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1、(10)申请公布号 CN 102870087 A (43)申请公布日 2013.01.09 C N 1 0 2 8 7 0 0 8 7 A *CN102870087A* (21)申请号 201180021829.4 (22)申请日 2011.01.20 61/330,012 2010.04.30 US G06F 7/60(2006.01) (71)申请人埃克森美孚上游研究公司 地址美国德克萨斯州 (72)发明人 ID米舍夫 O杜布瓦 L蒋 (74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人赵蓉民 (54) 发明名称 流体有限体积仿真的方法和系统 (57) 摘要 本发明提供一。
2、种建模碳氢化合物储层的 方法，其包括使用多级混合多尺度有限体积 （MMMFV）方法在精细非结构化网格上推导可计算 网格。推导可计算网格包括计算用于压力的第一 代数多级基础函数，构建互相作用区域，以及生成 主网格。用于速率近似的第二代数多级基础函数 被计算并且主网格被离散。使用可计算的网格仿 真碳氢化合物储层。至少部分基于仿真的结果在 非瞬态计算机可读介质内产生物理碳氢化合物储 层的数据表示。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.10.30 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2011/021869 2011.01.20 (87)PCT申请的公布数据 WO201。
3、1/136861 EN 2011.11.03 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书19页 附图20页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 19 页 附图 20 页 1/3页 2 1.一种建模碳氢化合物储层的方法，包括： 使用多级混合多尺度有限体积（MMMFV）方法，从精细非结构化网格推导可计算网格，包 括： 计算用于压力的第一代数多级基础函数； 构建互相作用区域； 生成主网格； 计算用于速率近似的第二代数多级基础函数； 使用所述可计算网格仿真所述碳氢化合物储层；以及 至少部分基于所述仿真的结果在非瞬态计算机可读介质内产生物理碳氢化合。
4、物储层 的数据表示。 2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 通过以下步骤在所述第二代数多级基础函数的构建中使用全局信息： 选择辅助网格； 在所述辅助网格近似求解；以及 使用提供的全局信息计算一个或多于一个速率基础函数。 3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一代数多级基础函数、第二代数多级基础 函数、或其两者至少部分基于离散调和函数。 4.根据权利要求1所述的方法，其中推导所述可计算网格包括： 计算主网格和一个或多于一个互相作用区； 选择近似空间，其中所述近似空间包括P和U； 选择测试空间，其中所述测试空间包括Q和V；以及 选择离散梯度和散度算子。 5.根据权利要求1所述的方法，其中计。
5、算所述第一代数多级基础函数包括： 在所述主网格中粗糙可计算单元的中心点将多个边界条件设置为一； 在所述主网格中所述粗糙可计算单元的边界将所述多个边界条件设置为零；以及 使用所述多个边界条件求解基础函数。 6.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述第一代数多级基础函数包括： 同时为可计算网格计算全部粗糙函数，以便最小化可计算网格的能量。 7.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述第一代数多级基础函数包括： 选择一个或多于一个粗糙点； 选择属于每个粗糙点的一个或多于一个精细点； 计算粗糙基础；以及 评估所述粗糙基础的近似质量。 8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括： 迭代直到所述近似质量可接受。
6、。 9.根据权利要求7所述的方法，其中计算所述近似基础包括： 在可计算网格 h 中用直线a i ，b连接两点a i 和b； 令最接近所述直线a i ，b的 h 中的点为a i+1 ；生成从a i 到a i+1 的连接线；以及如果 a i+1 b，那么设置ii+1， 权 利 要 求 书CN 102870087 A 2/3页 3 选择另一连接并重复。 10.根据权利要求7所述的方法，其中计算所述粗糙基础包括： 选择所述互相作用区的中心点； 选择所述互相作用区的一个或多于一个边缘的中心点； 将所述互相作用区的所述中心点连接到边缘的所述中心点；以及 连接所述一个或多于一个边缘从而形成多边形的面。 11。
7、.根据权利要求1所述的方法，其中构造所述互相作用区包括： 通过以下方法构造粗糙点的三角测量： 通过以下方法构造所述三角测量的每个边缘： 在可计算网格 h 中用直线a i ，b连接两个粗糙点a i 和b； 令 h 中的点为a i+1 ，其中所述点最接近所述直线a i ，b； 生成从a i 到a i+1 的连接线；以及如果a i+1 b，那么设置ii+1，并重复直到a i+1 =b； 选择另一连接并重复；以及 通过以下方法构造所述三角测量的一个或多于一个面： 选择互相作用区的中心点； 选择所述互相作用区的一个或多于一个边缘的中心点； 将所述互相作用区的所述中心点连接到边缘的所述中心点，以及 连接多。
8、边形的一个或多于一个面。 12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 至少部分基于数据表示管理源自所述物理碳氢化合物储层的碳氢化合物的生产。 13.根据权利要求12所述的方法，其中管理所述生产包括以下方法中的一个或多于一 个： 将注入井转变成生产井； 将生产井转变成注入井； 改变生产率；以及 钻探新井到所述储层。 14.根据权利要求1所述的方法，其中所述速率近似的质量通过以下方法来改善： 计算特殊向量基础函数；以及 求解粗糙单元的小局部系统。 15.一种用于从碳氢化合物储层生产碳氢化合物的方法，包括： 在非结构化网格上使用多级混合多尺度有限体积法仿真所述碳氢化合物储层，包括： 计算用于压力的。
9、第一代数多级基础函数； 构造互相作用区； 生成主网格； 计算用于速率近似的第二代数多尺度基础函数；以及 至少部分基于所述仿真的结果从所述碳氢化合物储层生产碳氢化合物。 16.根据权利要求15所述的方法，其中生产所述碳氢化合物包括以下方法中的一个或 多于一个： 钻探一个或多于一个井到所述碳氢化合物储层，其中所述井包括生产井、注入井或所 权 利 要 求 书CN 102870087 A 3/3页 4 述两者；以及 设置源自所述碳氢化合物储层的生产率。 17.一种用于仿真多孔介质中流动的混合多尺度有限体积法，包括： 收集关于碳氢化合物储层的全局信息； 基于饱和度方程推导椭圆问题； 计算多个非结构化粗糙。
10、网格和对应于所述多个非结构化粗糙网格的多个压力基础函 数； 求解所述多个基础函数从而为所述多个非结构化粗糙网格的每个重构速率向量场；以 及 迭代仿真直到达到最终时间帧，其中所述仿真包括： 为所述多个非结构化粗糙网格的每个中的多个计算单元求解压力方程； 为所述多个粗糙网格的每个计算总速率； 为所述多个非结构化粗糙网格的每个求解所述椭圆问题； 为所述多个非结构化粗糙网格的每个计算相位速率；以及 为所述多个非结构化粗糙网格的每个计算成分运输。 18.根据权利要求17所述的混合多尺度有限体积法，进一步包括将为所述多个非结构 化粗糙网格的每个计算的所述相位速率组合，从而获得所述碳氢化合物储层的相位速率。。
11、 19.根据权利要求17所述的混合多尺度有限体积法，将为所述多个粗糙网格的每个计 算的所述成分运输进一步组合，从而获得所述碳氢化合物储层的相位速率。 20.一种用于仿真含碳氢化合物储层的系统，包括： 处理器； 非瞬时存储设备，其中所述存储设备包括所述碳氢化合物储层的数据表示，其中所述 数据表示是由混合多尺度有限体积法确定的非结构化可计算网格； 内存设备，其中所述内存设备包括代码从而引导所述处理器： 计算用于压力的第一代数多级基础函数； 构造互相作用区； 生成主网格； 计算用于速率近似的第二代数多尺度基础函数； 使用所述主网格仿真所述碳氢化合物储层；以及 至少部分基于所述仿真的结果更新所述数据表。
12、示。 21.根据权利要求20所述的系统，其中所述处理器包括多处理器集群。 权 利 要 求 书CN 102870087 A 1/19页 5 流体有限体积仿真的方法和系统 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求申请号为No.61/330,012美国临时专利申请的权益，该申请提交于 2010年4月30日，标题为METHOD AND SYSTEM FOR FINITE VOLUME SIMULATION OF FLOW， 其全部内容包括在此作为参考。 技术领域 0003 本技术的示例性实施例涉及提供多孔介质中流体的有限体积仿真的方法和系统。 背景技术 0004 本部分意图介绍可以与本技术的。
13、示例性实施例关联的本领域各方面。该讨论据信 帮助提供框架从而促进本技术的特别方面的更优理解。因此，应理解本节应据此阅读并且 不必需作为现有技术的承认来阅读。 0005 现代社会非常依赖为燃料和化学原料使用碳氢化合物。碳氢化合物一般在一般称 为储层的地下岩层中发现。从储层去除碳氢化合物取决于岩层的许多物理性质，尤其例如 含碳氢化合物岩石的渗透度、碳氢化合物流过岩层的能力，以及碳氢化合物存在的百分比。 0006 经常地，称为“仿真模型”的数学模型用来仿真碳氢化合物储层以便定位碳氢化合 物并最优化碳氢化合物的生产。仿真模型是一类计算流体动力学仿真，其中支配流过多孔 介质和被连接设施网络的多相、多成分。
14、流体流动的一组偏微分方程（PDE）可以逼近并求解。 这是其中最优化特别碳氢化合物生产策略的迭代的、时间步进的过程。 0007 储层仿真模型的性质，例如渗透度或孔隙度，经常是高度非均匀的并且可以变化。 变化在从最小到可以与储层大小比较的最大尺度的全部长度尺度中。使用非常精细的栅格 离散化从而捕捉非均匀性的这样模型的计算机仿真是计算上非常昂贵的。然而，忽视非均 匀性可以导致错误结果。 0008 为实现合理的计算性能，储层性质经常放大尺度。例如，调和化技术可以用来在较 粗糙的仿真栅格上定义储层性质。在不同的变体中该技术以合理的成功广泛用于学术界和 工业界。然而，放大尺度可以具有众多缺点。例如，放大尺。
15、度可以不为带有不可分离尺度的 问题良好运作，如在下面更详细讨论。进一步地，放大尺度可以不完全捕捉储层流动中的全 局特征。在复杂流动建模时，放大尺度也可以具有评估误差的困难。 0009 非均匀或多尺度现象可以分为两类：可分离现象和不可分离现象。对于多孔介质， 具有介质性质可以在其上变化的多尺度是普遍的。例如，如果特征跨储层连续变化，那么储 层中的尺度可以是不可分离的。放大尺度方法可以用可分离尺度求解模型，但可以不能正 确求解不可分离模型。 0010 除不可分离现象之外，具有可以延伸穿过储层的巨大部分的特征如沟渠、长裂缝 和断层。这些可以称为全局特征和信息。当前的放大尺度方法可以丢失可以对流动仿真。
16、显 著的全局特征的影响，即可以没有放大尺度算法可以用来生成更复杂模型的信息。因此，结 果可以不是非常现实的。 说 明 书CN 102870087 A 2/19页 6 0011 可以代替放大尺度或除放大尺度之外使用的另一途径是多尺度仿真。在多尺度 仿真中，计算仍在较粗糙栅格上执行，但精细栅格信息用来构造一组基础函数，该组基础函 数可以用于映射精细栅格性质到粗糙栅格。多尺度仿真可以比在精细栅格上的仿真快若 干数量级，提供具有可比较质量的解。一种多尺度方法是多尺度有限元法（MsFEM），见于例 如T.Y.Hou和X.H.Wu，A multiscale finite element method fo。
17、r elliptic problems in composite materials and porous media，J.Comput.Phys.，134：169-189，1997。该 技术向其它数值多尺度法共享相似性，例如变分多尺度有限元法，见于T.Arbogast和 K.Boyd，Subgrid upscaling an mixed multiscale finite elements，SIAM Num.Anal.， 44：1150-1171，2006；也见于T.J.R.Hughes，G.R.Feijoo，L.Mazzei和J.-B.Quincy，The variational mult。
18、iscale method-A paradigm for computational mechanics，Comput. Meth.Appl.Mech.Eng.，166：3-24，1998。该技术也可以相似于由W.E和B.Engquist，The heterogeneous multi-scale methods，Comm.Math.Sci.，1（1）（2003），pp.87-133提出的 非均匀多尺度法。已发展的另一途径是混合多尺度有限元法MMsFEM，其局部质量守恒并可 以应用到多相仿真。见于Z.Chen和T.Y.Hou，A mixed multiscale finite element 。
19、method for elliptic problems with oscillatory coefficients，Math.Comp.，72：541-576， 2002。如这些参考示出，对多尺度方法的使用的深入研究已执行多于十年，尤其在学术界。 尽管具有将多尺度方法应用于更实际和复杂问题的趋势，但用多尺度方法求解的仿真问题 已简化并且是理论多于实践的。 0012 上面讨论的多尺度方法使用局部信息并为可分离尺度良好执行。然而，仅使用局 部信息的多尺度方法可以受到谐振误差影响，该谐振误差可以是多尺度仿真中的支配误 差。谐振误差作为跨仿真单元的函数的振荡示出，增加接近仿真网格中单元边缘的量值。谐。
20、 振误差通常与特性长度尺度和粗糙网格大小之间的比率成比例。在特性长度尺度的量值与 粗糙网格大小的量值明显不同时，该比率为小。在特性长度尺度接近粗糙网格大小时，该比 率变大。因此，误差为特性长度尺度的整个范围示出，并且误差对于不同的特性长度尺度不 同。见于例如Y.Efendiev，V.Gunting，T.Y.Hou和R.Ewing，Accurate multiscale finite element methods for two-phase flow simulations，J.Comp.Phys.，220（1）：155-174， 2006。使用一些受限全局信息可以对基础函数的构造有用，以便发。
21、展减小或去除谐振误 差的多尺度方法，见于J.E.Aarnes，Y.Efendiev和L.Jiang，Mixed multiscale finite element methods using limited global information，SIAM MMS，7（2）：655-676，2008。 此外，使用全局信息的MsFEM可以应用于没有尺度分离的问题。 0013 工业界和学术界研究者已为相似技术，多尺度有限体积法（MSFV）报告结果。 见于例如P.Jenny，S.H.Lee和H.A Tchelepi，Multi-scale finite-volume method for ellipt。
22、ic problems in subsurface flow simulation，J.Comput.Phys.，187 （2003），pp.47-67；也见于P.Jenny，S.H.Lee和H.A Tchelepi，Adaptive multiscale finite-volume method for multiphase flow and transport，SIAM MMS，3（2004）， pp.50-64。 0014 例如，Jenny等人的美国专利No.7,496,488披露用于地层流动仿真的多尺度有限 体积法。在该方法中，多尺度有限体积（MSFV）法用来求解起因于多孔介质中的单或。
23、多相流 动的带有多个空间尺度的椭圆问题。该方法在粗糙网格上有效捕捉小尺度的效应，是守恒 说 明 书CN 102870087 A 3/19页 7 的，并正确处理张量导磁率。基础思想是构造捕捉微分算子的局部性质的传递率。这为有 限体积解算法导致多点离散化方案。MSFV法的传递率优选仅作为预处理步骤构造一次并可 以局部计算。 0015 Lee等人的美国专利申请公开No.2008/0208539披露使用包括黑油建模的多尺度 有限体积法的用于储层仿真的方法、装置和系统。多尺度有限体积（MSFV）法在重力和毛细 管力存在的情况下将非线性的不可混溶三相可压缩流动建模。与MSFV构架一致，使用全隐 式按序算法。
24、分离地且不同地处理流动和传送。使用算子分裂算法求解压力场。压力的通解 分解成椭圆部分、浮力/毛细管力支配部分，以及带有源/汇和蓄积的不均匀部分。MSFV法 用来计算椭圆分量的基础函数，捕捉压力场中的长范围相互作用。在最初粗糙栅格上速率 场的直接构造和传送问题的解在调节物理机制中提供灵活性。MSFV法计算合适压力场，包 括过程尺度压力方程的解；构造精细尺度流量；以及计算相传送方程。 0016 如在上面参考中描述，MSFV法已用于结构化笛卡尔栅格，并紧密涉及在石油工业 中受欢迎的多点流量近似方案（MPFA）。MSFV依靠都用于粗糙尺度压力的两组基础函数。 0017 然而，具有使用MSFV的有限体积。
25、离散化的现有途径的若干问题。例如，为基础函 数求解问题可以是计算昂贵的。进一步地，MSFV没有延伸到非构造化栅格，并且全局信息不 用于MSFV。可以需要几何信息从而施加边界条件，这对于非结构化栅格非常难以实施。另 外，多尺度基础仅使用局部信息，并且不可以求解全局特征如沟渠、不可渗透的页岩障碍、 裂缝等。 发明内容 0018 本技术的示例性实施例提供用于将碳氢化合物储层建模的方法。该方法包括使用 多级混合多尺度有限体积（MMMFV）法从精细非结构化网格导出可计算网格。导出可计算网 格包括计算用于压力的第一代数多级基础函数、构造互相作用区、生成主网格、计算用于速 率近似的第二代数多尺度基础函数，以。
26、及使用可计算网格仿真碳氢化合物储层。该方法也 包括至少部分基于仿真结果在非瞬时计算机可读介质中生成物理碳氢化合物储层的数据 表示。 0019 该方法也可以包括通过选择辅助网格、对辅助网格上的解求近似，以及使用提供 的全局信息计算一个或多于一个速率基础函数，在第二代数多尺度基础函数的构造中使用 全局信息。进一步地，在该方法中第一代数多级基础函数、第二代数多尺度基础函数或该两 者可以至少部分基于离散调和函数。 0020 在该方法中，导出可计算网格可以包括计算主网格和一个或多于一个互相作用 区，并选择近似空间，其中该近似空间包括P和U。导出可计算网格也可以包括选择测试空 间，其中该测试空间包括Q和V。
27、，并且选择离散梯度和散度算子。 0021 在该方法中，计算第一代数多级基础函数可以包括在主网格中粗糙可计算单元的 中心点将多个边界条件设置成一、在主网格中粗糙可计算单元的边界将该多个边界条件设 置成零，以及使用该多个边界条件求解基础函数。 0022 在该方法中，计算粗糙基础可以包括在可计算网格 h 中用直线a i ，b连接两点 a i 和b。令最接近直线a i ，b的 h 中的点为a i+1 ，连接生成从a i 到a i+1 的直线，并且如果 a i+1 b，那么设置ii+1。计算粗糙基础可以包括选择另一连接并重复，例如直到全部连 说 明 书CN 102870087 A 4/19页 8 接完成。
28、。 0023 在该方法中，计算粗糙基础可以包括选择互相作用区的中心点，选择互相作用区 的一个或多于一个边缘的中心点，将互相作用区的中心点连接到边缘的中心点，以及连接 一个或多于一个边缘从而形成多边形的面。 0024 在该方法中，构造互相作用区可以包括通过构造三角测量的每个边缘来构造粗糙 点的三角测量。构造三角测量的每个边缘可以包括在可计算网格 h 中用直线a i ，b连接 两个粗糙点a i 和b，并且令 h 中的点为a i+1 ，其中该点最接近直线a i ，b。进一步地，构造 三角测量的每个边缘可以包括连接生成从a i 到a i+1 的直线；并且如果a i+1 b，那么设置i i+1，并重复直。
29、到a i+1 =b。构造三角测量的每个边缘也可以包括选择另一连接并重复。最 终，构造三角测量的每个边缘可以包括通过选择互相作用区的中心点，选择互相作用区的 一个或多于一个边缘的中心点，将互相作用区的中心点连接到边缘的中心点，以及连接多 边形的一个或多于一个面，来构造三角测量的一个或多于一个面。 0025 该方法可以包括至少部分基于数据表示管理源自物理碳氢化合物储层的碳氢化 合物的生产。管理生产可以包括将注入井转变成生产井、将生产井转变成注入井、改变生产 率、钻探新井到储层，或其任何组合。在该方法中，速率近似的质量可以通过计算特殊向量 基础函数，并为粗糙单元求解小型局部系统来改善。 0026 本。
30、技术的另一示例性实施例提供用于从碳氢化合物储层生产碳氢化合物的方法。 该方法包括在非结构化网格上使用多级混合多尺度有限体积法仿真碳氢化合物储层。仿真 储层可以包括为压力计算第一代数多级基础函数、构造互相作用区、生成主网格、为速率近 似计算第二代数多尺度基础函数，以及至少部分基于仿真结果从碳氢化合物储层生产碳氢 化合物。 0027 在该方法中，生产碳氢化合物可以包括钻探一个或多于一个井到碳氢化合物储 层，其中该井包括生产井、注入井或该两者。进一步地，生产碳氢化合物可以包括设置源自 碳氢化合物储层的生产率。 0028 本技术的另一示例性实施例提供用于仿真多孔介质中的流动的混合多尺度有限 体积法。该。
31、混合多尺度有限体积法包括收集关于碳氢化合物储层的全局信息、基于饱和度 方程导出椭圆问题、计算多个非结构化粗糙网格和对应于该多个非结构化粗糙网格的多个 压力基础函数、求解该多个基础函数从而为多个非结构化粗糙网格的每个重构速率向量 场，以及迭代仿真直到达到最终时间帧。该仿真可以包括为多个非结构化粗糙网格的每个 中的多个计算单元求解压力方程、为多个粗糙网格的每个计算总速率、为多个非结构化粗 糙网格的每个求解椭圆问题、为多个非结构化粗糙网格的每个计算相位速率，以及为多个 非结构化粗糙网格的每个计算成分运输。 0029 混合多尺度有限体积法可以包括将为多个非结构化粗糙网格的每个计算的相位 速率组合，从而。
32、为碳氢化合物储层获得相位速率。混合多尺度有限体积法也可以包括将为 多个粗糙网格的每个计算的成分运输组合，从而为碳氢化合物储层获得相位速率。 0030 本技术的另一示例性实施例提供用于仿真碳氢化合物储层的系统。该系统包括 处理器和非瞬时存储设备，其中该存储设备包括碳氢化合物储层的数据表示，其中该数据 表示是由混合多尺度有限体积法确定的非结构化可计算网格。该系统也包括内存设备，其 中该内存设备包括代码从而引导处理器为压力计算第一代数多级基础函数、构造互相作用 说 明 书CN 102870087 A 5/19页 9 区、生成主网格、为速率近似计算第二代数多尺度基础函数、使用主网格仿真碳氢化合物储 层。
33、，以及至少部分基于仿真结果更新数据表示。在该系统中，处理器可以包括多处理器集 群。 附图说明 0031 本技术的优点通过参考下面详细描述和附图更优理解，其中： 0032 图1是根据本技术的示例性实施例的储层的示意图； 0033 图2是根据本技术的示例性实施例的储层顶视图，其示出可计算网格在储层上的 平面投影； 0034 图3是根据本技术的示例性实施例的用于将储层建模的工作流程的过程流程图； 0035 图4是根据本技术的示例性实施例的用于为一个牛顿步的顺序公式计算近似解 的方法的过程流程图。 0036 图5是称为Voronoi网格的可以用于示例性实施例的第一类网格的图解； 0037 图6是称为矩。
34、形网格的可以用于示例性实施例的第二类网格的图解； 0038 图7是称为四边形网格的可以用于示例性实施例的第三类网格的图解； 0039 图8根据本技术的示例性实施例示出非结构化的二维三角形网格； 0040 图9是根据本技术的示例性实施例示出双线性基础函数的图表； 0041 图10根据本技术的示例性实施例示出可以用来图解建立下级更粗糙基础函数的 进程的非结构化的二维三角形网格； 0042 图11是根据本技术的示例性实施例的计算单元的图解，其图解用于计算基础函 数的技术； 0043 图12是根据本技术的示例性实施例的从上面讨论的进程导致的多尺度基础函数 的例子； 0044 图13是根据本技术的示例性。
35、实施例的代数多尺度函数的例子； 0045 图14是根据本技术的示例性实施例的能量最小化基础函数的图解； 0046 图15是根据本技术的示例性实施例的精细可计算网格的图解，其图解在过程中 选择的粗糙点； 0047 图16是根据本技术的示例性实施例的在精细可计算网格内粗糙点的三角测量， 该精细网格带有通过将粗糙点的每个与线段连接创造的六个三角形； 0048 图17是根据本技术的示例性实施例的矩形可计算网格的图解，其示出三角测量 的近似结果； 0049 图18是根据本技术的示例性实施例的精细矩形可计算网格的图解，其示出主网 格的生成； 0050 图19是根据本技术的示例性实施例的带有三角形互相作用区。
36、的可计算网格的图 解，其示出恒速场； 0051 图20是根据本技术的示例性实施例的带有四边形互相作用区2000的可计算网 格； 0052 图21是根据本技术的示例性实施例的示出不均匀基础函数的图表； 0053 图22是根据本技术的示例性实施例的互相作用区的图解，其示出精细总速率的 说 明 书CN 102870087 A 6/19页 10 计算； 0054 图23是根据本技术的示例性实施例的过程流程图，其示出用于使用在此描述的 技术执行仿真的方法；以及 0055 图24是可以用于本技术的示例性实施例的示例性集群计算系统的框图。 具体实施方式 0056 在以下详细描述章节中，本技术的特定实施例连同。
37、优选实施例描述。然而，就以下 描述对本技术的特别实施例或特别使用特定来说，其意图仅用于示例性目的并简单提供示 例性实施例的描述。因此，本技术不限于在下面描述的特定实施例，但相反这样的技术包括 落入附加权利要求的真实精神和保护范围内的全部替换、修改和等效。 0057 起初，并为容易参考，阐述用于本申请的某些术语及其用于该上下文的意义。就在 此使用的术语不在下面定义来说，应给予其如在至少一个印刷出版物或已提交专利中反映 的本领域技术人员给予的最广泛定义。进一步地，由于服务于相同或相似目的的全部等效、 同义词、新发展和术语或技术认为在本权利要求的保护范围内，因此本技术不受下面示出 术语的用法限制。 。
38、0058 “粗化”指代通过使单元更大例如表示储层中更大空间，在仿真模型中减少单元的 数目。粗化经常用来通过在生成或运行仿真模型之前在地质模型中减少单元数目来降低计 算成本。 0059 “计算机可读介质”或“非瞬时计算机可读介质”如在此使用，指代参与提供指令 到处理器以便执行的任何非瞬时存储和/或传输介质。这样的介质可以包括但不限于非 易失性介质和易失性介质。非易失性介质包括例如NVRAM或磁或光盘。易失性介质包括 动态存储器例如主存储器。计算机可读介质的共同形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、硬 盘阵列、磁带，或任何其它磁介质、磁光介质、CD-ROM、任何其它光介质、RAM、PROM、EPROM、。
39、 FLASH-EPROM、固态介质如存储器卡、任何其它存储器芯片或盒式磁带，或计算机可以从其 读取数据或指令的任何其它有形介质。 0060 如在此使用，“显示”或“正在显示”包括导致显示物理物体的图形表示的直接行 动，以及促进显示物理物体的图形表示的任何间接行动。间接行动包括提供用户通过其能 够影响显示器的网站、超链接到这样的网站，或与执行这样的直接或间接行动的实体协作 或合作。因此，第一方可单独操作或与第三方卖主协作，从而使信息能够在显示器设备上生 成。显示器设备可以包括适合显示参考图像的任何设备，无限制例如虚拟现实显示器、3d显 示器、CRT监视器、LCD监视器、等离子设备、平板设备或打印。
40、机。显示器设备可以包括已通 过使用任何常规软件校准的设备，该常规软件意图用于评估、校正和/或改善显示效果（例 如已使用监视器校准软件调整的彩色监视器）。代替（或除此之外）在显示器设备上显示参 考图像，与本发明相容的方法可以包括向对象提供参考图像。“提供参考图像”可以包括创 造或由实体的、电话的或电子的输送分配参考图像、提供经由网络访问参考，或创造或向对 象分配软件，该软件经配置在包括参考图像的对象的工作站或计算机上运行。在一个例子 中，提供参考图像可以包括使对象能够以硬拷贝的形式经打印机获得参考图像。例如，信 息、软件和/或指令可以传输（例如经数据存储设备或硬拷贝电子或物理传输）和/或以其 它。
41、方式可用（例如经网络），以便促进对象使用打印机打印参考图像的硬拷贝形式。在这样 说 明 书CN 102870087 A 10 7/19页 11 的例子中，打印机可以是已通过使用任何常规软件校准的打印机，该常规软件意图用于评 估、校正和/或改善打印结果（例如已使用色彩校正软件调整的彩色打印机）。 0061 “示例性”在此专门用来意谓“用作例子、实例或说明”。在此描述为“示例性”的任 何实施例不解释为超过其它实施例优选或有利。 0062 “流动仿真”定义为使用仿真模型将传送通过物理系统的质量（通常，流体例如油、 水和气体）或能量仿真的数值方法。物理系统可以包括三维储层模型、流体性质以及井的数 目和。
42、位置。流动仿真可以使用或提供策略（经常称为井管理策略）以便控制注入和生产率。 这些策略可以用来通过用注入流体（例如水和/或气体）代替生产流体来维持储层压力。在 流动仿真正确再创造过去的储层性能时，其称为“历史匹配的”，并且更高程度的置信度置 于其能力中从而预测储层中的未来流体行为。 0063 “渗透度”是岩石传递流体通过岩石的互连孔隙空间的能力。可以使用达西定律 测量渗透度：Q=（k P A）/（L），其中Q=流速（cm 3 /s），P=跨长度L（cm）和截面积A （cm 2 ）的圆柱体的压降（atm），=流体粘度（cp），并且k=渗透度（达西）。渗透度测量值的 习惯单位是毫达西。术语“相对可。
43、渗透”关于地层或其部分定义为10毫达西或更多（例如 100毫达西）的平均渗透度。 0064 “孔隙度”定义为以百分比表达的孔隙空间的体积对材料总毛体积的比率。孔隙度 是储层岩石的流体存储容量的测量。孔隙度优选从岩心、声测井记录、密度测井记录、中子 测井记录或电阻率测井记录获得。总或绝对孔隙度包括全部孔隙空间，而有效孔隙度仅包 括互连孔隙并对应可用于消耗的孔隙体积。 0065 “储层”或“储层地层”定义为包括砂岩、石灰岩、白垩、煤和一些类型页岩的产油层 （例如，碳氢化合物生产层）。产油层可以在厚度上从小于一英尺（0.3048m）到数百英尺（数 百m）变化。储层地层的渗透度为生产提供潜力。 006。
44、6 “储层性质”和“储层性质值”定义为表示含有储层流体的岩石的物理属性的量。 术语“储层性质”如在本申请中使用，包括可测量和描述性的属性。可测量储层性质值的例 子包括孔隙度、渗透度、含水饱和度和裂缝密度。描述性储层性质值的例子包括外观、岩石 学（例如砂岩或碳酸盐），以及沉积环境（EOD）。储层性质可以构成储层构架从而生成储层模 型。 0067 “仿真模型”指代物理碳氢化合物储层的特定数学表示，其可以认为是特别类型的 地质模型。仿真模型用来进行目标是确定最有益操作策略的关于油田的进一步性能的数值 试验（储层仿真）。管理碳氢化合物储层的工程师可以创造可能具有变化复杂度的许多不同 仿真模型，以便量化。
45、储层过去性能并预测其未来性能。 0068 “传递率”指代给定压降的在单位粘度的两个点之间的体积流率。传递率是连通度 的有用测量。在储层中任何两个分隔（断块或地质带）之间，或在井和储层（或特别地质带） 之间，或在注入井和生产井之间的传递率都可以对理解储层中的连通度有用。 0069 “井”或“井孔”包括套管的、套管并胶结的或裸眼的井孔，并可以是任何类型的井， 包括但不限于生产井、试验井、探井等。井孔可以是垂直的、水平的、在垂直和水平之间任何 角度的、偏离的或不偏离的，及其组合，例如带有不垂直组成的垂直井。井孔通常钻探并然 后通过在井孔内安置套管柱来完成。常规地，通过使水泥流通进入在套管柱的外表面和。
46、井 孔面之间定义的环带，套管柱胶结到井面。套管柱一旦在井内水泥中嵌入，则穿孔从而允许 说 明 书CN 102870087 A 11 8/19页 12 跨感兴趣间隔的管道内外之间的流体连通。该穿孔允许处理化学品（或物质）从套管柱里 面流入周围地层，以便刺激流体的生产或注入。后来，穿孔用来从地层接收碳氢化合物的流 动，因此它们可以通过套管柱输送到地面，或为储层管理或处置目的允许流体连续注入。 0070 概述 0071 有限体积（FV）法是用于储层仿真的高效的离散化方法。FV法可以为可接受计算 成本提供合理的准确度，并可以延伸到非结构化栅格。在本技术的示例性实施例中，FV法 的多尺度一般化应用到非结。
47、构化栅格。由于使用多尺度算法的离散化构造，因此该方法是 计算有效的。 0072 该方法使用多级途径建立粗糙栅格基础函数。离散调和函数可以用于粗糙栅格基 础，这可以减小或消除边界条件的影响，并使本技术可应用于非结构化栅格。可以然后以提 供最优近似，尤其例如能量最小化的方式在每级上建立支集。本技术使用精细的和粗糙的 非结构化栅格，并在过程中包括全局信息。 0073 图1是根据本技术的示例性实施例的储层102的示意图100。储层102，例如石油 或天然气储层，可以是可以通过从地面110钻探井104、106和108通过覆盖层112进入的 地下地层。井104、106和108可以偏离，例如方向地钻探从而沿。
48、着储层102。进一步地，井 可以分支从而增加可以从储层抽取的碳氢化合物的量，如为井104和108示出。井104、106 和108可以具有带有穿孔120（指示为靠近井的点）的众多区域从而允许碳氢化合物从储层 102流入井104、106和108以便移除到地面。储层102可以具有可以约束或增强碳氢化合 物流动的一个或多于一个断层114分割区，例如区域116和118。 0074 储层102的仿真模型或仿真器可能发现在井104、106和108附近发生的最大改 变，以及其它储层特征，例如断层114。因此，在这些特征的每个附近保持精细结构是有用 的。 0075 图2是根据本技术的示例性实施例的储层顶视图，其。
49、示出可计算网格200在储层 上的平面投影。尽管可计算网格200示作计算单元（或块）202的二维栅格从而简化问题的 解释，但应理解实际可计算网格200可以是包括储层的计算单元202的三维结构。进一步 地，计算单元202可以具有任何大小或形状，导致非结构化栅格。一般地，计算单元202是 表示储层中物理位置的仿真模型内单独二维或三维位置。计算单元202可以具有关联属 性，例如孔隙度，该关联属性在整个计算单元202上假设为单值，并赋值到计算单元202的 中心。例如通过具有赋值到与邻近计算单元202的共享边沿的流量性质，计算单元202可 以与邻近计算单元202相互作用。流量性质可以包括由在邻近计算单元202之间的温度或 压力差驱动的热或质量转移。 0076 例如通过将不接近井或其它储层特征的计算单元202组合，可计算网格200可以 在具有较少显著改变的区域中粗化。相似地，如在图2中示出，可计算网格200可以在井或。