La historia del desarrollo de la simulación numérica

La tecnología de simulación numérica nació en 1953. Bruce, G.H. y Peaceman, D. w simula un flujo lineal y radial inestable en fase gaseosa unidimensional. Limitada por las capacidades informáticas y los métodos de solución de la época, la tecnología de simulación numérica solo se utilizó inicialmente para resolver problemas unidimensionales y monofásicos. La simulación de flujo de dos fases nació en 1954, cuando West W J y Garvin W.W simularon un flujo de dos fases inestable en yacimientos de petróleo.

El método implícito alterno (ADI) propuesto por Peaceman y Rachford en 1955 supuso un gran avance en la tecnología de simulación numérica. La solución es muy estable y rápida, por lo que se ha utilizado ampliamente en petróleo, física nuclear, transferencia de calor y otros campos. En 1958, Douglas, Jim y Blair, P.M. realizaron la primera simulación de inundación considerando el efecto de la presión capilar. En 1959, Douglas Jim y Peaceman D.W realizaron la primera simulación bidimensional de dos fases, lo que marcó el comienzo de la tecnología moderna de simulación numérica. En su simulador, se tuvieron plenamente en cuenta los efectos de la permeabilidad relativa, la viscosidad, la densidad, la gravedad y la presión capilar.

En la década de 1960, el desarrollo de la tecnología de simulación numérica se centró principalmente en soluciones numéricas. El primer solucionador de simulación numérica eficaz fue el SIP (Strong Implicit Program) introducido por Stone en 1968. Esta solución puede simular bien yacimientos heterogéneos y yacimientos irregulares. Otro avance es el método temporal implícito, que puede utilizarse para resolver eficazmente problemas de alta velocidad como la formación de conos. Otros desarrollos en la década de 1960 incluyeron las primeras simulaciones tridimensionales de dos fases en 1967 por Coats K.H y Nielsen R.L, quienes propusieron el método del equilibrio vertical, el método de permeabilidad cuasi relativa y el método de presión capilar. 1968 Breitenbach E.A publicó una solución de simulación tridimensional tridimensional.

Stone publicó un modelo de permeabilidad relativa de tres fases en la década de 1970, que calculaba la permeabilidad relativa del petróleo, el gas y el agua cuando fluían. Esta tecnología todavía se utiliza ampliamente en la actualidad. Otro logro importante en la década de 1970 fue el método de corrección de Peaceman para determinar la presión del flujo de fondo de pozo a partir de la presión de la red y la ecuación actual de Peaceman. La expansión de la solución es un método de descomposición aproximada que utiliza aceleración ortogonal. En la década de 1970 también se lograron grandes avances en las simulaciones de composición y recuperación térmica. Nolen J.S describió la simulación de composición considerando la distribución de componentes intermedios en petróleo y gas en 1973, y Cook propuso la simulación de petróleo ennegrecido para la simulación de composición. Shutler publicó en 1970 la simulación de inyección de vapor de un modelo trifásico bidimensional. En la década de 1970, la EOR también logró grandes avances.

El mayor logro en la década de 1980 fue el método de factorización anidada publicado por Appleyyard J R y Cheshire I.M. Este método es muy estable y rápido, y actualmente es el método de solución más utilizado. Basándose en esta solución, Cheshire I.M fundó ECL Company con John Appleyard y Jon Holmes en 1981 y comenzó a desarrollar el software ECLIPSE, que más tarde dominó el mercado de software de simulación numérica. Otro avance importante observado en la década de 1980 fue el modelo de componentes. Aunque el modelo de componentes se propuso en la década de 1960, era inestable. El equilibrio de volumen y la ecuación de Yong-Stephenson propuestos en la década de 1980 resolvieron el problema de estabilidad del modelo de componentes, haciendo que el modelo de componentes se utilizara ampliamente. Ponting D.K propuso una cuadrícula angular para simular el modelo, que puede describir de manera realista el embalse.

El progreso de la simulación numérica en la década de 1990 se produjo principalmente en los aspectos de tecnología de engrosamiento, computación paralela, red PEBI, etc. La cuadrícula PEBI propuesta por Zoltan E. Heinemann combina las ventajas de las cuadrículas ortogonales y las cuadrículas de puntos de esquina, y gradualmente se está convirtiendo en un sistema de cuadrícula de simulación numérica convencional. VIP introdujo algoritmos paralelos en 1994 y ECLIPSE en 1996. CMG 2006 54 38+0 lanza algoritmo paralelo. La dificultad de engrosar la tecnología radica en el engrosamiento de la permeabilidad. Sólo el engrosamiento de la permeabilidad basado en el cálculo del flujo puede realmente ajustarse al modelo geológico, y todavía se están desarrollando nuevas tecnologías de engrosamiento. El desarrollo de la tecnología de simulación numérica en el siglo XXI se refleja en dos aspectos. Por un lado, se trata de una tecnología de simulación integral.

La simulación numérica no solo simula el yacimiento, sino que también integra el yacimiento, el pozo, el equipo de superficie, la red de oleoductos y las plantas de procesamiento de petróleo y gas para optimizar la gestión del campo petrolero. Por otro lado, el análisis de la incertidumbre de los atributos se realiza cuantitativamente y el impacto de la incertidumbre de los atributos en los resultados del cálculo se analiza cuantitativamente.

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