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1、数值模拟不收敛问题模型不收敛的原因很多，网格参数，属性参数，流体 PVT 参数，岩石相渗曲线，毛管 压力曲线，相渗曲线端点标定，初始化，井轨迹，垂直管流表都会造成模型不收敛，下 面分别介绍各部分如何造成不收敛及如何解决。1。网格部分： 网格正交性差和网格尺寸相差太大是导致不收敛的主要原因之一。正交性差会给矩阵求解带来困 难，而网格尺寸相差大会导致孔隙体积相差很大，大孔隙体积流到小孔隙体积常会造成不收敛。解决办法：网格正交性差通常是在建角点网格时为描述断层或裂缝的走向而造成的。在此情况下，最好能使边 界与主断层或裂缝走向平行，这样一方面网格可以很好地描述断层或裂缝，另一方面正交性也很好。在平面上
2、最好让网格大小能够较均匀， 在没有井的地方网格可以很大， 但最好能够从大到小均匀过渡。 纵向上有的层厚，有的薄，最好把厚层能再细分。在检查模型时应该每层每层都在三维显示中检查。径 向局部网格加密时里面最小的网格不要太小。在 ECLIPSE 里用 MINPV 关键字可以把小于设定孔隙体积的网格设为死网格，这样通常会有用。2。属性参数：不合理的插值计算会导致属性分布很差，如果是从地质模型粗化为数模模型，通常问题不大，只是 有时候数模人员自己插值时会有问题。解决办法：有可能尽量用地质模型的数据，自己插值时可以加一些控制点使属性合理分布。 X,Y 方向的渗透率 最好相等或级差不大。在井连通网格的 Z
3、方向渗透率不要设为 0，如果想控制垂向流动，可给一个很小 的值。3。流体 PVT 参数流体 PVT 参数会有两种可能的问题，一是数据不合理导致了负总压缩系数，二是压力或气油比范 围给的不够导致模型对 PVT 参数进行了外插。解决办法：检查 PRT 文件中的 WARNING 信息，如果在油藏压力范围内有负总压缩系数的警告，应该修改 P VT 参数，否则的化会有收敛性问题。如果负总压缩系数是在油藏压力范围之外，可以忽略该警告。此部分的修改主要可以小规模修改油和气的FVF和RS。关于ECLIPSE如何计算负总压缩系数，参照ECLIPSE 技术手册第 936 页。在 ECLIPSE 中加 EXTRAP
4、MS 关键字可以要求输出如果发生 PVT 插值后的警告信息。在提供 PV T 表时，压力应该覆盖所有范围，包括注水后的压力上升。RS 值也应该考虑到气在油中的重新溶解。4。线形迭代： 一个非线形迭代包括多次线形迭代。线形迭代是解矩阵。在ECLIPSE 输出报告 PRT 文件中可以找到时间步，迭代次数的信息，STEP 10 TIME= 100.00 DAYS ( +10.0 DAYS REPT 5 ITS) (1-FEB-2008)“STEP 10” : 说明这是第 10 个时间步。“TIME= 100.00 DAYS : 说明现在模拟到第 100天。“ + 10.0 DAYS :说明这个时间步
5、是 10天。“REPT :说明为什么选 10 天做为时间步， REPT 是指由于到了下一个报告步。“5ITS: 说明此 10 天时间步需要 5 次非线形迭代。”(1-FEB- 2008)“:现在的模拟时间。模拟计算的时间取决于时间步的大小，如果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，那模型计算将很慢，收敛性差。时间步的 大小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 次的化模型可能 有问题，
6、如果大于 12 次，时间步将截断。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 FAILURE ITERATION LIMIT REACHED - TIME STEP CHOPPED FROM 10STEP 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): LINEA
7、R EQUATIONS NOT FULLY CO NVERGED - RUN MAY GO FASTER IF YOU INCREASE LITMX (=25 - TUNING KEYWORD) 你可以不必管。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,DI
8、FF,MINS, 那模型有严重的收敛性问题。二：如何解决数模计算的收敛性问题：模型不收敛的原因很多，网格参数，属性参数，流体 PVT 参数，岩石相渗曲线，毛管压力曲线， 相渗曲线端点标定，初始化，井轨迹，垂直管流表都会造成模型不收敛，下面分别介绍各部分如何造成 不收敛及如何解决。1。网格部分： 网格正交性差和网格尺寸相差太大是导致不收敛的主要原因之一。正交性差会给矩阵求解带来困 难，而网格尺寸相差大会导致孔隙体积相差很大，大孔隙体积流到小孔隙体积常会造成不收敛。解决办法： 网格正交性差通常是在建角点网格时为描述断层或裂缝的走向而造成的。在此情况下，最好能使边 界与主断层或裂缝走向平行，这样一方
9、面网格可以很好地描述断层或裂缝，另一方面正交性也很好。在平面上最好让网格大小能够较均匀， 在没有井的地方网格可以很大， 但最好能够从大到小均匀过渡。 纵向上有的层厚，有的薄，最好把厚层能再细分。在检查模型时应该每层每层都在三维显示中检查。径 向局部网格加密时里面最小的网格不要太小。在 ECLIPSE 里用 MINPV 关键字可以把小于设定孔隙体积的网格设为死网格，这样通常会有用。2。属性参数： 不合理的插值计算会导致属性分布很差，如果是从地质模型粗化为数模模型，通常问题不大，只是 有时候数模人员自己插值时会有问题。解决办法： 有可能尽量用地质模型的数据，自己插值时可以加一些控制点使属性合理分布
10、。 X,Y 方向的渗透率 最好相等或级差不大。在井连通网格的 Z 方向渗透率不要设为 0 ，如果想控制垂向流动，可给一个很小 的值。3 。流体 PVT 参数流体 PVT 参数会有两种可能的问题，一是数据不合理导致了负总压缩系数，二是压力或气油比范 围给的不够导致模型对 PVT 参数进行了外插。解决办法：检查 PRT 文件中的 WARNING 信息，如果在油藏压力范围内有负总压缩系数的警告，应该修改 P VT 参数，否则的化会有收敛性问题。如果负总压缩系数是在油藏压力范围之外，可以忽略该警告。此部 分的修改主要可以小规模修改油和气的 FVF 和 RS 。关于 ECLIPSE 如何计算负总压缩系数
11、，参照 ECLI PSE 技术手册第 936 页。在 ECLIPSE 中加 EXTRAPMS 关键字可以要求输出如果发生 PVT 插值后的警告信息。在提供 PV T 表时，压力应该覆盖所有范围，包括注水后的压力上升。 RS 值也应该考虑到气在油中的重新溶解。4。岩石相渗曲线和毛管压力曲线。ECLIPSE 不会对输入模型的相渗曲线和毛管压力曲线进行光滑，将会应用每一个输入饱和度和相 渗值，所以要保证输入的参数是合理的。通常的问题有：（1 ）： 饱和度和相对渗透率的数据位数过多。（2 ）： 饱和度值太接近，导致相渗曲线的倾角变化很大。（3 ）： 饱和度有很小变化但相对渗透率发生了很大变化。 解决办
12、法：（1）：饱和度和相对渗透率最多给两位小数就够了。（2）：检查相渗曲线的导数，导数要光滑。（ 3 ）：将临界饱和度和束缚饱和度设为不同的值。5。端点标定： 在应用端点标定时，有时标定完后的相渗曲线倾角很大，标定后的毛管力很大。解决办法： 在三维显示中检查标定完的 PCW, 可以给 PCW 一个最大值来控制毛管压力。 输出每个网格标定后的相渗曲线进行检查。6。初始化： 初始化最容易发生的问题是在初始时模型不稳定，流体在初始条件下就会发生流动，这也会导致模 型不收敛。造成模型初始不稳定的主要有：（1 ） 手工赋网格饱和度和压力值。 （2）拟合初始含水饱和度。解决办法： （1）尽量不要直接为网格赋
13、压力和饱和度值，尽量由模型通过油水界面及参考压力来进行初始化 计算。（2）要想拟合地质提供的初始含水饱和度分布，应该进行毛管压力的端点标定，这样毛管压力会 稳住每个网格的水，在初始条件下不会流动。（ 3）可以通过让模型在没有任何井的情况下计算十年来检查初始条件下模型是否稳定，如果10 年的计算模型压力和饱和度度没有变化，说明模型初始是稳定的。7。井轨迹： 在进行井处理时井可能以之字型在网格中窜过， 有可能发生井的实际窜过方向与模型关键字定义的 方向不符，这也会导致不收敛。解决办法：（1 ） 在三维显示中检查井轨迹。（2 ） 如果井已经关掉，在模拟时不要给零产量，要用关键字把井关掉。（3 ） 检
14、查井射孔，井不要射在孤立的网格上。8。垂直管流曲线： 有了垂直管流曲线很容易导致模型不收敛，这有两种可能： （1）曲线有交叉。（2）曲线发生了外插。解决办法：（1 ） 用前处理软件（ ECLIPSE 中的 VFPi） 检查曲线。（2 ）在 ECLIPSE 中加 EXTRAPMS 关键字可以要求输出如果发生 VFP 插值后的警告信息。（3）曲线应该覆盖所有井口压力，含水，油气比及产量。（4 ）在 ECLIPSE 用 WVFPEXP 。9。其他解决办法： 如果模型数据没有问题，可以调整模拟器的收敛计算参数，对于 ECLIPSE ，可以做以下调整： （ 1 ）调整 TUNING 中的最大时间步。如果模型每计算到 30 天就会截断时间步，可以将最大时间步 调整为 20 天，这样计算会快很多。（ 2）调整 TUNING 中的最大线形迭代次数到 70 次。（ 3）降低 TUNING 中的线形收敛误差标准（ 4）对于组分模型用 FREEZEPC 和 DPCDT.
