公开了一种使用网格化的感兴趣区域的油藏模型，进行油藏模拟的方法、系统和装置。感兴趣区域的网格包括一种或多种类型的单元，单元的类型由表示单元属性的未知变量的数量来区分。单元共享共同的变量作为未知变量。所述方法包括以下步骤：对网格识别不同的单元类型；基于不同的单元类型为油藏模型构造整体矩阵；通过使用简化过程，在矩阵中从其他未知变量中至少部分地分离出所述共同的变量，以生成简化的矩阵；数学地将所述简化矩阵中的变量通过单元类型分解成ｋ个子集；将重叠乘性Ｓｃｈｗａｒｚ过程应用到该简化矩阵，以得到预处理器；以及使用预处理器求解未知变量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[001]本专利技术涉及用在油藏模拟中的装置、方法和系统。特别地，本专利技术提供了用于使用预处理自适应隐式线性系统的重叠乘性Schwarz方法(overlapping multiplicative Schwarz method)更有效更高效地模拟油藏中流体流动的方法、装置和系统。
技术介绍
[002]油藏模拟(reservoir simulation)常常需要描述控制油藏中天然多孔介质中的多成分多相流体流动以及生产系统中其他地方的其他类型的流体流动的复杂行为的物理过程的方程的数值解。通常用来描述流体流动的控制方程(governing equation)是基于热动平衡的假设和质量守恒定律、动量守恒定律以及能量守恒定律，如Aziz，K.和Settari，A.的Petroleum Reservoir Simulation，Elsevier Applied Science Publishers，London，1979中所述。控制油藏流体流动的物理过程的复杂性导致不能按照常规分析方法处理的耦合非线性偏微分方程的系统。结果，需要数值解技术。[003]已经发展了各种数学模型、公式离散化方法以及解法策略，这些都与施加到油藏中的感兴趣区域的网格相关。例如，油藏模拟问题以及处理这类问题的方程的详细讨论可以在PCT公布的ExxonMobil的专利申请-国际公开号为WO 01/40937以及美国专利No.6662146B1(“146专利”)中找到，此处引入这两份专利文件以供参考。油藏模拟可以被用于预测油藏的生产速率并且可以被用于确定诸如设施改变或额外钻井之类的合适的改进，实施这些改进可以提高生产。[004]在油藏模型中施加到感兴趣区域的网格可以是结构化的或非结构化的。这些网络由单元组成，每个单元具有一个或多个未知属性，但是网格中的所有单元具有一个共同的未知变量，通常是压力。举些例子来说，其他未知属性可以包括但是不限于诸如水的饱和度或温度的流体属性，或诸如渗透性或多孔性的“岩石属性”。被认为好像只具有单-->个未知变量(通常为压力)的单元在这里被称作“单变量单元”或“IMPES单元”，而具有多于一个未知变量的单元在这里被称作“多变量单元”或“隐式单元”。[005]解非线性方程的离散形式的最常用的方法是FIM(全隐式方法)和IMPES(隐式压力显式饱和度)系统，如Elsevier London 1977出版的Peaceman，D.，Fundamentals of Reservoir Simulation以及Aaziz，K.和Settari，A.：Petroleum Reservoir Simulation，Elsevier Applied SciencePublishers，London，1979中所述。有很多种具体的FIM和IMPES公式，如Coats，K.H，：“A Note on IMPES and some IMPES-Based SimulationModels”，SPEJ(5)No.3，(Sep.2000)第245页所述，此处引入以供参考。[006]全隐式方法(FIM)假定所有变量以及依赖于这些变量的系数都被隐式处理。在FIM系统中，所有的单元具有固定数量的未知量(大于一个未知量)，此处用字母“m”表示。结果，FIM无条件稳定，这样理论上可以采取任意的时间步长。在每个时间步，必须解非线性代数方程的耦合系统，其中每个单元具有多维自由度(隐式变量)。解这些非线性方程系统的最常用的方法是牛顿拉夫申(Newton-Raphson)法，该方法是迭代方法，其中通过线性化、解线性系统以及更新的迭代过程获得非线性系统的近似解。牛顿拉夫申法提供了：对于f(x)＝0，采用下面的迭代可以找到解：xn+1＝xn-(f(xn)/f′(xn)) (方程1)[007]而且，给定合适的起始点，对于方程x＝g(x)，如果|g′(a)|\\lt1，迭代xn+1＝g(xn)将收敛到根“a”，[008]FIM模拟在计算上是苛求的。每个单元具有多个隐式变量的线性方程系统在每次牛顿拉夫申迭代中都会出现。油藏模拟器的效率很大程度上取决于以稳健(robust)且高效计算的方式解这些线性方程系统的能力。[009]在IMPES方法中，只有一个变量(通常是压力)被隐式处理。包括但不限于饱和度和成分的所有其他变量都被显式处理。此外，流动项(传输率)以及毛细压力也被显式处理。对于每个单元，组合守恒方-->程以生成压力方程。这些方程形成了耦合方程的线性系统，可以对隐式变量(通常为压力)来解这些耦合方程。在得到压力后，显式地更新饱和度和毛细压力。饱和度(以及传输率和毛细压力)的显示处理导致有条件的稳定。也就是说，最大可允许时间步强烈依赖于问题的特性，诸如对于任何单元的最大可允许吞吐量和/或饱和度改变。当时间步长不是很受限制时，IMPES方法极为有用。这是因为线性方程系统每单元具有一个隐式变量，通常为压力。在多数实际场景中，与IMPES方法相关的稳定性限制导致不合实际的小时间步。[0010]发展自适应隐式方法(AIM)是为了将FIM的大时间步长和IMPES的低计算成本结合起来。参考Thomas，G.W.和Thurnau，D.H，“Reservoir Simulation Using an Adaptive Implicit Method”SPEJ(1983年10月)，P759(“Thomas和Thurnau”)，此处引入以供参考。在AIM系统中，网格的单元可以具有可变数量的未知量。AIM方法是基于这样的观察：在多数情况中，对于特定的时间步，模拟模型中只有单元总量的一小部分需要FIM处理，并且对于绝大多数单元来说简单的IMPES处理就足够了。在AIM系统中，油藏模拟器逐个单元地对变量(例如压力、饱和度)自适应地并且自动地选择合适的隐式水平。(参考Thomas&Thurnau)严格的稳定性分析可以被用来平衡时间步长与具有FIM处理的目标部分单元。参考Coats，K.H.“IMPES Stability：Selectionof Stable Timesteps”，SPEJ(2003年6月)，PP181-187，此处引入以供参考。然而，由于每单元可变数量的未知量，AIM系统的计算机解法可能比较困难并且低效。Watts的‘146专利描述了解决这个问题的最新尝试。‘146专利记载了：“一种通过解混合隐式IMPES矩阵(MIIM)方程用于执行油藏模拟的方法。该MIIM方程从可变隐式油藏模型的牛顿迭代中得到。可变隐式油藏模型包括多个单元，所述多个单元包括隐式单元和IMPES单元。该MIIM方程对每个IMPES单元包括标量IMPES方程并且对每个隐式单元包括一组隐式方程。”[0011](‘146专利，第8栏第8-16行)‘146专利呈现了具有如下形式的隐式线性方程的解法：Ax＝C (方程2)-->其中A是已知矩阵，C是已知矢量，x是未知矢量。(‘146专利，第9栏第62-66行)[0012]‘146专利公开了至少三种解混合隐式IMPES方程的方法。第一种是“第一线性求解法”，包括以下步骤：“1.从混合隐式IMPES矩阵方程构造全局IMPES压力矩阵方程…2.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种进行油藏模拟的方法，包括以下步骤： ａ．通过将感兴趣区域网格化，建立感兴趣区域的油藏模型，网格由一种或多种类型的单元组成，单元的类型由表示单元属性的未知变量的数量来区分，但是每个单元具有共同的变量作为未知变量； ｂ．对网格识别不同的单元类型； ｃ．基于不同的单元类型为油藏模型构造整体矩阵（ｏｖｅｒａｌｌ ｍａｔｒｉｘ）； ｄ．通过使用简化过程，在矩阵中从其他未知变量中至少部分地分离出所述共同的变量，以生成简化矩阵； ｅ．数学地将所述简化矩阵中的变量通过单元类型分解成ｋ个子集； ｆ．并且将重叠乘性Ｓｃｈｗａｒｔｚ过程应用到该简化矩阵，以得到预处理器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-4-26 60/674,936;US 2006-4-25 11/410,6221.一种进行油藏模拟的方法，包括以下步骤：a.通过将感兴趣区域网格化，建立感兴趣区域的油藏模型，网格由一种或多种类型的单元组成，单元的类型由表示单元属性的未知变量的数量来区分，但是每个单元具有共同的变量作为未知变量；b.对网格识别不同的单元类型；c.基于不同的单元类型为油藏模型构造整体矩阵(overallmatrix)；d.通过使用简化过程，在矩阵中从其他未知变量中至少部分地分离出所述共同的变量，以生成简化矩阵；e.数学地将所述简化矩阵中的变量通过单元类型分解成k个子集；f.并且将重叠乘性Schwartz过程应用到该简化矩阵，以得到预处理器。2.权利要求1的方法，其中建立步骤(b)导致结构化的网格。3.权利要求1的方法，其中建立步骤(b)导致非结构化的网格。4.权利要求1的方法，其中该共同的变量是压力。5.权利要求1的方法，其中该共同的变量是温度。6.权利要求1的方法，进一步包括使用步骤(f)的预处理器求解未知变量。7.权利要求1的方法，其中基于感兴趣区域的单元类型的数量，在构造步骤(c)构造的整体矩阵被写成块的形式。8.权利要求7的方法，其中存在单个变量单元-类型并且矩阵A...
【专利技术属性】
技术研发人员：J瓦里斯，HA特彻勒皮，H曹，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发有限公司，雪佛龙美国公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。