油藏?cái)?shù)值模擬的邊界處理方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種油藏模擬方法，所述方法包括：區(qū)域劃分裝置，用于將油藏劃分為多個(gè)區(qū)域，所述多個(gè)區(qū)域至少包括組分區(qū)域和黑油區(qū)域；區(qū)域劃分裝置，用于對(duì)每一個(gè)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在區(qū)域之間形成界面；映射裝置，用于將所述組分區(qū)域以及所述黑油區(qū)域分別映射至中間媒介物質(zhì)以建立關(guān)聯(lián)；界面處理裝置，用于根據(jù)物質(zhì)守恒定律，對(duì)所述界面進(jìn)行界面處理；矩陣構(gòu)建裝置，根據(jù)所述多個(gè)區(qū)域的映射結(jié)果以及所述界面處理結(jié)果構(gòu)建統(tǒng)一矩陣；矩陣求解裝置，用于對(duì)所述統(tǒng)一矩陣進(jìn)行求解。采用本申請(qǐng)的方法，可以在模擬時(shí)提供不同區(qū)塊之間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，杜絕了區(qū)域之間流體的不連續(xù)性，還可提高了模擬的效率，增加了以后模擬器的擴(kuò)展性。
【專利說(shuō)明】油藏?cái)?shù)值模擬的邊界處理方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種黑油、組分一體化的油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)，更具體地，本發(fā)明涉及一體化的油藏模擬中邊界處理的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)在石油工業(yè)的應(yīng)用起源于20世紀(jì)30年代，其基礎(chǔ)理論是基于達(dá)西滲流定律。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有的商用油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)在功能配套和集成方面雖有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但對(duì)多相流體流動(dòng)現(xiàn)象的綜合描述上，以及對(duì)油氣從地下到地面的生產(chǎn)過(guò)程量化模型上，仍在沿用“黑油”，“組分”和“熱采”的簡(jiǎn)化建模理念與定制方法。后黑油、組分、熱采時(shí)代的數(shù)模研發(fā)工作，也即新一代油藏?cái)?shù)值模擬器的研發(fā)起始于本世紀(jì)初，諸多的國(guó)外軟件服務(wù)公司和大石油公司均投入了巨大的人力物力，取得了顯著的進(jìn)展。主要工作集中在以下三個(gè)領(lǐng)域:
[0003]數(shù)值模擬計(jì)算技術(shù):計(jì)算技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)模型的擴(kuò)展、各類復(fù)雜網(wǎng)格生成、高性能解法、及物理模型集成等方面。新型、高性能解法器可提高非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和節(jié)點(diǎn)異性體系的求解穩(wěn)定性和速度，同時(shí)降低對(duì)平臺(tái)和操作系統(tǒng)的要求。
[0004]多學(xué)科技術(shù)集成:多學(xué)科集成的發(fā)展已從勘探開發(fā)一體化平臺(tái)的研發(fā)逐步向多種學(xué)科技術(shù)相輔相成方向延伸，跨越油藏的一體化耦合與集成模型已形成雛形。漸進(jìn)、混合式更新流程，實(shí)時(shí)模擬、整體優(yōu)化、自修正算法，以及輔助、自動(dòng)歷史擬合算法均獲得了不同程度的成功運(yùn)用。從地質(zhì)到工程，從數(shù)據(jù)到?jīng)Q策的工作模式開始取代傳統(tǒng)的單向模擬模式。
[0005]工作流程和使用方法:基于數(shù)據(jù)流的功能設(shè)計(jì)及面向目標(biāo)(OOP)和面向服務(wù)(SOA)的體系結(jié)構(gòu)已成為現(xiàn)代模擬器的主流軟件架構(gòu)方式。一鍵式的數(shù)據(jù)加載和智能使用導(dǎo)引降低了用戶的使用門檻和難度。與傳統(tǒng)模擬器相比，新架構(gòu)在軟件的可維護(hù)性、擴(kuò)展性和再開發(fā)性上獲得了跨越式的進(jìn)步。
[0006]中國(guó)油氣藏模擬軟件的研發(fā)已有20年以上的歷史，由于未能有效地建立油藏模擬持續(xù)發(fā)展的體系、系統(tǒng)地建立模擬算法的核心技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)三大石油公司主要依賴于引進(jìn)的油氣藏?cái)?shù)值模擬軟件。國(guó)外軟件在特定功能、模擬流程、模型數(shù)據(jù)等方面，常常不符合國(guó)內(nèi)復(fù)雜地質(zhì)條件的特定需求，加之軟件的使用難度和價(jià)格昂貴等因素，在很大程度上限制了數(shù)值模擬技術(shù)在國(guó)內(nèi)的廣泛應(yīng)用，中國(guó)石油企業(yè)提高本國(guó)石油可采性和總產(chǎn)量的能力上受到了一定程度的限制。
[0007]而國(guó)外油藏?cái)?shù)值模擬軟件開發(fā)商均具有30年以上的技術(shù)積累，掌握并壟斷著諸多的模擬計(jì)算核心技術(shù)。許多計(jì)算處理技巧是在長(zhǎng)期的研發(fā)、服務(wù)、應(yīng)用中逐步探索得到的，并未公開發(fā)表。但商業(yè)上流行的通常是對(duì)不同類型的油藏開發(fā)出相應(yīng)的模擬器，例如黑油模擬器、組份模擬器、熱采模擬器、化學(xué)驅(qū)模擬器、流線法模擬器等。
[0008]舉例而言，斯倫貝謝ELIPSE油藏模擬軟件中有ECLIPSE100黑油模擬器、ECLIPSE300組份模擬器、FR0NTSIM流線法等。其中，ElOO黑油模擬器，適用于黑油、揮發(fā)性油、干氣、濕氣等油藏。E300組分模擬器，當(dāng)相變化非常重要時(shí)使用組分模擬器適用于凝析氣藏、揮發(fā)性油藏、注氣開發(fā)等油藏。E500熱采模擬器，適用于包含油、氣、水三相的稠油熱采。FrontSim流線模擬器，更快速的模擬流程、流線的直觀顯示、減少建模的不確定性、減少歷史擬合時(shí)間。
[0009]但是無(wú)論是斯倫貝謝旗艦產(chǎn)品Eclipse模擬器系列下一代的Intersect,還是蘭德馬克的新一代油藏?cái)?shù)值模擬器Nexus，雖然將常規(guī)的三相(油、氣、水)流體流動(dòng)擴(kuò)展到了四相(固相)，均只能進(jìn)行同種類的油藏模擬，例如黑油、組分等，雖然也可以對(duì)油藏進(jìn)行區(qū)域分解，但是只是針對(duì)同種類油藏，而且區(qū)域的邊界基本都是連續(xù)的，無(wú)需特別處理。
[0010]綜上所述，現(xiàn)有的油藏模擬技術(shù)均是依據(jù)單一的模型，而本申請(qǐng)就是基于黑油和組分油藏混合模擬油藏中，特別的是，需要給出不同區(qū)域邊界處的處理方案，故現(xiàn)有技術(shù)仍然存在著改進(jìn)的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]考慮到上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一在于提供在同時(shí)考慮黑油模型以及組分模型的油藏模擬技術(shù)方案時(shí)進(jìn)行邊界處理的技術(shù)方案。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種油藏模擬方法，所述方法包括:將油藏劃分為多個(gè)區(qū)域，所述多個(gè)區(qū)域至少包括組分區(qū)域和黑油區(qū)域；對(duì)每一個(gè)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在區(qū)域之間形成界面；將所述組分區(qū)域以及所述黑油區(qū)域分別映射至中間媒介物質(zhì)以建立關(guān)聯(lián)；根據(jù)物質(zhì)守恒定律，對(duì)所述界面進(jìn)行界面處理；根據(jù)所述多個(gè)區(qū)域的映射結(jié)果以及所述界面處理結(jié)果構(gòu)建統(tǒng)一矩陣；對(duì)所述統(tǒng)一矩陣進(jìn)行求解。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種油藏模擬系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:區(qū)域劃分裝置，用于將油藏劃分為多個(gè)區(qū)域，所述多個(gè)區(qū)域至少包括組分區(qū)域和黑油區(qū)域；區(qū)域劃分裝置，用于對(duì)每一個(gè)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在區(qū)域之間形成界面；映射裝置，用于將所述組分區(qū)域以及所述黑油區(qū)域分別映射至中間媒介物質(zhì)以建立關(guān)聯(lián)；界面處理裝置，用于根據(jù)物質(zhì)守恒定律，對(duì)所述界面進(jìn)行界面處理；矩陣構(gòu)建裝置，根據(jù)所述多個(gè)區(qū)域的映射結(jié)果以及所述界面處理結(jié)果構(gòu)建統(tǒng)一矩陣；矩陣求解裝置，用于對(duì)所述統(tǒng)一矩陣進(jìn)行求解。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所提供的方法或系統(tǒng)，可以在模擬時(shí)提供不同區(qū)塊之間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，杜絕了區(qū)域之間流體的不連續(xù)性，還可提高了模擬的效率，增加了以后模擬器的擴(kuò)展性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]通過(guò)對(duì)結(jié)合附圖所示出的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述以及其他特征將更加明顯，本發(fā)明附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的部件。在附圖中，
[0016]圖1示出了適于用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性計(jì)算系統(tǒng)100的框圖。
[0017]圖2示出了油藏的區(qū)域劃分的一個(gè)示例。
[0018]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于進(jìn)行油藏模擬的方法流程圖。
[0019]圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的區(qū)域劃分與矩陣構(gòu)建的示意圖。
[0020]圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的網(wǎng)格劃分以及界面的示意圖。
[0021]圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的通過(guò)中間媒介物質(zhì)進(jìn)行映射的示意圖。
[0022]圖3D示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的通過(guò)中間媒介物質(zhì)進(jìn)行映射的示意圖。[0023]圖3E示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的在雅各比矩陣中如何體現(xiàn)界面處物質(zhì)的交換。
[0024]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于油藏模擬的系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在下文中，將參考附圖通過(guò)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明提供的用于軟件快速配置的方法和系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)地描述。
[0026]所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員知道，本發(fā)明的多個(gè)方面可以體現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的多個(gè)方面可以具體實(shí)現(xiàn)為以下形式，即，可以是完全的硬件、完全的軟件(包括固件、駐留軟件、微代碼等)、或者本文一般稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”的軟件部分與硬件部分的組合。此外，本發(fā)明的多個(gè)方面還可以采取體現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中包含計(jì)算機(jī)可用的程序碼。
[0027]可以使用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)的任何組合。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)介質(zhì)或者計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)例如可以是一但不限于——電的、磁的、光的、電磁的、紅外線的、或半導(dǎo)體的系統(tǒng)、裝置、器件或任何以上的組合。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的更具體的例子(非窮舉的列表)包括以下:有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線的電連接、便攜式計(jì)算機(jī)磁盤、硬盤、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲(chǔ)器(EPR0M或閃存)、光纖、便攜式緊湊磁盤只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、光存儲(chǔ)器件、磁存儲(chǔ)器件、或者上述的任何合適的組合。在本文件的語(yǔ)境中，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以是任何包含或存儲(chǔ)程序的有形的介質(zhì)，該程序被指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用。
[0028]計(jì)算機(jī)可讀的信號(hào)介質(zhì)可包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的、其中體現(xiàn)計(jì)算機(jī)可讀的程序碼的傳播的數(shù)據(jù)信號(hào)。這種傳播的信號(hào)可以采用多種形式，包括——但不限于——電磁信號(hào)、光信號(hào)或任何以上合適的組合。計(jì)算機(jī)可讀的信號(hào)介質(zhì)可以是并非為計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、但是能發(fā)送、傳播或者傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用的程序的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上包含的程序代碼可以用任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)傳輸，包括——但不限于——無(wú)線、電線、光纜、RF等等，或者任何合適的上述組合。
[0029]計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上包含的程序代碼可以用任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)傳輸，包括一但不限于——無(wú)線、電線、光纜、RF等等，或者任何合適的上述組合。
[0030]用于執(zhí)行本發(fā)明的操作的計(jì)算機(jī)程序碼，可以以一種或多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的任何組合來(lái)編寫，所述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言包括面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言-諸如Java、Smalltalk、C++之類，還包括常規(guī)的過(guò)程式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言-諸如“C”程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言或類似的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。程序碼可以完全地在用戶的計(jì)算上執(zhí)行、部分地在用戶的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、作為一個(gè)獨(dú)立的軟件包執(zhí)行、部分在用戶的計(jì)算機(jī)上部分在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、或者完全在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或服務(wù)器上執(zhí)行。在后一種情形中，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以通過(guò)任何種類的網(wǎng)絡(luò)一包括局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)-連接到用戶的計(jì)算機(jī)，或者，可以(例如利用因特網(wǎng)服務(wù)提供商來(lái)通過(guò)因特網(wǎng))連接到外部計(jì)算機(jī)。
[0031]以下參照按照本發(fā)明實(shí)施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或框圖描述本發(fā)明的多個(gè)方面。要明白的是，流程圖和/或框圖的每個(gè)方框以及流程圖和/或框圖中各方框的組合，都可以由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)。這些計(jì)算機(jī)程序指令可以提供給通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器，從而生產(chǎn)出一種機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行的這些指令，產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)流程圖和/或框圖中的方框中規(guī)定的功能/操作的裝置。
[0032]也可以把這些計(jì)算機(jī)程序指令存儲(chǔ)在能指令計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，這樣，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的指令產(chǎn)生一個(gè)包括實(shí)現(xiàn)流程圖和/或框圖中的方框中規(guī)定的功能/操作的指令裝置(instruction means)的制造品。
[0033]也可以把計(jì)算機(jī)程序指令加載到計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置上，使得在計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置上執(zhí)行一系列操作步驟，以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，從而在計(jì)算機(jī)或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令就提供實(shí)現(xiàn)流程圖和/或框圖中的方框中規(guī)定的功能/操作的過(guò)程。
[0034]下面參看圖1。圖1示出了適于用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性計(jì)算系統(tǒng)100的框圖。如所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100可以包括:CPU(中央處理單元)101、RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)102、ROM (只讀存儲(chǔ)器)103、系統(tǒng)總線104、硬盤控制器105、鍵盤控制器106、串行接口控制器107、并行接口控制器108、顯示控制器109、硬盤110、鍵盤111、串行外部設(shè)備112、并行外部設(shè)備113和顯示器114。在這些設(shè)備中，與系統(tǒng)總線104耦合的有CPU IOU RAM102,ROM 103、硬盤控制器105、鍵盤控制器106、串行控制器107、并行控制器108和顯示控制器109。硬盤110與硬盤控制器105耦合，鍵盤111與鍵盤控制器106耦合，串行外部設(shè)備112與串行接口控制器107耦合，并行外部設(shè)備113與并行接口控制器108耦合，以及顯示器114與顯示控制器109耦合。應(yīng)當(dāng)理解，圖1所述的結(jié)構(gòu)框圖僅僅為了示例的目的而示出的，而不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。在某些情況下，可以根據(jù)具體情況而增加或者減少某些設(shè)備。
[0035]在石油開采過(guò)程中，通常先開始利用地層壓力進(jìn)行衰竭式開采，等壓力降到一定程度之后，油藏開采率就會(huì)下降，這時(shí)就需要采用一些其他技術(shù)來(lái)提高采收率。例如通常采用的注水開采就是為了提高地層壓力。其中混相驅(qū)的機(jī)理主要是對(duì)重油起到兩個(gè)作用:一個(gè)是實(shí)現(xiàn)油膨脹；另一個(gè)是降低油的粘度。混相驅(qū)可以注入C02、N2、聚全物，也可以注入干氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0036]然而，對(duì)于一個(gè)已經(jīng)開采過(guò)一段時(shí)間的油藏，油藏內(nèi)部屬性會(huì)變得比較復(fù)雜，如果整個(gè)油藏區(qū)域都采用組分，雖然可以進(jìn)行模擬，但是計(jì)算機(jī)耗時(shí)較大，而且對(duì)于以后的擴(kuò)展也是不利的；即使采用將整個(gè)油藏分開模擬，揮發(fā)油藏采用組分，黑油區(qū)域采用黑油模擬器，但是當(dāng)整個(gè)油藏的弛豫時(shí)間和每個(gè)區(qū)域的弛豫時(shí)間在一個(gè)量級(jí)時(shí)，這種做法也是毫無(wú)精度可言的。
[0037]圖2示出的是包括揮發(fā)油藏和黑油油藏的油藏區(qū)域示意圖。其中的黑油油藏即常規(guī)油藏，即含有非揮發(fā)組分的黑油和揮發(fā)性組分的原油溶解氣兩個(gè)系統(tǒng)。其中的揮發(fā)油藏，類似于凝析氣，但含有較多重質(zhì)化合物組分，在地層條件下類似液體，它的相包絡(luò)線更寬，且此類油藏溫度接近臨界溫度，所以揮發(fā)油藏也稱為近臨界油藏。
[0038]接下來(lái)介紹圖3，圖3所示的方法從步驟310開始，示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于本申請(qǐng)的油藏模擬方法的流程圖，可以實(shí)現(xiàn)組分和黑油油藏混合同時(shí)模擬的技術(shù)方案，并且， 申請(qǐng)人:在界面的處理方面還作出了進(jìn)一步的改進(jìn)。
[0039]在步驟310中，將油藏劃分為多個(gè)區(qū)域，所述多個(gè)區(qū)域至少包括組分區(qū)域和黑油區(qū)域。
[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)步驟310，可以用于模擬以組分變化為主要特征的油氣田開發(fā)過(guò)程，同時(shí)兼容擴(kuò)展型黑油模擬器的功能。從而在對(duì)復(fù)雜油藏進(jìn)行模擬時(shí)，可以同時(shí)應(yīng)用到黑油和組分混合油藏的優(yōu)勢(shì)。
[0041]黑油模型是模擬含有非揮發(fā)組分的黑油和揮發(fā)性組分的原油溶解氣兩個(gè)系統(tǒng)在油藏中流動(dòng)的數(shù)值模型，主要用于各種常規(guī)油藏，特別是不發(fā)生反凝析現(xiàn)象的油藏模擬，通常用于油、氣田開發(fā)方案的優(yōu)選、地下剩余油分布狀況的分析和老油田的開發(fā)調(diào)整等等。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，應(yīng)用黑油模型的黑油區(qū)域包括下述種類中的至少一種:黑油、揮發(fā)性油、干氣、濕氣等油藏。
[0042]而組分模型可模擬含有多個(gè)高揮發(fā)性碳?xì)浠衔镌谟筒刂辛鲃?dòng)的模型，主要用于凝析氣藏、輕質(zhì)油和揮發(fā)油藏的開發(fā)設(shè)計(jì)。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，應(yīng)用組分模型的組分區(qū)域包括下述種類中的至少一種:凝析氣田、輕質(zhì)油油田，揮發(fā)油藏，C02注入?yún)^(qū)域，氮?dú)庾⑷雲(yún)^(qū)域以及混相區(qū)等。
[0043]在油藏描述和油藏模擬時(shí)，通常將油藏中各種碳?xì)浠衔镞M(jìn)行簡(jiǎn)單分組，以提高模擬的效率。在數(shù)值模擬過(guò)程中對(duì)流體的表征也會(huì)隨著條件的不同而發(fā)生變化。舉例而言，在衰竭式開采時(shí)，用兩個(gè)組分就能達(dá)到很好的模擬效果；而在強(qiáng)化開采，例如氣體回注開采、混相驅(qū)開采，通常需要5個(gè)甚至10個(gè)以上的組分。 [0044]需要說(shuō)明的是，組分區(qū)域和黑油區(qū)域的數(shù)目均可以是至少一個(gè)或多個(gè)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體的情況設(shè)定不同的數(shù)目。
[0045]在步驟320中，對(duì)所述多個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在所述多個(gè)區(qū)域之間形成界面。
[0046]圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的網(wǎng)格劃分以及界面的示意圖，在這個(gè)實(shí)施例中，左邊Bmtl,…，Bmt4…代表黑油區(qū)域界面處的網(wǎng)格，右邊Cmtl，-,Cfflt4,…代表組分區(qū)域界面處的網(wǎng)格。而陰影部分則示出了黑油區(qū)域和組分區(qū)域的界面，可見(jiàn)，界面可以是兩個(gè)區(qū)域相鄰的網(wǎng)格部分。
[0047]在步驟330中，將所述組分區(qū)域以及所述黑油區(qū)域分別映射至中間媒介物質(zhì)以建
立關(guān)聯(lián)。
[0048]圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的通過(guò)中間媒介物質(zhì)進(jìn)行映射的示意圖。在這個(gè)實(shí)施例中，為便于擴(kuò)展，提供一組標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)組成，如3C所示的實(shí)施例中，作為中間媒介物質(zhì)的“標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”包括:獨(dú)立組分、獨(dú)立氣相和獨(dú)立油相，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在本申請(qǐng)公開的基礎(chǔ)上當(dāng)然也可以結(jié)合公知技術(shù)對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。例如，由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是作為接口使用的，初步采用相態(tài)作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，這里只舉例氣相和液相，實(shí)際上液體也可以有不同的相，也可以加入固相(例如高壓下水的固態(tài)冰就有很多不同的相)，用于模擬木屑、水泥等的注入情況。當(dāng)然，這些擴(kuò)展的實(shí)施例也應(yīng)該在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0049]在該實(shí)施例中，黑油區(qū)域的物質(zhì)可以通過(guò)特定對(duì)應(yīng)方式映射至“標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”相應(yīng)的部分。具體到圖3C而言，黑油區(qū)域中的“水聚合物”對(duì)應(yīng)著標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的“獨(dú)立組分”，“氣溶解氣”部分對(duì)應(yīng)著標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的“獨(dú)立氣相”，黑油區(qū)域中的“油”則對(duì)應(yīng)著標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的“獨(dú)立油相”。
[0050]同樣組分區(qū)域的物質(zhì)也可以通過(guò)特定對(duì)應(yīng)方式映射至“標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”相應(yīng)的部分。具體到圖3C而言，組分物質(zhì)中的“水”、“氣”以及“輕組分，中間組分，重組分”則分別對(duì)應(yīng)著標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的“獨(dú)立組分”、“獨(dú)立氣相”以及“獨(dú)立油相”。
[0051]通過(guò)上述方式，“標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”作為中間媒介物質(zhì)起到“接口 ”的作用，從而將黑油區(qū)域和組分區(qū)域的物質(zhì)聯(lián)系起來(lái)。
[0052]圖3D示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的通過(guò)中間媒介物質(zhì)進(jìn)行映射的示意圖。在這個(gè)實(shí)施例中，可直接取黑油區(qū)域的物質(zhì)作為中間媒介物質(zhì)。如圖3D所示的實(shí)施例中，黑魚區(qū)域B所包括的“水”、“氣”以及“油”，等物質(zhì)作為中間媒介物質(zhì)。進(jìn)而，將組分區(qū)域C中的物質(zhì)直接通過(guò)映射與黑油區(qū)域所包括的物質(zhì)進(jìn)行聯(lián)系，具體而言，是將組分區(qū)域C中所包括的“7jC”映射到該中間媒介物質(zhì)中的“水”、將組分區(qū)域C中所包括的“氣”映射到該中間媒介物質(zhì)中的“氣”，以及圖4所示組分區(qū)域C中的剩余組分映射到該中間媒介物質(zhì)中的“油”，在圖4所示的實(shí)施例中，剩余組分包括輕組分(例如C1以及N2),中間組分(例如，CO2,H2S, C2-C6)，以及重組分(例如C7)。
[0053]在步驟340中，在所述油藏動(dòng)態(tài)流動(dòng)時(shí)，根據(jù)物質(zhì)守恒定律對(duì)所述界面進(jìn)行處理。
[0054]本申請(qǐng)所提供的技術(shù)不同于組分中“贗組分”的劃分，這里所要處理的是在至少包括組分區(qū)域和黑油區(qū)域的混合油藏模擬時(shí)，可通過(guò)物質(zhì)守恒定律對(duì)界面進(jìn)行處理。
[0055]接下來(lái)， 申請(qǐng)人:將對(duì)本申請(qǐng)中在界面處如何體現(xiàn)了物質(zhì)守恒定律進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。在油藏動(dòng)態(tài)流動(dòng)時(shí)，如果有組分網(wǎng)格Cinti的物質(zhì)減小(去掉源匯項(xiàng)的影響)，則根據(jù)物質(zhì)守恒，則必有物質(zhì)進(jìn)入黑油區(qū)域，通過(guò)映射關(guān)系黑油區(qū)域相應(yīng)的物質(zhì)增加；相反，如果有黑油網(wǎng)格Bmtl的物質(zhì)減小(除去源匯項(xiàng))，則根據(jù)物質(zhì)守恒，則必有物質(zhì)進(jìn)入組分區(qū)域，通過(guò)映射關(guān)系組分區(qū)域相應(yīng)的物質(zhì)增加。
[0056]在步驟350中，根據(jù)所述多個(gè)區(qū)域以及所述界面處理結(jié)果構(gòu)建統(tǒng)一矩陣。如下圖所示右邊為生成的雅各比矩陣。
[0057]在本申請(qǐng)請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，在構(gòu)建矩陣時(shí)，可將各區(qū)域網(wǎng)格中相應(yīng)的物理量按同種類型排序。
[0058]圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的區(qū)域劃分與矩陣構(gòu)建的示意圖，如圖3A所示，將黑油區(qū)域的油藏放在矩陣的左上角，即將黑油區(qū)域的網(wǎng)格排序在前面；將其與組分類型區(qū)域如圖中所示B組分、C和D區(qū)域的網(wǎng)格依次排列，進(jìn)而生成該系數(shù)矩陣。
[0059]由于所生成的系數(shù)矩陣大多數(shù)為O元素，所以需要對(duì)該系數(shù)矩陣進(jìn)行特殊的處理，例如D4排序、雙循環(huán)排序等，以使的所生成的系數(shù)矩陣便于求解。
[0060]在油藏的模擬過(guò)程中，如果發(fā)生了油藏的動(dòng)態(tài)流動(dòng)，則在所生成的雅各比矩陣的非對(duì)角元中體現(xiàn)了界面處物質(zhì)的交換。
[0061]圖3E示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的在雅各比矩陣中如何體現(xiàn)界面處物質(zhì)的交換。將網(wǎng)格排序編號(hào)之后(例如整個(gè)油藏有N個(gè)網(wǎng)格)，將邊界處的網(wǎng)格劃分給黑油區(qū)域，如圖3E所示(設(shè)網(wǎng)格數(shù)為m，界面處為k個(gè)網(wǎng)格，圖中k = 4)，所以雅各比矩陣元I到(m+k)為黑油部分的矩陣元素；同樣對(duì)于組分部分在網(wǎng)格排列最后加k網(wǎng)格，即雅各比矩陣元N+1到N+k。矩陣中m+k和N+k的交叉項(xiàng)目，即非對(duì)角元素，體現(xiàn)了界面處物質(zhì)的交換。[0062]在步驟360中，對(duì)上述構(gòu)建的統(tǒng)一矩陣進(jìn)行求解。
[0063]然而，方程組求解技術(shù)并不是本申請(qǐng)發(fā)明的重點(diǎn)，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員具體可采用如下方法之一:
[0064]其一，線性方程組求解。包括高斯(Gauss)消元法、簡(jiǎn)單迭代(Jacobi)法、松弛迭代法、共軛梯度法。
[0065]其二，非線性方程組求解。包括梯度法、擬牛頓法等。
[0066]其三，多重網(wǎng)格算法。多重網(wǎng)格算法是一種迭代方法，其原理是:對(duì)于方程(組)求解時(shí)，誤差的傅里葉變換之后各級(jí)的衰竭程度不同。高頻項(xiàng)是局域網(wǎng)格之間的相互耦合，是局部行為；而低頻項(xiàng)來(lái)源于邊界條件，是全局行為。傳統(tǒng)迭代方法，塊松弛都是對(duì)局域的處理，對(duì)于全局誤差衰減較慢，誤差趨于光滑。將邊界信息傳遞至計(jì)算點(diǎn)需要N量級(jí)的迭代，收斂速度非常慢。所以采用將網(wǎng)格方程的殘值限定于粗網(wǎng)絡(luò)上。在粗網(wǎng)絡(luò)上精確求解之后，在將解延拓至細(xì)網(wǎng)格上，與原近似解組合得到網(wǎng)格新的近視解，這就是粗網(wǎng)格迭代矯正。粗網(wǎng)格格點(diǎn)少，邊界條件能較快傳遞至計(jì)算點(diǎn)，但是同樣純?cè)诟哳l與低頻的誤差，可以通過(guò)進(jìn)一步粗化網(wǎng)絡(luò)，直到計(jì)算結(jié)果達(dá)到所需精度。
[0067]由于具體的矩陣求解方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)， 申請(qǐng)人:對(duì)此不加贅述。
[0068]通過(guò)構(gòu)建以及求解的統(tǒng)一的矩陣，能夠?qū)崿F(xiàn)組分和黑油的線性區(qū)域分解模擬，就能夠得到模擬油藏方程中的變量結(jié)果，從而可以實(shí)現(xiàn)并測(cè)試能夠求解黑油與組分的混合油藏模型。
[0069]基于以上公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員明了，圖3所示出的油藏?cái)?shù)值模擬方法的應(yīng)用范圍至少包括如下各種具體的情形:
[0070]1.揮發(fā)油和凝析氣自然衰竭開采；
[0071]2.凝析氣藏的循環(huán)注干氣計(jì)算；
[0072]3.揮發(fā)油和注氣開發(fā)；
[0073]4.通過(guò)注貧氣對(duì)殘余油再蒸發(fā)開采；
[0074]5.凝析氣田的注N2氣開發(fā)；
[0075]6.油藏?fù)]發(fā)油開發(fā)；
[0076]7.水驅(qū)油藏的混相驅(qū)開發(fā)；
[0077]8.黑油及天然氣的開發(fā)模擬。
[0078]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于油藏模擬的系統(tǒng)的框圖。圖4所示的系統(tǒng)包括:
[0079]劃分裝置410，用于將油藏劃分為多個(gè)區(qū)域，所述多個(gè)區(qū)域至少包括組分區(qū)域和黑油區(qū)域。
[0080]區(qū)域劃分裝置420，用于對(duì)每一個(gè)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在區(qū)域之間形成界面；
[0081]映射裝置430，用于將所述組分區(qū)域以及所述黑油區(qū)域分別映射至中間媒介物質(zhì)以建立關(guān)聯(lián)；
[0082]界面處理裝置440，用于根據(jù)物質(zhì)守恒定律，對(duì)所述界面進(jìn)行界面處理；
[0083]矩陣構(gòu)建裝置450，根據(jù)所述多個(gè)區(qū)域的映射結(jié)果以及所述界面處理結(jié)果構(gòu)建統(tǒng)一矩陣；
[0084]求解裝置460，用于對(duì)所述統(tǒng)一矩陣進(jìn)行求解。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖4所示的系統(tǒng)中的裝置410-430分別對(duì)應(yīng)于圖3所示的方法中的步驟310-360，在此不再贅述。
[0085]采用本申請(qǐng)所提供的是一種可以實(shí)現(xiàn)組分和黑油油藏混合同時(shí)模擬的技術(shù)方法，增加了以后模擬器的擴(kuò)展性?？梢詫?shí)現(xiàn)黑油模型和組分模型可以整合在一起同時(shí)模擬，即設(shè)計(jì)的算法能夠?qū)崿F(xiàn)組分和黑油的線性區(qū)域分解模擬，初步實(shí)現(xiàn)并測(cè)試能夠求解黑油與組分的混合油藏模型。
[0086]在本申請(qǐng)中，特別提供的是針對(duì)實(shí)現(xiàn)組分和黑油油藏混合同時(shí)模擬的算法，所需要的界面處理技術(shù)，例如，提供了兩種具體的實(shí)施例:標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)接口技術(shù)和直接映射黑油方法。在一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施例中，如果中間媒介接口應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，就可以增加油藏模擬器的擴(kuò)展性。
[0087]附圖中的流程圖和框圖，圖示了按照本發(fā)明各種實(shí)施例的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上，流程圖或框圖中的每個(gè)方框可以代表一個(gè)模塊、程序段、或代碼的一部分，所述模塊、程序段、或代碼的一部分包含一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實(shí)現(xiàn)中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個(gè)接連地表示的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時(shí)也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個(gè)方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或操作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計(jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0088]雖然以上結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的利用遠(yuǎn)程應(yīng)用處理本地文件的系統(tǒng)及方法進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限于此。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在說(shuō)明書教導(dǎo)之下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種變換、替換和修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該理解，所有這樣的變化、替換、修改仍然落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種油藏模擬方法，所述方法包括: 將油藏劃分為多個(gè)區(qū)域，所述多個(gè)區(qū)域至少包括組分區(qū)域和黑油區(qū)域； 對(duì)每一個(gè)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在區(qū)域之間形成界面； 將所述組分區(qū)域以及所述黑油區(qū)域分別映射至中間媒介物質(zhì)以建立關(guān)聯(lián)； 在所述油藏動(dòng)態(tài)流動(dòng)時(shí)，根據(jù)物質(zhì)守恒定律對(duì)所述界面進(jìn)行處理； 根據(jù)所述多個(gè)區(qū)域以及所述界面的映射處理結(jié)果構(gòu)建統(tǒng)一矩陣； 對(duì)所述統(tǒng)一矩陣進(jìn)行求解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述中間媒介物質(zhì)選擇以下兩種方式之一: 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以及黑油區(qū)域所包括的物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中， 所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)包括:獨(dú)立組分、獨(dú)立氣相以及獨(dú)立油相； 將所述組分區(qū)域以及所述黑油區(qū)域中所包括的物質(zhì)分別映射至所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的各個(gè)部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中， 將黑油區(qū)域所包括的多個(gè)物質(zhì)作為所述中間媒介物質(zhì)； 將組分區(qū)域的所包括的物質(zhì)分別映射至所述黑油區(qū)域所包括的多個(gè)物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， 在所述雅各比矩陣的非對(duì)角元中體現(xiàn)所述界面處物質(zhì)的交換。
6.—種油藏模擬系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括: 區(qū)域劃分裝置，用于將油藏劃分為多個(gè)區(qū)域，所述多個(gè)區(qū)域至少包括組分區(qū)域和黑油區(qū)域； 網(wǎng)格劃分裝置，用于對(duì)每一個(gè)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在區(qū)域之間形成界面； 映射裝置，用于將所述組分區(qū)域以及所述黑油區(qū)域分別映射至中間媒介物質(zhì)以建立關(guān)聯(lián)； 界面處理裝置，用于根據(jù)物質(zhì)守恒定律，對(duì)所述界面進(jìn)行界面處理； 矩陣構(gòu)建裝置，根據(jù)所述多個(gè)區(qū)域的映射結(jié)果以及所述界面處理結(jié)果構(gòu)建統(tǒng)一矩陣； 矩陣求解裝置，用于對(duì)所述統(tǒng)一矩陣進(jìn)行求解。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述中間媒介物質(zhì)選擇以下兩種方式之一: 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以及黑油區(qū)域所包括的物質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中， 所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)包括:獨(dú)立組分、獨(dú)立氣相以及獨(dú)立油相； 將所述組分區(qū)域以及所述黑油區(qū)域中所包括的物質(zhì)分別映射至所述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的各個(gè)部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中， 將黑油區(qū)域所包括的多個(gè)物質(zhì)作為所述中間媒介物質(zhì)； 將組分區(qū)域的所包括的物質(zhì)分別映射至所述黑油區(qū)域所包括的多個(gè)物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中， 在所述雅各比矩陣的非對(duì)角元中體現(xiàn)所述界面處物質(zhì)的交換。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103902751SQ201210575346
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】李治平, 吳俊鵬, 賴楓鵬, 王玉楓, 溫靖, 劉威 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）