用數(shù)值方法求解描述油藏中的多維多相多組分流動的數(shù)學(xué)模型，以研究油藏中滲流機理過程，為科學(xué)合理地開發(fā)油田（包括氣田）提供依據(jù)（見油藏工程，油藏物理）。

研究領(lǐng)域從50年代起，就開始應(yīng)用數(shù)值方法求解油藏內(nèi)復(fù)雜的滲流問題。隨著高速、大容量電子計算機的發(fā)展，油藏數(shù)值模擬方法日益廣泛地應(yīng)用于研究各種類型油藏的合理開發(fā)問題，包括：

技術(shù)決策研究油田開發(fā)中的重大技術(shù)決策可先在模型上研究其效果。進行敏感性分析，如注水時間的早晚、保持油藏壓力的水平、產(chǎn)量的大小對最終采收率的影響等。

開發(fā)方案編制和最優(yōu)方案選擇包括最佳井網(wǎng)布置、層系劃分、保持壓力開采的必要性及其方法選擇、開發(fā)指標的預(yù)測、經(jīng)濟效益等提供分析方法，并能定量地表達不同方案的效果。在眾多的方案對比中，可選擇出最優(yōu)方案。

動態(tài)預(yù)報和開發(fā)調(diào)整研究對于已投入開發(fā)的油田，通過歷史擬合預(yù)報油田動態(tài)，進行生產(chǎn)分析，研究剩余油飽和度分布狀況，可以此確定加密井的井位、層系調(diào)整及效果預(yù)測等改善油田開發(fā)效果的方法。有時也用于單井動態(tài)分析，如研究底水錐進（油井開采過程中，底水沿井筒呈錐形上升）等問題。

滲流機理的研究探討油藏中各種滲流問題的機理和規(guī)律性，如對任意幾何形狀的砂巖油藏中各種力（重力、毛細管力、粘滯力、彈性膨脹等）在三維三相多井系統(tǒng)中滲流時的作用，以及對層狀非均質(zhì)厚油層的油水運動狀況進行分析等。

中國從60年代開始應(yīng)用油水兩相的二維數(shù)值模擬方法，取得較好的效果。近年來研究砂巖三維三相、多層二維二相、碳酸鹽巖孔隙裂縫雙重介質(zhì)等數(shù)值模擬方法，并逐步投入應(yīng)用。

其他如提高石油采收率方法的篩選和設(shè)計，各種工程技術(shù)措施的優(yōu)選等。

基本方法一般說來，基本方法和過程包括：

建立數(shù)學(xué)模型依據(jù)所需研究的滲流問題，由達西定律和物質(zhì)守恒方程和狀態(tài)方程，有時還有能量守恒方程等組合起來，建立相應(yīng)的偏微分方程組，加上相應(yīng)的邊界條件和初始條件，構(gòu)成描述滲流過程的數(shù)學(xué)模型。在油藏工程研究中主要使用的數(shù)學(xué)模型有物質(zhì)平衡方程、單相滲流、兩相滲流、黑油模型、多組分模型和雙重介質(zhì)模型等。近年來還發(fā)展了熱力驅(qū)模型、化學(xué)驅(qū)模型等。

建立差分方程用數(shù)學(xué)方法求解偏微分方程式，首先必須把偏微分方程離散化成為代數(shù)方程組。油藏數(shù)值模擬中最常用的離散方法是差分法，也已開始研究有限元法，但尚未普遍應(yīng)用。

數(shù)值法求解解代數(shù)方程組常用的方法有直接解法和各種迭代法，如超松弛法、強隱式法、交替方向迭代法等。在方程組內(nèi)所要求解的未知量主要是相的壓力及其飽和度。求得壓力和飽和度后，即可算出其他所需的開發(fā)指標。通常所用的解法有兩種方法：①隱式方法求壓力，顯式方法求飽和度；②聯(lián)立求解隱式壓力、隱式飽和度；③隱式壓力和隱式飽和度的逐次求解法。還有各種處理非線性項的半隱式和全隱式方法，近年來還發(fā)展了在各結(jié)點上自動調(diào)整隱式程度和自動調(diào)整網(wǎng)格密度的各種自適應(yīng)解法。

計算程序設(shè)計將所研究的問題和求解的方法，按照一定的算法語言編制計算機運算的步驟，成為計算機軟件。

運算和結(jié)果整理按程序要求輸入計算參數(shù)。經(jīng)運算后可以得到分布在油藏內(nèi)足夠多的各結(jié)點上的數(shù)值解，用曲線或圖表輸出，經(jīng)整理后即可用來解答所需求解的問題。近年來還發(fā)展了輸出彩色圖象的方法，能直觀地用各種彩色來表示驅(qū)油過程。

主要工作在對具體的油藏中專門問題進行數(shù)值模擬時，需要依次進行以下幾項主要工作：

油藏原始參數(shù)的收集油藏原始數(shù)據(jù)是否齊全準確，關(guān)系到數(shù)值模擬的效果。如果原始資料很少，數(shù)值模擬的效果就不可能好。數(shù)值模擬方法越復(fù)雜，所需的原始資料也越多。收集資料時，如發(fā)現(xiàn)必需的資料不夠或不準確，應(yīng)采取補救措施。通常要求準備的參數(shù)包括：①油藏地質(zhì)參數(shù)。產(chǎn)層構(gòu)造圖，油、氣、水分布圖，油層厚度、孔隙度、滲透率、原始含油飽和度的等值圖等。②流體物理性質(zhì)參數(shù)。地面性質(zhì)和地層狀態(tài)下的物性數(shù)據(jù)，原始壓力和地層溫度數(shù)據(jù)，對凝析氣田還需要相圖和相平衡的資料。③專項巖心分析資料。油水相滲透率曲線，油氣相滲透率曲線，油層潤濕性，吸入和排驅(qū)毛細管壓力曲線；對碳酸鹽巖孔隙裂縫雙重介質(zhì)儲層，還需滲吸曲線。④單井和分層分區(qū)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和有關(guān)測試資料。⑤油田建設(shè)和經(jīng)濟分析的有關(guān)數(shù)據(jù)。

油藏地質(zhì)模型的建立將收集的油藏地質(zhì)資料進行系統(tǒng)整理后，要將油藏的地質(zhì)特征模式化，以充分反映油藏的構(gòu)造特征和沉積特征，如油層物理性質(zhì)參數(shù)的分布、油氣水的分布、油氣水在地面和地下的性質(zhì)、驅(qū)油動力、壓力系統(tǒng)和地溫梯度等。油藏地質(zhì)模型是否符合實際情況，直接影響數(shù)值模擬成果的準確性。

數(shù)值模擬方法的選擇包括數(shù)學(xué)模型的選擇、模擬維數(shù)的確定、節(jié)點網(wǎng)格系統(tǒng)的劃分、隱式程度和計算方法的選用等。針對所需研究的問題，盡可能選用簡便的方法，并與所獲得的原始資料相適應(yīng)。

生產(chǎn)歷史的擬合和動態(tài)預(yù)報由于人們對油田實際地質(zhì)條件的認識有一定的限度，計算時所用的參數(shù)也就有一定的局限性，因此，第一次模擬計算的結(jié)果，如壓力、產(chǎn)量、氣油比、含水率等與油田實際生產(chǎn)狀況常有較大的出入。必須進行分析，修改相關(guān)的計算參數(shù)，重新進行計算。通常，經(jīng)過多次修改可使計算結(jié)果與實際生產(chǎn)歷史基本相符，誤差在允許范圍以內(nèi)。從工程應(yīng)用的角度看，可認為此時所應(yīng)用的計算參數(shù)，反映了油田地下的實際狀況，使用這些參數(shù)來計算和預(yù)測油田未來的動態(tài)，能夠達到較高的精度。在油田開采過程中這類歷史擬合要進行多次，使油田的模型逐步更接近實際而得到更適用的結(jié)果。

其他計算和結(jié)果的綜合分析進行地面流程計算和經(jīng)濟分析，并將各項計算結(jié)果進行綜合研究，提出合理開發(fā)油田的最優(yōu)方案和改善油田開發(fā)效果的措施。