一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法技术

本发明专利技术公开了一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，通过利用输入的地质断裂层面模型上的多边形网格作为背景网格，建立PEBI网格的生长点集合，对复杂的地质断裂边界、直立井井点以及水平井井迹等特征的周围布置规则的生长点，并利用背景网格作为索引，提供了一种通过局部搜索的方法生成每个生长点周围的PEBI网格，这些PEBI网格，具有生长点连线与分界面垂直平分的特点，能够满足在地质断裂层面模型上进行油藏数值模拟计算的要求，同时PEBI网格能够在三维空间下保持和输入地质断裂层面的几何与拓扑一致性。方法简单易于实现，可靠性好，对复杂地质断裂层面的适用性强，便于在此基础上进行高精度的油藏数值模拟计算。

【技术实现步骤摘要】
一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法
本专利技术涉及计算几何、计算机图形学、数学地质、三维地质建模以及油藏数值模拟与计算等领域，其目的是根据地质层面模型在三维空间中的断裂特征与几何展布，生成能够用于油藏数值模拟计算的三维地质断裂层面模型上的二维PEBI网格，该网格具有和三维地质断裂层面一致的几何与拓扑特征。具体涉及单元生长点位置的计算，PEBI网格单元的生成，对点和边界等约束条件的处理以及单元的质量与尺度优化等内容。
技术介绍
油藏数值模拟是结合物理、数学、油藏工程以及计算机程序来预测各类开采条件下油藏动态的一种有效地工具，通过油藏数值模拟可以确定合理的开发方案，选择最佳的开采参数，以最少的投资，最科学的开采方式而获得最高采收率及最大经济效益。油藏数值模拟首先要建立地质构造模型，在地质构造模型的基础上利用建模技术建立数值计算模型，然后进行地质区块的网格剖分。完成这些准备工作后，把网格的几何参数、地质属性参数以及井的网格参数等数据通过模拟接口输出给数值模拟器，由数值模拟器进行数值模拟计算。PEBI(PerpendicularBisection，简称PEBI)网格是一种用于油藏数值模拟领域的非结构化的垂直二分网格，即两个相邻PEBI单元的公共边界面垂直平分这两个PEBI单元生长点的连线，因此它具有局部正交的特性。PEBI网格的另外一个特点是网格单元内任一点距其自身网格单元的生长点的距离比到其到其他网格单元生长点的距离都要近。上述特点及定义使其与计算几何领域中的Voronoi图具有相同的含义。PEBI网格具有灵活、准确、正交的特点，由于PEBI网格的生长点可以位于计算域的任何位置，生成的网格可以很好地适应复杂的地层边界，可以进行局部的细化，网格的尺寸和形状具有灵活性，可以与其他网格构成混合网格，很好的解决了网格数量和计算代价的矛盾。由于网格具有正交的特点，可以很好的保证数值计算的精度。在地质构造上，由于地壳运动的作用，三维地质层面本身虽然是连续的，但其上存在许多断裂缝隙。这些断裂缝隙中，有的构成了逆断层，使得三维地质层面在水平面上的投影具有明显的重叠。另外，在地质断裂层面上存在的断裂边界、直立井井点等也都给PEBI网格的生成造成了很大的困难。因此，为满足油藏数值模拟需要，PEBI网格不仅能够和三维地质层面在几何和拓扑上保持一致，也要对地质层面的断裂边界进行较好的拟合，对于井点，井迹等约束条件也要能够在PEBI网格中方便、准确的设置边界条件。在面向油藏数值模拟的PEBI网格的生成和处理方法方面，目前大部分均是基于德劳内(Delaunay)三角化算法，即首先生成三维地质断裂层面在水平投影区域中的Delaunay三角网格，然后利用Delaunay三角化与PEBI网格(Voronoi图)互为对偶的性质来生成最终的PEBI网格。这种方法的主要问题是在水平投影区域对点集进行全局处理，无法处理三维地质层面在二维水平投影存在重叠区域的情况，另外目前PEBI网格生成算法只能处理比较简单的限定条件。因此，一般意义上的二维PEBI网格生成算法无法生成能够满足油藏数值模拟计算需要的三维断裂层面上的PEBI网格。
技术实现思路
本专利技术旨在解决用于油藏数值模拟的三维地质断裂层面上的二维PEBI网格的生成与处理问题。以往的方法均无法处理具有水平投影重叠域的三维地质断裂层面，对复杂断裂边界的处理也较为繁琐。本专利技术的输入条件为三维地质断裂层面的多边形网格，其中包括，描述地质层面几何形态的多边形网格、层面边界和断裂边界数据、层面上的直立井井点集合以及水平井井迹投影线等，通过算法的处理，生成与输入三维地质断裂层面几何与拓扑一致的二维PEBI网格，并且可以对网格质量和尺度进行优化，用于油藏数值模拟计算。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，用以根据地质断裂层面模型的三维空间特性，在地质断裂层面上生成与其几何拓扑一致的二维PEBI网格，应用于油藏数值模拟计算，其特征包括以下步骤：步骤A：输入断裂层面的多边形网格模型，多边形网格模型包括断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线以及多边形网格单元；步骤B：根据输入的多边形网格单元以及断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线分别布置断裂边界线、直立井井点以及水平井井迹线周围的固定生长点；计算每个输入的多边形网格单元的重心，并将这些重心点以及固定生长点所组成的集合作为PEBI网格的生长点集合；步骤C：计算生长点集合中每个生长点的局部最小Voronoi(沃罗诺伊)邻近点集，从而创建得到每个生长点的PEBI单元；对于跨过边界的PEBI单元，利用断裂边界对其进行直接切割；最终生成地质断裂层面上满足油藏数值模拟计算的要求的二维PEBI网格；步骤D：对PEBI网格单元的质量进行优化，改善地质断裂层面上二维PEBI网格的单元形态，使单元形状更趋近于正多边形，以利于油藏数值模拟计算的稳定性和计算精度的提高。所述的与输入的地质断裂层面几何拓扑一致的二维PEBI网格是指一种非结构化的垂直二分网格，即两个相邻PEBI网格单元的公共边界面垂直平分这两个PEBI网格单元生长点的连线，它具有局部正交特性；同时，对于每条断裂层面的边界线，都由PEBI网格中边界PEBI单元的网格边来表示，边界线包括输入地质断裂层面的外部边界以及内部断裂缝隙的边界；对于三维地质断裂层面在二维平面的投影重叠的区域，其层面上的二维PEBI网格单元满足与三维层面几何形态的一致性，相互无干扰；对于地质断裂层面上的每个直立井井点，其所在PEBI单元是一个以井点为中心的正多边形，周围的PEBI网格单元围绕这个圆心呈放射状分布；对于地质断裂层面上的水平井投影井迹，其关键点位于PEBI网格的中心点，并且沿着水平井井迹投影线排列的PEBI网格具有笛卡尔排列特征。所述步骤A进一步包括：将存在外部文件的描述地质断裂层面模型的多边形网格数据读入内存，包括每个地质断裂层面上的网格顶点，网格单元与顶点之间拓扑关系，以及约束条件；其中网格顶点包含其位置几何信息，网格单元包含几何或与顶点之间的拓扑信息，约束条件包括层面网格边界线集合，直立井井点集合以及水平井井迹投影线集合；其在计算机内存中的数据组织方式是通过计算机语言实现的数据结构。所述步骤B进一步包括：在地质层面的边界处，在起相对层面内部的凹陷处，将生长点布置在以断裂边界顶点为圆心的圆周上，根据断裂边界凹陷处夹角的大小设置多个生长点，同时在该圆周内部不设置生长点；对于直立井井点，其本身作为固定生长点，并且其周围的多个不同半径的同心圆上布置相应的固定生长点；对于水平井井迹在地质层面上的投影线，井迹投影线上的关键点作为固定生长点，其周围的固定生长点沿着井迹投影线平行排列，并且关于井迹线对称。计算每个输入的多边形网格单元的重心，并将这些重心点以及固定生长点所组成的集合作为PEBI网格的生长点集合。其中每个生长点生成时所在的输入多边形网格单元即为该生长点的背景网格单元。所述步骤C进一步包括：对于步骤B获得的生长点集中的每个生长点，首先对生长点所在的背景网格单元及其一阶邻域背景网格单元进行检索更新生长点的最小Voronoi邻近点集，然后再逐级扩展至更高阶邻域上的背景网格单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，用以根据地质断裂层面模型的三维空间几何特性，在地质断裂层面上生成与其几何拓扑一致的二维PEBI网格，应用于油藏数值模拟计算，其特征在于包括以下步骤：步骤A：输入断裂层面的多边形网格模型，多边形网格模型包括断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线以及多边形网格单元；步骤B：根据输入的多边形网格单元以及断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线分别布置断裂边界线、直立井井点以及水平井井迹线周围的固定生长点；计算每个输入的多边形网格单元的重心，并将这些重心点以及固定生长点所组成的集合作为PEBI网格的生长点集合；步骤C：计算生长点集合中每个生长点的局部最小Voronoi(沃罗诺伊)邻近点集，从而创建得到每个生长点的PEBI单元；对于跨过边界的PEBI单元，利用断裂边界对其进行直接切割；最终生成地质断裂层面上满足油藏数值模拟计算的要求的二维PEBI网格；步骤D：对PEBI网格单元的质量进行优化，改善地质断裂层面上二维PEBI网格的单元形态，使单元形状更趋近于正多边形，以利于油藏数值模拟计算的稳定性和计算精度的提高。

【技术特征摘要】
1.一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，用以根据地质断裂层面模型的三维空间几何特性，在地质断裂层面上生成与其几何拓扑一致的二维PEBI网格，应用于油藏数值模拟计算，其特征在于包括以下步骤：步骤A：输入断裂层面的多边形网格模型，多边形网格模型包括断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线以及多边形网格单元；步骤B：根据输入的多边形网格单元以及断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线分别布置断裂边界线、直立井井点以及水平井井迹线周围的固定生长点；计算每个输入的多边形网格单元的重心，并将这些重心点以及固定生长点所组成的集合作为PEBI网格的生长点集合；步骤C：计算生长点集合中每个生长点的局部最小Voronoi(沃罗诺伊)邻近点集，从而创建得到每个生长点的PEBI单元；对于跨过边界的PEBI单元，利用断裂边界对其进行直接切割；最终生成地质断裂层面上满足油藏数值模拟计算的要求的二维PEBI网格；步骤D：对PEBI网格单元的质量进行优化，改善地质断裂层面上二维PEBI网格的单元形态，使单元形状更趋近于正多边形，以利于油藏数值模拟计算的稳定性和计算精度的提高；所述步骤A进一步包括：将存在外部文件的描述地质断裂层面模型的多边形网格数据读入内存，包括每个地质断裂层面上的网格顶点，网格单元与顶点之间拓扑关系，以及约束条件；其中网格顶点包含其位置几何信息，网格单元包含几何或与顶点之间的拓扑信息，约束条件包括层面网格边界线集合，直立井井点集合以及水平井井迹投影线集合；其在计算机内存中的数据组织方式是通过计算机语言实现的数据结构；所述步骤D进一步包括：对于步骤C所生成的PEBI网格单元，计算每个非固定生长点PEBI单元的质心，若其与生长点的位置之间的距离大于某一阈值，则将其该生长点位置设置为质心位置，并更新其所在的背景网格，返回步骤C重新计算PEBI单元，直至所有非固定生长点的PEBI单元的质心与生长点之间的距离小于该阈值；其目的是使得每个非固定生长点尽可能接近其所在背景网格单元的质心，并且每个PEBI网格单元接近正多边形。2.根据权利要求1所述的一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，其特征在于，所述步骤A中，二维PEBI网格是指一种非结构化的垂直二分网格，即两个相邻PE...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪海，魏亚楠，丁晓燕，杨钦，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11