提高模型收斂性(lesson5)

提高模型收斂性方法講課人：張世明勝利油田地科院，2008.7第一部分收斂報(bào)告介紹典型的收斂報(bào)告收斂問(wèn)題都具有一些典型征兆收斂報(bào)告有助于發(fā)現(xiàn)不收斂的原因收斂問(wèn)題幾乎總是由于以下原因造成的：數(shù)據(jù)錯(cuò)誤書寫錯(cuò)誤模型設(shè)計(jì)其它原因控制收斂報(bào)告的關(guān)鍵字：RPTSCHED—‘SUMMARY’’NEWTON’控制收斂報(bào)告的關(guān)鍵字：DEBUG—如果item1>1，則DEBUG文件中將屏幕終端的報(bào)告信息寫入DEBUG文件中。（練習(xí)）IT—表示非線性迭代的進(jìn)程，如1，2，3….等。CNV—表示每一相的收斂誤差，規(guī)格化為飽和度的誤差。該值是整個(gè)油藏的最大誤差值，其后括號(hào)內(nèi)為對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格塊位置。MATBAL—表示每一相的物質(zhì)平衡誤差，表示為總油藏孔隙體積的分?jǐn)?shù)。DPRESS—表示最大收斂誤差網(wǎng)格在時(shí)間步內(nèi)的壓力變化。DSWAT—表示最大收斂誤差網(wǎng)格在時(shí)間步內(nèi)的水相飽和度變化。DSGAS—表示最大收斂誤差網(wǎng)格在時(shí)間步內(nèi)的氣相飽和度變化。在模型運(yùn)算過(guò)程中，只要沒(méi)有達(dá)到由TUNING關(guān)鍵字設(shè)定的收斂誤差和物質(zhì)平衡誤差目標(biāo)界限，程序?qū)⒗^續(xù)運(yùn)行。因此，為了提高收斂性，而過(guò)于放大物質(zhì)平衡誤差及收斂誤差的目標(biāo)界限，結(jié)果往往也并不可取。（如運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)或結(jié)果奇異）LINIT—表示當(dāng)前非線性迭代中線性迭代的次數(shù)。NSCHP—表示為抑制可能的振蕩而改變飽和度變化的次數(shù)。NCHOP—表示為增強(qiáng)穩(wěn)定性而使P、RS、RV降低的變化次數(shù)。NSCHP和NCHOP中任何不為0的情況都將影響非線性迭代的最終物質(zhì)平衡誤差大小。NSTAT1，2，3—表示不同狀態(tài)的網(wǎng)格塊數(shù)，其中1表示不存在液相烴，氣相中的油氣比是變量；2表示存在液、氣兩相烴，氣飽和度是變量；3表示不存在氣相烴，液相中的氣油比是變量。NTRAN—表示相態(tài)發(fā)生變化的網(wǎng)格數(shù)。第二部分關(guān)于收斂性的相關(guān)概念2007年院油藏?cái)?shù)值模擬培訓(xùn)幾個(gè)基本概念報(bào)告步：報(bào)告步是用戶設(shè)置的輸出運(yùn)行報(bào)告的時(shí)間間隔。運(yùn)行報(bào)告一般包括產(chǎn)量報(bào)告和動(dòng)態(tài)場(chǎng)（重啟）報(bào)告，其內(nèi)容由用戶通過(guò)相關(guān)關(guān)鍵字指定。報(bào)告步的長(zhǎng)短不限，可以為每個(gè)月、每季度或每年等等，也可以根據(jù)需要設(shè)置成不等時(shí)間間隔的變報(bào)告步長(zhǎng)。可以看出，相同的歷史（或預(yù)測(cè)）實(shí)踐，報(bào)告步長(zhǎng)越短，則報(bào)告步數(shù)越多。由于每一個(gè)報(bào)告步結(jié)束時(shí)要紀(jì)錄用戶指定的大量相關(guān)信息，因而報(bào)告步數(shù)的多少在一定程度上會(huì)影響到模型的運(yùn)行時(shí)間。幾個(gè)基本概念如：限制下一時(shí)間步長(zhǎng)為0.1天，且隨后的時(shí)間步長(zhǎng)以10天為上限TUNING0.110.0/ / /時(shí)間步：一個(gè)報(bào)告步包括多個(gè)時(shí)間步，而時(shí)間步是軟件自動(dòng)設(shè)置（VIP需要用戶設(shè)置），即通過(guò)多個(gè)時(shí)間步的計(jì)算來(lái)達(dá)到下一個(gè)報(bào)告步。以ECLIPSE為例，假如報(bào)告步為一個(gè)月，在缺省條件下，ECLISPE第一個(gè)時(shí)間步取一天，然后以三倍增加，即第二個(gè)時(shí)間步取三天，然后取九天，下一個(gè)時(shí)間步是17天來(lái)達(dá)到30天的報(bào)告步，然后會(huì)以每30天的時(shí)間步來(lái)計(jì)算。時(shí)間步可以通過(guò)TUNING關(guān)鍵字來(lái)修改，該值的設(shè)置應(yīng)根據(jù)模型情況綜合確定，其合理性對(duì)于模型運(yùn)算收斂性的影響是明顯的。幾個(gè)基本概念TUNING/ /12 /非線形迭代：一個(gè)時(shí)間步包括多次非線形迭代。在缺省情況下，如果通過(guò)12次的非線形迭代沒(méi)有收斂，ECLIPSE將對(duì)時(shí)間步自動(dòng)減小10倍。比如下一個(gè)時(shí)間步應(yīng)該是30天，如果通過(guò)12次的迭代計(jì)算不能達(dá)到收斂，ECLIPSE將把時(shí)間步縮短為3天。3天的時(shí)間步如果達(dá)到收斂條件，則下一個(gè)時(shí)間步將以1.25倍增長(zhǎng)，即3.75天，4.68天，……，如果在計(jì)算過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生時(shí)間步的截?cái)?，即出現(xiàn)計(jì)算的不收斂，則模型計(jì)算將很慢。當(dāng)然，一個(gè)時(shí)間步所允許的最大非線性迭代次數(shù)（如12）是可以通過(guò)相關(guān)關(guān)鍵字（如ECLIPSE中的TUNING）來(lái)修改的，這樣可以改善模型的收斂性。幾個(gè)基本概念TUNING/ /2*25 /線性迭代：一個(gè)非線形迭代包括多次線形迭代，線性迭代是用于求解矩陣方程。在缺省情況下，ECLIPSE允許一個(gè)非線性迭代內(nèi)部最多可以進(jìn)行25次的線性迭代，否則視為不收斂。該值也可以通過(guò)相關(guān)關(guān)鍵字（如ECLIPSE中的TUNING）來(lái)修改的，這樣可以改善模型的收斂性。數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案對(duì)于一個(gè)確定的模擬模型，其模擬計(jì)算的時(shí)間在很大程度上取決于時(shí)間步的大小。如果模型沒(méi)有發(fā)生時(shí)間步的截?cái)喽夷鼙３珠L(zhǎng)的時(shí)間步，那表明該模型沒(méi)有收斂性問(wèn)題，反之如果經(jīng)常發(fā)生時(shí)間步截?cái)啵悄Ｐ褪諗啃圆?，?jì)算將很慢。而時(shí)間步的大小又主要取決于非線形迭代次數(shù)。如果模型只用一次非線形迭代計(jì)算就可以收斂，那表明模型很容易收斂，如果需要2到3次，模型較易收斂，如果需要4到9次，那模型不易收斂，大于10次的話模型可能有問(wèn)題，如果大于12次，時(shí)間步將截?cái)?。因此，如何避免時(shí)間步的截?cái)?，是提高模型收斂性的關(guān)鍵問(wèn)題。在PRT文件中如果看到以下信息：

PROBLEM:ATTIME200DAYS((1-FEB-2009):NON-LINEAREQUATIONCONVERGENCEFAILUREITERATIONLIMITREACHED-TIMESTEPCHOPPEDFROM10STEP20TIME=200.00DAYS(+1.0DAYSCHOP5ITS)(1-FEB-2009)

那表明時(shí)間步發(fā)生了截?cái)?。（注：另外如果你?jiàn)到如下信息：

WARNINGATTIME0.0DAYS(1-MAR-2004):LINEAREQUATIONSNOTFULLYCONVERGED-RUNMAYGOFASTERIFYOUINCREASELITMX(=25-TUNINGKEYWORD)你可以不必管。這只是線形方程不收斂）除了REPT,CHOP外，在RPT文件中還常見(jiàn)以下信息來(lái)表明為什么選擇現(xiàn)在的時(shí)間步：

INIT:表明是初始時(shí)間步

TRNC:為滿足時(shí)間截?cái)嗾`差

MINS:最小時(shí)間步

MAXS:最大時(shí)間步

HALF:接近報(bào)告步時(shí)的時(shí)間步取半

DIFF:時(shí)間步截?cái)郈HOP之后的增長(zhǎng)（在ECLIPSE技術(shù)手冊(cè)的第125頁(yè)還會(huì)找到更多）如果模型中有很多CHOP,DIFF,MINS,那模型有嚴(yán)重的收斂性問(wèn)題。數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案第三部分模型收斂性原因分析2007年院油藏?cái)?shù)值模擬培訓(xùn)所有用于數(shù)學(xué)方程迭代求解的相關(guān)參數(shù)如果滿足不了計(jì)算收斂性條件，都將影響到模型的收斂性。初始化數(shù)據(jù)：包括PVT表、飽和度函數(shù)表、VFP表以及初始化物性參數(shù)分布和流體參數(shù)分布等。模型設(shè)計(jì)：主要包括網(wǎng)格設(shè)計(jì)及模型計(jì)算控制等。PVT表數(shù)據(jù)：1、如果實(shí)驗(yàn)的壓力及氣油比變化范圍太小，而模型運(yùn)行的壓力(尤其是注水井井底壓力過(guò)高)及氣油比變化范圍超過(guò)數(shù)據(jù)表提供的區(qū)間大小，則會(huì)發(fā)生PVT參數(shù)的外插。在沒(méi)有進(jìn)行人工合理控制的情況下，模型按照自己默認(rèn)的處理方式外插往往會(huì)產(chǎn)生沒(méi)有實(shí)際物力意義的屬性計(jì)算（如ECLIPSE軟件內(nèi)部把PVT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為1/B和1/Bμ，在外插過(guò)程中1/B和1/Bμ的微小變化會(huì)導(dǎo)致其倒數(shù)的巨大變化，從而產(chǎn)生不合理的插值結(jié)果），從而引起收斂性問(wèn)題。2、PVT數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)光滑性問(wèn)題，模型在計(jì)算求解過(guò)程中會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)表在給定的數(shù)據(jù)之間進(jìn)行線性內(nèi)插，任何一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的梯度為無(wú)限值都會(huì)導(dǎo)致收斂上的困難。3、在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，通過(guò)相關(guān)公式求取或者根據(jù)人為經(jīng)驗(yàn)給定的PVT數(shù)據(jù)表，往往沒(méi)有考慮到油、氣之間的相互協(xié)調(diào)性，會(huì)出現(xiàn)不合理的PVT參數(shù)結(jié)果，從而在高壓物性的自檢過(guò)程中出現(xiàn)總壓縮系數(shù)為負(fù)值的情況，這顯然是不符合理論規(guī)律的，因而也會(huì)產(chǎn)生模型的不收斂性。飽和度表數(shù)據(jù)：飽和度表數(shù)據(jù)包括相對(duì)滲透率曲線數(shù)據(jù)和毛管壓力曲線表數(shù)據(jù)。與PVT數(shù)據(jù)表不同，這類數(shù)據(jù)一般不會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)表物理性質(zhì)的不合理而產(chǎn)生收斂性的問(wèn)題，往往是由于給定的數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)光滑性及特異性造成的。主要表現(xiàn)在:1、飽和度和相對(duì)滲透率/毛管壓力數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)位數(shù)過(guò)多；2、飽和度值相鄰太近，導(dǎo)致相滲/毛管壓力曲線的傾角變化太大；3、飽和度有很小的變化而相對(duì)滲透率發(fā)生很大的變化。以上現(xiàn)象歸結(jié)為是一類問(wèn)題，即相對(duì)滲透率/毛管壓力曲線傾斜度太大，即曲線在很小飽和度范圍內(nèi)發(fā)生很大變化，從而導(dǎo)致收斂性問(wèn)題。4、使用飽和度端點(diǎn)標(biāo)定功能后，可能產(chǎn)生標(biāo)定后的相滲曲線傾角太大，或標(biāo)定后的毛管壓力太大。其問(wèn)題的實(shí)質(zhì)與以上相同。VFP表數(shù)據(jù)：1、所建立的VFP表沒(méi)有給定包含油藏預(yù)期可能的所有情況下的指標(biāo)（包括產(chǎn)量、壓力、持水率、持氣率等）變化范圍，從而在計(jì)算過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)VFP曲線的外推。同所有形式的外推一樣，其結(jié)果不能保證在實(shí)際物理意義上的正確性。2、VFP曲線出現(xiàn)交叉。在曲線交叉的地方，對(duì)于一口油井，在給定的產(chǎn)量、氣油比及含水情況下，存在兩個(gè)可能的井口壓力值。由于模型循環(huán)求解井口壓力值，因此井在交叉點(diǎn)附近附近的井口壓力值操作時(shí)就一定會(huì)產(chǎn)生收斂性問(wèn)題。當(dāng)然，并不是所有的曲線交叉都不合理，如果為了表示超聲波流而人為地把井底壓力設(shè)得很高，或者流動(dòng)的速度超過(guò)了腐蝕壓力限制，VFP表自然會(huì)出現(xiàn)曲線交叉。這部分叫做VFP表監(jiān)控，可以用一個(gè)按鈕檢測(cè)相交曲線。儲(chǔ)層屬性參數(shù)：1、儲(chǔ)層屬性參數(shù)對(duì)收斂性的影響主要體現(xiàn)在奇異分布上，由于不合理的插值會(huì)產(chǎn)生物性平面分布的劇烈變化。這種情況一般發(fā)生在數(shù)值模擬人員利用二維成果自行插值建?；蛘叩刭|(zhì)人員利用建模軟件建立三維地質(zhì)模型過(guò)程中對(duì)物性采用隨機(jī)模擬?？傊瑑?chǔ)層物性的平面奇異性劇烈變化是儲(chǔ)層物性參數(shù)影響收斂性的主要原因。2、在雙重介質(zhì)模型中，極低的基質(zhì)滲透率與極高的裂縫滲透率之間構(gòu)成高滲低孔儲(chǔ)層，基質(zhì)很難給裂縫供油，而裂縫很容易將原油送到井底，兩者之間的巨大差異通常會(huì)導(dǎo)致計(jì)算上的不收斂。初始化參數(shù)：初始化參數(shù)導(dǎo)致模型不收斂的主要原因是給定的壓力及飽和度分布場(chǎng)在初始狀態(tài)下不平衡，即流體在初始狀態(tài)下會(huì)發(fā)生流動(dòng)，從而導(dǎo)致初始模型不穩(wěn)定，不穩(wěn)定的模型收斂性一般較差。從應(yīng)用角度出發(fā)，產(chǎn)生模型初始化不平衡的主要原因：1、采用非平衡處理技術(shù)，人工賦予模型壓力及飽和度分布；2、為了擬合初始飽和度分布，人為修改初始化參數(shù)。因?yàn)槿斯ぴO(shè)定的初始化參數(shù)很難保證不破環(huán)流體的平衡條件；3、模型由于其它的原因而沒(méi)能達(dá)到零平衡檢查的要求。井?dāng)?shù)據(jù)：1、井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)計(jì)算收斂性的影響主要表現(xiàn)在井軌跡網(wǎng)格化后的不合理及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理上的不合理。連續(xù)的井軌跡曲線被網(wǎng)格化后一般以之字形在網(wǎng)格中穿過(guò)，這樣處理往往會(huì)發(fā)生井的實(shí)際穿過(guò)方向與模型關(guān)鍵字定義的方向不相符，從而導(dǎo)致不收斂。2、由于在網(wǎng)格死活節(jié)點(diǎn)的定義過(guò)程當(dāng)中沒(méi)有考慮到與井之間的相互關(guān)系，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)井軌跡穿過(guò)孤立的網(wǎng)格單元，這樣也會(huì)導(dǎo)致模型的計(jì)算不收斂。3、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的信息與實(shí)際不一致，如某油井在某時(shí)刻后停產(chǎn)，而動(dòng)態(tài)模型中卻仍舊使該井以0產(chǎn)量生產(chǎn)，這樣在運(yùn)算過(guò)程中該井井口產(chǎn)量為零，但井筒之間射孔節(jié)點(diǎn)還會(huì)根據(jù)壓力及飽和度變化計(jì)算產(chǎn)出量，從而引起計(jì)算不收斂。模型文件數(shù)據(jù)：以關(guān)鍵字和相關(guān)參數(shù)信息表征的模型文件數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤排列會(huì)引起信息失真，這樣的情況類型多樣，無(wú)法一一列舉。但需注意，任何軟件都對(duì)模型文件的格式要求有一定的規(guī)定，使用時(shí)需謹(jǐn)慎小心為佳。網(wǎng)格參數(shù)：網(wǎng)格的正交性及網(wǎng)格尺寸是影響模型不收斂的主要網(wǎng)格參數(shù)。網(wǎng)格的正交性差，會(huì)給矩陣求解帶來(lái)困難。極其不規(guī)則或過(guò)分扭曲的網(wǎng)格一般正交性差，這往往發(fā)生在運(yùn)用角點(diǎn)網(wǎng)格描述復(fù)雜斷層或裂縫時(shí)。網(wǎng)格尺寸的影響表現(xiàn)在兩方面：1、相鄰網(wǎng)格尺寸相差太大。當(dāng)相鄰網(wǎng)格孔隙體積的大小比值大于1000：1時(shí)，很可能大網(wǎng)格就決定了小網(wǎng)格的流動(dòng)，小網(wǎng)格的飽和度就會(huì)發(fā)生很大范圍的波動(dòng)，實(shí)際就無(wú)法計(jì)算了。2、網(wǎng)格尺寸太小，這樣當(dāng)某網(wǎng)格在一個(gè)時(shí)間步內(nèi)的流量超過(guò)孔隙體積的很多倍時(shí)，也可能會(huì)有收斂性問(wèn)題。這種情況通常發(fā)生在尖滅、局部網(wǎng)格加密或徑向模型附近。當(dāng)然，過(guò)分地細(xì)化網(wǎng)格也會(huì)發(fā)生相同的情況。局部網(wǎng)格加密設(shè)計(jì)：在使用局部網(wǎng)格加密模擬后，在求解局部網(wǎng)格加密過(guò)程中，會(huì)有很多數(shù)據(jù)在全局網(wǎng)格和局部網(wǎng)格之間進(jìn)行傳遞，由于設(shè)計(jì)上的不合理，若果存在壓力及飽和度的分布不連續(xù)光滑，就有可能導(dǎo)致收斂性錯(cuò)誤。主要表現(xiàn)在：存在局部網(wǎng)格與全局網(wǎng)格之間的物質(zhì)平衡問(wèn)題，或運(yùn)算過(guò)程中存在由于氣頂膨脹或底水錐進(jìn)到局部網(wǎng)格內(nèi)部從而發(fā)生流體相變，使得局部網(wǎng)格內(nèi)部小網(wǎng)格與本地全局大網(wǎng)格之間的流體相混和物不同等。模型收斂性控制參數(shù)：為了提高模型計(jì)算的收斂性，模擬程序一般提供可供用戶修改的收斂計(jì)算參數(shù)關(guān)鍵字。以ECLIPSE為例，該關(guān)鍵字中提供了對(duì)時(shí)間步長(zhǎng)控制、時(shí)間截?cái)嗪褪諗靠刂?、牛頓和線性迭代控制三部分內(nèi)容的相關(guān)參數(shù)設(shè)置，詳細(xì)參數(shù)說(shuō)明如圖4-1~3。理論上講，該關(guān)鍵字中的任何參數(shù)都可以調(diào)整，但大部分參數(shù)是程序已經(jīng)優(yōu)化好的，一般不需要調(diào)整。在特殊情況下，可以對(duì)其中的幾項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以提高模型收斂性。TUNING關(guān)鍵字：TUNING關(guān)鍵字：TUNING關(guān)鍵字：第三部分如何提高模型收斂性PVT表數(shù)據(jù)：首先，要確保給定的PVT數(shù)據(jù)曲線光滑，應(yīng)用時(shí)最好利用繪圖工具繪制出所使用的PVT數(shù)據(jù)表，一要符合流體性質(zhì)的變化規(guī)律，二要數(shù)據(jù)分布均勻，曲線光滑。其次，要給足流體PVT性質(zhì)的壓力變化范圍。在應(yīng)用之前，要初步估算模型中可能達(dá)到的壓力區(qū)間，對(duì)于得到的流體PVT數(shù)據(jù)中壓力變化范圍不夠的情況，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)適當(dāng)外推。如果事先不確定在模型運(yùn)行過(guò)程中是否會(huì)發(fā)生壓力范圍不夠后的曲線外推情況，可以通過(guò)添加EXTRAPMS關(guān)鍵字（ECLIPSE軟件）來(lái)要求輸出如果發(fā)生PVT外推情況的警告信息。再者就是避免由于PVT數(shù)據(jù)不合理而出現(xiàn)負(fù)的總壓縮系數(shù)的問(wèn)題。如果該負(fù)壓縮系數(shù)發(fā)生在油藏壓力范圍之外，可以忽略該警告信息；如果發(fā)生在油藏壓力范圍之間，則必須予以處理，其主要手段是小規(guī)模修改油和氣的體積系數(shù)及原油溶解氣油比。飽和度函數(shù)表數(shù)據(jù)：飽和度函數(shù)表中的相對(duì)滲透率及毛管壓力曲線數(shù)據(jù)在保證格式正確，物理性質(zhì)合理的情況下，主要是避免曲線傾角過(guò)大的問(wèn)題。根據(jù)其表現(xiàn)形式，首先要盡量使飽和度、相對(duì)滲透率、毛管壓力的數(shù)據(jù)值小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)不要超過(guò)2；其次是數(shù)據(jù)分布盡量均勻，并檢查曲線導(dǎo)數(shù)變化，保持導(dǎo)數(shù)光滑；三是盡量將束縛水飽和度與臨界水飽和度設(shè)為不同的值；四是在使用毛管壓力標(biāo)定功能時(shí)，要用PCW或PCG（ECLIPSE軟件）關(guān)鍵字來(lái)控制毛管壓力的最大值；五是在使用相對(duì)滲透率端點(diǎn)標(biāo)定功能時(shí)，可以運(yùn)用SCALELIM關(guān)鍵字（ECLIPSE軟件）來(lái)控制三點(diǎn)標(biāo)定后所導(dǎo)致的相對(duì)滲透率曲線過(guò)陡的問(wèn)題。VFP表數(shù)據(jù)：使用VFP表時(shí)，一定要利用VFPi前處理模塊檢查VFP曲線，保證曲線沒(méi)有出現(xiàn)交叉現(xiàn)象；另外，根據(jù)油水井的動(dòng)態(tài)變化情況，給足參數(shù)的變化范圍，防止運(yùn)用過(guò)程中的曲線外插現(xiàn)象?？梢岳藐P(guān)鍵字EXTRAPMS來(lái)檢查是否發(fā)生查值現(xiàn)象；特別情況下，還可以利用關(guān)鍵字WVFPEXP來(lái)克服由于VFP表的不穩(wěn)定而導(dǎo)致的井口壓力控制下生產(chǎn)的計(jì)算不收斂性問(wèn)題。儲(chǔ)層屬性參數(shù)：儲(chǔ)層屬性參數(shù)最好來(lái)自于三維地質(zhì)模型，以確保參數(shù)變化的連續(xù)性；利用數(shù)值模擬前處理模塊建立地質(zhì)模型時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)奇異參數(shù)的控制，使屬性分布更加合理；儲(chǔ)層平面X及Y方向的滲透率一般相等，如確實(shí)存在差異，要盡量控制兩者之間的級(jí)差；在井連通網(wǎng)格的Z方向滲透率不要設(shè)為0，如果想控制垂向流動(dòng)，可給一個(gè)很小的值；通過(guò)隨機(jī)模擬產(chǎn)生的屬性場(chǎng)要適當(dāng)控制參數(shù)的上下限，防止儲(chǔ)層的不連續(xù)；雙重介質(zhì)模型中當(dāng)裂縫與基質(zhì)滲透率相差懸殊時(shí)，要適當(dāng)減小時(shí)間步長(zhǎng)。初始化參數(shù)：盡量不要直接為網(wǎng)格賦壓力和飽和度值，而是由模型通過(guò)油水界面及參考?jí)毫?lái)進(jìn)行初始化計(jì)算；要想擬合地質(zhì)提供的初始含水飽和度分布，應(yīng)該進(jìn)行毛管壓力的端點(diǎn)標(biāo)定，這樣毛管壓力會(huì)穩(wěn)住每個(gè)網(wǎng)格的水，在初始條件下不會(huì)流動(dòng)；可以通過(guò)讓模型在沒(méi)有任何井的情況下計(jì)算十年來(lái)檢查初始條件下模型是否穩(wěn)定，如果10年的計(jì)算模型壓力和飽和度沒(méi)有變化，說(shuō)明模型初始是穩(wěn)定的；使用飽和度端點(diǎn)標(biāo)定功能時(shí)，要注意滿足飽和度端點(diǎn)的一致性要求。井?dāng)?shù)據(jù)：井的軌跡最好通過(guò)三維顯示模塊進(jìn)行檢查，確保其網(wǎng)格化后的失真；如果動(dòng)態(tài)歷史上井已經(jīng)關(guān)掉，在模擬時(shí)不要給零產(chǎn)量，要用關(guān)鍵字把井關(guān)掉；檢查井射孔，盡量使井不要射在孤立的網(wǎng)格上。網(wǎng)格參數(shù)：網(wǎng)格正交性差通常是在建角點(diǎn)網(wǎng)格時(shí)為描述斷層或裂縫的走向而造成的。在此情況下，最好能使邊界與主斷層或裂縫走向平行，這樣一方面網(wǎng)格可以很好地描述斷層或裂縫，另一方面正交性也很好;在平面上最好讓網(wǎng)格大小能夠較均勻，在沒(méi)有井的地方網(wǎng)格可以很大，但最好能夠從大到小均勻過(guò)渡；縱向上有的層厚，有的薄，最好把厚層能再細(xì)分；在檢查模型時(shí)應(yīng)該每層每層都在三維顯示中檢查；在ECLIPSE里用MINPV關(guān)鍵字可以把小于設(shè)定孔隙體積的網(wǎng)格設(shè)為死網(wǎng)格。局部網(wǎng)格加密設(shè)計(jì)：如果要研究錐進(jìn)動(dòng)態(tài)，擴(kuò)大加密區(qū)域使之覆蓋整個(gè)錐進(jìn)區(qū)；徑向局部網(wǎng)格加密時(shí)里面最小的網(wǎng)格不要太?。蝗绻蚴褂镁植烤W(wǎng)格加密限制了時(shí)間步長(zhǎng)，可以增加TUNING中的TRGFIP從0.025到0.25；如果由于某個(gè)局部加密網(wǎng)格影響模型運(yùn)算，可用LGRLOCK（全隱式求解）加快計(jì)算速度。模型收斂性控制參數(shù)：如果模型數(shù)據(jù)沒(méi)有問(wèn)題，可以調(diào)整模擬器的收斂計(jì)算參數(shù)，對(duì)于ECLIPSE，通常調(diào)整的參數(shù)有：調(diào)整TUNING中的最大時(shí)間步。如果模型每計(jì)算到30天就會(huì)截?cái)鄷r(shí)間步，可以將最大時(shí)間步調(diào)整為20天，這樣計(jì)算會(huì)快很多；調(diào)整TUNING中的最大線形迭代次數(shù)增大到70次；降低TUNING中的線形收斂誤差標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間步的選擇通常受到報(bào)告步及TTE的限制，時(shí)間步不能太大，尤其存在油井重大措施變更時(shí)。對(duì)于試井分析，第一時(shí)間步長(zhǎng)可以相當(dāng)?shù)男。?0秒）。當(dāng)存在井組控制時(shí)，可以用NUPCOL設(shè)置更新井目標(biāo)的非線性迭代次數(shù)，越大產(chǎn)量目標(biāo)越精確?；蛘哂肎CONTOL設(shè)置井組控制的目標(biāo)誤差。關(guān)鍵字NSTACK通過(guò)提供存儲(chǔ)以前前的部分解的空間從而有助于收斂。將LTIMAX及NSTACK同時(shí)增大對(duì)收斂性的影響很小，相反會(huì)劇烈地增大模型運(yùn)算的存儲(chǔ)量。因此，NSTACK通常小于或等于LITMAX，但千萬(wàn)不要為負(fù)，也不要太小。處理的辦法是：減小TUNING中的TSMAXZ（時(shí)間步長(zhǎng)），減小線性收斂誤差標(biāo)準(zhǔn)（TRGLCV和XXXLCV），應(yīng)用TUNINGDP關(guān)鍵字。TUNINGDP的目的是自動(dòng)減小線性收斂誤差標(biāo)準(zhǔn)（TRGLCV和XXXLCV）改變求解標(biāo)準(zhǔn)，可以對(duì)大的產(chǎn)量情況求解提高速度。另外，在RPTSCHED中設(shè)置‘SUMMARY’和‘NEWTON=2’，從而在*.PRT文件中輸出收斂報(bào)告情況。從中分析：如果總是由于某個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)而使計(jì)算不收斂，則可以孤立該網(wǎng)格。如果存在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)不斷的相變，即*.RPT文件中有NTRAN不斷波動(dòng)，則應(yīng)調(diào)整TUNING中的TRGLCV和XXXLCV。END模型不收斂的原因:

網(wǎng)格參數(shù)，屬性參數(shù)，流體PVT參數(shù)，巖石相滲曲線，毛管壓力曲線，相滲曲線端點(diǎn)標(biāo)定，初始化，井軌跡，垂直管流表等。數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案網(wǎng)格部分：

網(wǎng)格正交性差和網(wǎng)格尺寸相差太大是導(dǎo)致不收斂的主要原因之一。正交性差會(huì)給矩陣求解帶來(lái)困難，而網(wǎng)格尺寸相差大會(huì)導(dǎo)致孔隙體積相差很大，大孔隙體積流到小孔隙體積常會(huì)造成不收斂。解決辦法：

1、網(wǎng)格正交性差通常是在建角點(diǎn)網(wǎng)格時(shí)為描述斷層或裂縫的走向而造成的。在此情況下，最好能使邊界與主斷層或裂縫走向平行，這樣一方面網(wǎng)格可以很好地描述斷層或裂縫，另一方面正交性也很好。

2、在平面上最好讓網(wǎng)格大小能夠較均勻，在沒(méi)有井的地方網(wǎng)格可以很大，但最好能夠從大到小均勻過(guò)渡。縱向上有的層厚，有的薄，最好把厚層能再細(xì)分。在檢查模型時(shí)應(yīng)該每層每層都在三維顯示中檢查。徑向局部網(wǎng)格加密時(shí)里面最小的網(wǎng)格不要太小。

3、在ECLIPSE里用MINPV關(guān)鍵字可以把小于設(shè)定孔隙體積的網(wǎng)格設(shè)為死網(wǎng)格，這樣通常會(huì)有用。數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案屬性參數(shù)部分：

不合理的插值計(jì)算會(huì)導(dǎo)致屬性分布很差，如果是從地質(zhì)模型粗化為數(shù)模模型，通常問(wèn)題不大，只是有時(shí)候數(shù)模人員自己插值時(shí)會(huì)有問(wèn)題。隨機(jī)建模的屬性分布往往也會(huì)產(chǎn)生平面的劇烈變化。

解決辦法：

有可能盡量用地質(zhì)模型的數(shù)據(jù)，自己插值時(shí)可以加一些控制點(diǎn)使屬性合理分布。X,Y方向的滲透率最好相等或級(jí)差不大。在井連通網(wǎng)格的Z方向滲透率不要設(shè)為0，如果想控制垂向流動(dòng)，可給一個(gè)很小的值。數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案屬性參數(shù)部分：

雙重孔隙儲(chǔ)層中，致密的基質(zhì)，導(dǎo)致<1mD的滲透率和小的基質(zhì)與裂縫之間流體交換以及高的裂縫與裂縫之間的高滲低孔。

解決辦法：

采用小的時(shí)間步，因?yàn)榛|(zhì)很難給裂縫供液，裂縫很容易流入到井底生產(chǎn)。流體PVT參數(shù)：

流體PVT參數(shù)會(huì)有兩種可能的問(wèn)題，一是數(shù)據(jù)不合理導(dǎo)致了負(fù)總壓縮系數(shù)，二是壓力或氣油比范圍給的不夠?qū)е履Ｐ蛯?duì)PVT參數(shù)進(jìn)行了外插。

數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案解決辦法：

1、

檢查PRT文件中的WARNING信息，如果在油藏壓力范圍內(nèi)有負(fù)總壓縮系數(shù)的警告，應(yīng)該修改PVT參數(shù)，否則的化會(huì)有收斂性問(wèn)題。如果負(fù)總壓縮系數(shù)是在油藏壓力范圍之外，可以忽略該警告。此部分的修改主要可以小規(guī)模修改油和氣的FVF和RS。關(guān)于ECLIPSE如何計(jì)算負(fù)總壓縮系數(shù)，參照ECLIPSE技術(shù)手冊(cè)第936頁(yè)。*.DBG文件中可以查看該情況。

2、在ECLIPSE中加EXTRAPMS關(guān)鍵字可以要求輸出如果發(fā)生PVT插值后的警告信息。在提供PVT表時(shí)，壓力應(yīng)該覆蓋所有范圍，包括注水后的壓力上升。RS值也應(yīng)該考慮到氣在油中的重新溶解。數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案通常而言，黑油模型中，對(duì)于某單個(gè)油藏流體，即使存在兩相間的質(zhì)量傳遞，流體（油氣混和物）的總壓縮系數(shù)為正值（綜合體積系數(shù)隨壓力增大單調(diào)遞減）。然而，眾所周知，有時(shí)由于氣體的溶解，使得原油在地層壓力增大的過(guò)程中體積膨脹。隨著壓力的增大，如果氣體體積的降低小于原油體積的膨脹，則油氣混和物的總體積增大，從而出現(xiàn)負(fù)的壓縮系數(shù)。假設(shè)地面條件下體積為Vg的氣和體積為Vo的油混合壓縮在壓力為P，體積為V的條件下達(dá)到平衡，則油、氣組分的平衡方程為：當(dāng)氣液體系的壓力增大時(shí)，混合物的體積在理論上會(huì)減小，其壓縮系數(shù)為：數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案按照油、氣兩相分別表示，其壓縮系數(shù)為：又因?yàn)椋簞t：所以：因此：數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案BoPBgP(P>Pb)(P<Pb)RsP數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案BoPBgP(P>Pb)(P<Pb)RsP

如果總壓縮系數(shù)為負(fù)出現(xiàn)在飽和壓力以下階段，要保證總壓縮系數(shù)為正，調(diào)整PVTO的主要手段是：

減小飽和壓力以下階段Bo的斜率，或者增大飽和壓力以下階段Rs的斜率，或者增大飽和壓力以下階段的Bg。當(dāng)Sg很大時(shí)，總壓縮系數(shù)為負(fù)的可能性就大大減少。數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案PVDG

--PGBGVISG

14.7177.5060.0086

264.711.2180.0098

514.75.9430.0111

1014.73.1080.0135

2014.71.6140.0182

2514.71.3060.0205

3014.71.0980.0228

4014.70.8350.0272

5014.70.6750.0314

6014.70.5680.0355

7014.70.4900.0394

8014.70.4320.0432

9014.70.3860.0468

/

PVTO

--RS(PBUB)OBOVISO

0.006114.71.1170.994/--saturated

0.0944264.71.1600.953/--saturated

0.1776514.71.2020.913/--saturated

0.33841014.71.2840.838/--saturated

0.64922014.71.4350.706/--saturated

0.80142514.71.5050.648/--saturated

0.95203014.71.5710.595/--saturated

1.24974014.71.6910.502--Psat

5014.71.6680.549

6014.71.6460.597

7014.71.6230.645

8014.71.6010.692

9014.71.5780.740/

/在ECL中，在任何一個(gè)PVT區(qū)域，ECLIPSE選擇油、氣PVT表上的整個(gè)壓力區(qū)間范圍，然后等分為30個(gè)間隔壓力點(diǎn)，分別計(jì)算每一個(gè)點(diǎn)的總壓縮系數(shù)。如果在PVTO表中給定的壓力范圍高于泡點(diǎn)壓力（或PVTG表中給定的壓力范圍高于露點(diǎn)壓力），則ECLIPSE被迫沿著飽和線在高于飽和壓力（泡點(diǎn)或露點(diǎn)）以上的壓力段進(jìn)行外推（依照Rs,1/Bo,1/(Bo*Visco),Rv,1/Bg，1/(Bg*Viscg)線形外推），這樣就可能產(chǎn)生負(fù)的總壓縮系數(shù)。如左例，PVTO和PVDG用一條未飽和的線定義，ECLIPSE肯定沿著飽和線外推Bo和Rs（在4014.7和9014.7之間）。這樣就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出負(fù)的壓縮系數(shù)。因此，建議在PVTO表中，給定一組不同的飽和壓力和對(duì)應(yīng)的未飽和線，并使最大飽和壓力與PVDG表中的最大壓力相等，這樣避免在高于最大Rs的壓力區(qū)域發(fā)生外推。PVTG表的處理方式與之類似。改變后的PVTO見(jiàn)下頁(yè)。

數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案該P(yáng)VTO表中，存在多條未飽和的線。因?yàn)樵谡麄€(gè)PVDG的壓力變化范圍內(nèi)都存在飽和的PVT數(shù)據(jù)，這樣ECLIPSE就不會(huì)再沿著飽和線對(duì)PVT數(shù)據(jù)進(jìn)行外推。PVTO

--RS(PBUB)OBOVISO

0.006114.71.1170.994/

0.0944264.71.1600.953/

0.1776514.71.2020.913/

0.33841014.71.2840.838/

0.64922014.71.4350.706/

0.80142514.71.5050.648/

0.95203014.71.5710.595/

1.24974014.71.6910.502--Psat

5014.71.6680.549

6014.71.6460.597

7014.71.6230.645

8014.71.6010.692

9014.71.5780.740/

1.54365014.71.7960.423--saturated

6014.71.7720.463

7014.71.7480.503

8014.71.7240.543

9014.71.7000.583/

1.83466014.71.8860.356--saturated

7014.71.8610.390

8014.71.8350.424

9014.71.8100.458/

2.12327014.71.9600.300--saturated

8014.71.9340.329

9014.71.9080.357/

2.40978014.72.0190.253--saturated

9014.71.9920.277/

2.69459014.72.0630.213--saturated

10014.72.0350.234/

/BoPRsPBoPRsP數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案巖石相滲曲線和毛管壓力曲線：

ECLIPSE不會(huì)對(duì)輸入模型的相滲曲線和毛管壓力曲線進(jìn)行光滑，將會(huì)應(yīng)用每一個(gè)輸入飽和度和相滲值，所以要保證輸入的參數(shù)是合理的。通常的問(wèn)題有：

（1）：飽和度和相對(duì)滲透率的數(shù)據(jù)位數(shù)過(guò)多。

（2）：飽和度值太接近，導(dǎo)致相滲曲線的傾角變化很大。

（3）：飽和度有很小變化但相對(duì)滲透率發(fā)生了很大變化。解決辦法：

（1）：飽和度和相對(duì)滲透率最多給兩位小數(shù)就夠了。

（2）：檢查相滲曲線的導(dǎo)數(shù)，導(dǎo)數(shù)要光滑。

（3）：將臨界飽和度和束縛飽和度設(shè)為不同的值。

數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案端點(diǎn)標(biāo)定：

在應(yīng)用端點(diǎn)標(biāo)定時(shí)，有時(shí)標(biāo)定完后的相滲曲線傾角很大，標(biāo)定后的毛管很大。

解決辦法：

在三維顯示中檢查標(biāo)定完的PCW,可以給PCW一個(gè)最大值來(lái)控制毛管壓力。

輸出每個(gè)網(wǎng)格標(biāo)定后的相滲曲線進(jìn)行檢查。

數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案初始化：

初始化最容易發(fā)生的問(wèn)題是在初始時(shí)模型不穩(wěn)定，流體在初始條件下就會(huì)發(fā)生流動(dòng)，這也會(huì)導(dǎo)致模型不收斂。造成模型初始不穩(wěn)定的主要有：

（1）手工賦網(wǎng)格飽和度和壓力值。

（2）擬合初始含水飽和度。解決辦法：

（1）盡量不要直接為網(wǎng)格賦壓力和飽和度值，盡量由模型通過(guò)油水界面及參考?jí)毫?lái)進(jìn)行初始化計(jì)算。

（2）要想擬合地質(zhì)提供的初始含水飽和度分布，應(yīng)該進(jìn)行毛管壓力的端點(diǎn)標(biāo)定，這樣毛管壓力會(huì)穩(wěn)住每個(gè)網(wǎng)格的水，在初始條件下不會(huì)流動(dòng)。

（3）可以通過(guò)讓模型在沒(méi)有任何井的情況下計(jì)算十年來(lái)檢查初始條件下模型是否穩(wěn)定，如果10年的計(jì)算模型壓力和飽和度沒(méi)有變化，說(shuō)明模型初始是穩(wěn)定的。

數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案井軌跡：

在進(jìn)行井處理時(shí)井可能以之字型在網(wǎng)格中竄過(guò)，有可能發(fā)生井的實(shí)際竄過(guò)方向與模型關(guān)鍵字定義的方向不符，這也會(huì)導(dǎo)致不收斂。

解決辦法：

（1）在三維顯示中檢查井軌跡。

（2）如果井已經(jīng)關(guān)掉，在模擬時(shí)不要給零產(chǎn)量，要用關(guān)鍵字把井關(guān)掉。

（3）檢查井射孔，井不要射在孤立的網(wǎng)格上。

數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案垂直管流曲線：

有了垂直管流曲線很容易導(dǎo)致模型不收斂，這有兩種可能：

（1）曲線有交叉。

（2）曲線發(fā)生了外插。

解決辦法：

（1）用前處理軟件（ECLIPSE中的VFPi)檢查曲線。

（2）在ECLIPSE中加EXTRAPMS關(guān)鍵字可以要求輸出如果發(fā)生VFP插值后的警告信息。

（3）曲線應(yīng)該覆蓋所有井口壓力，含水，油氣比及產(chǎn)量。（4）在ECLIPSE用WVFPEXP。數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案其他解決辦法：

如果模型數(shù)據(jù)沒(méi)有問(wèn)題，可以調(diào)整模擬器的收斂計(jì)算參數(shù)，對(duì)于ECLIPSE，可以做以下調(diào)整：

（1）調(diào)整TUNING中的最大時(shí)間步。如果模型每計(jì)算到30天就會(huì)截?cái)鄷r(shí)間步，可以將最大時(shí)間步調(diào)整為20天，這樣計(jì)算會(huì)快很多。

（2）調(diào)整TUNING中的最大線形迭代次數(shù)到70次。

（3）降低TUNING中的線形收斂誤差標(biāo)準(zhǔn)。第一部分—時(shí)間步長(zhǎng)控制 缺省值 IMPLICIT IMPESTSITNI 下一個(gè)時(shí)間步的最大長(zhǎng)度 1.0 1.0TSMAXZ 下一個(gè)時(shí)間步的最大時(shí)間步長(zhǎng) 365.0 365.0TSMINZ 所有時(shí)間步長(zhǎng)的最少長(zhǎng)度 0.1 0.1TSMCHP 最小可切片時(shí)間步長(zhǎng) 0.15 0.15TSFMAX 最大時(shí)間步長(zhǎng)增加系數(shù) 3.0 3.0TSFMIN 最小時(shí)間步長(zhǎng)減少系數(shù) 0.3 0.3TSFCNV 收斂失敗后時(shí)間步長(zhǎng)度減少的系數(shù)0.1 0.1TFDIFF 收斂失敗后最大增量系數(shù) 1.25 1.25THRHPT 最大流量比率 1E20 0.2TSINIT,TSMAXZ,TSMINZ,TSMCHP的單位是天（公制或英制），小時(shí)（實(shí)驗(yàn)室）TUNING關(guān)鍵字：數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案第二部分時(shí)間截?cái)嗪褪諗靠刂? 缺省值 IMPLICIT IMPESTRGTTE 目標(biāo)TTE誤差 0.1 1.0TRGCNV 目標(biāo)非線性收斂誤差 0.001 0.5TRGMBE 目標(biāo)物質(zhì)平衡誤差 1.0E-7 1.0E-7TRGLCV 目標(biāo)線性收斂誤差 0.0001 0.00001XXXTTE 最大TTE誤差 10.0 10.0XXXCNV 最大非線性收斂誤差 0.01 0.75XXXMBE 最大物質(zhì)平衡誤差 1.E-6 1.E-6XXXLCV 最大線性收斂誤差 0.001 0.0001XXXWFL 最大井流動(dòng)收斂誤差 0.001 0.001TRGFIP 在LGRruns中目標(biāo)流體儲(chǔ)量誤差 0.025 0.025TRGSFT 目標(biāo)表面活性劑改變量 （Eclipse200） 不限制最大值總要比目標(biāo)值大，那么Eclipse將迭代目標(biāo)值，但如果所有最大允許誤差得到滿足的話，時(shí)間步長(zhǎng)就被采用。數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案數(shù)模計(jì)算收斂性問(wèn)題解決方案第三部分牛頓和線性迭代控制 缺省值