数值模拟与可视化

中南大学资源与安全工程学院

贾明涛数值模拟与可视化分析目录4力学分析和模拟技术1235油气藏的模拟分析技术矿床模拟分析技术其它问题的模拟分析可视化技术

目录4力学分析和模拟技术1235油气藏的模拟分析技术矿床模拟分析技术其它问题的模拟分析可视化技术大多数的工程问题，物体的几何形状较复杂或者其某些特征是非线性的，很少可直接获得问题的解析解。目前解决途径:简化假设，（只在有限的情况可行，过多的简化将可能导致不正确的甚至错误的解）借助计算机来获得满足工程要求的数值解，这就是数值模拟技术目前在工程技术领域内常用的数值模拟方法有：有限单元法：ANSYS、NASTRAN、ABAQUS、MARC边界单元法：Examine2D、Examine3D离散单元法：UDEC、3DEC、PFC有限差分法：FLAC3D、FLAC2D但就其实用性和应用的广泛性而言，有限单元法更为突出。

力学分析和模拟技术力学分析和模拟技术模拟软件四种模拟方法四种模拟方法四种模拟方法离散单元法一有限单元法有限差分法边界单元法有限单元法基本原理：将一个连续的求解域分割成有限个单元，用未知参数方程表征单元的特性，然后将各个单元的特征方程组合成大型代数方程组，通过求解方程组得到结点上的未知参数，获取结构内力等需要考察的输出结果。载荷约束节点单元由于单元可以被分割不同的形状和大小，所以它能很好的适应复杂的几何形状、复杂的材料特性和复杂的边界条件。加之成熟的大型软件系统支持，有限元法成为一种应用广泛的数值计算方法。有限单元法的应用已广泛涉及各个工程领域。软件：ANSYS、NASTRAN、ABAQUS、MARC有限单元法边界钢单元跃法（BE填M）边界斑单元肠法是20世纪70年代润兴起房诚的一驰种数丙值方俭法。其通嫌过结摧点之父间插贯值，址把边施界积脂分方龟程转苗变为线性雹代数坦方程营组，由锐此解雕出各乘边界懒单元鞭的结既点处零待定密的边谦界值狂，再相利用构把边为界值阅与域驴内函痛数值短联系销起来虑的解析遵公式，求绪得计钉算区青域内腥任一台点的辉函数妨值。且计早算精魂度、荐计算潜效率睁高，婚更适达用于均质惨材料查和线咽性性哪态情习况。软件移：Ex鞋am寨in勺e2挎D、Ex仔am匙in亮e3亚D边界目单元秋法离散炮单元乱法（DE鸭M）岩体龙往往击为众团多的伶节理横或结贩构面殊所切赤割，秘在某念些情扔况下伸，岩爹体不节能视嚼为连铜续介净质，徒具有左明显裙的不连详续性，很稼难用毒连续途介质藏力学僚方法黑如有枪限单语元法讽来处安理。离散个单元岸法是散处理非连稼续介胁质力父学的数虾值方团法，州特别岔适用朽于节忽理岩蒙体的户应力盘分析裹，在道土木鲜工程并方面痛应用旧广泛既，尤胡其在格边坡吊稳定把分析妄方面示。软件柱：UD醋EC、3D荒EC、PF陷C2扰D、PF肆C3感D离散族单元升法有限纪差分茂法（FD爷M）有限舍差分受法的膀基本莲原理易与有柔限单吐元法拣类似裹，只胀是它馒们各湿自的俱求解迁方法粮有所够差别灰。有限喘单元序法通脖过刚度览矩阵的形央式求膛解每课一单嗓元的王应力呢与应恨变，蕉而在成有限免差分赵中，川空间冤离散下点处缠的控休制方香程组贝中每厨一个降导数戚直接渴由含场货变量的代疯数表悟达式桌替换足，通珠过“显式”的方具式逐研步求鸽解每旷一单赶元的知应力坡与应己变。有限垫差分跨法软件倒：FL兴AC瞎3D、FL固AC侦2D目录4力学航分析周和模矮拟技捎术1235油气帜藏的忽模拟答分析踏技术矿床碍模拟连分析开技术其它狐问题骑的模干拟分样析可视宫化技微术研究油藏旨的基仅本方票法直接是观察呀法钻观刮察井井下测试井下电视岩心恰实验开辟在生产靠实验段区研究战油藏的基妄本方圈法模拟扯法物理贴模拟数学扛模拟直接观察傲法优点广：直研观（讨看得卡见，脊摸得卷着）懒；准确耐（客测观存均在，奥避免廊人为械误差假）。缺点疼：有称一定败的局顾限性即，范那围小戚；成本怪高，池周期挖长；不能短重复休进行。模拟涝法优点狼：能呜重复倒开发每，进劣行所抽谓的杂“多测次开柿发”裳；可以群在短表期内脸进行鸟“开气发”胞，成骗本相梦对较惨低；可模罢拟各袭种非扩均质禾条件来和开鄙发要饰求；结果议可直暂接用虎于油缩慧田开蜘发。缺点惊：简络介模吴拟基涉础在颤于油枪藏描阁述和扒生产奇动态仍，若卡参数和数镜据不感准确迈，将明导致氧模拟单误差援；模型些本身赶有一使定假勇设条党件，愧与实宋际有科一定指误差盏。数学态模拟数学改模型桃求解绣方法解析苍法数值特方法油藏痕数值费模拟油藏照数值鹿模拟奶及其狸重要裂性油藏数值模拟概念油藏冬数值活模拟化是应戒用计呆算机咬研究遗油气拍藏中宽多相辰流体弹渗流炸规律荣的数挥值计响算方法法。重要湖性油藏功数值姥模拟秀基本汉过程建立去数学载模型建立俱数值耀模型建立室计算把机模京型建立腹一套迎描述惰油藏庄流体袜渗流崇的偏普微分秩方程恢组。完整暴的数摄学模菠型包诊括定扮解条龟件（柔初始抓条件属和边界冒条件轧）。偏微乡丰分方静程组非线巷性有陵限差坚分方弹程组线性丸代数煮方程痒组线性攻化离散趁化将各头种数逮学模隶型的舱计算巨方法避编制幼成计笑算机程序茫，用桨计算圣机计畏算各肯种结避果。油藏郑数值荐模拟魄主要标步骤明确油藏工程问题选择模型模拟策略方法资料输入与数据的检查历史拟合灵敏度试验动态预测油藏茅数值量模拟零的主帝要步阿骤经费污预算报告剂的形火成专题唤和机兰理问域题的揉研究评价境潜力研究课剩余醉油饱晨和度罚分布评价阵提高净采收右率的渣方法对已消开发捉油田树历史茅模拟油田萍初期角开发危方案油藏情数值垄模拟源应用油藏顺数值睬模拟渠应用油田候初期丧开发纱方案油田煮初期开速发方案实施景方案姻的可行卖性评发价油藏眨和流巩体性质的垃敏感以性研贤究对比她不同认的产量驴效果选择排井网拉、开宾发层握系、数井数抢和井饮位选择承注水崭方式对已挺开发脉油田展历史安模拟指出展问题拳、潜力熄所在桨区域一二三四确定怕产液桐量和生善产周眨期确定摆油藏和流号体特赶征证明缺地质讯储量食，确定鸭基本绣的驱替机组理四个问方面一次朱采油注水颈、注竿气注聚境合物这、注辽胶束倾、注从表面连活性讯剂注C0凑2和其桨它混材相驱注蒸决汽、皆火烧De屡sc昨ri诊pt夺io算n断of劳t需he比c毒on趟te疾nt裹s评价挨提高斧采收旨率的粗方法研究车剩余惧油饱译和度绿分布抚范围法和类肚型一二三四回答器油田研开发飘中所锐遇到辆的问席题及骂解决删问题杏的方莲法单井趋进行雁调整矿，改裙变液加流方京向、将改变蕉注采握井别堂、改侦变注少水层鸣位扩大雁水驱纠油流奖率和垫波及浇系数研究裙剩余苗油饱浴和度丧分布二三一确定产量、开采方式确定地面和井的设备评价风潜力确定殊井位翼、加炮密井贴的位氧置专题如和机唱理问证题的抗研究研究各种注水方式效果研究不同开发层系油藏动态研究井距、井网对油藏动态的影响验证油藏面积和地址储量研究注水速度对产油量和采收率影响矿山生产管理优化十个方面研究油藏平面性质和层间非均质性对油藏动态影响51048167对比注水注气和天热枯竭开采动态研究单井产量对采收率影响293研究不同开发方案的指标为谈判和开发提供必要数据目录4力学验分析针和模扩拟技誓术1235油气热藏的缸模拟猜分析歪技术矿床惕模拟企分析准技术其它页问题羽的模紧拟分烛析可视燃化技傲术矿床洋模拟闲分析态技术线框壳模型找技术;块段伟模型宰技术;地质穷储量牙估值润方法滤与技竞术。本节谈主要鹅介绍响的技妄术有蕉:一、箱线框善模型枕技术线框眼模型禁的构宅建主惭要是偷采用椒了TI直N技术武（不长规则成三角障网模盐型）熄中的Vo羽ro贷no攀i图与De潮la型un域ay三角品形算榜法。TI脚N是一爸种表词示数尖字高耀程模原型的乡丰方法蛮，它赌既减旁少规旗则格满网方脂法带湖来的拜数据顺冗余呀，同输时在部计算易效率割（如妖坡度唤）方筑面又筒优于晶纯粹摩基于灯等高学线的凶方法疾。矿床诉模拟枪分析把技术De唯la图un沫ay三角难网具还有以妖下特爪征：（1）De俯la删un轧ay三角扎网是巾唯一粥的；（2）三罚角网朝的外俩边界故构成旷了点瓜集P的凸芹多边衡形“者外壳糊”；（3）没瓣有任匀何点睛在三队角形纵的外橡接圆摇内部怒，反疮之，存如果冻一个武三角葵网满足此胳条件秒，那姥么它叔就是De茅la钻un狐ay三角佛网；（4）如粗果将套三角用网中麦的每太个三吃角形弃的最租小角卫进行被升序芹排列践，则De致la阁un佳ay三角尚网的去排列腰得到软的数甲值最商大，姨从这绪个意司义上悔讲，De谅la伪un沿ay三角廉网是妻“最防接近男于规架则化让的“承的三房诚角网善。图实顽线为De屑la抄un售ay三角袋形，笨虚线客为Vo些ro蛋no悼i图矿床薯模拟灾分析偿技术De箭la煎un陪ay三角缺形网羊的主乱要算器法逐点虏插入移算法Wa医ts勺on的算凝法La叨ws眯on的算狡法或峰对角驼线交枕换算漏法限制馋性的De洒la尸un低ay三角启化(C搏DT偷)扫描傲线算洲法（Sw壶ee竖pl芳in岩e堆al块go网ri愉th遮m）在所挑有的慈优化康算法闸中，周逐点腥插入兽算法孩是一坏种通械用的户算法南，而Wa生ts念on的算简法是De附la杆un佣ay三角饺化最洽简单腐和最瞒广泛淋应用掠的算不法扬。矿床舅模拟赵分析企技术二、梁块段婚模型薯技术规则怖块段婶模型六十虏年代轨初为俯描述矩浸染西状矿底床而版发展步起来剖的一杠种建璃模方筐法，格实质懒是采雕用一阀系列从的相膊同尺税寸的维立方闭块去豪表达槐矿体愈。优点猎：①在一革个资岩源有谅限的悠计算嫂环境谱中，培编制罪程序尼时可泻以采构用隐是含的女定位子技术途，即肥采用旨一系挖列的规三维放数组棉来存坊放各毕个块伙段的嫁信息膏，从堪而可排以节牵省存悼储空挡间与旧计算饰时间峡；②由于岸采用艳相同剃尺寸脆的块蔽段，拣在进倦行地毛质统润计学麻品位傻估值勉时，牺克里哪格方羽程组娱的系筹数矩惯阵[K圈]只需糊计算狠一次闸，可废以大坦大减或少计池算量逼，同毯时也葵方便愤进行闷储量竹的统算计和爆计算偿。不足搬：①使符用起侧来很手不灵驼活；②这绘种方栽法不诞能精羽确描牵述矿闯体的衬边界馆。矿床楼模拟教分析额技术变块候模型变块晃模型修又叫按做不座规则超块段着模型春。这族种建牧模方礼法与骗规则孙块段缓模型痒一样慕，也推是在比整个膏建模顾范围客内用跌立方壤块来蜂模拟招矿体乓，不溪同的注是，齿这些法立方扁体尺铁寸不屠在是歌固定菌的，涝当对械最初多的由击尺寸送相同促的方伞块组捎成的侵模型戚施加敞了地淋质解丽释之绵后，灶就沿咬着边摆界或育地质早界面脸建立启“子唉块段倚”，老以保骂证更碍加逼范近详叫细的茅地质舒要求俭。采用茅变块熄模型效虽然砍能够将比较柿精确骂的描去述矿蛮体边袄界，碧减少坊了存斧储空规间瓶。三、狂地质可储量秤估值耗方法系与技拐术主要批方法：趋势嘉面法专、距肥离幂团次反骄比法板、炊各种锹克里木格估手值方犯法面。矿床鼻模拟顷分析健技术在实乐际矿们床估杨值中价，主胜要采雕用的娘方法丝式有：躺距离伟幂次寒反比过法撞和普狸通克吧里格尼估值爬方法左，推简单屋介绍舒下这粪两种逆方法脚：距离食幂次将反比壶法矿床院模拟锣分析诉技术普通陷克里援格法普通铺克里蔑格必丝式须先床算出锋变异际函数仔，然娱后用俗公式捐：将批其转内变为界协方革差函攀数求窝普通叶克里难格方胆程。冠另外离，普财通克数里格敌发有悉一个验无偏互约束致条件碧，对被数据配分布叮要求割较松凳，应治用范肌围更匙广。而实笑际上委，需蒜要先则计算奸出实盼验变廊异函好数，然实验桃变异裙函数姑计算虑公式管为：式中予，h称为嗓滞后倚距，捡对结阀构性早的结谦果有欧一定致的影视响。昆具体越应用叔中，挖应计煤算不叹同方认向、倍距离确的变慎异函钱数，挨如层困状矿显体一述般应岛计算窄走向饼、倾芦向、运对角花线方五向的岔变异膝函数帅，非层层状心矿体图则应幻玉计算豪走向鞭、倾凤向、出对角青线、眼厚度庭等方披向的炭变异寨函数企。矿床渠模拟茧分析仇技术实验渔变异炉函数财计算倦后，淋必须剩按照备一定蛙的方万法确未定其村理论