三維油氣資源盆地?cái)?shù)值模擬的理論和實(shí)際應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　《三維油氣資源盆地?cái)?shù)值模擬的理論和實(shí)際應(yīng)用》三維盆地發(fā)育史數(shù)值模擬,就是應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算數(shù)學(xué)、滲流力學(xué)、石油地質(zhì)和計(jì)算機(jī)技術(shù),再現(xiàn)盆地發(fā)育過程,特別是盆地發(fā)育過程中與生成油氣有關(guān)的地層古溫度、地層壓力在時(shí)空概念下的動態(tài)過程,其數(shù)學(xué)模型為一組非線性對流-擴(kuò)散偏微分方程組.
并以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步研究油氣生成、運(yùn)移、聚集及油氣分布規(guī)律、分布范圍,定量地預(yù)測一個(gè)盆地、一個(gè)地區(qū)油氣蘊(yùn)藏量及油藏位置.其數(shù)學(xué)模型為一組多層多相滲流耦合系統(tǒng).它對于油氣資源和油田的勘探和開發(fā)有著重要的理論和實(shí)用價(jià)值.油氣資源盆地模擬軟件系統(tǒng)由五個(gè)模塊組成：地史模塊,
熱史模塊, 生烴史模塊, 排烴史模塊,
運(yùn)移聚集史模塊.前四個(gè)模塊用于資源評估,油氣運(yùn)移聚集史數(shù)值模擬模塊是盆地模擬最困難、最關(guān)鍵的部分,
為確定油藏位置和儲量提供重要的依據(jù).

作者簡介

　　袁益讓，計(jì)算數(shù)學(xué)博導(dǎo)，曾任山東大學(xué)數(shù)學(xué)系主任，山東省數(shù)學(xué)會理事長，中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會常務(wù)理事長，在三維多層油資源運(yùn)移聚集數(shù)值模擬中，在國內(nèi)外第一個(gè)得到數(shù)值計(jì)算和理論分析結(jié)果，解決這一著名問題，屬國際首創(chuàng)。

書籍目錄

前言
第1章 三維油氣資源評估的數(shù)值模擬
1.1 引言
1.2 數(shù)學(xué)模型
1.2.1 超壓方程
1.2.2 熱流方程
1.2.3 阿倫尼烏斯方程
1.2.4 方程中某些參數(shù)的計(jì)算公式
1.3 數(shù)值解法
1.3.1 超壓方程的計(jì)算
1.3.2 熱流方程的計(jì)算
1.3.3 數(shù)值實(shí)例
1.3.4 網(wǎng)格自動生成技術(shù)
1.4 盆地模擬中的參數(shù)選取
1.4.1 地質(zhì)參數(shù)
1.4.2 熱學(xué)參數(shù)
1.4.3 有機(jī)地球化學(xué)參數(shù)
1.5 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及輸出成果
1.5.1 計(jì)算流程圖
1.5.2 輸出成果
1.6 在濟(jì)陽坳陷油氣資源評價(jià)中的應(yīng)用
1.7 計(jì)算機(jī)輸出圖件
參考文獻(xiàn)
第2章 單層油資源運(yùn)移聚集數(shù)值模擬
2.1 引言
2.1.1 國內(nèi)外概況
2.1.2 研究內(nèi)容
2.2 數(shù)學(xué)模型
2.2.1 達(dá)西定律
2.2.2 連續(xù)性方程
2.2.3 狀態(tài)方程
2.2.4 流動方程
2.2.5 初始條件和邊界條件
2.3 數(shù)值方法和分析
2.3.1 準(zhǔn)三維問題的數(shù)值方法
2.3.2 三維問題的修正交替方向隱式迭代格式
2.4 運(yùn)移聚集水動力學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)值模擬與分析
2.4.1 剖面問題的數(shù)值模擬和分析
2.4.2 平面問題的數(shù)值模擬和分析
2.4.3 三維問題的數(shù)值模擬和分析
2.5 勝利油田東營凹陷準(zhǔn)三維問題數(shù)值模擬和分析
2.5.1 沙三中的數(shù)值模擬和分析
2.5.2 沙三下的數(shù)值模擬和分析
2.5.3 沙四上的數(shù)值模擬和分析
2.6 勝利油田東營凹陷剖面問題的數(shù)值模擬和分析
2.6.1 模擬結(jié)果1
2.6.2 模擬結(jié)果2
2.7 勝利油田東營凹陷三維問題的數(shù)值模擬和分析
2.7.1 沙三中運(yùn)移聚集三維數(shù)值模擬
2.7.2 沙四上局部區(qū)域運(yùn)移聚集三維數(shù)值模擬
2.7.3 沙四上運(yùn)移聚集整體三維數(shù)值模擬
2.8 二次運(yùn)移定量數(shù)值模擬系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)
2.8.1 程序總框圖
2.8.2 模塊結(jié)構(gòu)
2.8.3 數(shù)據(jù)文件
2.9 東營盆地的實(shí)際應(yīng)用
2.9.1 運(yùn)移聚集區(qū)
2.9.2 與實(shí)際勘探結(jié)果對比分析
2.9.3 運(yùn)移聚集量
參考文獻(xiàn)
第3章 多層油資源運(yùn)移聚集數(shù)值模擬
3.1 引言
3.1.1 主要內(nèi)容
3.1.2 研制過程
3.2 數(shù)學(xué)模型
3.3 數(shù)值模擬方法
3.3.1 三維問題的修正算子分裂隱式迭代格式
3.3.2 準(zhǔn)三維問題的數(shù)學(xué)模型和算法
3.3.3 多層問題（帶斷層、通道）的計(jì)算格式
3.3.4 水動力學(xué)數(shù)值模擬計(jì)算
3.4 并行計(jì)算研究
3.5 勝利油田惠民凹陷的數(shù)值模擬和分析
3.5.1 模型問題
3.5.2 實(shí)際問題的數(shù)值模擬
3.5.3 成果圖件
3.6 勝利油田灘海地區(qū)多層油資源數(shù)值模擬和分析
3.6.1 模擬工區(qū)概況
3.6.2 模擬計(jì)算結(jié)果分析
3.6.3 斷層效應(yīng)
3.6.4 成果圖件
3.7 勝利油田東營凹陷的并行計(jì)算數(shù)值模擬和分析
3.7.1 工區(qū)及模型問題
3.7.2 工區(qū)及模擬的結(jié)果分析
3.7.3 斷層的效應(yīng)
3.7.4 成果圖件
3.8 流程模塊結(jié)構(gòu)
3.8.1 模塊結(jié)構(gòu)圖
3.8.2 數(shù)據(jù)文件和結(jié)構(gòu)
3.9 東營凹陷的實(shí)際應(yīng)用
3.9.1 模擬結(jié)果和實(shí)際勘探狀況的對比分析
3.9.2 幾點(diǎn)值得討論的問題
3.9.3 東營凹陷有利勘探區(qū)域
3.10 灘海地區(qū)的實(shí)際應(yīng)用
3.10.1 模擬計(jì)算結(jié)果分析
3.10.2 有利勘探區(qū)域預(yù)測
參考文獻(xiàn)
第4章 大規(guī)模并行計(jì)算運(yùn)移聚集數(shù)值模擬
4.1 引言
4.2 數(shù)學(xué)模型
4.3 數(shù)值方法
4.3.1 三維問題的修正算子分裂隱式迭代格式
4.3.2 準(zhǔn)三維（單層）問題的數(shù)學(xué)模型和算法
4.3.3 多層問題的計(jì)算格式
4.4 并行算法和并行程序設(shè)計(jì)
4.4.1 系統(tǒng)的軟、硬件環(huán)境
4.4.2 并行信息傳遞編程研究
4.4.3 并行算法與并行程序設(shè)計(jì)
4.5 并行軟件
4.5.1 并行方法
4.5.2 數(shù)據(jù)并行
4.5.3 流程模塊結(jié)構(gòu)
4.6 勝利油田灘海地區(qū)精細(xì)并行數(shù)值模擬計(jì)算和效果分析
4.7 勝利油田陽信洼陷的并行計(jì)算數(shù)值模擬和分析
4.7.1 陽信洼陷基本地質(zhì)概況
4.7.2 油資源運(yùn)移聚集的基本地質(zhì)參數(shù)
4.7.3 油資源運(yùn)移聚集歷史階段分析
4.7.4 模擬結(jié)果和實(shí)際勘探狀況的對比分析
4.7.5 綜合評價(jià)
4.8 灘海地區(qū)的分析和實(shí)際應(yīng)用
4.8.1 參數(shù)研究
4.8.2 結(jié)果分析
參考文獻(xiàn)
第5章 數(shù)值分析基礎(chǔ)
5.1 引言
5.2 可壓縮兩相驅(qū)動問題的分?jǐn)?shù)步特征差分格式
5.2.1 分?jǐn)?shù)步特征差分格式
5.2.2　 收斂性分析
5.2.3 推廣和應(yīng)用
5.3 多層滲流方程耦合系統(tǒng)的迎風(fēng)分?jǐn)?shù)步差分方法
5.3.1 二階迎風(fēng)分?jǐn)?shù)步差分格式
5.3.2 二階格式的收斂性分析
5.3.3 一階迎風(fēng)分?jǐn)?shù)步差分格式及其收斂性分析
5.3.4 應(yīng)用
5.4 動邊值問題的迎風(fēng)差分方法
5.4.1 油水滲流動邊值問題的修正迎風(fēng)差分方法
5.4.2 多層滲流方程動邊值問題的差分方法
參考文獻(xiàn)
《信息與計(jì)算科學(xué)叢書》已出版書目

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   1989～1993年，山東大學(xué)數(shù)學(xué)研究所和勝利油田計(jì)算中心聯(lián)合攻關(guān)，在三維空間框架下對盆地的發(fā)育演化史、熱史、生烴排烴史在國內(nèi)外首次實(shí)現(xiàn)了三維定量化的數(shù)值模擬，并用于全國第二次油氣資源評價(jià)，它為運(yùn)移聚集數(shù)值模擬的研究奠定了基礎(chǔ)，構(gòu)造了平臺。 在前一個(gè)軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，我們開展了“二次運(yùn)移定量模擬研究”科技項(xiàng)目的研究，在國內(nèi)外第一個(gè)完成了準(zhǔn)三維和三維問題二次運(yùn)移定量模擬軟件系統(tǒng)的研制，并已應(yīng)用于勝利油田東營凹陷，得到了很好的結(jié)果。 法國P.Ungerer曾建立二維剖面盆地模型（1987），北京勘探院BMWS系統(tǒng)具有一維生烴二維（剖面）運(yùn)移的特點(diǎn)，海洋石油總公司研究中心把專家系統(tǒng)引入盆地模擬和圈閉評價(jià)中也有特色。 2.1.2研究內(nèi)容 含油氣盆地運(yùn)移聚集史數(shù)值模擬系統(tǒng)的功能是對油氣盆地的油資源運(yùn)移聚集演化史進(jìn)行定量化計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，它是盆地模擬最重要最困難的部分，它必須在盆地模擬系統(tǒng)完成生烴量、排烴量的基礎(chǔ)上進(jìn)行，沉積盆地中油的生成、排烴、運(yùn)移、聚集和最后形成油藏是油氣勘探研究中的核心問題，油是如何運(yùn)移并聚集到現(xiàn)今的圈閉中，油在盆地中是如何分布的，這些都是油二次運(yùn)移和聚集過程數(shù)值模擬所研究的重要內(nèi)容，它對油氣資源評價(jià)，確定油藏位置和尋找新的油田具有重要的價(jià)值。 （1）我們深入研究了油水二次運(yùn)移聚集的機(jī)理，主要是：①二次運(yùn)移的主要驅(qū)動力是由運(yùn)載層的油和孔隙水之間密度差產(chǎn)生的浮力，和企圖把全部孔隙流體（水及油）運(yùn)移至低位勢區(qū)的位勢梯度。②二次運(yùn)移的主要制約力和毛細(xì)管力有關(guān)，當(dāng)孔徑變小時(shí)增加，在毛細(xì)管力超過驅(qū)動力時(shí)，就可能出現(xiàn)滯留現(xiàn)象。原油和地下水在地層中運(yùn)動主要是一種滲流過程，油勢場和水勢場控制著原油和地下水滲流動力的方向和大小，我們提出全新的準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。 （2）三維油資源運(yùn)移聚集史的滲流力學(xué)模型，具有很強(qiáng)的雙曲特性，且需長達(dá)數(shù)百萬年至數(shù)千萬年穩(wěn)定、可靠、高精度的數(shù)值模擬，其數(shù)值方法在數(shù)學(xué)和力學(xué)上都是十分困難的，是當(dāng)今國際滲流力學(xué)的著名問題。到目前為止，國內(nèi)外僅對二維剖面問題有一些初步的模擬結(jié)果，對三維問題完全是空白的。我們從實(shí)際出發(fā)深入研究和分析了二次運(yùn)移聚集準(zhǔn)三維和三維問題的地質(zhì)和滲流力學(xué)的特征和計(jì)算滲流力學(xué)上的困難，提出新的修正交替方向隱式迭代格式，并得到穩(wěn)定性和最佳收斂性結(jié)果，成功地解決了這一著名問題。

編輯推薦

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