油藏数值模拟中复杂网格系统生成技术研究

论文摘要

网格是油藏数值模拟的基础,网格质量的好坏直接影响着数值模拟结果的精确度,基于非结构网格系统的数值模拟技术目前已成为油藏模拟领域中的一个重要发展方向。角点网格、PEBI网格和CVFE网格具有非常灵活的特性,能够精确描述油藏的复杂形态（边界、断层、裂缝等）,模拟效果更加真实。这三种网格都可以在三角形网格的基础上生成,因此高质量的三角形网格的生成方法研究显得尤为重要。本文提出了一种满足Delaunay条件的三角形网格系统生成方法——控制子域Delaunay三角化方法,与经典三角化方法的对比研究表明,该方法节省了网格点数、提高了运算速度,且生成的网格质量更高。在生成的Delaunay三角网基础上,将相邻三角形的公共边去掉就形成四边形网格系统,将相邻三角形的外心连接起来就形成PEBI网格系统,将三角形重心和各边中点连接起来就形成CVFE网格系统,另外还需要对边界进行特殊处理。平面四边形网格通过引出纵向坐标线和定义每个层面上的角点深度,可以生成三维角点网格系统,该网格系统是目前应用最多的非结构网格系统。应用PEBI网格系统和CVFE网格系统,对具有复杂边界形状、裂缝和断层不规则分布的油藏进行了网格剖分,使网格沿不规则边界及裂缝、断层走向分布,与笛卡尔网格和角点网格相比,剖分过程更加灵活,剖分结果更加接近油藏实际。基于几种优选的网格生成方法,特别针对具有不规则形状的复杂油藏编制了涵盖D-三角形网格系统、角点网格系统、PEBI网格系统和CVFE网格系统的网格生成软件。基于PEBI网格建立了二维两相油藏数值模型,并进行了求解,编制了数值模拟器,验证了模拟器的正确性。应用该模拟器建立了三个数值模拟实例,实例1表明PEBI网格有效降低了网格取向效应;实例2表明PEBI网格可以更加精确地模拟复杂油藏中断层、高渗透条带对渗流的影响;在实例3中,成功的将PEBI网格应用于五点法井网的油藏数值模拟,进一步验证了模拟器的正确性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 油藏数值模拟研究现状
• 1.2.2 网格生成技术研究现状
• 1.2.3 油藏数值模拟中网格系统研究现状
• 1.3 主要研究内容及关键技术
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 关键技术
• 1.4 技术路线
• 第2章 Delaunay 三角形网格系统生成技术研究
• 2.1 Delaunay 三角形网格系统简介
• 2.2 经典D-三角网生成方法
• 2.2.1 Bowyer-Watson 算法
• 2.2.2 阵面推进法
• 2.3 控制子域D-三角化方法
• 2.3.1 方法详述
• 2.3.2 算法分析
• 2.3.3 三角形网格质量的度量
• 2.4 D-三角形网格系统的实现
• 2.5 本章小结
• 第3章 角点网格系统生成技术研究
• 3.1 角点网格系统简介
• 3.2 角点网格生成方法研究
• 3.2.1 映射法
• 3.2.2 四边形网格生成方法
• 3.2.3 基于D-三角网的角点网格系统生成方法
• 3.3 角点网格系统的实现
• 3.4 角点网格系统的优缺点
• 3.5 本章小结
• 第4章 PEBI 网格系统和CVFE 网格系统生成技术研究
• 4.1 简介
• 4.1.1 PEBI 网格系统
• 4.1.2 CVFE 网格系统
• 4.2 PEBI 网格生成方法研究
• 4.2.1 方法分类
• 4.2.2 应用间接方法生成PEBI 网格系统
• 4.3 PEBI 网格系统的实现
• 4.3.1 井周围网格分布
• 4.3.2 断层、裂缝周围网格分布
• 4.3.3 油藏区域内网格的生成
• 4.4 CVFE 网格系统的实现
• 4.4.1 井周围网格分布
• 4.4.2 断层、裂缝周围网格分布
• 4.4.3 油藏区域内网格的生成
• 4.5 本章小结
• 第5章 PEBI 网格二维两相流数值模型建立及求解
• 5.1 数值模型的建立
• 5.2 数值模型的求解
• 5.3 正确性验证
• 5.4 本章小结
• 第6章 数值模拟应用研究
• 6.1 实例1——网格取向效应研究
• 6.2 实例2——断层、裂缝的影响
• 6.3 实例3——五点法井网应用研究
• 6.4 本章小结
• 结论
• 主要结论及认识
• 创新点
• 建议及展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢