專利名稱：具有保持傳遞率的油藏粗化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于粗化(upscaling)三維模型的方法。特別地，但是不局限于，本發(fā)明的實施例包括通過保持傳遞率來粗化三維模型的方法。
背景技術(shù)：
地質(zhì)模型，例如油藏地質(zhì)模型，經(jīng)常由計算機系統(tǒng)使用以用于仿真。例如，計算機系統(tǒng)可使用油藏地質(zhì)模型來仿真油藏中碳氫化合物的流動和位置。地質(zhì)模型一般利用以百萬計的三維元素或“單元(cell)”來建立，每個單元對應(yīng)于位置和物理地質(zhì)特征。由于在模型所包含的單元數(shù)目和模型提供的仿真精度之間存在一般相關(guān)性，因而一般期望利用盡可能多的單元以形成地質(zhì)模型。精確的油藏性能預報需要地質(zhì)模型的三維表示。地質(zhì)模型通常使用井數(shù)據(jù)和隨機仿真技術(shù)來建立。仿真的巖石特性值以在給定粗化上建立的三維單元填充。單元尺寸根據(jù)流動仿真的需要而改變。單元能夠“粗化”為更大的(“更粗糙的”)單元，“細化”成更小的(“更精細的”)單元或者它們的組合。在油藏建模中使用粗化，以通過減小高分辨率(或精度尺度的)油藏模型的仿真單元數(shù)目來加快流體流動仿真。好的粗化方法不僅僅能夠保留精細尺度模型的油藏不均勻性，而且也能保持流動仿真的精度。傳統(tǒng)的粗化方法在油藏是或者接近于均勻時工作得很好。當油藏高度不均勻和/或具有復雜的單元連接時，這些方法不能產(chǎn)生可接受的結(jié)果。例如，基于靜態(tài)的方法通過使精細和粗糙模型之間的統(tǒng)計差最小化對精細單元分組，從而使用分析平均法計算粗化特性。基于靜態(tài)的方法是CPU高效的，但是可能不能捕捉精細模型的流動行為?；诹鲃拥姆椒ㄊ褂妙A定義粗糙框架以利用單相或者兩相流動仿真模仿精細模型中的流動行為來計算粗化特性?；诹鲃拥姆椒軌蚋玫夭蹲絼討B(tài)流動行為，但是是CPU低效的，而且強烈取決于許多其它的動態(tài)參數(shù)設(shè)置，例如井位和生產(chǎn)場所。因此，存在減小在精細和粗糙模型之間的仿真誤差而且保持流動障礙和迂回的流體流動路徑的需求。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，一種在任意給定三維模型中保持傳遞率的方法，所述方法包括:(a)為粗糙單元確定沿著X軸的粗化滲透率；(b)為粗糙單元計算沿著X軸的傳遞特性；(c)為精細單元計算沿著X軸的傳遞特性；(d)計算沿著X軸穿過粗糙單元的傳遞率乘數(shù)；(e)為粗糙單元確定沿著I軸的粗化滲透率；(f)為粗糙單元計算沿著I軸的傳遞率；(g)計算沿著I軸穿過精細單元的傳遞率；(h)計算沿著Y軸穿過粗糙單元的傳遞率乘數(shù)，其中每個沿著I軸的傳遞率乘數(shù)通過沿著I軸穿過精細單元的傳遞率除以沿著I軸穿過粗糙單元的傳遞率來計算；(i)為粗糙單元計算沿著Z軸的粗化滲透率特性，其中每個沿著z軸穿過粗糙單元的滲透率通過應(yīng)用在非零滲透率單元上的調(diào)和平均來計算，其中調(diào)和平均滲透率通過將非零厚度的和除以非零厚度除以沿著z軸穿過精細單元的非零滲透率的和來計算；(j)監(jiān)控沿著Z軸穿過粗糙單元的傳遞率乘數(shù),其中精細單元中的零滲透率值在粗糙單元邊界的任一側(cè)的存在，導致沿著Z軸穿過該邊界的零傳遞率乘數(shù)；(k)計算沿著Z軸穿過粗糙單元的傳遞率，其中沿著Z軸穿過粗糙單元的傳遞率通過使用來自步驟(i )的粗化滲透率來計算；(I)識別兩個連續(xù)的粗糙單元共有的邊界之上和之下連接的連續(xù)精細單元；Cm)為在步驟(I)中識別的粗糙塊計算沿著z軸的粗化滲透率；(η)使用在步驟(m)中計算的粗化滲透率計算沿著Z軸穿過粗糙單元的傳遞率；和(O)計算沿著Z軸穿過粗糙單元的傳遞率乘數(shù)。


本發(fā)明，連同其進一步的優(yōu)點，可通過參考結(jié)合附圖的如下描述得到理解:圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例，在笛卡爾油藏網(wǎng)格中的精細單元(圖a)和對應(yīng)的粗化粗糙單元(圖b)的水平滲透率的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例，在笛卡爾油藏網(wǎng)格中的精細單元(圖a)和使用傳統(tǒng)方法的對應(yīng)的粗化粗糙單元(圖b)中的水平滲透率的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例，在笛卡爾油藏網(wǎng)格中的精細單元(圖a)和相對應(yīng)的粗化粗糙單元(圖b)的垂直滲透率的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例，在笛卡爾油藏網(wǎng)格中沒有交叉流動(圖a)和具有交叉流動(圖b)的垂直單元通信的示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的流程圖。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實施例，在笛卡爾油藏網(wǎng)格中兩個相鄰單元之間的傳遞率計算的示意圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例，在角點幾何網(wǎng)格中示出沿著錯誤界面的單元的示意圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例，迂回流動路徑的示意圖。發(fā)明的具體實施例將具體參考本發(fā)明的實施例，其中一個或多個示例在附圖中圖示。通過解釋本發(fā)明提供每個示例，而不作為本發(fā)明的限制。對于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是可在本發(fā)明中作出各種修改和變型，而不脫離本發(fā)明的范圍或精神。例如，作為一個實施例的一部分圖示或描述的特征能夠被用于另一個實施例以產(chǎn)生更進一步的實施例。因而，本發(fā)明旨在覆蓋這些在所附權(quán)利要求及其等效的范圍內(nèi)獲得的修改和變型。粗化方法首先生成低分辨率(或粗糙尺度)三維框架，然后計算油藏特性，例如在每個單元處的滲透率和多孔性。對于復雜的連接，粗糙模型中的粗化特性可能不能準確計算。例如，如圖1所示，當具有各自的水平滲透率(K)的四個單元垂直分組至一個單元中，兩個粗糙單元將具有等于大約0.5的平均水平滲透率，其導致在這兩個粗糙單元之間的水平流體流動。然而，如圖1 (a)所示，在左和右單元之間明顯不存在流體流動。在這種情況下，通過粗化進程導入人工連接?？捎杀景l(fā)明實施例使用的流程圖步驟在圖5中圖示。流程圖中的一些方塊可表示代碼段或計算機程序的其它部分。在一些替代實現(xiàn)中，在不同方塊中標注的功能可以不以圖5描述的順序發(fā)生。例如，在圖5的順序中示出的兩個方塊實際可以基本同時執(zhí)行，或者方塊有時可以以取決于所涉及功能的相反順序執(zhí)行。在步驟100,獲取地質(zhì)模型(geomodel)。選取的地質(zhì)模型是包含多個單元的三維模型。在各種實施例中，地質(zhì)模型可表示地下體積。在地質(zhì)模型中的單元分布在三維坐標軸X, y和z上,使得每個單元代表預定義的體積。三維坐標軸包括圍繞X軸和I軸的橫向方向和包含z軸的垂直方向。到目前為止，在石油工業(yè)中使用大量網(wǎng)格系統(tǒng)，例如結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，完全非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格或混合網(wǎng)格。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格是其拓撲結(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)格；每個內(nèi)部的頂點入射于固定數(shù)量的側(cè)或者邊。例如，笛卡爾網(wǎng)格或角點網(wǎng)格。在一個實施例中，使用了結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。然而，現(xiàn)在描述的實施例使用笛卡爾網(wǎng)格。每個單元也包括至少一個單元特性，表示它對應(yīng)的體積的特征。例如，單元特性可以包括巖石類型，多孔性，滲透率，含水飽和度以及它們的組合等等。這種地質(zhì)模型在本領(lǐng)域熟知而且可利用傳統(tǒng)方法形成。在一些實施例中，地質(zhì)模型至少部分存儲在與計算機耦接的存儲器中，使得通過訪問存儲器和從中獲取數(shù)據(jù)以可以在步驟100獲取地質(zhì)模型。地質(zhì)模型也可以通過通信網(wǎng)絡(luò)從其它計算設(shè)備或者計算機可讀存儲器獲得，使得地質(zhì)模型不必要位于計算機或者完全保留在一個計算設(shè)備或者計算機可讀介質(zhì)上。在步驟102，為每個粗糙單元獲取沿著X軸和I軸的粗化橫向滲透率。如果已經(jīng)不存在特性，則將計算粗化滲透率。在為粗糙單元計算沿著X軸的粗化滲透率中，利用下面的關(guān)系:
權(quán)利要求
1.一種在任意給定三維模型中保持傳遞率的方法，所述方法包括: a.確定粗糙單元沿著X軸的粗化滲透率； b.計算所述粗糙單元沿著所述X軸的傳遞率特性； C.計算精細單元沿著所述X軸的傳遞率特性； d.計算沿著所述X軸穿過所述粗糙單元的傳遞率乘數(shù)，其中每個沿著所述X軸的傳遞率乘數(shù)通過將沿著所述X軸穿過所述精細單元的傳遞率除以沿著所述X軸穿過所述粗糙單元的傳遞率來計算； e.確定所述粗糙單元沿著I軸的粗化滲透率； f.計算所述粗糙單元沿著所述I軸的傳遞率； g.計算沿著所述I軸穿過所述精細單元的傳遞率； h.計算沿著所述y軸穿過所述粗糙單元的傳遞率乘數(shù)，其中每個沿著所述I軸的傳遞率乘數(shù)通過將沿著所述y軸穿過所述精細單元的傳遞率除以沿著所述y軸穿過所述粗糙單元的傳遞率來計算； 1.計算所述粗糙單元沿著z軸的粗化滲透率特性,其中每個沿著所述z軸穿過所述粗糙單元的滲透率通過在非零滲透率單元上應(yīng)用調(diào)和平均來計算，其中調(diào)和平均滲透率通過將非零厚度的和除以所述非零厚度除以沿著所述z軸穿過所述精細單元的非零滲透率的和來計算； j.監(jiān)控沿著所述Z軸穿過所述粗糙單元的傳遞率乘數(shù),其中在所述精細單元中的零滲透率值在所述粗糙單元邊界的任一側(cè)的存在，導致沿著所述Z軸穿過該邊界的零傳遞率乘數(shù)； k.計算沿著所述z軸穿過所述粗糙單元的傳遞率,其中沿著所述z軸穿過所述粗糙單元的傳遞率通過使用來自步驟(i)的粗化滲透率來計算； 1.識別在由兩個連續(xù)粗糙單元共有的邊界之上和之下連接的連續(xù)精細單元； m.計算步驟(I)中識別出的粗糙塊沿著所述z軸的粗化滲透率； η.使用步驟(m)中計算出的粗化滲透率計算沿著所述z軸穿過所述粗糙單元的傳遞率；以及 0.計算沿著所述z軸穿過所述粗糙單元的傳遞率乘數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中為了保持在粗化模型中的迂回流動路徑，重新計算粗化模型中的垂直滲透率和后期處理傳遞率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述方法應(yīng)用于笛卡爾網(wǎng)格。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述方法應(yīng)用于角點網(wǎng)格。
全文摘要
粗化方法首先生成低分辨率(或粗糙尺度)三維框架，然后計算油藏特性，例如在每個單元處的滲透率和多孔性。每個單元也包括至少一個單元特性，表示它對應(yīng)的體積的特征。例如，單元特性可以包括巖石類型，多孔性，滲透率，含水飽和度以及它們的組合等等。然后計算穿過粗糙單元的橫向傳遞率，其中傳遞率指在壓降下穿過單元邊界(或者節(jié)點間連接)移動的給定粘性流體的容量的測量值。更具體的，傳遞率是在多孔介質(zhì)中在兩個臨近單元之間流動的流體能力測量值。在水平和垂直方向兩者上計算出的傳遞率乘數(shù)能夠用作評估粗化地質(zhì)模型的精度的關(guān)鍵參數(shù)。
文檔編號G06G7/58GK103210397SQ201180048431
公開日2013年7月17日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者吳建兵, P·王, 董超 申請人:科諾科菲利浦公司