《油藏数值模拟方法与应用2》课程教学大纲

《油藏数值模拟方法与应用2》教学大纲一、课程基本信息课程名称油藏数值模拟方法与应用ReservoirNumericalSimulationMethodandApplication课程编码SPE124021021开课院部石油工程学院课程团队油藏数值模拟方法与应用教学团队学分2.0课内学时34讲授26实验0上机8实践0课外学时34适用专业石油工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、高等数学（2-2）、线性代数、油田开发地质学、油层物理、渗流力学、油藏工程课程简介（限选）本课程为石油工程专业的选修课，是以渗流力学、偏微分方程数值解为理论基础，集石油地质、油层物理、油藏工程等多学科于一体的综合性工程应用课程，是以理论方法讲授为主线、以应用能力培养为目的的有机教学体系。主要讲授油藏数值模拟的基本内容、原理和方法，主要内容包括油藏数值模拟简介、基本数学模型、有限差分数值求解、一维油藏的数值模拟方法、数值模拟技术在油气田开发中的应用，同时介绍一种主流油藏数值模拟软件的具体应用和操作过程。本课程旨在培养大学生综合运用相关基础理论、专业知识和计算机工具分析解决油气田开发问题的基本能力，为大学生毕业后从事相关科研和实际生产工作奠定基础。Thiscourseisanelectivecourseforstudentsofpetroleumengineeringmajors,andacomprehensivecourseforengineeringapplicationsbasedontheknowledgeoffluidMechanics,numericalsolutionofpartialdifferentialequation,petroleumgeology,reservoirphysicsandreservoirengineering.Inaddition,itisalsoateachingsystemtoimprovestudents'applicationabilitybyteachingtheoryandmethods.Coursecontentsmainlyincludebriefintroductionofreservoirnumericalsimulation,basicmathematicalmodels,constructionofdifferentialequations,one-dimensionalreservoirnumericalsimulationmethods,applicationsofreservoirnumericalsimulationintheoilandgasfielddevelopment,andthedetailedoperationandapplicationofawidelyusednumericalsimulationsoftware.Moreover,thecourseaimstoletthestudentsacquiretheabilityofsolvingtheproblemsinreservoirdevelopmentbycombiningthebasictheory,professionalknowledgeandcomputertogetherandlaysthefoundationofscientificresearchandworkaftertheirgraduations.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：认识油气田开发的任务以及油藏描述的主要方法，能够分析油藏数值模拟在油气田开发工程中的地位和作用，了解油藏数值模拟新技术及发展趋势。是2.12.12M2目标2：掌握单相流、两相流的数学模型构建方法、能够分析组分模型、黑油模型的数学模型及主要特点，能够对简单数学模型进行差分离散并进行数值计算。是1.11.13M3目标3：熟悉油藏数值模拟的主要内容和方法步骤，掌握数值模拟技术在油田开发中的应用；能够应用一种主流商业油藏数值模拟软件，编辑搭建简单的数值模型，开展基本的数值模拟计算、历史拟合、结果分析及方案优选。是5.25.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1绪论绪论引入油藏数值模拟的基本概念，介绍解析解与数值解的主要区别。M11讲授//2第一章第一章油藏数值模拟简介本章重点难点：油藏数值模拟的主要内容、操作过程、在油田开发不同阶段的作用。////31.11.1油藏数值模拟在油田开发中的作用油藏描述的方法，油藏数值模拟在油田开发不同阶段的作用。M11讲授1自学、讨论41.21.2油藏数值模拟的主要内容和过程油藏数值模拟的主要内容和过程。M11讲授//51.31.3油藏数值模拟的发展概况和发展方向油藏数值模拟的发展概况和发展方向。M11讲授2自学、作业6第二章第二章基本数学模型本章重点难点：单相流、两相流的数学模型，数学模型的一般式，多组分模型和黑油模型。////72.12.1数学模型的构成及建立步骤构成数学模型的基本方程，建立数学模型的步骤。M20.5讲授//82.22.2单相流的数学模型一维单相流的数学模型，三维单相流的数学模型。M21讲授2自学、讨论92.32.3两相流的数学模型一维油水两相流的数学模型，二维气水两相流的数学模型。M21讲授//102.42.4数学模型的一般式数学模型的一般式。M20.5讲授2自学、作业112.52.5多组分模型多组分模型的推导，未知量及辅助方程分析。M21讲授//122.62.6黑油模型黑油模型的推导，未知量及辅助方程分析。M21讲授//132.72.7定解条件初始条件，边界条件。讨论课：数学模型的基本构成，建立数学模型的方法及步骤，并讨论推导一维径向流的数学模型。M21讲授、讨论2自学、作业14第三章第三章差分方程组的建立本章重点难点：离散化、网格系统、显式差分、隐式差分、差分方程的稳定性。////153.13.1基本有限差分空间离散和时间离散，块中心网格和点中心网格系统，一阶前差商、后差商、中心差商，等距离网格和不等距网格下的二阶差商。M21讲授2自学、讨论163.23.2差分方程组的建立显式差分格式，隐式差分格式，Crank－Nicolson差分格式。M21讲授//173.33.3网格排列格式及其系数矩阵标准排列格式，对角排列格式，点交替排列格式，交替对角排列格式。M21讲授2自学、作业183.43.4差分方程的稳定性分析差分方程的相容性，稳定性。M20.5讲授//193.53.5边界条件的处理外边界（定压、定流量）条件的处理，内边界（定产量、定井底流压）条件的处理。讨论课：显式、隐身、Crank－Nicolson差分格式的异同之处。M20.5讲授、讨论2自学、作业20第四章第四章线性代数方程组的解法本章重点难点：线性代数方程组的直接解法和迭代解法。////214.14.1线性代数方程组的直接解法简介高斯消元法，LU分解法，D4排列格式算法。///自学224.24.2线性代数方程组的迭代解法简介简单迭代法，高斯－赛德尔迭代法，松弛法。///自学23第五章第五章一维油藏的数值模拟方法本章重点难点：一维油、水两相流的IMPES求解方法；压力方程、饱和度方程，上游权方法，非线性系数的处理方法。////245.15.1一维油、水两相水驱油的数值模拟方法数学模型的建立，数学模型的求解方法及参数处理，差分方程组的建立及求解。M2,M32讲授2自学、讨论25第六章第六章数值模拟技术在油田开发中的应用本章重点难点：油藏数值模拟应用的步骤和方法。////266.16.1油藏数值模拟实例典型区块数值模拟模型的建立、历史拟合及方案优化。讨论课：油藏数值模拟技术发展趋势及具体领域应用。M32讲授//27第七章第七章数值模拟软件应用本章重点难点：数值模拟软件操作方法。////287.17.1油藏地质模型建立模块操作流程井位导入、网格划分、构造和属性模型建立。M32讲授2自学、讨论297.27.2数值模拟模型建立模块操作流程流体高压物性、相对渗透率曲线、初始条件、生产动态数据定义。M32讲授2自学、讨论307.37.3模拟结果可视化分析模块操作流程生产动态拟合及分析、场数据模拟结果分析。M32讲授2自学、讨论317.47.4开发方案效果预测影响因素分析、方案优化。M32讲授、讨论2研讨报告32上机1上机1：油藏地质模型的建立油藏地质模型的建立。M32数模软件基本操作2自学、讨论33上机2上机2：数值模拟模型的建立数值模拟模型的建立。M32数模软件基本操作2自学、讨论34上机3上机3：生产动态拟合及结果分析生产动态拟合及结果分析。M32数模软件实际应用2自学、讨论35上机4上机4：开发方案效果预测开发方案效果预测。M32数模软件实际应用2自学、讨论四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1、每章内容对应的作业1~2道题目。2、成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3、考核学生对油藏数值模拟基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有推导、分析和计算题。20%2上机及大作业1、本课程8个学时上机，共四次上机。2、成绩采用百分制，根据上机完成情况评分。3、考核学生商业软件的操作和应用能力，能够利用油藏数值模拟软件处理油气田开发实际问题。4、要求利用油藏数值模拟软件进行案例分析和开发方案优化，根据模拟和分析结果的准确性评分。40%3期末考试1、开卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2、主要考核学生对油藏数值模拟基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、简答题、推导题、综合题等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业40%A-独立思考、按时完成，推导过程正确，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，推导过程正确，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，推导过程正确，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，推导过程不正确，解题思路混乱。2M2平时作业60%A-独立思考、按时完成，推导过程正确，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，推导过程正确，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，推导过程正确，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，推导过程不正确，解题思路混乱.3M3上机及大作业100%A-上机过程中认真完成各项要求，能够熟练利用油藏数值模拟软件处理油气田开发实际问题，熟练掌握案例分析和开发方案优化方法。B-上机过程中认真完成各项要求，能够利用油藏数值模拟软件处理油气田开发实际问题，掌握案例分析和开发方案优化方法。C-上机过程中可以完成各项要求，可以利用油藏数值模拟软件处理部分油气田开发实际问题，初步掌握案例分析和开发方案优化方法。D-上机过程中不能完成各项要求，不能利用油藏数值模拟软件处理油气田开发实际问题，不能进行案例分析和开发方案优化。4M1期末考试60%（见试卷评分标准）5M2期末考试40%（见试卷评分标准）评分等级说明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|《油藏数值模拟基础》,、,中国石油大学出版社,2009.（*主教材）2图书|《油藏数值模拟基础》,韩大匡、陈钦雷、闫存章,石油工业出版社,1993.3图书|《油藏数值模拟》,