2.75d網(wǎng)格劃分算法
【專(zhuān)利說(shuō)明】2.75D網(wǎng)格劃分算法
[0001] 發(fā)明背景 1 .發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及用于產(chǎn)生可用以建構(gòu)地下儲(chǔ)層的模擬模型的網(wǎng)格的系統(tǒng)和 方法，且更具體來(lái)說(shuō)，涉及被配置用于模型化地質(zhì)裂縫的系統(tǒng)和方法。
[0003] 2.現(xiàn)有技術(shù)的論述
[0004] 在石油和天然氣行業(yè)中，儲(chǔ)層模型化涉及建構(gòu)石油儲(chǔ)層的計(jì)算機(jī)模型以用于改進(jìn) 對(duì)儲(chǔ)量的估計(jì)和做出關(guān)于該領(lǐng)域的發(fā)展的決定的目的。舉例來(lái)說(shuō)，可創(chuàng)建地質(zhì)模型以在生 產(chǎn)之前提供對(duì)儲(chǔ)層的靜態(tài)描述。相比之下，可創(chuàng)建儲(chǔ)層模擬模型來(lái)模擬儲(chǔ)層生產(chǎn)壽命內(nèi)的 儲(chǔ)層內(nèi)的流體的流動(dòng)。
[0005] 關(guān)于儲(chǔ)層模擬模型的一項(xiàng)挑戰(zhàn)是模型化儲(chǔ)層內(nèi)的裂縫，這需要對(duì)基質(zhì)流動(dòng)特性、 裂縫網(wǎng)絡(luò)連接性和裂縫-基質(zhì)交互的透徹理解?？蓪⒘芽p描述為地層內(nèi)的張開(kāi)的裂紋或空 隙，且裂縫可自然地發(fā)生或從井筒人為地產(chǎn)生。裂縫的正確的模型化是重要的，這是因?yàn)榱?縫的性質(zhì)(諸如空間分布、孔徑、長(zhǎng)度、高度、傳導(dǎo)率和連接性）顯著影響儲(chǔ)層流體到井筒的 流動(dòng)。
[0006] 因此，公開(kāi)的實(shí)施方案提供出于儲(chǔ)層模擬的目的而在復(fù)雜且離散的裂縫周?chē)a(chǎn)生 混合計(jì)算網(wǎng)格的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 下文參考附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施方案，附圖通過(guò)引用的方式并入本 文中，且其中：
[0008] 圖1說(shuō)明根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案模型化的三維裂縫的圖像；
[0009] 圖2是說(shuō)明用于根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案模型化三維裂縫的方法的流程圖；
[0010] 圖3說(shuō)明根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案的非交叉2D切片表面的集合與離散化二維裂縫/流 形的集合交叉的實(shí)例；
[0011] 圖3A說(shuō)明根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案的非交叉2D切片表面的集合與單個(gè)垂直的2D裂縫/ 流形交叉的實(shí)例；
[0012] 圖3B說(shuō)明根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案的非交叉2D切片表面的集合與單個(gè)成角度的2D裂 縫/流形交叉的實(shí)例；
[0013] 圖4說(shuō)明用于根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案在裂縫線(xiàn)段周?chē)a(chǎn)生計(jì)算網(wǎng)格的實(shí)例；以及
[0014] 圖5說(shuō)明用于根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案在交叉的裂縫線(xiàn)段周?chē)a(chǎn)生計(jì)算網(wǎng)格的實(shí)例；
[0015] 圖6說(shuō)明根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案的裂縫線(xiàn)段的復(fù)雜陣列周?chē)挠?jì)算網(wǎng)格的實(shí)例；
[0016] 圖7是說(shuō)明用于實(shí)現(xiàn)公開(kāi)的實(shí)施方案的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的框圖；以及
[0017] 圖8說(shuō)明根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案的在包括多個(gè)交叉的裂縫線(xiàn)段的復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)周 圍產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的另一實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 公開(kāi)的實(shí)施方案包括用于模型化三維(3D)對(duì)象(諸如，但不限于地質(zhì)裂縫)的系統(tǒng) 和方法。通過(guò)參看附圖的圖1至圖8來(lái)最好地理解公開(kāi)的實(shí)施方案和其優(yōu)點(diǎn)，相似數(shù)字用于 各圖的相似和對(duì)應(yīng)部件。在研究以下圖式和詳細(xì)描述后，公開(kāi)的實(shí)施方案的其它特征和優(yōu) 點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是或?qū)⒆兂娠@而易見(jiàn)的。希望所有此類(lèi)額外特征和優(yōu)點(diǎn)將包 括在公開(kāi)的實(shí)施方案的范圍內(nèi)。另外，說(shuō)明的圖式僅僅是示例性的，且無(wú)意宣稱(chēng)或暗示關(guān)于 可實(shí)現(xiàn)不同實(shí)施方案的環(huán)境、架構(gòu)、設(shè)計(jì)或過(guò)程的任何限制。
[0019] 圖1說(shuō)明根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案模型化的三維裂縫的圖像。如圖像100中可見(jiàn)，地層 包括地層內(nèi)的裂縫。如上所述，可將這些裂縫描述為地層內(nèi)的張開(kāi)的裂紋或空隙，且裂縫可 自然地發(fā)生或從井筒人為地產(chǎn)生。理解并模型化這些裂縫的恰當(dāng)特性是重要的，這是因?yàn)?裂縫實(shí)現(xiàn)并影響儲(chǔ)層流體到井筒的流動(dòng)?？墒褂贸上駵y(cè)井獲得或產(chǎn)生圖像(諸如圖像1〇〇)。 成像測(cè)井使用旋轉(zhuǎn)換能器來(lái)測(cè)量整個(gè)井眼壁上的聲阻抗，以識(shí)別巖石裂縫的存在和方向， 以及理解地層的傾斜方向。
[0020] 圖2是說(shuō)明用于根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案模型化三維裂縫的方法/過(guò)程200的流程圖。 在所描繪的實(shí)施方案中，方法通過(guò)接收3D裂縫表面的集合開(kāi)始，3D裂縫表面具有在2D流形 中已通過(guò)一系列多邊形而離散化的幾何結(jié)構(gòu)（步驟201)。在替代實(shí)施方案中，過(guò)程200可通 過(guò)執(zhí)行3D裂縫的集合的離散化以產(chǎn)生一系列2D流形/裂縫表面而開(kāi)始。
[0021] 方法限定或包括非交叉2D切片表面的限定的集合/系列，其用以將2D裂縫表面的 集合切片(步驟202)。在某些實(shí)施方案中，用于將2D流形的集合切片的系列中的切片表面的 數(shù)目可以是用戶(hù)可修改的。另外，在一些實(shí)施方案中，切片表面的尺寸可以是用戶(hù)可修改 的。
[0022]方法使用2D切片表面與限定裂縫表面的2D流形的交叉點(diǎn)來(lái)在每一切片表面上產(chǎn) 生2D裂縫集合(步驟203)。作為說(shuō)明性實(shí)例，圖3描繪說(shuō)明用以將2D裂縫/流形310的集合切 片的非交叉2D切片表面320的集合的實(shí)例的圖，圖3A提供說(shuō)明根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案的非交 叉2D切片表面的集合與單個(gè)垂直的2D流形交叉的實(shí)例的更詳細(xì)的視圖，且圖3B說(shuō)明根據(jù)公 開(kāi)的實(shí)施方案的非交叉2D切片表面的集合與成角度的2D流形交叉的實(shí)例。
[0023]如上所述，在每一切片表面上在切片表面與2D流形集合的交叉點(diǎn)處產(chǎn)生2D裂縫集 合。每一 2D裂縫由一個(gè)或多個(gè)裂縫線(xiàn)段組成。根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案，針對(duì)切片表面中的每一 裂縫(步驟204)，方法在與裂縫相關(guān)聯(lián)的每一裂縫線(xiàn)段周?chē)闹付ò霃教幃a(chǎn)生視距集合(步 驟206)。所述方法接著針對(duì)每一裂縫在與裂縫相關(guān)聯(lián)的所有線(xiàn)段周?chē)a(chǎn)生閉合環(huán)路(步驟 208)。在某些實(shí)施方案中，在與裂縫相關(guān)聯(lián)的線(xiàn)段周?chē)a(chǎn)生閉合環(huán)路的過(guò)程可包括針對(duì)裂 縫的每一線(xiàn)段針對(duì)每一指定半徑計(jì)算所有視距邊的交叉點(diǎn)（步驟208A)，以及丟棄與裂縫相 關(guān)聯(lián)的每一線(xiàn)段的完全為與裂縫相關(guān)聯(lián)的其它線(xiàn)段的視距所含有的含有段(步驟208B)。 [0024]在步驟208之后，方法在與裂縫相關(guān)聯(lián)的閉合環(huán)路內(nèi)產(chǎn)生形狀元素（步驟210)。舉 例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施方案中，過(guò)程沿著每一直線(xiàn)段的長(zhǎng)度和半徑產(chǎn)生參數(shù)段(步驟210A)。所 述過(guò)程接著在結(jié)構(gòu)化區(qū)域內(nèi)可能的話(huà)形成四邊形元素（步驟210B)且在閉合環(huán)路的剩余區(qū) 域內(nèi)形成多邊形(步驟210C)。
[0025] 一旦產(chǎn)生形狀元素，過(guò)程就在裂縫集合的閉合環(huán)路周?chē)a(chǎn)生約束網(wǎng)格以填充二維 表面的剩余部分(步驟212)。在一個(gè)實(shí)施方案中，Delaunay三角剖分算法用以在裂縫線(xiàn)段集 合的閉合環(huán)路周?chē)a(chǎn)生約束網(wǎng)格。因此，二維表面中的每一者現(xiàn)在完全由裂縫集合或約束 網(wǎng)格中含有的二維單元元素組成。
[0026] 從此處，過(guò)程可將儲(chǔ)層性質(zhì)(諸如但不限于多孔性和滲透性)指派給二維單元中的 每一者以用于模型化儲(chǔ)層的流體流動(dòng)（步驟214)。這些性質(zhì)值可由用戶(hù)手動(dòng)鍵入或可從鉆 井日志或從含有相關(guān)地質(zhì)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)提取。
[0027] 另外，根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案，裂縫內(nèi)的二維單元被指派厚度屬性值（即，拓?fù)涠S 裂縫可被指派體積），其允許裂縫內(nèi)的三維連通進(jìn)行連通。因此，公開(kāi)的實(shí)施方案不需要切 片表面上的二維單元擠壓至第三維以用于創(chuàng)建三維單元，而是替代地將那個(gè)屬性指派給二 維單元以實(shí)現(xiàn)與三維單元類(lèi)似的計(jì)算/模擬。
[0028] 在步驟216處，過(guò)程將對(duì)應(yīng)于同一裂縫的裂縫單元從每一切片表面邏輯地連接至 其上方/下方相鄰切片表面。在一個(gè)實(shí)施方案中，裂縫內(nèi)的流的物理性質(zhì)和其與彼此之間的 交互在三維中通過(guò)使用被指派給裂縫內(nèi)的每一二維單元的體積/厚度屬性和計(jì)算其交互而 被完全捕獲，然而在與層面垂直的滲透性極其低的假設(shè)下，基質(zhì)內(nèi)的流的物理性質(zhì)受限制。 這有效地使那個(gè)方向的速度與和層面是切向的速度相比是可忽略的，即kz = 0、Vz = 0、kh> 0、Vh〈>0。換句話(huà)說(shuō)，在這些條件下，模型可模擬裂縫外的無(wú)垂直流的情況。
[0029] 最后，過(guò)程可將三維蜂窩式模型輸入至模擬程序(諸如但不限于Nexus?儲(chǔ)層模 擬軟件）中以用于執(zhí)行數(shù)值模擬和用于評(píng)估流體流動(dòng)(步驟218)，之后過(guò)程200終止。
[0030] 圖4提供根據(jù)公開(kāi)的實(shí)施方案在單個(gè)裂縫線(xiàn)段周?chē)a(chǎn)生計(jì)算網(wǎng)格的說(shuō)明圖