《提高模型收敛性(lesson5)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《提高模型收敛性(lesson5)（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、提高模型收敛性方法,讲课人：张世明,胜利油田地科院，2008.7,第一部分 收敛报告介绍,典型的收敛报告,收敛问题都具有一些典型征兆 收敛报告有助于发现不收敛的原因 收敛问题几乎总是由于以下原因造成的： 数据错误 书写错误 模型设计 其它原因,控制收敛报告的关键字：,RPTSCHEDSUMMARY NEWTON,控制收敛报告的关键字：,DEBUG如果 item 1 1 ，则DEBUG文件中将屏幕终端的报告 信息写入DEBUG文件中。（练习）,IT表示非线性迭代的进程，如1，2，3.等。 CNV表示每一相的收敛误差，规格化为饱和度的误差。该值是整个油藏的最大 误差值，其后括号内为对应的网格块位置
2、。 MAT BAL表示每一相的物质平衡误差，表示为总油藏孔隙体积的分数。 DPRESS表示最大收敛误差网格在时间步内的压力变化。 DSWAT表示最大收敛误差网格在时间步内的水相饱和度变化。 DSGAS表示最大收敛误差网格在时间步内的气相饱和度变化。,在模型运算过程中，只要没有达到由TUNING关键字设定的收敛误差和物质平衡误差目标界限，程序将继续运行。因此，为了提高收敛性，而过于放大物质平衡误差及收敛误差的目标界限，结果往往也并不可取。（如运行时间增长或结果奇异）,LINIT表示当前非线性迭代中线性迭代的次数。 NSCHP表示为抑制可能的振荡而改变饱和度变化的次数。 NCHOP表示为增强稳定性
3、而使P、RS、RV降低的变化次数。NSCHP和NCHOP 中任何不为0的情况都将影响非线性迭代的最终物质平衡误差大小。 NSTAT1，2，3表示不同状态的网格块数，其中1表示不存在液相烃，气相中的油 气比是变量；2表示存在液、气两相烃，气饱和度是变量；3表示不存在气相烃，液 相中的气油比是变量。 NTRAN表示相态发生变化的网格数。,第二部分 关于收敛性的相关概念,2007年院油藏数值模拟培训,几个基本概念,报告步：报告步是用户设置的输出运行报告的时间间隔。运行报告一般包括产量报告和动态场（重启）报告，其内容由用户通过相关关键字指定。报告步的长短不限，可以为每个月、每季度或每年等等，也可以根据
4、需要设置成不等时间间隔的变报告步长。可以看出，相同的历史（或预测）实践，报告步长越短，则报告步数越多。由于每一个报告步结束时要纪录用户指定的大量相关信息，因而报告步数的多少在一定程度上会影响到模型的运行时间。,几个基本概念,如：限制下一时间步长为0.1天，且随后的时间步长以10天为上限 TUNING 0.1 10.0 / / /,时间步：一个报告步包括多个时间步，而时间步是软件自动设置（VIP需要用户设置），即通过多个时间步的计算来达到下一个报告步。以ECLIPSE为例，假如报告步为一个月，在缺省条件下，ECLISPE第一个时间步取一天，然后以三倍增加，即第二个时间步取三天，然后取九天，下一个
5、时间步是17天来达到30天的报告步，然后会以每30天的时间步来计算。时间步可以通过TUNING关键字来修改，该值的设置应根据模型情况综合确定，其合理性对于模型运算收敛性的影响是明显的。,几个基本概念,TUNING / / 12 /,非线形迭代：一个时间步包括多次非线形迭代。在缺省情况下，如果通过12次的非线形迭代没有收敛，ECLIPSE将对时间步自动减小10倍。比如下一个时间步应该是30天，如果通过12次的迭代计算不能达到收敛，ECLIPSE将把时间步缩短为3天。3天的时间步如果达到收敛条件，则下一个时间步将以1.25倍增长，即3.75天，4.68天，如果在计算过程中经常发生时间步的截断，即出
6、现计算的不收敛，则模型计算将很慢。当然，一个时间步所允许的最大非线性迭代次数（如12）是可以通过相关关键字（如ECLIPSE中的TUNING）来修改的，这样可以改善模型的收敛性。,几个基本概念,TUNING / / 2* 25 /,线性迭代：一个非线形迭代包括多次线形迭代，线性迭代是用于求解矩阵方程。在缺省情况下，ECLIPSE允许一个非线性迭代内部最多可以进行25次的线性迭代，否则视为不收敛。该值也可以通过相关关键字（如ECLIPSE中的TUNING）来修改的，这样可以改善模型的收敛性。,数模计算收敛性问题解决方案,对于一个确定的模拟模型，其模拟计算的时间在很大程度上取决于时间步的大小。如果
7、模型没有发生时间步的截断而且能保持长的时间步，那表明该模型没有收敛性问题，反之如果经常发生时间步截断，那模型收敛性差，计算将很慢。而时间步的大小又主要取决于非线形迭代次数。如果模型只用一次非线形迭代计算就可以收敛，那表明模型很容易收敛，如果需要2到3次，模型较易收敛，如果需要4到9次，那模型不易收敛，大于10次的话模型可能有问题，如果大于12次，时间步将截断。因此，如何避免时间步的截断，是提高模型收敛性的关键问题。,在PRT文件中如果看到以下信息： PROBLEM: AT TIME 200 DAYS (1-FEB-2009): NON-LINEAR EQUATION CONVERGENCE F
8、AILURE ITERATION LIMIT REACHED - TIME STEP CHOPPED FROM 10 STEP 20 TIME= 200.00 DAYS ( +1.0 DAYS CHOP 5 ITS) (1-FEB-2009) 那表明时间步发生了截断。 （注： 另外如果你见到如下信息： WARNING AT TIME 0.0 DAYS (1-MAR-2004): LINEAR EQUATIONS NOT FULLY CONVERGED - RUN MAY GO FASTER IF YOU INCREASE LITMX (=25 - TUNING KEYWORD) 你可以不必管。
9、这只是线形方程不收敛） 除了REPT,CHOP外，在RPT文件中还常见以下信息来表明为什么选择现在的时间步： INIT: 表明是初始时间步 TRNC: 为满足时间截断误差 MINS: 最小时间步 MAXS: 最大时间步 HALF: 接近报告步时的时间步取半 DIFF: 时间步截断CHOP之后的增长 （在ECLIPSE技术手册的第125页还会找到更多） 如果模型中有很多CHOP,DIFF,MINS,那模型有严重的收敛性问题。,数模计算收敛性问题解决方案,第三部分 模型收敛性原因分析,2007年院油藏数值模拟培训,所有用于数学方程迭代求解的相关参数如果满足不了计算收敛性条件，都将影响到模型的收敛性
10、。,初始化数据：包括PVT表、饱和度函数表、VFP表以及初始化物性参数分布和流体参数分布等。,模型设计：主要包括网格设计及模型计算控制等。,PVT表数据： 1、如果实验的压力及气油比变化范围太小，而模型运行的压力(尤其是注水井井底压力过高)及气油比变化范围超过数据表提供的区间大小，则会发生PVT参数的外插。在没有进行人工合理控制的情况下，模型按照自己默认的处理方式外插往往会产生没有实际物力意义的属性计算（如ECLIPSE软件内部把PVT数据存储为1/B和1/B，在外插过程中1/B和1/B的微小变化会导致其倒数的巨大变化，从而产生不合理的插值结果），从而引起收敛性问题。 2、PVT数据表的数据光
11、滑性问题，模型在计算求解过程中会对数据表在给定的数据之间进行线性内插，任何一个数据点的梯度为无限值都会导致收敛上的困难。 3、在没有实验数据的情况下，通过相关公式求取或者根据人为经验给定的PVT数据表，往往没有考虑到油、气之间的相互协调性，会出现不合理的PVT参数结果，从而在高压物性的自检过程中出现总压缩系数为负值的情况，这显然是不符合理论规律的，因而也会产生模型的不收敛性。,饱和度表数据： 饱和度表数据包括相对渗透率曲线数据和毛管压力曲线表数据。与PVT数据表不同，这类数据一般不会因为数据表物理性质的不合理而产生收敛性的问题，往往是由于给定的数据表的数据光滑性及特异性造成的。主要表现在: 1
12、、饱和度和相对渗透率/毛管压力数据的小数点位数过多； 2、饱和度值相邻太近，导致相渗/毛管压力曲线的倾角变化太大； 3、饱和度有很小的变化而相对渗透率发生很大的变化。 以上现象归结为是一类问题，即相对渗透率/毛管压力曲线倾斜度太大，即曲线在很小饱和度范围内发生很大变化，从而导致收敛性问题。 4、使用饱和度端点标定功能后，可能产生标定后的相渗曲线倾角太大，或标定后的毛管压力太大。其问题的实质与以上相同。,VFP表数据： 1、所建立的VFP表没有给定包含油藏预期可能的所有情况下的指标（包括产量、压力、持水率、持气率等）变化范围，从而在计算过程中会出现VFP曲线的外推。同所有形式的外推一样，其结果不
13、能保证在实际物理意义上的正确性。 2、VFP曲线出现交叉。在曲线交叉的地方，对于一口油井，在给定的产量、气油比及含水情况下，存在两个可能的井口压力值。由于模型循环求解井口压力值，因此井在交叉点附近附近的井口压力值操作时就一定会产生收敛性问题。当然，并不是所有的曲线交叉都不合理，如果为了表示超声波流而人为地把井底压力设得很高，或者流动的速度超过了腐蚀压力限制，VFP表自然会出现曲线交叉。这部分叫做VFP表监控，可以用一个按钮检测相交曲线。,储层属性参数： 1、储层属性参数对收敛性的影响主要体现在奇异分布上，由于不合理的插值会产生物性平面分布的剧烈变化。这种情况一般发生在数值模拟人员利用二维成果自
14、行插值建模或者地质人员利用建模软件建立三维地质模型过程中对物性采用随机模拟。总之，储层物性的平面奇异性剧烈变化是储层物性参数影响收敛性的主要原因。 2、在双重介质模型中，极低的基质渗透率与极高的裂缝渗透率之间构成高渗低孔储层，基质很难给裂缝供油，而裂缝很容易将原油送到井底，两者之间的巨大差异通常会导致计算上的不收敛。,初始化参数： 初始化参数导致模型不收敛的主要原因是给定的压力及饱和度分布场在初始状态下不平衡，即流体在初始状态下会发生流动，从而导致初始模型不稳定，不稳定的模型收敛性一般较差。从应用角度出发，产生模型初始化不平衡的主要原因： 1、采用非平衡处理技术，人工赋予模型压力及饱和度分布；
15、 2、为了拟合初始饱和度分布，人为修改初始化参数。因为人工设定的初始化参数很难保证不破环流体的平衡条件； 3、模型由于其它的原因而没能达到零平衡检查的要求。,井数据： 1、井数据对计算收敛性的影响主要表现在井轨迹网格化后的不合理及动态数据处理上的不合理。连续的井轨迹曲线被网格化后一般以之字形在网格中穿过，这样处理往往会发生井的实际穿过方向与模型关键字定义的方向不相符，从而导致不收敛。 2、由于在网格死活节点的定义过程当中没有考虑到与井之间的相互关系，有时会出现井轨迹穿过孤立的网格单元，这样也会导致模型的计算不收敛。 3、动态数据的信息与实际不一致，如某油井在某时刻后停产，而动态模型中却仍旧使该
16、井以0产量生产，这样在运算过程中该井井口产量为零，但井筒之间射孔节点还会根据压力及饱和度变化计算产出量，从而引起计算不收敛。,模型文件数据： 以关键字和相关参数信息表征的模型文件数据的错误排列会引起信息失真，这样的情况类型多样，无法一一列举。但需注意，任何软件都对模型文件的格式要求有一定的规定，使用时需谨慎小心为佳。,网格参数： 网格的正交性及网格尺寸是影响模型不收敛的主要网格参数。网格的正交性差，会给矩阵求解带来困难。极其不规则或过分扭曲的网格一般正交性差，这往往发生在运用角点网格描述复杂断层或裂缝时。网格尺寸的影响表现在两方面： 1、相邻网格尺寸相差太大。当相邻网格孔隙体积的大小比值大于1
17、000：1时，很可能大网格就决定了小网格的流动，小网格的饱和度就会发生很大范围的波动，实际就无法计算了。 2、网格尺寸太小，这样当某网格在一个时间步内的流量超过孔隙体积的很多倍时，也可能会有收敛性问题。这种情况通常发生在尖灭、局部网格加密或径向模型附近。当然，过分地细化网格也会发生相同的情况。,局部网格加密设计： 在使用局部网格加密模拟后，在求解局部网格加密过程中，会有很多数据在全局网格和局部网格之间进行传递，由于设计上的不合理，若果存在压力及饱和度的分布不连续光滑，就有可能导致收敛性错误。主要表现在： 存在局部网格与全局网格之间的物质平衡问题，或运算过程中存在由于气顶膨胀或底水锥进到局部网格内部从而发生流体相变，使得局部网格内部小网格与本地全局大网格之间的流体相混和物不同等。,
