多重网格法二维Helmholtz方程解算及其在电磁法正演模拟中的应用

为了提高Helmholtz方程数值计算效率和精度,研究了多重网格算法,并对比研究了该算法与共轭梯度法、预处理共轭梯度法和超松弛法求解二维Helmholtz方程的计算精度和收敛速度,网格剖分采用可实现网格自动细化的Delaunay三角网格算法。研究结果表明:多重网格法在计算时间和迭代收敛效率方面具有较大优势,但其迭代计算误差大于其他算法,这或许与不规则网格剖分导致网格层间插值、限制算子扩大了计算误差有关。最后,初步研究了基于多重网格算法的大地电磁二维正演模拟响应。     

二维大地电磁正演中无网格算法研究

无网格法是近几年来发展的一种新的基于变分原理的数值计算方法,由于在计算形函数中不需要划分网格,在力学、电磁学等领域得到了广泛的研究。基于无网格法在大地电磁勘探正演中的应用进行了研究,首先对无网格法的基本原理进行了阐述,并利用广义变分原理推导出了相应的离散方程,编制了相应的程序。最后通过理论模型的计算结果检验了该算法的正确性。     

网格法在储量计算中的应用

随着油田开发的不断深入，合理、准确地计算石油地质储量是搞清油层剩余油分布的关键因素之一。通过对传统储量计算方法利弊的分析，引入网格法计算储量。通过对每个井层储量参数的网格化，可得到每个网格的储量。探讨了网格法计算储量的原理、适用条件、优势以及计算结果的关键影响因素。分析表明，利用网格法计算储量更为合理、准确，便于进行各种分析评价。该方法巳应用于孤东油田七区西，并取得了较好的效果。     

基于非结构外推多重网格法的带地形二维大地电磁各向异性有限元正演

基于非结构化网格的大地电磁各向异性有限元正演模拟若采用经典迭代法,收敛速度慢,不适用于复杂地电模型的正演计算。多重网格法作为经典迭代法的改进算法,是求解椭圆方程离散线性系统的一种有效算法。然而,经典多重网格法依赖于嵌套的正交网格,无法直接应用于非结构化网格问题的求解。笔者提出一种基于半结构化网格,即通过对一个初始的非结构网格进行逐层二分加密,并利用外推瀑布式多重网格算法(EXCMG)快速求解各向异性介质中二维大地电磁有限元正演大规模复线性系统。EXCMG算法运用三角形网格上的外推和高次插值技术,构造新的多网格延拓算子,通过两层粗网格上的数值解构造下层密网上有限元解的高阶逼近,作为多网格磨光算子BiCGStab的迭代初值,加速迭代收敛。对国际标准测试模型(COMMEMI-2D1和COMMEMI-2D4)运用该方法进行测试,得到的视电阻率和相位相对误差均在1%以内,求解时间较BiCGStab、聚合型代数多网格法(AGMG)大幅缩短。EXCMG算法具有较好的拓展性和适应性,可处理复杂地电模型、任意起伏地形和各向异性问题。     

多重网格法求解储油罐内静电位分布

将一种高效的数值计算方法--多重网格法引入储油罐内静电位的计算.作为实例,对一圆柱形储油罐内的静电位分别采用解析法、超松弛、多重网格法进行了计算.结果表明,多重网格法,特别是完全多重网格法,极大地提高了计算速度,为储罐内的静电位计算提供了一种高效的计算方法.     

梯度优化在多重网格法多尺度波形反演中的应用

鉴于全波形反演的非线性和多解性,其反演容易陷入局部极小值;在低频缺失情况下,常规波形反演方法对低频信息的恢复能力较弱且波形反演产生海量计算。采用多尺度方法可减弱波形反演对低频信息的依赖性,使反演解不易陷入局部极小值;采用多重网格法可节约计算成本。在多重网格法多尺度波形反演的基础上,对梯度优化方法进行研究,提高反演精度。模型处理结果证明多重网格法多尺度波形反演能够大幅减小计算量,反演解不易陷入局部极小值,梯度优化方法可有效提高反演精度。     

抽油机的多目标优化设计算法

介绍一种用于抽油机优化设计的多目标、有约束非线性规划算法，这种算法利用直接求非劣解的概念，借用网格法的有关思想，求出抽油机运动与动力性能均优的所有非劣解，并按照设计要求，选用合理结果。这样，避免了将多目标函数转化成单目标函数算法的难点，一般还能求得全局最优解。该算法中，全面考虑了抽油机在设计中的各种要求（即约束条件），以便能求得满意的结果。该算法的约束条件采用边计算边判别的办法，既避免了连杆机构在连续判别约束条件时的缺点，也节约了运算机时。采用不同的数学模型，可以用于不同类型抽油机的设计。     

多层合采产能配比的算法研究及应用

针对气相色谱指纹技术目前还难以被应用到3层及3层以上合采油层的局限,作者提出了一套人工神经网络学习算法,该算法具有非线性、精度高、适用于多层合采的优点。应用此方法,在实验室通过原油的全烃气相色谱和色谱-质谱分析,确定反映单层和配比的原油特征气相色谱指纹,建立特征指纹数据库,用人工神经网络算法对数据进行分析处理,找出内在规律,就可以对实际合采的原油进行分析应用。通过对喇嘛甸油田及萨尔图油田试验区合采油井的单层产量进行实验室配比计算和实际合采油层原油分析验证,计算结果具有很高的精度并与单井实际产量MFE测试结果吻合很好。该项计算技术为油田利用地球化学方法进行多层合采的单层产能配比计算提供了一个经济适用的途径。      

油水两相渗流问题的无网格法分析

应用无网格法对油藏中的油水两相渗流问题进行了研究。无网络法与以往数值方法不同,只须用节点来离散求解域,而不需要网格。阐述了油-水两相渗流数学模型的建立和无网格法的基本原理,推导了油水两相渗流问题的无网格计算格式,并编制了相应的计算程序,其计算结果比较合理。     

基于无网格法的微生物驱数值模拟

微生物驱具有成本低、施工工艺简单和环保的优点,成为备受关注的提高采收率技术.微生物驱机理相对复杂,目前常用的有限差分和有限元等数值计算方法,计算效率较低,且精度受网格划分影响较大.基于加权最小二乘法,将无网格法用于微生物驱数值模拟,并将无网格法求解结果与传统有限差分法计算结果对比,结果表明无网格法在保证相同计算精度的同...     

钛硅分子筛晶胞参数计算方法研究

利用X射线衍射技术（XRD）对钛含量不同的系列钛硅分子筛（TS-1）的晶体结构进行研究。通过调节XRD测试的仪器参数,确定了最优试验条件,建立了利用Rietveld全谱拟合计算钛硅分子筛晶胞参数的方法。通过计算发现：原料中钛摩尔分数低于2.5 %时制备的分子筛的晶胞参数随钛含量增加呈线性增加,推断分子筛制备时部分钛进入骨架;原料中钛摩尔分数为2.5 % ~ 8.0 %时制备的分子筛的晶胞参数基本不变,推断制备时钛摩尔分数高出2.5 %的部分不再进入分子筛骨架。     

多层合采气井产量劈分新方法

在分析突变理论原理的基础上,综合考虑影响各产层产量贡献的储量特征、开发特征和地质特征3类因素,首次应用突变理论建立了多层合采井产量劈分的新方法;把储量特征子系统的有效厚度、孔隙度、含气饱和度以及开发特征子系统中的渗透率、层间干扰系数、气层中深压力分别构建成2个燕尾突变模型;地质特征子系统中的沉积微相、砂岩含量、储层密度和气层中深4个因素构建成蝴蝶突变模型。在求得各子系统产层目标值与相对突变面目标值的基础上,计算了各产层产量劈分系数。通过实例详细介绍了新方法的计算过程,并应用于鄂尔多斯盆地榆林气田南区12口合采气井的产量劈分计算。结果表明新方法考虑因素全面,具有可靠性强、计算速度快的特点,新方法计算的劈分结果精度大幅度提高。     

考虑外边界影响的多层复合油藏试井解释数学模型

油田在注水时多层复合油藏由于地层非均质性从而导致舌进现象,简单油藏模型不能真实反映出井下情况,需要建立复杂的多层复合油藏数学模型进行试井解释。通过建立封闭边界条件下多层复合油藏模型,利用Stehfest数值反演得出Laplace空间解,绘制无因次压力及压力导数与无因次时间双对数理论图版,并详细分析多种情形下井底压力动态的影响因素,对油田多层复合油藏的开发具有一定的指导意义。     

多层拟三维油藏数值模拟研究

多层二维二相数学模型无法解决层间窜流问题,改进后的多层拟三维数学模型考虑了纵向流动因素,在整体保留多层二维二相模型算法优势的前提下,把连通层层惮的流动量作为假想的源汇项加到二维二相方程中,在二维模型上近似实现碡信模型的功能,使层间连通的多层油藏模拟计算结果更接近于实际油藏,多层拟三维油藏模拟软件管理一台,实现了油藏数模拟输入,输出和主模型的一体化管理,比三维三相黑油模型的运算速度快,扩大了模型算法的适应范围,提高了模拟精度,对胜利油区大芦湖油田沙三段中亚段进行的油藏数值模拟表明,其整体运行效率比黑油模型提高32．4％,     

U形无加强波纹管平面失稳有限元分析

建立了U形无加强波纹管结构分析的有限元分析模型,采用ANSYS有限元软件对其在不同平面失稳工况下的应力响应进行了计算。结果表明,U形无加强波纹管平面失稳与否主要取决于波纹管环板表面塑性区的产生与扩展,同时证明了采用单层结构模拟多层波纹管进行平面失稳研究的可行性。     

基于瞬态温度压力监测的分层测试反模型

多层油藏的传统分层测试方法是基于瞬态流量压力耦合模型建立的,但是由于实际生产过程中进行井下瞬态流量测量具有很大难度,且精度较差,因此传统分层测试方法的后期解释结果受瞬态流量影响很大,经常出现较大误差。利用目前被大规模应用的永久式井下温度和压力传感器,提出了基于瞬态温度压力耦合模型的分层测试方法,在前期正模型和可行性研究的基础上,着重研究了该方法中最为关键的反模型部分。通过建立合理的目标函数,应用Levenberg-Marquardt算法,建立了用于回归多层油藏分层属性的反模型,并编制程序进行求解,实现了通过瞬态实测温度和压力对多层油藏分层属性参数(渗透率、伤害渗透率和伤害半径)的求解。通过双层合采和4层合采油藏2个算例,对该测试方法的测试流程、数据选取要求、解释步骤和解释精确度进行了分析。结果表明,所建反模型可以与前期工作建立的正模型配合使用,解释效果较好。基于瞬态温度压力耦合模型的分层测试方法大大缩短了测试时间,对生产影响较小,解释精度高。     

基于数字岩心技术的气体解析/扩散格子Boltzmann模拟

在页岩气和煤层气等非常规储层中普遍存在着气体解析/扩散现象,为了描述微观尺度下的流动模拟,通过在格子Boltzmann方法的演化方程中添加源汇项,模拟了多孔介质中的解析/扩散现象。并以Langmuir等温吸附定律为例进行模拟,模型计算结果与宏观扩散方程的有限差分结果基本一致,但有限差分方法对时间步长要求较高,计算量比格子Boltzmann方法大,格子Boltzmann方法在迭代次数上具有明显的优势。最后基于CT扫描的二维数字岩心,模拟了气体在复杂结构多孔介质中气体解析/扩散过程。这种处理方式避免了复杂的边界条件,计算量不会明显增加,并可以用来模拟具有复杂孔隙结构的真实岩心中的解析/扩散现象,同时可以根据不同储层中气体满足的解析/吸附规律来配置源汇项。     

渣油悬浮床加氢复配金属催化剂的预硫化

采用激光粒度测定仪、XRD和TEM分析手段对油溶性复配金属催化剂在委内瑞拉380号燃料油中不同硫化条件的硫化产物进行了表征和分析。结果表明,复配金属催化剂在相同的硫化温度下,硫化时间越长所生成硫化物的粒径越小;在相同硫化时间下,硫化温度越高所生成硫化物的粒径越小。在硫化温度300、330、380℃时,复配金属催化剂中有少量的单层的无定型MoS₂和无定型硫化镍;在硫化温度为410℃时,复配金属催化剂中明显出现成晶型的MoS₂和Ni_0.96S;440℃时,复配金属催化剂中出现大量多层的（4~5层）MoS₂晶体和晶型更加明显的硫化镍,说明高温有利于催化剂生成晶型硫化态活性物质。     

利用两层不稳定试井确定多层油藏的分层参数

本文通过理论分析和数值模拟,研究了具有层间越流的多层油藏被分隔为两个层段进行不稳定试井时的流动情况,指明压降曲线的半对数图和压力恢复曲线的赫诺图都具有两个直线段,据此可以决定测试层段及全油藏的产能系数,对于两层油藏尚能决定表皮系数.在第二直线段期两层段的井底压差将趋于稳定,该稳定值决定层段间低渗透夹层的垂向渗透率.另外还阐明了各层井底压力的不同和导压系数的不同是造成层间越流的两个原因,分析了这两种越流的性质,同时也给出了在第二直线期间计算这种越流的方法.     

基于格子Boltzmann方法的页岩气微观流动模拟

页岩中的主要孔隙类型是纳米孔隙,气体在纳米孔隙中的流动不同于在常规孔隙中的流动,其存在微尺度效应,因此基于连续介质假设的达西方程不再适用。由于页岩气藏一般处于高压环境,气体比较稠密,理想气体状态方程也不再适用。而格子Boltzmann方法是一种介观流动模拟方法,其不基于连续介质假设,适用于从滑移区到过渡区的气体流动模拟,并且能够考虑气体稠密性和非理想气体状态方程的影响。基于考虑努森层影响和微尺度效应的非理想气体格子Boltzmann方法,结合镜面反射格式与反弹格式组合的滑移边界条件,采用二维平板模型,研究了孔隙尺寸、压力和温度等因素对微尺度效应的影响,并对影响机理进行了分析。结果表明:努森数是微尺度气体流动的控制参数;在滑移区和自由分子流区,各因素对微尺度效应的影响较小,而在过渡区,各因素对微尺度效应的影响较大;通过表观渗透率与固有渗透率比值随努森数的变化关系,并与常用的页岩气藏表观渗透率计算模型进行对比,验证了目前常用页岩气藏表观渗透率计算模型的准确性。