專(zhuān)利名稱(chēng)：用于將并行模擬模型分區(qū)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)的示例性實(shí)施例涉及用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間將并行模擬模型分區(qū)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本節(jié)意圖用于介紹本領(lǐng)域的各個(gè)方面，其可以與本技術(shù)的示例性實(shí)施例關(guān)聯(lián)。本 討論被認(rèn)為是幫助提供框架，從而便于更好理解本技術(shù)的特定方面。因此，應(yīng)該理解，應(yīng)該考慮到這點(diǎn)來(lái)閱讀本節(jié)，并且不需要作為先有技術(shù)的許可?，F(xiàn)代社會(huì)大大依賴(lài)將碳?xì)浠衔镉糜谌剂虾突瘜W(xué)原料。碳?xì)浠衔锿ǔＴ诘乇硐聨r層中找到，這些巖層能夠被稱(chēng)為“儲(chǔ)層”。從儲(chǔ)層中移去碳?xì)浠衔锶Q于巖層的許多物理特性，例如，除了別的特性之外，含有碳?xì)浠衔锏膸r石的滲透性、碳?xì)浠衔锪鬟^(guò)巖層的能力和碳?xì)浠衔锎嬖诘谋壤?。通常，被稱(chēng)為“模擬模型”的數(shù)學(xué)模型用于模擬碳?xì)浠衔飪?chǔ)層并優(yōu)化碳?xì)浠衔锏拈_(kāi)采。模擬模型是一種計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬，其中近似并求解一組偏微分方程(PDE)，這些偏微分方程控制流過(guò)多孔介質(zhì)和連接的設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的多相、多組分流體流動(dòng)。這是迭代的時(shí)間步進(jìn)過(guò)程(iterative time-stepping process),其中優(yōu)化了特定的碳?xì)浠衔镩_(kāi)采方案。模擬模型在結(jié)構(gòu)化(或非結(jié)構(gòu)化)網(wǎng)格上離散化基本的roE，該網(wǎng)格表示儲(chǔ)層巖石、井和地表設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。在每個(gè)網(wǎng)格塊定義狀態(tài)變量，例如壓力和飽和度。模擬模型的目標(biāo)通常是理解下層地質(zhì)情況的流動(dòng)模式，以便優(yōu)化來(lái)自一組井和地表設(shè)施的碳?xì)浠衔锏拈_(kāi)采。在過(guò)去五十年期間，模擬模型的尺寸和復(fù)雜性隨著計(jì)算能力的可用性的增加而按比例地增長(zhǎng)。復(fù)雜的模擬模型通常需要使用并行計(jì)算系統(tǒng)和算法來(lái)提供足夠的模擬周轉(zhuǎn)時(shí)間。因此，模擬模型能夠被分成若干子區(qū)段或者子域，其中每個(gè)子域都可以被分配或者分區(qū)到不同的計(jì)算單元，例如在集群計(jì)算系統(tǒng)中的處理器或者多核桌面系統(tǒng)中的計(jì)算核。然而，差的分區(qū)可以導(dǎo)致緩慢收斂到解，甚至導(dǎo)致模型無(wú)法收斂到解。例如，如果在不同計(jì)算單元之間的模擬模型分區(qū)跨過(guò)開(kāi)采井，那么該模擬可能失敗。通常，可以由表示模擬模型的圖的數(shù)學(xué)分析實(shí)行分區(qū)。最近，已經(jīng)存在許多關(guān)于圖分區(qū)的一般主題的出版的研究文章，例如，如應(yīng)用到有限元分析及其他問(wèn)題的圖分區(qū)。參看例如J. D. Teresco、K. D. Devine和J. E. Flaherty的“Partitioning and Dynamic Load Balancing for the Numerical Solution of PatialDifferential Equations，，，Numerical Solution of Patial Differential Equationson Parallel Computers, Chapter2, 55-88 (Springer,紐約，2006);和 B. Hendrickson和 T.Kolda 的“Graph Patitioning Models for Parallel Computing”，ParallelComputing, 26, 1519-1534 (2000)。一些分區(qū)技術(shù)已經(jīng)在軟件中實(shí)現(xiàn)，例如METIS程序。參看 G. Karypis 和 V. Kumar 的 “A fast and high quality multilevel scheme forpatitioning irregular graphs，，，SIAM Journal on Scientific Computing, 20，359-392(1999)。另一個(gè)例子是在Sandia (圣地亞)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的Chaco程序。參看B. Hendrickson 和 R. Leland 的“An Improved Spectral Graph Patitioning Algorithmfor Mapping Parallel Computations，，，SIAM Journal on Scientific and StatisticalComputing, 16，452-469( 1995);同時(shí)參看B. Hendrickson和R. Leland 的“The Chaco User’sGuide:Version2. 0”，Sandia Tech Report SAND94-2692 (1994)。圖分區(qū)算法被組織為兩個(gè)主類(lèi)全局和多級(jí)。全局算法將全局圖或者模擬映射作為輸入，并且執(zhí)行光譜技術(shù)(例如全局圖的拉普拉斯(Laplacian)表示的本征值分解)，從而生成分區(qū)。這些算法產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)分區(qū)，但是對(duì)于大的問(wèn)題是計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)大的。Chaco和METIS兩者都具有在每個(gè)軟件包中實(shí)現(xiàn)的全局算法。
相反，多級(jí)算法將全局圖作為輸入，但是產(chǎn)生較粗或較不詳細(xì)的圖的序列，直到達(dá)到某一閾值。使用局部?jī)?yōu)化技術(shù)將最粗略的圖分區(qū)，例如使用光譜技術(shù)。在最粗略級(jí)的分區(qū)被投射回到較精細(xì)級(jí)，因此為整個(gè)網(wǎng)格產(chǎn)生分區(qū)。對(duì)于大圖，由于計(jì)算時(shí)間比全局技術(shù)更快，所以?xún)?yōu)選多級(jí)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)分區(qū)算法的軟件包通常允許用戶(hù)將權(quán)重分配到與每個(gè)圖節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的連接(connection)。對(duì)于大多數(shù)算法，權(quán)重是正整數(shù)。權(quán)重的整數(shù)值應(yīng)該具有相對(duì)短的范圍,例如從大約I到大約1000或者大約10000。隨著范圍的增大，分區(qū)算法的堅(jiān)固性和所產(chǎn)生分區(qū)的質(zhì)量降低。此外，公開(kāi)的算法和軟件不包括用于將模型的某些網(wǎng)格塊或者物理特性在一個(gè)子域中保持在一起的方法。換句話說(shuō)，當(dāng)使用公開(kāi)可利用的軟件時(shí)，例如METIS或者Chaco，不可能確保保持某些圖連接，導(dǎo)致相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)被分區(qū)算法分區(qū)到分開(kāi)的子域中。存在將實(shí)際權(quán)重值分配到圖的邊緣和節(jié)點(diǎn)的方法，從而改進(jìn)分區(qū)質(zhì)量。在國(guó)際專(zhuān)利公開(kāi)NO.W02009/075945中描述了和油氣工業(yè)中的問(wèn)題相關(guān)的其中一些方法。該專(zhuān)利描述了怎樣根據(jù)物理信息(例如，可傳輸性、通量值等等)為節(jié)點(diǎn)和/或連接構(gòu)造實(shí)際權(quán)重。遺憾的是，不存在將具有非常大范圍的實(shí)際權(quán)重映射到整數(shù)值的短范圍以便為模擬模型產(chǎn)生堅(jiān)固分區(qū)的堅(jiān)固算法。

發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)的示例性實(shí)施例提供用于將儲(chǔ)層分區(qū)的方法，例如從而在計(jì)算集群中的處理器之間分配模擬模型的工作負(fù)荷。該方法可以包括在有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中生成模擬模型的拓?fù)鋱D的表示，其中拓?fù)鋱D包含多個(gè)元素和多個(gè)相鄰元素之間的連接。多個(gè)連接中的每個(gè)都可以被加權(quán)，從而產(chǎn)生多個(gè)權(quán)重，并且多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)都可以進(jìn)行按比例換算(或尺度轉(zhuǎn)換)。拓?fù)鋱D可以被分區(qū)為兩個(gè)或更多子域，其中分區(qū)邊界遵循在拓?fù)鋱D中的局部地形最小值。子域可以被分配到多個(gè)處理器中的每個(gè)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)元素可以包括在計(jì)算網(wǎng)中的計(jì)算單元。多個(gè)元素可以包括在線性系統(tǒng)矩陣中的行，并且多個(gè)連接對(duì)應(yīng)于矩陣的非零元素。
在一些實(shí)施例中，多個(gè)連接的每個(gè)的加權(quán)可以至少部分根據(jù)分配給計(jì)算單元的物理特性。物理特性可以包括可傳輸性、總流動(dòng)度、質(zhì)量流量、熱流量或者其任何組合。多個(gè)連接的每個(gè)的加權(quán)可以至少部分根據(jù)表示模擬模型的雅可比矩陣(Jacobian matrix)中的多個(gè)非對(duì)角線系數(shù)。多個(gè)連接的每個(gè)的加權(quán)可以至少部分根據(jù)其到井筒的接近程度。靠近井的區(qū)域可以保持在兩個(gè)或更多子域的一個(gè)中。多個(gè)連接的每個(gè)的加權(quán)可以至少部分根據(jù)其屬于的網(wǎng)格塊，該網(wǎng)格塊由井筒穿孔。進(jìn)一步地，多個(gè)連接的每個(gè)的加權(quán)可以至少部分根據(jù)局部流動(dòng)問(wèn)題的解。在一些實(shí)施例中，使用概率分布可以執(zhí)行按比例換算多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)。進(jìn)一步，通過(guò)按比例換算離散儲(chǔ)層特性從而產(chǎn)生線性映射，可以執(zhí)行多個(gè)權(quán)重中每個(gè)的按比例換算。在示例性實(shí)施例中，可以為分配到多個(gè)處理器中每個(gè)的子域執(zhí)行模擬模型。另一個(gè)示例性實(shí)施例提供用于建模儲(chǔ)層特性的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括多個(gè)處理器和包含儲(chǔ)層模型的拓?fù)鋱D的表示的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中拓?fù)鋱D包含多個(gè)連接。該系統(tǒng)也可以包括包含代碼的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中代碼經(jīng)配置從而指示多個(gè)處理器的至少一個(gè)對(duì)多個(gè)連接 中的每個(gè)加權(quán)從而產(chǎn)生多個(gè)權(quán)重，將多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)映射到整數(shù)值，將拓?fù)鋱D分區(qū)為兩個(gè)或更多子域，并且將兩個(gè)或更多子域中的每個(gè)分配到多個(gè)處理器中的一個(gè)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)都可以至少部分根據(jù)關(guān)聯(lián)的物理特性。物理特性可以表示熱傳遞、質(zhì)量傳遞、總流量、可傳輸性或者其任何組合。多個(gè)處理器可以包括集群計(jì)算系統(tǒng)。另一個(gè)示例性實(shí)施例提供有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括經(jīng)配置從而指示處理器產(chǎn)生模擬模型的拓?fù)鋱D的代碼，其中該拓?fù)鋱D包含在計(jì)算網(wǎng)中相鄰計(jì)算單元的中心點(diǎn)之間的多個(gè)連接。該代碼也可以經(jīng)配置從而對(duì)多個(gè)連接的每個(gè)加權(quán)，從而產(chǎn)生多個(gè)權(quán)重并且按比例換算多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)，該代碼可以進(jìn)一步經(jīng)配置從而將拓?fù)鋱D分區(qū)為兩個(gè)或更多子域，其中分區(qū)邊界遵循拓?fù)鋱D中的局部地形最小值。該代碼可以經(jīng)配置從而將每個(gè)子域分配到多個(gè)處理器之一。在一些實(shí)施例中，該代碼可以經(jīng)配置從而指示多個(gè)處理器中的一個(gè)為子域處理模擬模型。進(jìn)一步地，該代碼可以經(jīng)配置從而指示處理器將多個(gè)權(quán)重映射到一個(gè)整數(shù)范圍中。


通過(guò)參考下列詳細(xì)說(shuō)明和附圖，更好地理解本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，其中圖I是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例的儲(chǔ)層的示意圖；圖2是按照本技術(shù)示例性實(shí)施例的儲(chǔ)層的頂視圖，其示出在儲(chǔ)層上方的計(jì)算網(wǎng)(computational mesh)的平面投影；圖3是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例的計(jì)算網(wǎng)的近距離放大視圖，其示出計(jì)算單元之間的連接；圖4是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例用于建模儲(chǔ)層的工作流程的過(guò)程流程圖；圖5是按照當(dāng)前技術(shù)的示例性實(shí)施例的用于分區(qū)模擬模型的方法的框圖；圖6是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例的用于分區(qū)模擬模型的方法的框圖；圖7是按照本技術(shù)說(shuō)明示例性實(shí)施例示出用于按比例換算連接權(quán)重的方法的過(guò)程流程圖8是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例的示出使用累積分布函數(shù)的真實(shí)值到整數(shù)權(quán)重的映射的圖；和圖9是可以用于本技術(shù)的示例性實(shí)施例中的示例性集群計(jì)算系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式在下面詳細(xì)說(shuō)明部分中，結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例描述本技術(shù)的具體實(shí)施例。然而，在下面的描述具體到特定實(shí)施例或者本技術(shù)的特定使用的方面來(lái)說(shuō)，這打算只是為了示例性目的并且僅僅提供示例性實(shí)施例的描述。因此，本技術(shù)不限制于如下所述的實(shí)施例，而是這些技術(shù)包括落入權(quán)利要求的真實(shí)精神和保護(hù)范圍內(nèi)的全部替換、變形和等價(jià)物。
開(kāi)始，并且為了易于參考，闡述在這個(gè)申請(qǐng)中所使用的某些術(shù)語(yǔ)及其如在這個(gè)上下文中所使用的含義。不在下面限定這里所使用的術(shù)語(yǔ)，應(yīng)該給予其本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)給出的最寬定義，如在至少一個(gè)印刷出版物或者頒發(fā)的專(zhuān)利中所反映的。進(jìn)一步，本技術(shù)不由下面所示的術(shù)語(yǔ)的用法限制，因?yàn)槿康葍r(jià)物、同義詞、新變化和為了相同或類(lèi)似目的的術(shù)語(yǔ)或者技術(shù)被認(rèn)為是在本權(quán)利要求的范圍內(nèi)的?！按只敝竿ㄟ^(guò)使單元變大來(lái)減少模擬模型中單元的數(shù)目，例如表示儲(chǔ)層中較大的空間。粗化通常用于通過(guò)在生成或運(yùn)行模擬模型之前減少地質(zhì)模型中單元的數(shù)目來(lái)降低計(jì)算成本。如這里所使用的“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”或者“有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”指任何有形存儲(chǔ)和/或傳輸介質(zhì)，其參與將指令提供給處理器用于執(zhí)行。這種介質(zhì)可以包括非易失性介質(zhì)和易失性介質(zhì)，但不限制于此。非易失性介質(zhì)包括例如NVRAM (非易失隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)或者磁盤(pán)或者光盤(pán)。易失性介質(zhì)包括動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，例如主存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的常見(jiàn)形式包括例如軟盤(pán)、柔性磁盤(pán)、硬盤(pán)、硬盤(pán)陣列、磁帶、或者任何其他磁性介質(zhì)、磁光介質(zhì)、CD-ROM(只讀光盤(pán)存儲(chǔ)器)、全息介質(zhì)、任何其他光學(xué)介質(zhì)、RAM (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、PROM (可編程只讀存儲(chǔ)器)和EPROM (電可編程只讀存儲(chǔ)器)、FLASH-EPR0M、類(lèi)似存儲(chǔ)卡的固態(tài)介質(zhì)、任何其他存儲(chǔ)器芯片或者盒式磁盤(pán)、或者計(jì)算機(jī)能夠從其讀取數(shù)據(jù)或者指令的任何其他有形介質(zhì)。當(dāng)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)被配置作為數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，數(shù)據(jù)庫(kù)可以是任何類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)，例如關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、分級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)和/或其他。如這里所使用的，“從而顯示”或者“顯示”包括引起顯示的直接動(dòng)作，以及幫助顯示的任何間接動(dòng)作。間接動(dòng)作包括為最終用戶(hù)提供軟件、維持用戶(hù)能夠通過(guò)其影響顯示器的網(wǎng)站、到這種網(wǎng)站的超鏈接、或者協(xié)同或者合作執(zhí)行這些直接或者間接動(dòng)作的實(shí)體。因此，第一方可以單獨(dú)操作或者與第三方供應(yīng)商協(xié)同操作，從而使得能夠在顯示裝置上生成參考信號(hào)。顯示裝置可以包括任何適合于顯示參考圖像的裝置，例如CRT(陰極射線管)監(jiān)視器、LCD (液晶顯示)監(jiān)視器、等離子裝置、平板裝置或者打印機(jī)，但不限制于此。顯示裝置可以包括這樣的裝置其已經(jīng)通過(guò)使用意圖用于評(píng)估、校正、和/或改進(jìn)顯示結(jié)果的任何常規(guī)軟件校準(zhǔn)(例如，已經(jīng)使用監(jiān)視器校準(zhǔn)軟件調(diào)節(jié)的彩色監(jiān)視器)。不是在顯示裝置上顯示參考圖像(或者除了在顯示裝置上顯示參考圖像之外)，符合本發(fā)明的方法可以包括將參考圖像提供到對(duì)象?！疤峁﹨⒖紙D像”可以包括通過(guò)實(shí)物傳送、用電話傳送或者電子傳送為對(duì)象產(chǎn)生或者分配參考圖像，在網(wǎng)絡(luò)上提供對(duì)參考圖像的訪問(wèn)，或者為對(duì)象產(chǎn)生或者分配軟件，其經(jīng)配置從而在對(duì)象的工作站或者包括參考圖像的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。在一個(gè)例子中，提供參考圖像能夠涉及使得對(duì)象能夠經(jīng)由打印機(jī)得到復(fù)制件形式的參考圖像。例如，信息、軟件、和/或指令能夠被傳輸(例如，經(jīng)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置或者復(fù)制件電子或者實(shí)體地)和/或另外使得可利用(例如，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò))，以便易于對(duì)象使用打印機(jī)來(lái)打印復(fù)制件形式的參考圖像。在這種例子中，打印機(jī)可以是這樣的打印機(jī)其已經(jīng)通過(guò)使用意圖用于評(píng)估、校正、和/或改進(jìn)打印結(jié)果的任何常規(guī)軟件校準(zhǔn)(例如，已經(jīng)使用彩色校正軟件調(diào)節(jié)的彩色打印機(jī))?！笆纠缘摹痹谶@里僅僅用于表示“作為例子、情況或者圖例”。這里所述為“示例性的”任何實(shí)施例不被認(rèn)為是優(yōu)于其他實(shí)施例的優(yōu)選的或者有利的實(shí)施例。“流動(dòng)模擬”被定義為通過(guò)使用計(jì)算機(jī)的實(shí)體系統(tǒng)模擬質(zhì)量(通常是流體，例如油、水和氣體)、能量和動(dòng)量的傳輸?shù)臄?shù)值方法。實(shí)體系統(tǒng)包括三維儲(chǔ)層模型、流體特性、井?dāng)?shù)目和位置。流動(dòng)模擬也需要用于控制注入和開(kāi)采率的策略(通常稱(chēng)為井管理策略)。這些策略通常用于通過(guò)用注入流體(例如，水和/或氣體)替代采出的流體來(lái)維持儲(chǔ)層壓力。當(dāng)流動(dòng)模擬正確再造過(guò)去的儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)時(shí)，它應(yīng)當(dāng)被稱(chēng)為“歷史匹配的”，并且其預(yù)測(cè)儲(chǔ)層中未來(lái)流體行為的能力具有較高可信度。 “滲透性”是巖石傳輸流體通過(guò)巖石的內(nèi)部連通的孔隙空間的能力?？梢允褂眠_(dá)西定律測(cè)量滲透性Q=GiAPAV(UL),其中Q=流速(cm3/s)，ΛΡ=跨長(zhǎng)度為L(zhǎng) (cm)和橫截面積為A (cm2)的圓柱體的壓降(atm), μ =流體粘度(cp),并且k=滲透性(Darcy,達(dá)西)。用于滲透性的測(cè)量的慣例單位是毫達(dá)西。術(shù)語(yǔ)“相對(duì)可滲透”相對(duì)于地層或地層的各部分被定義為10毫達(dá)西或更多的平均滲透性(例如，10或者100毫達(dá)西)。術(shù)語(yǔ)“相對(duì)低滲透性”相對(duì)于地層或地層的各部分被定義為小于大約10毫達(dá)西的平均滲透性。不滲透層通常具有小于大約O. I毫達(dá)西的滲透性。“單調(diào)映射”是兩組維持順序的實(shí)數(shù)之間的函數(shù)或者關(guān)系。這個(gè)映射是輸入實(shí)數(shù)(或者整數(shù))到輸出實(shí)數(shù)(或者整數(shù))之間的關(guān)系，以便該關(guān)系一致地增加或者減少?！翱紫度莘e”或者“孔隙率”被定義為由百分比表示的孔隙空間的容積和材料的總體容積的比率?？紫堵适莾?chǔ)層巖石對(duì)于流體的存儲(chǔ)容量的測(cè)量?？紫堵蕛?yōu)選地由核部、聲波測(cè)井、密度測(cè)井、中子測(cè)井或者電阻率測(cè)井確定?？偟幕蛘呓^對(duì)孔隙率包括全部孔隙空間，然而有效孔隙率只包括連通的孔隙，并且對(duì)應(yīng)于排空可用的孔隙容積。“儲(chǔ)層”或者“儲(chǔ)藏地層”通常是產(chǎn)油區(qū)(例如，碳?xì)浠衔镩_(kāi)采區(qū))，其包括砂石、石灰石、白堊、煤和一些類(lèi)型的頁(yè)巖。產(chǎn)油區(qū)的厚度能夠從小于一英尺(O. 3048m)變化到幾百英尺(幾百m)。儲(chǔ)藏地層的滲透性為開(kāi)采提供了可能性?！皟?chǔ)層特性”和“儲(chǔ)層特性值”被定義為表示包含儲(chǔ)層流體的巖石的物理屬性的量。如本申請(qǐng)中所使用的，術(shù)語(yǔ)“儲(chǔ)層特性”包括可測(cè)量和描述性的屬性?？蓽y(cè)量的儲(chǔ)層特性值的例子包括孔隙率、滲透性、含水飽和度和裂隙密度。描述性?xún)?chǔ)層特性值的例子包括相、巖石學(xué)(例如，砂石或者碳酸鹽)和沉積環(huán)境(E0D)。儲(chǔ)層特性可以被填充到儲(chǔ)層框架中，從而生成儲(chǔ)層模型?！澳M模型”指真實(shí)的碳?xì)鋬?chǔ)層的具體數(shù)學(xué)表示，其可以被認(rèn)為是特殊類(lèi)型的地質(zhì)模型。模擬模型被用于進(jìn)行關(guān)于該區(qū)域的未來(lái)動(dòng)態(tài)的數(shù)值實(shí)驗(yàn)(儲(chǔ)層模擬)，目標(biāo)是確定最有利益的操作策略。管理碳?xì)鋬?chǔ)層的工程師可以創(chuàng)建許多不同的模擬模型，很可能具有變化的復(fù)雜程度，以便對(duì)儲(chǔ)層的過(guò)去動(dòng)態(tài)定量并且預(yù)測(cè)其未來(lái)動(dòng)態(tài)?！翱蓚鬏斝浴敝笇?duì)于給定壓降，在單位粘性下兩點(diǎn)之間的容積流速?？蓚鬏斝允怯杏玫倪B通性度量。儲(chǔ)層中任何兩個(gè)分隔空間(斷裂塊或者地質(zhì)帶)之間、或者井和儲(chǔ)層(或者特定地質(zhì)帶)之間、或者注入井和采出井之間的可傳輸性，都能夠?qū)τ诶斫鈨?chǔ)層中的連通性有用?！熬被蛘摺熬病卑犹椎摹⒓犹撞⑶易⑺嗟幕蛘唛_(kāi)孔井筒，并且可以是任何類(lèi)型的井，包括但不限于開(kāi)采井、實(shí)驗(yàn)井、勘探井等等。井筒可以是豎直的、橫向的、豎直和水平之間的任何角度、偏斜或者不偏斜的及其組合，例如具有非豎直分量的豎直井。通常鉆井筒，然后通過(guò)將套管柱置于井筒內(nèi)部來(lái)完成井筒。通常，通過(guò)使水泥循環(huán)進(jìn)入在套管柱的外表面和井底(well face)之間限定的環(huán)形區(qū)域中，該套管柱被注水泥到井筒底。套管柱一旦嵌入井內(nèi)的水泥中，那么其被穿孔，從而允許在跨所關(guān)心層段的管狀區(qū)域的內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間的流體連通。穿孔考慮到化學(xué)處理劑(或者物質(zhì))從套管柱的內(nèi)部向周?chē)貙拥牧鲃?dòng)，以便激發(fā)流體的開(kāi)采或者注入。后來(lái)，穿孔用于從地層接收碳?xì)浠衔锪?，以便其可以通過(guò)套管柱傳遞到表面，或者從而為了儲(chǔ)層管理或者處理的目的允許流體的連續(xù)注入。概述本技術(shù)的示例性實(shí)施例公開(kāi)了用于在計(jì)算裝置之間分區(qū)模擬模型的方法和系統(tǒng)，計(jì)算裝置例如是單獨(dú)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集群中的計(jì)算裝置等等。本技術(shù)被設(shè)計(jì)用于使放置通過(guò)接近井區(qū)域或者地質(zhì)特征(例如斷層)將兩個(gè)計(jì)算子域分開(kāi)的分區(qū)的機(jī)會(huì)最小化。 在示例性實(shí)施例中，本技術(shù)將真實(shí)取值的連接權(quán)重映射到整數(shù)權(quán)重的窄范圍上，用于在分區(qū)算法中使用，例如公共可利用的METIS或者Chaco算法。圖I是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例的儲(chǔ)層102的示意圖100。儲(chǔ)層102，例如油或者天然氣儲(chǔ)層，能夠是地表下地層，其可以通過(guò)從地表110將井104、106、和108鉆通覆蓋層112進(jìn)入。儲(chǔ)層102可以具有一個(gè)或更多斷層114，其劃分地區(qū)，例如區(qū)域116和118，并且其可以約束或者增強(qiáng)碳?xì)浠衔锏牧鲃?dòng)。井104、106、和108可以是偏斜的，例如被定向鉆孔，從而跟隨儲(chǔ)層102。進(jìn)一步，井能夠被分支，從而增加可以從儲(chǔ)層排出的碳?xì)浠衔锏牧?，如?duì)于104和108所示的。井104、106和108能夠具有帶穿孔120 (指示為靠近井的點(diǎn))的許多地區(qū)，從而允許碳?xì)浠衔飶膬?chǔ)層102流入井104、106、和108，用于輸出到地表。儲(chǔ)層102的模擬模型或者模擬器很可能發(fā)現(xiàn)，在井104、106和108的附近及其他儲(chǔ)層特征例如斷層114的附近，發(fā)生最大的變化。因此，將這些特征的每個(gè)附近的地區(qū)保持在單個(gè)計(jì)算子域中是有用的。在跨井104、106和108、斷層114或者其他特征的計(jì)算子域之間的分區(qū)可以放慢模擬的收斂，通過(guò)增加計(jì)算裝置之間的通信來(lái)增加計(jì)算負(fù)荷，或者甚至阻止收斂，導(dǎo)致不能得到解。圖2是按照本技術(shù)示例性實(shí)施例的儲(chǔ)層的頂視圖，其示出在儲(chǔ)層上方的計(jì)算網(wǎng)200的平面投影。盡管計(jì)算網(wǎng)200被示為計(jì)算單元(或者區(qū)塊)202的二維網(wǎng)格，從而簡(jiǎn)化該問(wèn)題的解釋?zhuān)菓?yīng)該理解實(shí)際計(jì)算網(wǎng)200能夠是計(jì)算單元202的三維矩陣，其包括儲(chǔ)層。計(jì)算單元202是模擬模型內(nèi)的單個(gè)二維或三維位置，其表示儲(chǔ)層中的物理位置。計(jì)算單元202可以具有關(guān)聯(lián)性質(zhì)，例如孔隙率或者含油量，其被假設(shè)為在整個(gè)計(jì)算單元202上是單個(gè)值，并且分配給計(jì)算單元202的中心。計(jì)算單元202可以與鄰近的計(jì)算單元202相互作用，例如通過(guò)將通量性質(zhì)分配給與鄰近計(jì)算單元202的共享邊界。例如，通量性質(zhì)可以包括熱量或者質(zhì)量傳遞值。計(jì)算網(wǎng)200能夠在具有較不顯著變化的地區(qū)中被進(jìn)行粗化，例如通過(guò)結(jié)合不接近于井或者其他儲(chǔ)層特征的計(jì)算單元202。類(lèi)似地，計(jì)算網(wǎng)200可以在井或者其他儲(chǔ)層特征附近維持精細(xì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，例如第一井204，或者其他儲(chǔ)層特征，例如第二井206、第三井208、斷層210，或者可以示出比其他地區(qū)的變化更大的變化的任何其他特征。計(jì)算網(wǎng)200表示模擬模型，并且能夠在計(jì)算裝置間被劃分，從而減少為模擬提供結(jié)果所需要的時(shí)間的量。這個(gè)程序可以被稱(chēng)為“并行化”。模擬模型的并行化通過(guò)在每個(gè)時(shí)步并行化單獨(dú)分量實(shí)現(xiàn)。為了獲得并行計(jì)算裝置的有效利用，模擬模型能夠在計(jì)算裝置之間被分配，以便均勻地平衡計(jì)算負(fù)荷并且最小化裝置之間通信的量。通過(guò)將模擬模型分區(qū)，即通過(guò)將計(jì)算網(wǎng)200中不同的計(jì)算單元202分配到不同的計(jì)算裝置(例如參考圖9所述的)，執(zhí)行這個(gè)劃分。每個(gè)計(jì)算單元202可以 根據(jù)數(shù)值公式、實(shí)際輸入數(shù)據(jù)、計(jì)算任務(wù)和用戶(hù)供給選項(xiàng)要求不同的并行化方法。在圖2所示的示例性實(shí)施例中，計(jì)算網(wǎng)200在四個(gè)計(jì)算裝置之間被分區(qū)，如由標(biāo)記為I-IV的子域所示的。盡管圖2中使用了四個(gè)計(jì)算裝置，但是在其他實(shí)施例中可以使用任何數(shù)目的計(jì)算裝置，這取決于模擬模型的尺寸和近井特征的數(shù)目。例如，小模擬模型可以從單個(gè)計(jì)算設(shè)備在合理的時(shí)間段內(nèi)提供結(jié)果，而大的模擬可以使用10、100、1000或者更多計(jì)
算裝置用于并行化。進(jìn)一步，盡管子域I-IV沒(méi)有穿過(guò)近井區(qū)域或者顯著的儲(chǔ)層特征，但是子域不限于鄰接區(qū)，而是可以包括非鄰接區(qū)，其可以對(duì)平衡計(jì)算裝置之間的負(fù)荷有用。例如，如圖2所示，子域I可以被分為兩個(gè)區(qū)域。第一區(qū)域212包含針對(duì)第一井204的近井區(qū)域，而第二區(qū)域214包含許多較大的計(jì)算單元202，其可以具有比近井區(qū)域少的顯著變化。圖3是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例的計(jì)算網(wǎng)200的近距離放大視圖，其示出計(jì)算單元202之間的連接。如圖3所示，每個(gè)計(jì)算單元202都具有中心點(diǎn)302，其可以具有關(guān)聯(lián)的靜態(tài)特性，例如除了別的特性之外，含油量、滲透性和壓力。能夠在每個(gè)計(jì)算單元202的中心點(diǎn)302之間定義連接304。連接302也可以具有關(guān)聯(lián)的通量特性，例如質(zhì)量流或者熱流。連接304形成網(wǎng)格連通性的拓?fù)鋱D，其可以用于將計(jì)算網(wǎng)200分區(qū)。進(jìn)一步，連接304的加權(quán)可以用于確定是否將允許分區(qū)算法切斷連接304，并且將在一側(cè)上的計(jì)算單元202發(fā)送到第一計(jì)算裝置并將另一側(cè)上的計(jì)算單元發(fā)送到第二計(jì)算裝置。通過(guò)檢查模擬工作流程，如參考圖4所述的工作流程，可以更清楚地理解模擬模型和分區(qū)程序。參考圖5和6進(jìn)一步討論示出將模擬模型分區(qū)的本技術(shù)的示例性實(shí)施例。參考圖7和8討論可以用于示例性實(shí)施例中的用于對(duì)連接304加權(quán)的方法。參考圖9討論可以用于本技術(shù)的示例性實(shí)施例中的計(jì)算設(shè)備。對(duì)儲(chǔ)層建模的工作流程圖4是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例的用于對(duì)儲(chǔ)層建模的工作流程400的過(guò)程流程圖。盡管求解過(guò)程的離散化(粗化)和隱含程度(在公式中可以隱含或明確地處理其狀態(tài)變量，例如壓力或者飽和度)變化，但是模擬模型可以以類(lèi)似于工作流程400的方式執(zhí)行。模擬模型能夠通過(guò)分析用戶(hù)輸入數(shù)據(jù)從區(qū)塊402開(kāi)始。輸入數(shù)據(jù)可以包括問(wèn)題公式、地質(zhì)模型，地質(zhì)模型被離散化為在每個(gè)網(wǎng)格塊限定有物理特性的網(wǎng)格塊，包括巖石特性(例如滲透性)和流體特性(例如可傳輸性)。在區(qū)塊404，井管理例程從控制方程計(jì)算地表設(shè)施和井的當(dāng)前狀態(tài)。在區(qū)塊406，連同在每個(gè)計(jì)算單元的狀態(tài)變量的值一起使用來(lái)自井管理例程的值，從而構(gòu)成雅可比矩陣。該雅可比矩陣是矢量值函數(shù)的全部一階偏導(dǎo)數(shù)(相對(duì)于狀態(tài)變量)的矩陣(或數(shù)組)。在儲(chǔ)層模擬中，雅可比詳述控制偏微分方程相對(duì)于狀態(tài)變量(壓力、飽和度)的變化。在區(qū)塊408，線型解算裝置使用雅可比矩陣為所關(guān)心的物理特性(除了別的特性之夕卜，例如壓力和飽和度)生成更新。在區(qū)塊410，所計(jì)算的物理特性與先前計(jì)算的特性或者測(cè)量的特性相比較，并且在區(qū)塊412，確定是否已經(jīng)達(dá)到想要的準(zhǔn)確度。在示例性實(shí)施例中，通過(guò)確定計(jì)算的特性自從最后迭代(其可以指示收斂)以來(lái)沒(méi)有顯著變化而做出上述確定。例如，如果當(dāng)前計(jì)算的特性在以前計(jì)算的特性的O. 01%,O. 1%、1%、10%或更多的范圍內(nèi)，則可以指示收斂。在其他實(shí)施例中，所述確定可以是確定所計(jì)算的特性是否足夠接近測(cè)量的特性，例如在O. 01%,O. 1%、1%、10%或更多內(nèi)。如果沒(méi)有達(dá)到想要的精確度，那么過(guò)程流程返回到區(qū)塊408，從而執(zhí)行線性解算器的另一個(gè)迭代。如果在區(qū)塊412，已經(jīng)達(dá)到想要的準(zhǔn)確度，那么過(guò)程流程繼續(xù)到區(qū)塊414，在這里生成結(jié)果。該結(jié)果可以保存在有形機(jī)器可讀介質(zhì)上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中例如數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于以后呈現(xiàn)，或者該結(jié)果可以在生成之后立即顯示或打印。在區(qū)塊416，以期望的時(shí)間步長(zhǎng)(即時(shí)步)增加時(shí)間，例如一天、一周、一月、一年、5年、10年或更多，這至少部分取決于用于模擬的 期望時(shí)間長(zhǎng)度。在區(qū)塊418，新的時(shí)間與期望用于模擬的長(zhǎng)度相比較。如果模擬已經(jīng)達(dá)到期望的時(shí)間長(zhǎng)度，那么模擬在區(qū)塊420結(jié)束。如果時(shí)間沒(méi)有達(dá)到期望的長(zhǎng)度，那么流程回到區(qū)塊404，從而繼續(xù)下一個(gè)增長(zhǎng)。過(guò)程的并行化可以被認(rèn)為是落入兩個(gè)主要類(lèi)型，基于任務(wù)的并行化和基于網(wǎng)格的并行化。對(duì)于基于任務(wù)的并行化，計(jì)算被分為并行獨(dú)立運(yùn)行的子任務(wù)。例如，在區(qū)塊404的井管理任務(wù)中，可以在一組井的每個(gè)上計(jì)算一組操作，其能夠彼此獨(dú)立執(zhí)行。因此，每個(gè)計(jì)算裝置都可以獨(dú)立于另一計(jì)算裝置執(zhí)行操作。在過(guò)程中可以在許多點(diǎn)執(zhí)行基于網(wǎng)格的并行化，例如在雅可比矩陣構(gòu)造和/或參考區(qū)塊406和410討論的特性計(jì)算中。在構(gòu)造雅可比矩陣的計(jì)算過(guò)程中，在每個(gè)計(jì)算單元計(jì)算具有相應(yīng)導(dǎo)數(shù)的巖石和流體特性。這種類(lèi)型的并行化被用于不取決于鄰近的計(jì)算單元或者不需要用于計(jì)算的全局通信的計(jì)算。汽液平衡(VLE)流體特性計(jì)算可以在并行化的例子中考慮。如果模擬模型使用黑油流體特性用于VLE計(jì)算，那么由于黑油VLE計(jì)算的線性性質(zhì)，閃蒸計(jì)算所需要的計(jì)算工作量與計(jì)算單元的數(shù)目大致成比例。然而，如果選擇合成的流體模型，那么在單個(gè)計(jì)算單元內(nèi)用于閃蒸計(jì)算的計(jì)算工作量取決于相態(tài)空間中單元的位置。由此，計(jì)算工作量可以從單元到單元急劇地變化。基于網(wǎng)格的并行化也可以用于在計(jì)算裝置間分開(kāi)線性解算器所使用的問(wèn)題。線性解算器是用于計(jì)算狀態(tài)特性(壓力、飽和度等等)的更新的算法。線性解算器需要局部計(jì)算，局部計(jì)算在子域之間是類(lèi)似的，換句話說(shuō)在與每個(gè)計(jì)算裝置關(guān)聯(lián)的計(jì)算單元之間是類(lèi)似的。然而，線性解算器也需要全局計(jì)算(雅可比構(gòu)造不需要它)，從而計(jì)算所關(guān)心的狀態(tài)變量的更新。將模擬模型分區(qū)通常具有三個(gè)目標(biāo)負(fù)荷均衡、通信最小化和代數(shù)相容性。好的負(fù)荷平衡將計(jì)算工作從一個(gè)計(jì)算裝置均勻地分配到另一個(gè)。進(jìn)一步地，好的分區(qū)將分區(qū)之間所使用的聯(lián)系最少化，由此將使用分區(qū)的算法所需要的通信成本最小化。好的分區(qū)也維護(hù)代數(shù)相容性，允許線性解算器的快速收斂。有效分區(qū)可以減少在模擬模型的全部階段的處理時(shí)間，但是對(duì)并行線性解算器的效率尤其有用。如前面所提到的，能夠影響并行線性解算器的效率的因素之一是將表示井筒(和近井筒區(qū)域)的計(jì)算單元分配到單個(gè)計(jì)算裝置。因此，子域的邊界不應(yīng)該將井連接分區(qū)，否則線性解算器的收斂可以顯著地降低。分區(qū)能夠根據(jù)矩陣連通性的拓?fù)鋱D。在示例性實(shí)施例中，從計(jì)算網(wǎng)的連通性圖生成拓?fù)鋱D，其中每個(gè)計(jì)算單元的中心表示節(jié)點(diǎn)，并且圖邊緣連接每個(gè)節(jié)點(diǎn)(或者中心點(diǎn))。對(duì)于計(jì)算網(wǎng)，如參考圖3所討論的，對(duì)應(yīng)于鄰近計(jì)算單元的圖的節(jié)點(diǎn)由圖邊緣連接。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，從線性系統(tǒng)的矩陣表示的連通性圖生成拓?fù)溆成洹?duì)于該矩陣，矩陣的對(duì)角元素表示圖的節(jié)點(diǎn)，并且非零非對(duì)角矩陣元素表示相應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接。除了連通性圖之外，分區(qū)算法可以考慮被分配給圖的邊緣(連接)的權(quán)重。通常，較大的連接權(quán)重意味著特定連接將被切斷的機(jī)會(huì)較小，并且這個(gè)邊緣連接到的節(jié)點(diǎn)會(huì)被分區(qū)算 法分為分開(kāi)的子域的機(jī)會(huì)較小。分區(qū)本技術(shù)的示例性實(shí)施例定義用于在拓?fù)溆成渲械倪B接的加權(quán)方案，這些連接由井筒穿孔，以便分區(qū)算法(例如，METIS或者Chaco)將井、近井節(jié)點(diǎn)和連接到那些井的儲(chǔ)層單元保持在單個(gè)子域中。加權(quán)方案不限于井，而是也能夠應(yīng)用于任何儲(chǔ)層特征，當(dāng)分區(qū)時(shí)這些儲(chǔ)層特征應(yīng)該保持在單個(gè)子域中。圖5是按照當(dāng)前技術(shù)的示例性實(shí)施例的用于分區(qū)模擬模型的方法500的方框圖。方法500從區(qū)塊502開(kāi)始，其構(gòu)造網(wǎng)格連通性的拓?fù)鋱D。例如，如參考圖3所討論的，通過(guò)將中心點(diǎn)與每個(gè)計(jì)算單元關(guān)聯(lián)然后連接每個(gè)中心點(diǎn)，可以從參考圖2討論的計(jì)算網(wǎng)創(chuàng)建拓?fù)溆成洹Ｖ行狞c(diǎn)之間的連接形成網(wǎng)格連通性的拓?fù)鋱D。在區(qū)塊504，使用物理信息(例如，除了別的信息之外，是可傳輸性或者總速度)可以為拓?fù)鋱D上的每個(gè)連接創(chuàng)建用于連接的初始權(quán)重。在區(qū)塊506，能夠創(chuàng)建井之間的連接和網(wǎng)格連接(或者儲(chǔ)層節(jié)點(diǎn)之間的連接)的映射或表格。映射可以用于為連接創(chuàng)建大的連接權(quán)重，這些連接由相同井或者儲(chǔ)層特征穿孔。如果用于對(duì)權(quán)重進(jìn)行按比例換算的值非常大、是非整數(shù)、或者兩者都是，那么如在區(qū)塊508確定的，可能必須將物理信息按比例換算并映射到整數(shù)圖權(quán)重。在區(qū)塊510執(zhí)行按比例換算，并且該換算可以例如使用下面參考圖7和8所討論的技術(shù)。在一些實(shí)施例中，閾值截止(thresho Id cut-off)可以被應(yīng)用到權(quán)重。例如,如果連接權(quán)重超過(guò)上限,那么該權(quán)重可以被設(shè)定到上限。在區(qū)塊512，分區(qū)算法可以使用加權(quán)圖作為輸入。分區(qū)算法根據(jù)連接的加權(quán)將計(jì)算網(wǎng)分為子域。較高的加權(quán)連接與較低的加權(quán)連接相比，較不可能被分區(qū)分為分開(kāi)的子域。因此，子域之間的分區(qū)將遵循拓?fù)鋱D中的局部最小值，確保井及其他顯著的儲(chǔ)層特征保持在單個(gè)子域中。在區(qū)塊514，分區(qū)算法的輸出用于為線性解算器將計(jì)算單元分配給處理器(或者用于分配模擬模型的其他部分)。圖6是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例的用于將模擬模型分區(qū)的方法600的框圖。在區(qū)塊602，從將被分區(qū)的線性系統(tǒng)(或者雅可比)矩陣創(chuàng)建拓?fù)鋱D。圖是節(jié)點(diǎn)(或者頂點(diǎn))的集合和連接節(jié)點(diǎn)對(duì)的邊緣(或者連接)的集合。權(quán)重能夠被分配給邊緣，從而形成加權(quán)圖。通過(guò)將每個(gè)線性系統(tǒng)行(或者等式)表示為節(jié)點(diǎn)并且將節(jié)點(diǎn)之間的連接表示為邊緣，能夠從線性系統(tǒng)矩陣創(chuàng)建圖。例如，能夠?yàn)楸硎揪M的雅可比矩陣中的非對(duì)角元素(off-diagonalentries)創(chuàng)建拓?fù)鋱D中的連接。在區(qū)塊604，使用對(duì)應(yīng)于拓?fù)鋱D上每個(gè)連接的非對(duì)角矩陣元素的值可以創(chuàng)建用于圖連接的初始權(quán)重。在區(qū)塊606，能夠創(chuàng)建井和儲(chǔ)層節(jié)點(diǎn)之間的連接的映射或者表格(S卩，其矩陣方程的未知量對(duì)應(yīng)于井，并且對(duì)應(yīng)于其連接到的儲(chǔ)層未知量)。關(guān)于參考圖5所討論的物理映射，這個(gè)映射能夠用于在圖的節(jié)點(diǎn)之間創(chuàng)建較大的連接權(quán)重，這些節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于被相同井穿孔的連接。在區(qū)塊608，作出關(guān)于是否需要按比例換算的確定，例如對(duì)于由分區(qū)算法使用而言，連接權(quán)重是否過(guò)大。在區(qū)塊610，例如通過(guò)使矩陣值加倍，矩陣值被按比例換算到整數(shù)圖權(quán)重。如果必要，閾值截止可以被應(yīng)用到權(quán)重。參考圖7和8進(jìn)一步討論按比例換算。在區(qū)塊612，分區(qū)算法可以使用加權(quán)圖作為輸入。分區(qū)算法根據(jù)連接的加權(quán)將計(jì)算網(wǎng)分為子域。如上面所討論的，較高的加權(quán)連接與較低的加權(quán)連接相比，較不可能被分區(qū)分 為分開(kāi)的子域。在區(qū)塊614，子域被用作用于為線性解算器將網(wǎng)格塊分配到處理器的域映射。在示例性實(shí)施例中，參考圖5和6所討論的方法在模擬期間被應(yīng)用一次從而創(chuàng)建靜態(tài)分區(qū)。在其他實(shí)施例，該分區(qū)方法能夠用于通過(guò)在模擬的不同階段應(yīng)用該方法使用變化數(shù)據(jù)(例如，總速度)定義圖或者矩陣的權(quán)重來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)分區(qū)。按比例換算單元之間的連接權(quán)重本技術(shù)的示例性實(shí)施例使用特殊值用于與井關(guān)聯(lián)的權(quán)重，并且為了輸入到分區(qū)算法中將這些權(quán)重映射到整數(shù)值中。然而,物理值的范圍可以相當(dāng)大,并因此權(quán)重可以需要按比例換算。例如，如果可傳輸性系數(shù)被用于初始權(quán)重定義，那么該范圍能夠容易從10_6跨度到IO2達(dá)西。進(jìn)一步，分區(qū)算法，例如METIS或者Chaco通常接受相對(duì)小范圍內(nèi)的正整數(shù)值，例如在I和1000之間。較大范圍的整數(shù)值能夠生產(chǎn)較不堅(jiān)固的分區(qū)。因此，大范圍的物理權(quán)重和(相對(duì))小范圍的整數(shù)權(quán)重之間的適當(dāng)映射能夠是有用的。例如，按比例換算或者映射方案能夠是單調(diào)線性映射，其過(guò)濾連接權(quán)重的極值。如下所述，連接的加權(quán)可以由幾種技術(shù)執(zhí)行。具體地，除了別的技術(shù)之外，可以基于穿孔、近井(或者地形特征)區(qū)域和流量計(jì)算執(zhí)行加權(quán)。在下面描述這些技術(shù)中的每個(gè)。在本技術(shù)的示例性實(shí)施例中，創(chuàng)建由井筒穿孔的網(wǎng)格塊或者矩陣行的表格或列表。這個(gè)列表或表格中出現(xiàn)的網(wǎng)格塊或者矩陣行被用于加權(quán)方案。例如，連接權(quán)重可以具有被添加到物理加權(quán)的增值，用于被井穿孔的每個(gè)連接。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，可以使用近井程序。近井程序確定例如在兩個(gè)或三個(gè)鄰近區(qū)塊或行內(nèi)，哪些網(wǎng)格塊或者矩陣行接近井穿孔，并且近井程序?qū)⒛切┚W(wǎng)格塊或者矩陣行包括在加權(quán)方案中。例如，第一值可以被加到用于被一個(gè)井穿孔的每個(gè)連接的權(quán)重，并且第二值可以被加到用于鄰近被一個(gè)井穿孔的連接的每個(gè)連接的權(quán)重?？梢杂糜谑纠詫?shí)施例中的另一種技術(shù)通過(guò)求解局部流動(dòng)問(wèn)題從而確定流體怎樣離開(kāi)井筒來(lái)選擇在加權(quán)方案中包括哪些網(wǎng)格塊。這個(gè)流動(dòng)問(wèn)題的結(jié)果表明哪些網(wǎng)格塊或者矩陣行應(yīng)該保留在相同子域中，例如通過(guò)增加值，允許這些網(wǎng)格塊或者矩陣行的權(quán)重增加。用于按比例換算映射的技術(shù)不限于上面討論的這些。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，許多其他技術(shù)可以被用于對(duì)連接加權(quán)。例如，統(tǒng)計(jì)計(jì)算或者人工智能系統(tǒng)(例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))可以用于確定用于靠近井和地形特征的連接的加權(quán)。全部這些技術(shù)遵循圖7中所示的方法。圖7是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例說(shuō)明用于按比例換算連接權(quán)重的方法700的過(guò)程流程圖。該方法通常對(duì)應(yīng)于分別參考圖5和6討論的區(qū)塊510或者區(qū)塊610。方法700從區(qū)塊702開(kāi)始，其將真實(shí)權(quán)重值的范圍按比例換算到區(qū)間
。這可以通過(guò)直接線性映射或者統(tǒng)計(jì)計(jì)算執(zhí)行。例如，如果使用可傳輸性加權(quán)拓?fù)鋱D中的連接，那么描述可傳輸性值的分布的累積分布函數(shù)(或者類(lèi)似的概率分布函數(shù))能夠用于將可傳輸性值按比例換算到區(qū)間[O, I]中。在區(qū)塊704，在所定義的閾值范圍I內(nèi)的已換算權(quán)重被重新設(shè)定到換算范圍的底部。例如，對(duì)于一些小的閾值ε，區(qū)間[I- ε，I]內(nèi)的連接權(quán)能夠被再分配到I- ε的權(quán)重。通常，選擇閾值為ε =0. 10或者ε =0. 05，并且將較大的權(quán)重(例如可傳輸性值)分配給值l-ε。在示例性實(shí)施例中，ε的值=0.05。 一旦我們截?cái)啻蟮闹?，那么在區(qū)塊706，線性或者非線性單調(diào)映射函數(shù)能夠被用于將區(qū)間
映射到I和上限整數(shù)值之間的整數(shù)值，該上限整數(shù)值和分區(qū)算法輸入一致。上限整數(shù)值可以是100、500、1000、10000或更大。換句話說(shuō)，圖連接權(quán)重f能夠被映射到預(yù)定義范圍中的整數(shù)值W，該范圍通常從I到N=IOOO或者10000。圖8是按照本技術(shù)的示例性實(shí)施例的示出使用累積分布函數(shù)將真實(shí)值映射到整數(shù)權(quán)重的圖800。在圖800，該X軸802表示儲(chǔ)層中的可傳輸性，而Y軸804表示累積分布函數(shù)(CDF)的值。該區(qū)間
由參考數(shù)字806指示。0^。_ 808是值I-ε。因此，用于為大于⑶Feut()ff808的⑶F生成映射值的任何用于T的值，被再分配到在⑶Feut()ff808的T的值。在CDFeutQff808的T的值被稱(chēng)為T(mén)eutQff810。一旦分配用于T的值，那么整數(shù)連接權(quán)重W能夠由等式I所示的公式計(jì)算。
f Tf T < Tniloir) T = LTum(I L , = 1 + ΗΓ,,υ等式 I
[! Ciilqff， I 一 I cutoff J如等式I所指示的，用于可傳輸性的非整數(shù)連接權(quán)重f如果小于U10，可以被設(shè)定到可傳輸性的值，并且如果等于或大于Teutoff810，則可以被設(shè)定到Teut()ff810。在計(jì)算非整數(shù)連接權(quán)重之后，可以使用等式I所示的公式計(jì)算整數(shù)連接權(quán)重W。用于將連接權(quán)重映射到整數(shù)范圍的程序不限于等式I中所示的公式。在其他實(shí)施例中，可以以任何其他單調(diào)(或保序)映射算法計(jì)算W，例如等式2中所示的公式。if = I + (身—I) ■ MT / Tttmff) / ln(2)]等式 2使用截止閾值的按比例換算和適當(dāng)單調(diào)映射的組合構(gòu)造了連接權(quán)重，其允許分區(qū)算法將儲(chǔ)層分區(qū)，而沒(méi)有將井或者其他儲(chǔ)層特征放置在不同子域中。加權(quán)也將對(duì)應(yīng)于用于分配原始真實(shí)權(quán)重(例如可傳輸性或者總速度)的物理特性的大值的節(jié)點(diǎn)和邊緣保持在單個(gè)子域中，其可以提高并行線性解算器的性能。示例性集群計(jì)算系統(tǒng)圖9是可以用于本技術(shù)的示例性實(shí)施例中的示例性集群計(jì)算系統(tǒng)900的框圖。所示的集群計(jì)算系統(tǒng)900具有四個(gè)計(jì)算裝置902，每個(gè)計(jì)算裝置都可以為部分模擬模型執(zhí)行計(jì)算。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，本技術(shù)不限于這個(gè)配置，因?yàn)榭梢赃x擇任意數(shù)目的計(jì)算配置。例如，小模擬模型可以在單個(gè)計(jì)算裝置902上運(yùn)行，例如工作站，而大模擬模型可以在集群計(jì)算系統(tǒng)900上運(yùn)行，其具有10、100、1000、甚至更多計(jì)算裝置902。在示例性實(shí)施例中，每個(gè)計(jì)算裝置902將為單個(gè)子域運(yùn)行模擬。然而，可以以任意數(shù)量的方式執(zhí)行計(jì)算裝置902的分配。例如，根據(jù)每個(gè)計(jì)算裝置902上的計(jì)算負(fù)荷，多個(gè)子域可以被分配給單個(gè)計(jì)算裝置902，或者多個(gè)計(jì)算裝置902可以被分配給單個(gè)子域。集群計(jì)算系統(tǒng)900可以例如通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)接口 908從網(wǎng)絡(luò)906上的一個(gè)或更多客戶(hù)系統(tǒng)904進(jìn)入。每個(gè)客戶(hù)系統(tǒng)904都可以具有有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器或內(nèi)存910，其用于存儲(chǔ)操作代碼和程序，包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。操作代碼和程序可以包括用于實(shí)現(xiàn)參考圖4-7所討論的全部或部分方法的代碼?？蛻?hù)系統(tǒng)904也能夠具有其他有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，例如存儲(chǔ)系統(tǒng)912。存儲(chǔ)系統(tǒng)912可以包括一個(gè)或更多硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)或更多光學(xué)驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)或更多閃存驅(qū)動(dòng)器、這些裝置的任何組合或任何其他適合的存儲(chǔ)裝置。存儲(chǔ)系統(tǒng)912可以用于存儲(chǔ)代碼、模型、數(shù)據(jù)和用于實(shí)現(xiàn)這里所述的方法的其他信息。 高速網(wǎng)絡(luò)接口 908可以耦合到集群計(jì)算系統(tǒng)900中的一個(gè)或更多通信總線，例如通信總線914。通信總線914可以用于將來(lái)自高速網(wǎng)絡(luò)接口 908的指令和數(shù)據(jù)傳遞到集群存儲(chǔ)器916和集群計(jì)算系統(tǒng)900中的每個(gè)計(jì)算裝置902。通信總線914也可以用于計(jì)算裝置902和存儲(chǔ)陣列916間的通信。除了通信總線914，能夠存在高速總線918，從而增加計(jì)算裝置902和/或集群存儲(chǔ)器916之間的通信率。集群存儲(chǔ)器916能夠具有一個(gè)或更多有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)裝置，例如用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、直觀表示、結(jié)果、代碼或者其他信息的存儲(chǔ)陣列920，其他信息例如涉及圖4-7的方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和結(jié)果。存儲(chǔ)陣列920可以包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光學(xué)驅(qū)動(dòng)器、閃存驅(qū)動(dòng)器、全息照相存儲(chǔ)陣列或任何其他適合裝置的任何組合。每個(gè)計(jì)算裝置902都能夠具有處理器922和關(guān)聯(lián)的局部有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，例如內(nèi)存924和存儲(chǔ)器926。內(nèi)存924可以包括ROM和/或RAM，其用于存儲(chǔ)代碼，例如用于引導(dǎo)處理器922執(zhí)行圖4-7中所示的方法。存儲(chǔ)器926可以包括一個(gè)或更多硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)或更多光學(xué)驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)或更多閃存驅(qū)動(dòng)器或者其任何組合。存儲(chǔ)器926可以用于為中間結(jié)果、數(shù)據(jù)、圖像或者與操作關(guān)聯(lián)的代碼，包括用于實(shí)現(xiàn)圖4-7的方法的代碼提供存儲(chǔ)。本技術(shù)不限于圖9中所示的集群計(jì)算機(jī)系統(tǒng)900的架構(gòu)。例如，可以利用任何適合的基于處理器的設(shè)備用于實(shí)施本技術(shù)的全部或者部分實(shí)施例，包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)工作站、GPU (圖形處理器)、移動(dòng)設(shè)備和具有(或不具有)共享存儲(chǔ)器的多處理器服務(wù)器或者工作站，但不限于此。此外，可以在專(zhuān)用集成電路(ASIC)或超大規(guī)模集成電路(VLSI)上實(shí)施實(shí)施例。事實(shí)上，根據(jù)該實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以利用任意數(shù)量的能夠執(zhí)行邏輯操作的適合結(jié)構(gòu)。因?yàn)楸炯夹g(shù)可以容易受到各種修改和替換形式的影響，所以如上所述的示例性實(shí)施例僅當(dāng)作例子示出。然而，應(yīng)該再次理解，本技術(shù)不是意圖限于這里所公開(kāi)的特定實(shí)施例。實(shí)際上，本技術(shù)包括屬于權(quán)利要求的真實(shí)精神和范圍的全部替換、修改和等價(jià)物。
權(quán)利要求
1.一種用于將儲(chǔ)層分區(qū)的方法，包含 在有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中生成模擬模型的拓?fù)鋱D的表示，其中所述拓?fù)鋱D包含多個(gè)元素和相鄰元素之間的多個(gè)連接； 將所述多個(gè)連接中的每個(gè)加權(quán)，從而創(chuàng)建多個(gè)權(quán)重； 按比例換算所述多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)； 將所述拓?fù)鋱D分區(qū)為兩個(gè)或更多子域，其中分區(qū)邊界遵循在所述拓?fù)鋱D中的局部地形最小值；和 將子域分配到多個(gè)處理器中的每個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述多個(gè)元素包含計(jì)算網(wǎng)中的計(jì)算單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述多個(gè)元素包含線性系統(tǒng)矩陣中的行，并且所述多個(gè)連接對(duì)應(yīng)于所述矩陣的非零元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述多個(gè)連接中每個(gè)的加權(quán)至少部分基于分配給所述計(jì)算單元的物理特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述物理特性包含可傳輸性、總流動(dòng)性、質(zhì)量流量、熱流量或者它們的任何組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述多個(gè)連接中每個(gè)的加權(quán)至少部分基于表示模擬模型的雅可比矩陣中的多個(gè)非對(duì)角系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述多個(gè)連接中每個(gè)的加權(quán)至少部分基于其到井筒的接近程度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中近井區(qū)域被保持在所述兩個(gè)或更多子域的一個(gè)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述多個(gè)連接中每個(gè)的加權(quán)至少部分基于其屬于由井筒穿孔的網(wǎng)格塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述多個(gè)連接中每個(gè)的加權(quán)至少部分基于局部流動(dòng)問(wèn)題的解。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中使用概率分布實(shí)行執(zhí)行按比例換算所述多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中通過(guò)按比例換算離散儲(chǔ)層特性從而創(chuàng)建線性映射，執(zhí)行按比例換算所述多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，進(jìn)一步包含為分配給所述多個(gè)處理器中每個(gè)的子域執(zhí)行所述模擬模型。
14.一種用于對(duì)儲(chǔ)層特性建模的系統(tǒng)，包含 多個(gè)處理器； 存儲(chǔ)介質(zhì)，其包含儲(chǔ)層模型的拓?fù)鋱D的表示，其中所述拓?fù)鋱D包含多個(gè)連接；和 包含代碼的機(jī)器可讀介質(zhì)，所述代碼經(jīng)配置從而引導(dǎo)所述多個(gè)處理器的至少一個(gè) 將所述多個(gè)連接中的每個(gè)加權(quán)，從而創(chuàng)建多個(gè)權(quán)重； 將所述多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)映射到一個(gè)整數(shù)值； 將所述拓?fù)鋱D分區(qū)為兩個(gè)或更多子域；和 將所述兩個(gè)或更多子域中的每個(gè)分配到所述多個(gè)處理器中的一個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)都至少部分基于關(guān)聯(lián)的物理特性。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述物理特性表示熱傳遞、質(zhì)量傳遞、總流量、可傳輸性或者它們的任何組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)處理器包含集群計(jì)算系統(tǒng)。
18.一種有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含代碼，所述代碼經(jīng)配置從而引導(dǎo)處理器 創(chuàng)建模擬模型的拓?fù)鋱D，其中所述拓?fù)鋱D包含在計(jì)算網(wǎng)中相鄰的計(jì)算單元的中心點(diǎn)之間的多個(gè)連接； 將所述多個(gè)連接中的每個(gè)加權(quán)，從而創(chuàng)建多個(gè)權(quán)重； 按比例換算所述多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)； 將所述拓?fù)鋱D分區(qū)為兩個(gè)或更多子域，其中分區(qū)邊界遵循在所述拓?fù)鋱D中的局部地形最小值；和 將每個(gè)所述子域分配到多個(gè)處理器中的一個(gè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含經(jīng)配置從而引導(dǎo)所述多個(gè)處理器中的一個(gè)為所述子域處理模擬模型的代碼。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含經(jīng)配置從而引導(dǎo)所述處理器將所述多個(gè)權(quán)重映射到一個(gè)整數(shù)范圍中的代碼。
全文摘要
本公開(kāi)涉及用于將模擬模型分區(qū)為多個(gè)子域的方法，每個(gè)子域可被分配給多個(gè)處理器中的一個(gè)。該方法包括在有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中創(chuàng)建模擬模型的拓?fù)鋱D表示。該拓?fù)鋱D包括多個(gè)計(jì)算元素和在這些元素之間的多個(gè)連接。將多個(gè)連接中的每個(gè)加權(quán)，從而產(chǎn)生多個(gè)權(quán)重，并且按比例換算多個(gè)權(quán)重中的每個(gè)?？蛇x地，權(quán)重能夠被映射到不同的值區(qū)間。根據(jù)權(quán)重信息，拓?fù)鋱D可以被分區(qū)為兩個(gè)或更多子域，其中分區(qū)邊界遵循在拓?fù)鋱D中的局部地形最小值。子域被分配給多個(gè)處理器中的每個(gè)。
文檔編號(hào)G06G7/48GK102741855SQ201080062815
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者R·R·夏特沃斯, S·馬利亞索夫 申請(qǐng)人:埃克森美孚上游研究公司