BxuSim 对标 Eclipse 测试报告
2026 年 1 月 · 标准算例 SPE1 / SPE9 / SNARK · 与 Eclipse 100 逐项对标
1.1 测试背景
Section titled “1.1 测试背景”本报告旨在将BxuSim黑油模拟器与行业广泛认可的斯伦贝谢公司Eclipse油藏数模软件进行对标测试，以评估BxuSim黑油模拟器在不同算例下的模拟精度，计算效率以及适用性。
1.2 测试目的
Section titled “1.2 测试目的”-
验证BxuSim黑油模拟器在标准油藏算例（SPE1, SPE9, SNARK）中模拟结果与Eclipse的一致性。
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比较BxuSim黑油模拟器和Eclipse在计算效率方面的差异。
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分析BxuSim黑油模拟器的优势和不足，为GeoEast地质工程一体化软件发展提供参考和下一步建议。
1.3 测试范围
Section titled “1.3 测试范围”本测试主要针对BxuSim黑油模拟器和Eclipse 100黑油模拟器在SPE1、SPE9、SNARK三个标准算例的模拟结果进行对标分析。测试内容包括油藏压力、产量、饱和度分布等关键参数的对比，以及计算时间的评估。
1.4 测试环境与软件信息
Section titled “1.4 测试环境与软件信息”-
测试主机CPU: 12th Gen Intel(R) Core(TM) i7-12700 2.10 GHz
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软件信息：
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BxuSim黑油模拟器
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Eclipse Version 2021.2，E100黑油模拟器
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Eclipse测试除SNARK算例没有在本机器上运行，其他算例（SPE1/SPE9）和BxuSim测试均为本机运行结果。
SPE1 算例
Section titled “SPE1 算例”2.1 算例介绍
Section titled “2.1 算例介绍”SPE1是第一个SPE黑油模型标准算例，该模型是基于Aziz.S Odeh于1981年1月在石油技术杂志 (Journal of Petroleum Technology)上发表的论文《Comparison of solution to a three-dimensional black-oil reservoir simulation problem》中给出的数据，当时共有7家公司参与了这个油藏模拟项目，比较不同黑油模拟器得到的结果。
此油藏模型网格在X，Y和Z方向分别为10 x 10 x 3，共300个网格。其中在X和Y方向共10,000ft（3048m）, 每个网格为1000ft（304.8m）。Z方向共100ft（30.48m）深，其中顶层网格为20ft（6.096m）， 中层网格为30ft（9.144m），底层网格为50ft（15.24m） （图 1）。注气井位于网格（1，1，1），生产井位于网格（10，10，3）。油藏的初始条件，生产约束条件，以及PVT参数都列在表1和表2中。注气井以100MMscf/天的注入率注入，生产井的生产上限和下限为20,000 STB/天和1,000 STB/D。
图 1. SPE算例1油藏网格示例
表 1. SPE算例1油藏的初始条件和生产约束条件
表 2. SPE算例1油藏PVT参数
2.2 测试结果与分析
Section titled “2.2 测试结果与分析”2.2.1 生产动态对比
Section titled “2.2.1 生产动态对比”如图 2所示，BxuSim和Eclipse都达到了相同的注气量。
图 2. SPE1注气与总注气量模拟结果对标
在产油量结果上（图 3），所有模拟器在前2.5年都达到并保持着最高产油量限制（20000 STB/天）。在2.5-3.5年后，不同模拟器产油量结果都相继呈下降趋势，BxuSim结果在下降时间和下降趋势上和Eclipse接近。在10年生产期结束时，BxuSim的产油量降低到5558 STB/天，Eclipse的产油量降低到6076 STB/天。
在产出气油比结果对比上（图4），起初所有模拟器都维持在1.27 Mscf/STB, 2年后开始呈上升趋势，整体上BxuSim结果要高于Eclipse产出气油比。在10年生产期结束时，BxuSim产出气油比为21.7，Eclipse产出气油比为19，其他多数模拟器产出气油比在18-20范围内。
图5分别对比了BxuSim与Eclipse总产油量，总产气量，气油比以及相对误差。总产油量上，两款模拟器的相对误差最高不到1%。但在总产气量上，最高误差大概在2年左右为9%，这主要是因为Eclipse模拟中注入气到达生产井的时间要早于BxuSim模拟结果。当BxuSim模拟中注入气到达生产井后，两个模拟器误差逐渐降低，最终生产结束时，两款模拟器的相对误差仅为1.7%。气油比的最大相对误差也是在2年时为18%，模拟生产结束时，相对误差降低到12.5%。
图 3. SPE1产油量模拟结果对标
图4. SPE1产出气油比模拟结果对标
图5. SPE1总产油产气气油比及相对误差对标
2.2.2 压力与饱和度对比
Section titled “2.2.2 压力与饱和度对比”图 6显示，两个模拟器的注入井网格压力在前两年基本一致， 呈上升趋势并达到最高压力点。图 7中BxuSim产油井网格压力在前两年略高于Eclipse。两年后，两款模拟器及其他参与SPE1数模基准测试的数值模拟器结果都开始下降直至10年模拟周期结束。在整体上，BxuSim的压力结果相较Eclipse略低。在模拟周期结束时，BxuSim注入井和生产井网格压力分别为4016.4psia和3183.3psia，Eclipse注入井及生产井网格压力为4127psia和3220psia.，误差大概在2%，整体吻合良好。
图 6. SPE1注入井网格压力模拟结果对标
图 7. SPE1生产井网格压力模拟结果对标
对比产油井网格含气饱和度（图8），所有模拟器都大致在生产后1-1.5年开始增长，这是因为此时注气前缘已从注入井到达采油井上层。 BxuSim的结果在10年生产期结束时趋近于Eclipse及其他模拟器结果（24%左右）。
图8. SPE1产油井网格含气饱和度结果对标
从顶层网格（1，1，1）到（10，10，1）的网格压力对标结果显示（图 9），BxuSim网格压力一致低于Eclipse及其他模拟器，和Eclipse模拟结果相比，误差范围在2%到3%左右。 中层以及底层网格压力（图 10）也显示同样趋势，和Eclipse模拟结果平均误差在2.5%左右。
图 9. SPE1顶层网格压力结果对标
图 10. SPE1中层及底层网格压力结果对标
从顶层网格（1，1，1）到（10，10，1）的含气饱和度对标结果显示（图 11），BxuSim与Eclipse在临近注入井和产出井的网格含气饱和度结果误差最大，2%-3%。注入井与产出井之间网格含气饱和度误差最小，<1%。
图 11. SPE1顶层网格含气饱和度结果对标
中层网格含气饱和度（图 12）最大误差在临近注入井附近，8%，生产井附近误差为5.5%。底层网格含气饱和度（图 13）最大误差也是在临近注入井附近，3.6%。
图 12. SPE1中层网格含气饱和度结果对标
图 13. SPE1底层网格含气饱和度结果对标
2.2.3 数值计算对比
Section titled “2.2.3 数值计算对比”表3对标了BxuSim与Eclipse在数值计算上的结果，但是BxuSim目前采用的是外置程序来计算整个程序运行时常，并非CPU数值计算时长，因此还需对程序做进一步优化来做真实计算时常对比。另外BxuSim在时间步长和牛顿迭代次数上也需要添加输出做进一步对比。
| BxuSim | Eclipse | |
|---|---|---|
| 计算时间 | 5秒* | 0.382 秒 |
表 3. SPE1数值计算对标
*此程序为打开及运行程序时长，非CPU计算时长
2.2.4 三维动态分析
Section titled “2.2.4 三维动态分析”图 14 - 图 17分别展示了BxuSim油藏动态属性（压力，含油饱和度，含气饱和度，含水饱和度）的变化。从压力和含气饱和度图中可以观测到，因为注入井的射孔点在顶层，注入气在1年后从顶层到达生产井，注入井网格在2年左右达到最高压力点，随后产油量开始慢慢下降直到10年模拟期结束。从含油及含水饱和度图中可以看到，在最初的2年时间，注气驱油推动油带前缘不断向生产井推进，当前缘到达生产井后，产油量开始慢慢下降，含油及含水饱和度也逐渐下降。通过持续注气，含气饱和度则一直在上升驱替孔隙中的剩余油。
图 14. 油藏压力动态变化图
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图 15. 油藏含油饱和度动态变化图
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图 16. 油藏含气饱和度动态变化图
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图 17. 油藏含水饱和度动态变化图
SPE9算例
Section titled “SPE9算例”3.1 算例介绍
Section titled “3.1 算例介绍”SPE9是一个三维三相黑油非均质模拟算例，考虑了复杂的油藏地质和流体性质，更接近实际油藏情况，该模型是基于J.E.Killough等在第13届SPE油藏数模研讨会上发表的《SPE第九届基准测试项目：黑油模拟的再评估》文章中的数据。该算例主要用于评估数值模拟软件在处理复杂油藏问题时的性能，共有9家公司参与了这次测试项目。
SPE9算例的油藏模型网格在X，Y和Z方向分别为24 x 25 x 15，共9000个网格。其中在X和Y方向每个网格为300ft（91.44m）, X方向共7200ft（2194.6m），Y方向共7500ft（2286m），Z方向共359ft（109.4m）深。网格（1，1，1）中心深度在9000ft（2743.2m），油藏在X方向有10度倾斜。唯一的注水井位于网格（24，25），射孔深度在Z方向的11-15层，其余25口生产井分布位置见图 18，所有生产井射孔深度都在Z方向的2-4层。油藏的PVT参数，初始条件及生产约束条件列在表 4和表 5中。在生产的前300天，所有生产井产油上限为1500 STB/天，从300到360天，产油上限降低到100 STB/天，随即又恢复到1500 STB/天直至900天生产结束。
图 18.油藏模型及井布局
表 4.油藏初始条件和PVT参数
表 5.油藏初始条件和生产约束条件
3.2 测试结果与分析
Section titled “3.2 测试结果与分析”3.2.1 生产动态对比
Section titled “3.2.1 生产动态对比”在注水量和总注水量上，图 19显示BxuSim和Eclipse的结果非常接近。在900天模拟结束时，BxuSim的总注水量和Eclipse的结果相对误差仅为2.7%。因为边界条件水区设置参数原因，其他参与基准测试的模拟器结果则显示在注水量上有一定的差异。 在产水量上（图 20），Eclipse的结果整体比BxuSim要高。总产水量结果显示，两款模拟器结果的最高误差在50-100天为31%。但随着生产的继续，在生产900天后总产水量相对误差降低到了10.6%。在产油和总产油结果上（图 21）, BxuSim与Eclipse结果相近，在模拟周期结束时，总产油量的相对误差为2%。图 22展示了产气量和总产气量的结果对比，在模拟前200天和后400天，BxuSim的结果与Eclipse相近，但在200-540天之间，Eclipse的产油量比BxuSim的结果要低，尤其是产油限制从100 STB/天恢复到1500 STB/天后。在模拟周期结束时，总产气量的相对误差为2.6%。产出气油比相对误差（图 23）在420天时为最大19.2%。这主要是在产油限制恢复后产气量不同导致的。
图 19. SPE9注水量和总注水量模拟结果对标
图 20. SPE9产水量与总产水量模拟结果对标
图 21. SPE9产油量和总产油量模拟结果对标
图 22. SPE9产气量与总产气量模拟结果对标
图 23. SPE9产出气油比模拟结果对标
表 6总结了每口单井的总产水，总产油及总产气的相对误差，误差超过20%的都用红色标定了，分别为生产井4，6，10，14，15，19和24的总产水误差。图 24是模拟结束时最终含水饱和度分布展示，这些误差大的井基本都在水驱前缘附近，饱和度变化率最高，数值计算响应强烈的区域。全区总产水的相对误差是10.62%，总产油和总产气的相对误差分别是2.05%和2.56%，和Eclipse模拟结果吻合良好。
| 总产水相对误差，% | 总产油相对误差，% | 总产气相对误差，% | |
|---|---|---|---|
| 生产井2 | 0 | 1.9 | 2.13 |
| 生产井3 | 2.51 | 1.94 | 2.76 |
| 生产井4 | 20.70 | 0.52 | 1.01 |
| 生产井5 | 7.69 | 1.11 | 1.18 |
| 生产井6 | 49.18 | 10.95 | 14.04 |
| 生产井7 | 0 | 0.66 | 0.92 |
| 生产井8 | 5.10 | 1.14 | 1.33 |
| 生产井9 | 16.41 | 6.22 | 5.10 |
| 生产井10 | 32.54 | 3.10 | 5.97 |
| 生产井11 | 11.52 | 12.78 | 12.20 |
| 生产井12 | 9.53 | 7.01 | 6.90 |
| 生产井13 | 0 | 0.22 | 1.64 |
| 生产井14 | 33.08 | 0.01 | 2.31 |
| 生产井15 | 23.38 | 3.24 | 4.15 |
| 生产井16 | 14.12 | 9.15 | 8.13 |
| 生产井17 | 8.94 | 2.80 | 3.71 |
| 生产井18 | 7.30 | 0.96 | 1.08 |
| 生产井19 | 69.89 | 3.13 | 5.78 |
| 生产井20 | 0 | 2.54 | 1.92 |
| 生产井21 | 1.77 | 3.17 | 3.18 |
| 生产井22 | 2.96 | 4.66 | 5.95 |
| 生产井23 | 4.44 | 7.25 | 8.80 |
| 生产井24 | 23.75 | 0.07 | 0.12 |
| 生产井25 | 5.43 | 0.85 | 2.05 |
| 生产井26 | 17.13 | 14.33 | 15.50 |
| 全区 | 10.62 | 2.05 | 2.56 |
表 6. SPE9每口单井的产出相对误差
图 24. 含水饱和度终态分布顶视图
3.2.2 压力与饱和度对比
Section titled “3.2.2 压力与饱和度对比”图 25显示了网格（1，1，1）在整个生产周期过程中的油藏压力变化，图 26显示了在不同网格点含气饱和度的变化，BxuSim的结果与Eclipse一致。图 27显示了在不同网格点含水饱和度的变化，除了临近注水井网格（20 25 1）的含水饱和度结果低于Eclipse结果，其余网格结果和Eclipse结果一致。整个区块的中心部分（11，14，15）显示了油气水饱和度变化均和Eclipse结果一致（图 28）。
图 25. SPE9网格（1，1，1）油藏压力模拟结果对标
图 26. SPE9不同网格含气饱和度模拟结果对标
图 27. SPE9不同网格含水饱和度模拟结果对标
图 28. SPE9网格（11，14，15）含油，含气，含水饱和度模拟结果对标
3.2.3 数值计算对比
Section titled “3.2.3 数值计算对比”数值计算上，表 7对标了BxuSim与Eclipse在数值计算上的结果，但是BxuSim目前采用的是外置程序来计算整个程序运行时常，并非CPU数值计算时长，因此还需对程序做进一步优化来做真实计算时常对比。另外BxuSim在时间步长和牛顿迭代次数上也需要添加输出做进一步对比。
| BxuSim | Eclipse | |
|---|---|---|
| 计算时间 | 8秒* | 1.245秒 |
表 7. SPE9数值计算对标
*此程序为打开及运行程序时长，非CPU计算时长
3.2.4 三维动态分析
Section titled “3.2.4 三维动态分析”图 29 - 图 32分别展示了BxuSim油藏属性（压力，含油饱和度，含气饱和度，含水饱和度）的模拟动态变化。在前300天的生产过程中，生产井区域油藏压力，含油饱和度都在缓慢下降。由于压力下降导致脱气产生，含气饱和度逐渐增加。注水使注水井和生产井之间的网格含水饱和度逐渐增加。当生产限制降低到100 STB/D后，油藏压力及含油饱和度有所回升，含气饱和度较降产前有所下降，注水前缘继续向生产井推进。当限产恢复到1500STB/D后，压力及含油饱和度继续下降，含气及含水饱和度继续上升。
图 29. SPE9油藏压力动态变化图
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图 30. SPE9油藏含油饱和度动态变化图
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图 31. SPE9油藏含气饱和度动态变化图
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图 32. SPE9油藏含水饱和度动态变化图
SNARK算例
Section titled “SNARK算例”4.1 算例介绍
Section titled “4.1 算例介绍”SNARK是Petrel RE软件的培训案例，这是一个具有特殊地质构造和开采方案的油藏模拟算例，用于测试数值模拟软件在处理复杂油藏结构和开采策略时的适应性。
SNARK油田开采于1998年1月1日，地质研究表明该油藏纵向上划分12个小层，地震资料表明，该油藏南面存在一个水体。 该模型总尺寸为24 x 25 x 12，共7200个网格（见图 33）。该油田是一个未饱和油藏，初始条件下没有气顶，但随着开发的进行，油藏压力降低到泡点压力之下。油田中有5口直井，其中井PROD1、PROD2、PROD3、PROD4位于中央断块上，从属于CENTER井组；井PRODUCER位于油田西面，从属于WEST井组。模拟周期截止于2007年10月。
图 33. SNARK油藏模型及井布局
4.2 测试结果与分析
Section titled “4.2 测试结果与分析”4.2.1 压力及生产动态对比
Section titled “4.2.1 压力及生产动态对比”图 34 - 图 38分别展示了PROD1，PROD2，PROD3，PROD4以及PRODUCER每口井的井底压力，产气量，产油量和产水量的拟合情况。本案例中井控条件是产油量，可以看出，每口井的产油量和实际产油结果一致，井底压力和产气量历史拟合匹配度很高。产水量模拟结果明显高于实际产水量，未达到最优拟合。SWCR（束缚水饱和度）关键词可改善模拟产水与实际产水的匹配度，但目前BxuSim程序尚不支持该关键字，后续程序优化后，可对该案例的产水历史拟合进行再优化。
图 34. 井PROD1历史拟合结果：井底压力，产气量，产油量及产水量
图 35. 井PROD2历史拟合结果：井底压力，产气量，产油量及产水量
图 36. 井PROD3历史拟合结果：井底压力，产气量，产油量及产水量
图 37. 井PROD4史拟合结果：井底压力，产气量，产油量及产水量
图 38. 井PRODUCER历史拟合结果：井底压力，产气量，产油量及产水量
4.2.3 数值计算对比
Section titled “4.2.3 数值计算对比”数值计算上，表 8对标了BxuSim与Eclipse在数值计算上的结果，但是BxuSim目前采用的是外置程序来计算整个程序运行时常，并非CPU数值计算时长，因此还需对程序做进一步优化来做真实计算时常对比。另外BxuSim在时间步长和牛顿迭代次数上也需要添加输出做进一步对比。
| BxuSim | Eclipse | |
|---|---|---|
| 计算时间 | 6秒* | 8.27秒** |
表 8. SPE9数值计算对标
*此程序为打开及运行程序时长，非CPU计算时长 **培训数据包中结果，非本机测试时间
4.2.4 三维动态分析
Section titled “4.2.4 三维动态分析”图 39和图 40展示了SNARK案例动态模拟中油藏压力和含油饱和度的变化，整体来看，在10年生产过程中，压力和含油饱和度都在逐年递减。
图 39. SNARK油藏压力动态变化图
图 40. SNARK油藏含油饱和度动态变化图
5.1 报告总结
Section titled “5.1 报告总结”本报告中三个算例（SPE1，SPE9，SNARK）的测试结果显示，BxuSim黑油模拟器与Eclipse黑油模拟结果整体吻合较好。
SPE1算例结果中（表 9），总注入气，总产油量，总产气量，注气及生产井网格压力和含气饱和度，顶层网格压力，中层与底层网格压力和含气饱和度相对误差均<5%。唯一相对误差较大的是顶层网格含气饱和度（16%），这主要是因为Eclipse模拟中注入气到达生产井的时间要早于BxuSim模拟结果。
| SPE1 | BxuSim | Eclipse | 相对误差 |
|---|---|---|---|
| 总产油量, STB | 45925817 | 45824372 | 0.22% |
| 总产气量, Mscf | 355592270 | 349570980 | 1.72% |
| 注气井网格压力, Psia | 4126.67 | 4016.43 | 2.74% |
| 注气井网格含气饱和度 | 0.5497 | 0.5262 | 4.46% |
| 产油井网格压力，Psia | 3183.35 | 3220.05 | 1.14% |
| 产油井网格含气饱和度 | 0.2431 | 0.2368 | 2.66% |
| 顶层网格压力，Psia | 3905.26 | 4006.42 | 2.52 |
| 顶层网格含气饱和度 | 0.4745 | 0.4089 | 16.04 |
| 中层网格压力，Psia | 3909.59 | 4010.54 | 2.52 |
| 中层网格含气饱和度 | 0.1695 | 0.1614 | 5.02 |
| 底层网格压力，Psia | 3917.8 | 4017.16 | 2.47 |
| 底层网格含气饱和度 | 0.0947 | 0.0933 | 1.50 |
表 9. SPE1模拟结果相对误差
SPE9算例模拟结果中总注水相对误差为2.7%。表 6中全区总产水相对误差为10.62%，总产油和总产气的相对误差较低，分别为2.05%和2.56%。产水误差超过20%的井基本是在水驱前缘附近，数值计算差别最大，饱和度变化率最高的区域。但结合全区不同区域网格压力和油气水饱和度分布结果，BxuSim和Eclipse整体模拟吻合良好。
SNARK算例中每口井的产油量和实际产油结果一致（井控条件），井底压力和产气量历史拟合匹配度高。模拟产水量结果明显高于实际产水量，未达到最优拟合。待BxuSim黑油模拟器优化识别SWCR（束缚水饱和度）关键词后可对产水历史拟合做进一步优化。
总的来说，每个算例中总产油量结果和Eclipse比较相对误差<2%。除个别油藏动态属性（SPE1中顶层含气饱和度，SPE9中水驱前缘附近井产水量，SNARK产水拟合），其他动态属性如井底压力，油气水饱和度相对误差都在5%以下。整体结果吻合良好。
通过BxuSim和Eclipse软件对标测试，BxuSim黑油模拟器的模型构成，数据结构，数据格式，关键字与Eclipse黑油模拟器基本相同。但还存在以下差异需优化：
-
BxuSim 的输入与 Eclipse 基本同构,读入 Eclipse 原始输入文件通常只需很少的改动即可运行;个别关键字如 PETOPTS、EQLOPTS、SWCR、PBVD 与 PETGRID.GSG 文件尚未识别或解析,正持续适配完善。
-
本报告中展示的SPE9算例结果，BxuSim程序采用的是角点网格，而Eclipse使用的是正交网格。若BxuSim也采用正交网格，模拟结果存在明显不一致的情况，需进一步调试BxuSim程序，以确保在不同网格类型下都能得到准确的模拟结果。
-
数值计算时间在BxuSim程序中还需进一步优化以便和Eclipse有更精确的对比。
-
本次对标的三个算例网格量分别为 300、9000、7200,均为小规模模型。百万网格级的大规模能力已在实际工区得到验证:BxuSim 已完成绥中 SZ36 油田的模拟,总网格约 108 万、有效网格约 39 万、548 口井、20 年历史拟合;实践表明模型规模越大、数据越多,运行越稳定。
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BxuSim目前仅作为独立黑油模拟器运行，尚未集成前处理（数据预处理，模型构建）与后处理（数模结果分析展示）功能模块，建议加快开发一体化工作流程，提升用户体验与工程实用性。
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为进一步推进GeoEast发展为地震地质工程一体化软件，建议中心在油藏动态模拟方面采用自主研发或其他合作模式继续进行下一步工作。