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油藏数值模拟是数值计算技术在油田开发领域中的应用。数值计算过程中,需要对复杂的油藏区域进行计算网格划分,对渗流方程及边界条件组成的数学模型进行离散求解。在数学模型的离散求解中,会产生一个较大的线性代数方程组,使得求解过程需要消耗大量的计算机存储空间和计算时间。传统的梯度算法求解注采优化问题时,每一次搜索迭代都需要对油藏做一次数值模拟计算,这使得油藏数值模拟技术直接应用到油田注采优化与控制需要消耗大量的计算时间。因此,本文就如何高效油藏数值模拟及注采优化计算做了如下工作:第一,提出了油藏压力计算的分块修正技术。多块修正以求解代数方程组的附加修正方法为基础,在油藏压力数值计算中,将原来的单块修正推广为分块修正技术(多块修正)。计算结果表明,多块修正较之单块修正,能够根据不同计算区域,更好的提高边界条件信息、油藏区域内的油井压力等信息,向计算区域内高效的传递,因此能提高其计算迭代效率与计算速度。第二,将最佳正交分解技术(POD)引用到油藏数值模拟中,分别用POD-Galerkin与直接插值两种方法建立水驱油低阶模型。主要研究成果如下:1)分别采用POD-Galerkin方法与直接插值方法建立一维水驱油低阶模型。结果表明,即使在处理油藏中压力与饱和度等多个未知量之间相互耦合的问题时,POD基函数仍保持了“能量”最优的特性,生成的低阶模型具有明显的计算优势,与直接数值模拟相比计算速度大约有十几倍的提高。2)采用POD-直接插值方法建立二维水驱油低阶模型。计算结果表明,在处理油藏岩石的非均质性及各相异性问题,多采油井注采问题时基于POD的低阶模型同样给出了较为精确的计算结果,与直接数值模拟相比计算速度有近百倍的提高。且随着计算网格数的增加,低阶模型的计算优势更为明显。第三,在油藏的最优注采方案的计算中,建立基于注采方案经济指标(油产量)的POD低阶模型。通过实例验证了低阶模型的性能,结果表明,低阶模型可以非常准确的预测各注采方案的原油产量,且预测的结果误差均控制在了1%之内,计算时间显著少于传统的解决油藏注采最优方案算法(共轭梯度算法)。因此,能够满足采油过程中实施快速求解以及优化控制的需要。