缝洞型碳酸盐岩油藏并行模拟器及其应用研究

在成熟应用的缝洞型碳酸盐岩油藏模拟器KarstSim的基础上，针对更加精细和大规模网格的模拟需求，开发了KarstSim的并行模拟器。并行化主要通过网格分区、大型线性方程解法和处理器之间信息通讯3个部分实现，同时借助了Aztec库和METIS软件。[JP2]基于Buckley Leverett两相纵向流动理论和塔河油田某区块的模型，对并行版与解析解、单机版计算结果的对比，验证了并行模拟结果的准确性以及计算的效率性。将并行模拟器应用至64万网格非均质的缝洞型油藏，在最高采用128核服务器中模型计算时间最低为7.3 h，计算效率提升显著。最后对不同网格规模的均质油藏进行了模拟，网格规模从1万逐渐增加到1千万规模，结果显示对于千万级网格的均质油藏，并行模拟器计算时间为85 min，证实了并行模拟器在大规模油藏模拟中的实用性。      

基于ｉＴＯＵＧＨ２的地热模型资料价值分析方法

数值模拟是地热能开采最重要的手段，然而受地层复杂性、隐蔽性、勘探经费等限制，地热模型具有不确定性，目前对资料价值的分析和讨论较少。详细阐述了利用ｉＴＯＵＧＨ２软件进行资料价值分析的流程，并结合五点抽注的地热模型设计了监测方案。选定“现有数据”和“预估数据”，确定预测目标最大容差；然后分别对校正和预测两个阶段执行资料价值分析，得 到 各 观 测点的资料价值。结果表明:不同观测类型、不同观测位置的资料价值大小不同，同一资料在不同模型阶段的价值不同；预测温度的容差大于最大容差，可优先考虑在抽水井处增加温度监测。该方法可以为优化监测网提 供 科 学 依 据，不仅适用于地热模型，也 可服务于地下水流和污染物的运移模型。      

基于iTOUGH2的地热模型资料价值分析方法

数值模拟是地热能开采最重要的手段,然而受地层复杂性、隐蔽性、勘探经费等限制,地热模型具有不确定性,目前对资料价值的分析和讨论较少。详细阐述了利用iTOUGH2软件进行资料价值分析的流程,并结合五点抽注的地热模型设计了监测方案。选定"现有数据"和"预估数据",确定预测目标最大容差;然后分别对校正和预测两个阶段执行资料价值分析,得到各观测点的资料价值。结果表明:不同观测类型、不同观测位置的资料价值大小不同,同一资料在不同模型阶段的价值不同;预测温度的容差大于最大容差,可优先考虑在抽水井处增加温度监测。该方法可以为优化监测网提供科学依据,不仅适用于地热模型,也可服务于地下水流和污染物的运移模型。     

地质封存二氧化碳沿断层泄漏数值模拟研究

安全性和封存效果是二氧化碳（CO2）地质封存（GCS）最受关注的问题,其中以断层/裂缝引起的场地不确定性因素较为复杂。利用储层多相流模拟软件TOUGH2/ECO2N,研究了不同情境下注入深部咸水层中的CO2沿断层发生泄漏的时间、速率、泄漏量等特征。通过15个场地尺度的模型结果分析表明,CO2注入方案、断层性质（发育位置、产状、几何形态、内部结构）、系统内岩层的组合形态对CO2泄漏均有影响。相同储存环境和断层发育条件下,CO2注入速率从1.59 kg/s增加至6.34 kg/s,CO2泄漏时间提前3 706 d,泄漏量在20 a后增加至注入总量的32.43%。断层发育位置对CO2封存影响极为显著,本次研究,距注入井100 m位置的断层可造成CO2的泄漏量在20 a后高达总注入量的63.39%。相同条件下,倾斜/窄小的断层比垂直/宽厚的断层对CO2及储层咸水的泄漏影响更小。断层渗透率增加一倍,可导致CO2泄漏量增加2.11%,泄漏速率约提高0.006~0.01 kg/s。     

地下水污染源识别的数学方法研究进展

地下水污染源识别模型可利用有限的观测资料估计污染源位置、污染物泄露强度及其泄露过程,是制定地下水污染修复方案的依据。在阐明地下水污染源识别基本问题基础上,综述了污染源识别研究的两大类数学方法,一类为直接方法,包括反向追踪法和基于正则化的方法;另一类为间接方法,包括基于优化的方法和基于概率统计的方法。同时指出了当前污染源识别数学方法应用中存在的主要问题:地下水污染源识别问题的复杂性、地下水有机污染问题和模型求解效率的低下性。对土壤-地下水的联合管理、基于物联网的地下水污染监测、对非水相流体（Non-aqueous Phase Liquid,NAPL）类污染源识别以及基于图形处理器（GPU）的异构并行计算将是未来研究的重点方向。