专利名称：用于离散裂隙建模的网格生成系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及生成可以用于构建地下储层的模拟模型(simulation model)的网格的系统和方法，更具体地说，涉及生成可以用于构建高度复杂的地下储层(例如有裂缝地下储层)的模拟模型的网格的系统和方法。
背景技术：
烃生产领域旨在取得陷在地下储层中的烃。通常，这些储层由各自通过不同的沉积学和流体性质表征的岩石和流体物质的平行层组成。烃积聚在非多孔或低渗透率岩石层下面或之间，形成储层。这些烃可以通过将井钻到储层中来开采。于是，烃能够从储层流到井中并向上流到地面。烃流到井中的生产率对于石油工业来说是至关重要的，因此，人们把大量心血花在开发技术上，以便更好地预测地下储层的流体流动和地质力学特性。这些技术之一涉及本文后面将更详细讨论的储层的网格化。高度复杂的地质地下储层(例如具有裂缝网络的储层)对储层模拟提出了独特和专业挑战。具有裂缝网络的地下储层通常具有低渗透率岩石基体(rock matrix)，使烃难以通过地层。裂缝可以被描述成地层内的裂口和空洞，可以是自然产生的或从井筒中人工生成的。因此，裂缝的存在可能在使流体流过地层到达井方面起重要作用。例如，取决于油井是否遇到大裂缝，井的烃生产率往往差别很大。有时，将诸如水、化学物品、气体或它们的组合物的流体注入储层中，以帮助烃流入生产井。在裂缝允许生产井与流体注入井之间的直接连通的情况下，注入流体可能流过裂缝，绕过注入流体本来要帮助生产的地层内的大部分烃。因此，期望表征烃储层中裂缝的范围和取向，以便适当预测通过地下地层的地质力学和流体流动特性。为了计算这些特性，必须首先应用网格化技术。储层网格化技术可以描述成将3D储层体(3D reservoir volume)分解成通常是凸3D体的多个更小和更简单的3D体的过程。于是，这些技术将连续模拟域分解成随后可以用于通过离散化描述流体流动、热传递、地质力学性质或它们的组合的控制方程来构建模拟模型的离散对应物。在储层模拟领域内，取决于正在使用的离散化和模拟技术，离散体通常被称为单元(cell)、有限体(finite volume)、控制体(control volume)、或有限元。对于有裂缝地下储层，由于裂缝网络的几何复杂性和随机性质，网格化提出了独特的挑战。例如，传统储层模拟的网格化策略通常未设计用来管理像裂缝那样的大量内部几何特征。许多网格化策略只适用于通常称为“不漏水”几何结构的、连通良好但不包括裂纹或重叠的几何结构。例如，这些网格化策略通常预先计算所有几何特征的相交部分。其它网格化策略在捕捉诸如稍微穿过另一个裂缝的平面的一个裂缝、相互接近但没有相交的两个裂缝、或以小夹角相交的两个裂缝的特定几何复杂体的时候不能取得良好网格质量。一般说来，包括内部特征的网格必须平衡精确地近似(approximate)特征和保持良好质量的相反目标。如果储层网格化技术不能在保持良好网格质量的同时适应这些细节，模型的模拟就可以导致精度下降、运行时间延长、收敛问题、或兼而有之。现有技术试图通过预处理裂缝组以消除最有问题的构造来提高网格质量。但是本领域技术人员应该理解，由于消除一个问题往往引起另一个问题，所以这不是直截了当的手段。另外，由于在计算裂缝相交部分时需要考虑浮点运算，所以这些过去的尝试的实现是不容易的。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了一种生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的方法。该方法包括提供有裂缝地下储层(fractured subsurface reservoir) 和被表示在有裂缝地下储层内的裂缝的表示。构建具有在多面体单元的边界上定义单元间界面(cell-to-cell interface)的多个多面体单元的网格。选择与裂缝相邻的界面，以形成近似裂缝的几何形状的连续界面路径。将连续界面路径与预定裂缝性质相关联。输出具有与预定裂缝性质相关联的连续界面路径的网格，以便构建有裂缝地下储层的模拟模型。在一个或多个实施例中，提供一个井，并选择与该井相邻的单元间界面，以形成近似该井的几何形状的界面井区域。将该界面井区域与预定井性质相关联，使得输出网格包括与预定井性质相关联的界面井区域。在一个或多个实施例中，在选择与裂缝相邻的多个单元间界面，以形成近似裂缝的几何形状的连续界面路径之前，细化至少一个多面体单元。在一个或多个实施例中，使用自适应网格细化技术来细化至少一个多面体单元。在一个或多个实施例中，使用迫近函数细化至少一个多面体单元。在一个或多个实施例中，该迫近函数确定每个多面体单元与诸如裂缝、注入井、和生产井的与每个多面体单元相邻的特征之间的距离。在一个或多个实施例中，多面体单元是具有最长边和与最长边相对的边的四面体。至少一个多面体单元通过用在最长边的中点和与最长边相对的边之间延伸的切面(planar cut)来分割四面体来细化。在一个或多个实施例中，在输出网格之前合并两个或更多个多面体单元。在一个或多个实施例中，优化节点的位置。在一个或多个实施例中，通过在输出网格上执行控制方程的离散化构建模拟模型，并且利用储层模拟器模拟该模拟模型，以便直观显示有裂缝地下储层内的流体流动。在一个或多个实施例中，预定裂缝性质定义网格内的裂缝-裂缝、裂缝-基体、和基体-基体连接。本发明的另一个方面包括生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的系统。该系统包括用户控制接口、数据库、计算机处理器、和软件程序。该用户控制接口用于向系统输入例如有裂缝地下储层的表示的信息。该数据库为系统存储例如通过用户控制接口输入的有裂缝地下储层的表示的信息。该处理器为系统执行操作。该软件程序包括多个模块，包括分解模块和界面选择模块。该分解模块将有裂缝地下储层的表示分解成在多面体单元之间的边界上定义单元间界面的多面体单元。该界面选择模块选择与裂缝相邻的界面，以形成近似被表示在有裂缝地下储层内的裂缝的连续界面路径。将连续界面路径与预定裂缝性质相关联。输出具有与预定裂缝性质相关联的连续界面路径的网格，以便构建有裂缝地下储层的模拟模型。在一个或多个实施例中，该软件程序包括使用迫近函数自适应地细化至少一个多面体单元的细化模块。在一个或多个实施例中，该软件程序包括合并两个或更多个多面体单元的合并模块。在一个或多个实施例中，该软件程序包括优化网格内节点的位置的网格调整模块。在一个或多个实施例中，该界面选择模块选择与井相邻的界面，以形成近似井的几何形状的界面井区域。 本发明的另一个方面包括存储在处理器可读媒体中，用于生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的软件程序。该软件程序被配置成构建具有在多面体单元的边界上定义单元间界面的多个多面体单元的网格，和选择与裂缝相邻的界面，以形成近似裂缝的几何形状的连续界面路径。将连续界面路径与预定裂缝性质相关联。输出具有与预定裂缝性质相关联的连续界面路径的网格，以便构建有裂缝地下储层的模拟模型。
图1是例示根据本发明生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的方法的步骤的流程图。图2是例示根据本发明生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的方法的步骤的流程图。图3A-C是例示根据本发明生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的如图1和2所示的方法的步骤的区域的示意图。图4是例示根据本发明的四面体的一系列细化的示意图。图5是例示根据本发明生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的系统的示意图。图6A是根据本发明的有裂缝地下储层的区域的示意图。图6B是根据本发明的近似例示在图6A中的区域的裂缝的多面体单元的界面的示意图。图7A和7B是例示在图6A中的区域的各种分辨率的网格的示意图。图8A是显示在图7A中的网格的映射图。图8B是显示在图6A中的网格的映射图。图8C是显示在图7B中的网格的映射图。图9A是根据本发明的多面体单元的界面近似离散裂缝的区域的示意图。图9B是根据本发明的例示在图9A中的区域的网格的示意图。图10是根据本发明的包括生产和注入井的有裂缝地下储层的区域的示意图。图11是根据本发明的例示在图10中的区域的网格的示意图。
具体实施方式
全球石油资源的很大部分储藏在有裂缝地下储层中。为了最佳地提取这些烃资源，必须利用与储层模拟有关的各种技术，例如储层网格化。例如，在各种储层模拟工作流中可以利用包括本发明的一些方面的储层网格化系统和方法。图1例示了根据本发明的一些方面的概述与储层网格化有关的步骤的方法10。具体地，采用这些步骤生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格。该模拟模型可以表示整个有裂缝地下储层或有裂缝地下储层的特定部分。在步骤11中提供有裂缝地下储层和被表示在有裂缝地下储层内的显性离散裂缝的表示。该表示可以表示整个有裂缝地下储层或有裂缝地下储层的特定部分。在步骤13中将有裂缝地下储层的表示分解成多面体单元，以便创建多面体单元的网格。例如，可以将有裂缝地下储层分解成均勻、结构化四面体栅格。在多面体单元之间的边界上定义单元间界面，并且在步骤15中，选择近似被表示在有裂缝地下储层内的显性离散裂缝的多面体单元之间的界面。具体地，选择与裂缝相邻的单元间界面，以形成近似裂缝的几何形状的连续界面路径。正如本文所使用的那样， 相邻意味着位于裂缝附近或非常接近裂缝，包括与裂缝毗邻或相交的单元间界面，以及不与裂缝相交而作为裂缝穿过的多面体单元或邻接多面体单元的边界的那些单元间界面。因此，所生成的网格(包括裂缝近似)与预定裂缝性质相关联，使得该网格定义网格单元之间的裂缝-裂缝、裂缝-基体、和基体-基体连接。所生成的网格(包括通过多面体单元界面定义的裂缝的近似)可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型。图2例示了根据本发明的一些方面的概述与储层网格化有关的步骤的方法20。具体地，图2按照本发明的一些方面，描绘了可以用于生成网格的用虚线显示的可选步骤。在步骤21中提供有裂缝地下储层和被表示在有裂缝地下储层内的显性离散裂缝的表示。该表示可以表示整个有裂缝地下储层或有裂缝地下储层的特定部分。在步骤23中将有裂缝地下储层的表示分解成定义四面体单元的均勻、结构化四面体栅格。在步骤25中，可选地细化在显性离散裂缝附近或与显性离散裂缝相邻的四面体单元。本领域技术人员应该理解，也可以细化围绕诸如注入井和生产井的有裂缝地下储层的其它内部特征或与之相邻的四面体单元，本文后面将对此作更详细描述。在步骤27中，选择近似被表示在有裂缝地下储层内的显性离散裂缝的四面体单元之间的界面，以便生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格。这两种方法10，20都可以称为裂缝的小尺度处理。可以有选择地执行许多步骤，以便提高网格的质量，使网格更适用于数值计算，优化显性离散裂缝的近似，或其组合。例如，可以在步骤四中调整网格节点的位置，以便在保持网格质量的同时改进显性离散裂缝的近似。在步骤31中，可以修改网格布局，以便在保持显性离散裂缝的近似的同时提高网格质量。在现有技术中已知的各种技术，例如执行边缘翻转，可以用在步骤31中。在步骤33中可以合并四面体单元，以便在保持网格分辨率的同时减少网格单元的数量。例如，可以将四面体单元合并以形成四棱锥、三棱柱和六面体。 在步骤35中，可以以适当格式输出生成的网格，以便对控制方程进行离散化来构建模拟模型。图3A-C例示了区域40的映射图，例示了根据本发明的一些方面生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的如图1和2所示的方法的步骤。在图3A中描绘了有裂缝地下储层的区域40，它例示了有裂缝地下储层39和显性离散裂缝41的表示。具体地，在方法10的步骤11和方法20的步骤21中规定了这种有裂缝地下储层39和显性离散裂缝41的表示。如图:3B所示，在方法10的步骤13和方法20的步骤23中用多面体单元分解有裂缝地下储层的区域40。在图;3B中，像在方法20的步骤25中规定的那样，在显性离散裂缝41附近细化多面体单元，以便提高显性离散裂缝41附近的分辨率。网格节点43、 单元界面45、和多面体单元47各自在图;3B中都用标号指示。网格节点43是两个或更多个多面体单元47共享的顶点，单元界面45是两个或更多个多面体单元47共享的单元边缘或表面。在方法10的步骤15和方法20的步骤27中，选择近似被表示在有裂缝地下储层内的显性离散裂缝41的多面体单元47之间的界面，以便生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格。图3C示出了近似被表示在有裂缝地下储层内的显性离散裂缝41的多面体单元界面49。在方法10的步骤11和方法20的步骤21中提供的表示定义包括有裂缝地下储层 39和被表示在有裂缝地下储层内的显性离散裂缝41的表示的区域。例如，这些步骤通常包括代表岩石基体的区域，以及描述裂缝网络的裂缝表示。可以将通常随机生成的裂缝表示输入地质模型中，以构建有裂缝地下储层的更真实表征。地质模型通常包括具有诸如渗透率和孔隙率分布的岩石性质，以及诸如初始流体饱和度分布的流体性质的储层的结构和地层框架。这些性质或参数可以从包括地震图像、岩芯、生产记录、井下测量值、钻探信息、和露头的各种来源中获得。存在许多可用于构建地质模型或表示的商用产品，例如，总部在荷兰阿姆斯特丹的 Paradigm Geotechnology BV 发布的 Earth Decision Suite (G0CAD 支持)、和来自总部在得克萨斯休斯敦的^Alumberger Limited的Petrel 。还存在许多用于构建裂缝表示的商用产品，例如，由总部在佐治亚州亚特兰大的Golder Associates Inc.发布的 FracMan 。本领域技术人员应该理解，可以作出相同地质情况的许多实现，导致各自通过准随机变化成形的相似但不相同的储层模型。储层模型的实现之间的这些差异是固有的，因为只能从地下储层中提取一定数量的确定信息，并且通常依赖于与所获取地质数据结合地应用概率方法来获取真实储层模型。一旦提供了有裂缝地下储层39和显性离散裂缝41的表示，则在方法10的步骤13 和方法20的步骤23中将区域分解成多面体单元47，例如均勻、结构化四面体栅格。连续储层模型的分解生成定义随后可以离散化的模型内的特定控制体的网眼或网格。有裂缝地下储层的区域可以以各种单元尺寸和形状分解，并且通常以能充分捕捉构建模拟模型所需的精细尺度细节的分辨率网格化。本领域技术人员应该理解，分解步骤以能够在随后步骤中容易地细化或合并多面体单元的方式执行。另外，所得到的网格被实现为使得它可以通过当前在现有技术中实施的方法(例如有限体离散化)来离散化。另外，取决于要研究的区域，生成的网格可以覆盖有裂缝地下储层的特定部分或整个有裂缝地下储层。在方法10的步骤15和方法20的步骤27中，选择近似被表示在有裂缝地下储层内的显性离散裂缝的多面体单元之间的界面，以便生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格。该界面通常是平面的或近平面的；但是，在一些情况下，该界面可以是非平面。 为了选择最佳地近似裂缝的多面体单元的界面，使用目标函数。例如，目标函数可以确定最接近裂缝的多面体单元，以便可以通过那些多面体单元之间的界面近似裂缝几何形状。本领域技术人员应该理解，可以将不同准则用作目标函数的输入。例如，该输入可以只允许来自多面体单元的一个边缘被用来定义裂缝的几何形状，只允许被选择来定义裂缝的几何形状的多面体单元的两个相邻边缘之间的关联角的预定范围，根据与每个裂缝的端点最接近的节点之间的加权最短路径选择多面体单元的边缘，或它们的组合。而且，接近度可以通过裂缝与界面之间的欧几里得距离来确定，或者，也可以通过非米制或非欧几里得测量值形式来确定。在一些情况下，可以预处理通过裂缝的所有水平片(slice)，以便找出包括最佳地近似裂缝几何形状的多面体单元之间的界面的示范性水平片。可以使示范性水平片中多面体单元之间的界面垂直延伸，以将裂缝定义为水平层内的平坦长方形结构。另外，有裂缝地下储层的区域可以包括诸如注入井或生产井的一个或多个井，并且可以类似地通过多面体单元的界面来近似这些井。—旦为有裂缝地下储层生成网格，就可以将它离散化，并且可以使用储层模拟器进行储层内的流体流动的模拟。存在许多用于进行储层模拟的商用产品，例如，Chevron的专有CHEARS 模拟软件包，或khlumberger的ECLIPSE 储层模拟器。另外，Chevron和 khlumberger共同拥有的INTERSECT 是可以用于模拟储层内的流体流动的另一种专有储层模拟软件包。为有裂缝地下储层生成网格最好基本上是自动的。另外，网格分辨率可以是空间自适应的。例如，可以在裂缝和井附近使用细化单元，而在其它地方使用更大的多面体单元以便提高效率。如果单元是四面体状的，使得它们具有最长边和与最长边相对的边，那么可以通过用在最长边的中点和与最长边相对的边之间延伸的切面分割四面体单元来进行细化。图4描绘了四面体的一系列细化，如图所示，四面体可以描述成定义每个立方体六个四面体单元的叠加均勻网格的一个单元。如图所示，通过用在最长边59的中点57和与最长边59相对的边61之间延伸的切面分割四面体51，可以将四面体51细化成四面体 53和四面体55。类似地，通过使用这种“最长边”细化技术可以将四面体53进一步细化成四面体63和四面体65。四面体63可以被进一步细化成四面体67和四面体69。本领域技术人员应该理解，可以一直细化到裂缝或井附近的多面体单元被细化成预定数量。而且，在构建有裂缝地下储层的模拟模型之前，可以合并两个或更多个多面体单元形成更大的多面体单元，以减少网格单元的数量。在一些实施例中，可以使用单个输入参数调整网格生成系统和方法，以便在网格单元质量与裂缝表示的近似之间取得适当折衷。 按照本发明一些方面的网格生成系统和方法也不需要预处理裂缝组或显性计算裂缝相交部分。图5例示了根据本发明的一些方面为有裂缝地下储层生成网格的系统100。系统 100包括用户接口 110，以便操作人员可以主动输入信息和观察系统100的运行。用户接口 110可以是诸如键盘、鼠标、触摸屏显示器、或包括个人数字助理(PDA)在内的手持图形用户接口(⑶I)的使得人们能够与系统100交互的任何手段。通过用户接口 110进入系统 100的输入可以存储在数据库120中。另外，系统100生成的信息也可以存储在数据库120 中。例如，数据库120可以存储有裂缝地下储层的表示121，以及例如网格123的系统生成信息。系统100包括执行多种操作的网格化软件130。正如本文更详细讨论的那样，网格化软件130包括分解模块131、界面选择模块133、细化模块135、合并模块137、和网格调整模块139。本领域技术人员应该理解，系统100的运行不需要所有这些模块。例如，在一些情况下，网格化软件130可以只利用分解模块131和界面选择模块133来生成网格。处理器140为系统100解释执行操作的指令，以及响应预定条件生成运行网格化软件130的自动指令。来自用户接口 110和网格化软件130两者的指令被处理器140处理，供系统100
运行用。在某些实施例中，系统100可以包括向操作人员或向其它系统(未示出)提供信息的报告单元150。例如，报告单元150可以是打印机、显示屏、或数据存储设备。但是，应该明白，系统100无需包括报告单元150，可替代地，用户接口 110可以用于向操作人员报告系统100的信息。例如，可以使用监视器或像包括个人数字助理(PDA)在内的手持图形用户接口(GUI)那样的用户接口设备向用户直观显示输出。诸如用户接口 110、数据库120、网格化软件130、处理器140和报告单元150的系统100的任何部件之间的通信最好在通信网络160上传送。通信网络160可以是实现信息传送的任何手段。这种通信网络160的例子目前包括计算机内的交换器、个人区域网 (PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、和全球范围网络(GAN)，但不局限于这些。通信网络160 也可以包括诸如光纤或无线射频的用于连接网络中的各个设备的任何硬件技术。在系统100运行时，操作人员通过用户接口 110输入数据(例如描述有裂缝地下储层的有裂缝地下储层的表示121)，以便存储在数据库120中。然后，启动网格化软件130 为模拟模型生成网格123。网格化软件130使用分解模块131，利用多面体单元分解有裂缝地下储层的表示121。网格化软件130使用界面选择模块133选择近似被表示在有裂缝地下储层内的显性离散裂缝的多面体单元之间的界面，以便生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格。细化模块135、合并模块137、和网格调整模块139可以用于在网格单元质量与裂缝表示的近似之间取得更适当折衷。细化模块135能够细化裂缝和井附近的多面体单元， 使得界面选择模块133可以更好地用多面体单元的界面来近似裂缝和井的几何形状。合并模块137可以组合两个或更多个多面体单元，以便通过减少模拟模型所需的数值计算量来提高网格的效率。网格调整模块139能够在平衡网格的质量和效率的同时优化裂缝或井的近似。例如，网格调整模块139可以扫描网格内的节点，并且移动它们以便更好地近似裂缝和井的几何形状。描述裂缝或井的节点的移动可以响应惩罚函数，以保证移动节点不会很大地负面影响网格的质量。例如，如果网格调整模块139确定应该移动节点来改进裂缝的近似，则惩罚函数能够根据对网格质量的负面影响约束节点的移动。也可以移动其它附近节点，以便提高新调整的多面体单元周围的网格的质量，由此使形变扩大到更大区域上。网格调整模块139也可以修改网格布局，以便在保持显性离散裂缝的近似的同时提高网格质量。例如，网格调整模块139可以进行边缘翻转，以便变更最差关联多面体单元。例子图6A是例示描述具有两个水平层(未示出)和裂缝表示201的有裂缝地下储层的区域200的例子。区域200包括40个用2D多边形表示的离散裂缝203。在本例中，裂缝表示201内的裂缝被表示成在水平层内延伸的平坦长方形。穿过区域200的两个水平层的裂缝从区域200的底部延伸到区域200的顶部。裂缝205代表由顶部水平层界定的裂缝， 裂缝207代表由底部水平层界定的裂缝，裂缝209穿过两个水平层，以便从区域200的底部延伸到区域200的顶部。区域200是可以在方法10的步骤11和方法20的步骤21中提供的区域的例子。图6B示出了按照本发明的一些方面，被选择来近似区域200的裂缝表示201的多面体单元211的界面。具体地，与在方法10的步骤13和方法20的步骤23中进行的操作类似，利用四面体单元分解区域200。像在方法10的步骤15和方法20的步骤27中进行的那样，通过四面体单元之间的界面来近似离散裂缝。如方法20的步骤四和31所述，对网格进行网格调整，以便提高对裂缝近似的质量。四面体单元的界面或边缘描绘了可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的一部分。本领域技术人员应该理解，可以生成各种分辨率的网格，以便在单元数量、网格单元质量与裂缝表示的近似之间取得适当折衷。例如，图7示出了使用各种分辨率为区域200 构建网格的比较。具体地，图7A是使用约54，000个四面体单元生成的，而图7B是使用约 209，000个四面体单元生成的。如方法20的步骤四和31所述，对显示在图7A和7B中的网格进行网格调整，以便提高对裂缝近似的质量。图8通过描绘例示被选择来近似裂缝的四面体单元的网格的映射图比较了以图 7A和7B的分辨率生成的网格。具体地，图8A描绘了使用约54，000个四面体单元生成网格的显示在图7A中的网格的映射图，而图8C描绘了使用约209，000个四面体单元生成网格的显示在图7B中的网格的映射图。作为强调与如何在不同分辨率上通过每个网格中的四面体单元来近似裂缝有关的差异的参考，在图8B中的映射图中示出了描绘在图6A中的裂缝表征的表示。区域213，215和217强调了图8C的较精细分辨率如何能够更好地捕捉特定的几何复杂体，诸如相互接近但没有相交的两个裂缝013)、以小夹角相交的两个裂缝 (215)、或几乎穿过另一个裂缝的平面的一个裂缝(217)。图9描绘了根据本发明的一些方面的有裂缝地下储层的大模拟模型，其中生成网格。具体地，该模拟模型包括在物理尺度上约为17mi X 1. 4mi X 1. Imi并包括1021个离散裂缝的区域。模拟模型的内部体积被分解成四面体单元，最精细的四面体单元具有60米分辨率。四面体单元是使用自适应网格细化技术细化的。具体地，四面体单元是通过用在其最长边的中点和与最长边相对的边之间延伸的切面来分割单元而细化的。通过四面体单元近似裂缝，以便通过四面体单元的三角形界面表示它们。具体地，通过显示在图9A中的70，000 个三角形界面或边缘近似裂缝。单元的界面描绘了有裂缝地下储层的网格的一部分。在图 9A中还示出了网格外部的一部分。在图9B中示出了网格的其余外部部分。整个网格被分解成约一百万个四面体单元。图10描绘了按照本发明的一些方面的显示在图9中的大模拟模型的另一种表示， 其中生成另一种网格。模拟模型300包括用标号310表示的1230个离散裂缝、和47个当前或未来计划井(8个流体注入井320和39个生产井330)。参照图11，采用显示在图1和2中的网格化技术来创建具有与离散裂缝310和井 320，330相符的自适应空间分辨率的高质量网格。为了在保持网格分辨率的同时减少网格单元的数量，如方法20的步骤33所述，合并多面体单元。网格340将模型300分解成 197，802个节点和344，805个精细尺度多面体单元350，以便捕捉裂缝网络和井周围的细节。具体地，305，751个基体和39，054个裂缝控制体定义了可以用于在储层模拟器中模拟模型的893，987个流动连接。虽然图9-11执行公开在图1和2中的网格化技术来构建大模拟模型，但本领域技术人员应该理解，这些技术可以应用于包括这些较大地下储层的一个分区的各种尺度的地下储层。 虽然在前面的说明中，结合本发明的一些优选实施例对本发明作了描述，并且为了例示的目的给出了许多细节，但对于本领域技术人员来说，显而易见，可以容易地对本发明加以更改，并且可以不偏离本发明的基本原理地对本文所述的一些其它细节作较大改变。
权利要求
1.一种生成用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的计算机实现的方法，该方法包括(a)提供有裂缝地下储层和被表示在该有裂缝地下储层内的裂缝的表示；(b)构建包括多个多面体单元的网格，所述多面体单元定义多面体单元之间的边界上的单元间界面；(c)选择与裂缝相邻的多个单元间界面，以形成近似裂缝的几何形状的连续界面路径；(d)将近似裂缝的几何形状的连续界面路径与预定裂缝性质相关联；以及(e)输出包括与预定裂缝性质相关联的连续界面路径的网格，以便用于构建有裂缝地下储层的模拟模型。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括 提供一个井；选择与该井相邻的多个单元间界面，以形成近似该井的几何形状的界面井区域；以及将该界面井区域与预定井性质相关联，使得在步骤(e)中输出的网格包括与预定井性质相关联的界面井区域。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括在步骤(c)的选择与裂缝相邻的多个单元间界面，以形成近似裂缝的几何形状的连续界面路径之前，细化至少一个多面体单元。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述多面体单元是四面体，每个四面体具有最长边和与最长边相对的边；以及所述细化至少一个多面体单元包括用在最长边的中点和与最长边相对的边之间延伸的切面来分割四面体。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述细化至少一个多面体单元包括使用自适应网格细化技术。
6.如权利要求3所述的方法，其中所述细化至少一个多面体单元响应于迫近函数。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述迫近函数确定每个多面体单元与从由裂缝、注入井和生产井构成的组中选择的与每个多面体单元相邻的特征之一之间的距离。
8 如权利要求1所述的方法，进一步包括在步骤(e)输出网格之前合并两个或更多个多面体单元。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括识别节点的位置，所述节点通过两个或更多个多面体单元共享的顶点来表征；以及优化节点的位置。
10.如权利要求1所述的方法，其中 所述多面体单元是四面体。
11.如权利要求1所述的方法，其中通过在步骤(e)中输出的网格上执行控制方程的离散化来构建模拟模型；以及利用储层模拟器模拟所述模拟模型，以便直观显示有裂缝地下储层内的流体流动。
12.如权利要求1所述的方法，其中预定裂缝性质定义网格内的裂缝-裂缝、裂缝-基体、和基体-基体连接。
13.—种生成用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格的系统，该系统包括用户接口，用于向系统输入信息，该信息包括有裂缝地下储层和被表示在有裂缝地下储层内的裂缝的表示；数据库，配置成存储包括来自用户接口的输入信息的数据；计算机处理器，配置成接收来自数据库的存储数据和响应于所述存储数据执行软件程序；以及可在所述计算机处理器上执行的所述软件程序，所述软件程序包括(a)分解模块，用于构建包括多个多面体单元的网格，所述多面体单元定义多面体单元之间的边界上的单元间界面；以及(b)界面选择模块，用于选择与裂缝相邻的多个单元间界面，以形成近似裂缝的几何形状的连续界面路径，所述连续界面路径与预定裂缝性质相关联；其中，包括与预定裂缝性质相关联的连续界面路径的网格被输出，以便构建有裂缝地下储层的模拟模型。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述软件程序进一步包括从由如下构成的组中选择的模块之一(c)细化模块，用于根据确定每个多面体单元和与每个多面体单元相邻的特征之间的距离的迫近函数，自适应地细化多面体单元，所述特征是从由裂缝、注入井和生产井构成的组中选择的；(d)合并模块，用于合并两个或更多个多面体单元；以及(e)网格调整模块，用于优化网格内节点的位置。
15.如权利要求13所述的系统，其中，所述界面选择模块进一步选择多个单元间界面，以形成近似井的几何形状的界面井区域，所述界面井区域与预定井性质相关联，使得输出网格包括与预定井性质相关联的界面井区域。
全文摘要
本发明提供了生成精确网格的计算机实现系统和方法，该精确网格可以用于模拟像有裂缝地下储层那样的高度复杂的地下储层。提供有裂缝地下储层和被表示在有裂缝地下储层内的裂缝的表示。有裂缝地下储层的表示被分解成多面体单元。选择多面体单元之间的界面来近似被显性表示在有裂缝地下储层内的离散裂缝。所选界面用于生成可以用于构建有裂缝地下储层的模拟模型的网格。
文档编号G06T17/05GK102239507SQ200980148461
公开日2011年11月9日 申请日期2009年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者B·T·马里森, 惠文洪 申请人:雪佛龙美国公司