多孔介質中多相流的基于間接誤差的動態升級制造技術

本發明專利技術提供了計算機實施的系統和方法，用于基于給定模型的動態模擬的升級方法。此系統和方法可以配置為使升級的模型的精度經間接誤差測量值而連續地被監視。如果間接誤差測量值大于規定的容限，則升級的模型用通過多尺度有限體積法重建的近似精細尺度信息來動態更新。多相流的升級可以包括基礎精細尺度的流信息。自適應延拓和限制算子被應用于構造近似精細尺度解的流和輸運方程。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開總地涉及用于表征地下地層(subsurface formation)的計算機實施的模擬器，更具體地，涉及使用多尺度方法來模擬地下地層內的流體流(fluid flow)的計算機實施的模擬器。
技術介紹
自然的多孔介質，例如包含烴的地下儲層，通常為高度異質并且復雜的地質構造。 雖然近來的發展特別是在表征和數據集成方面的發展已經提供了越來越詳細的儲層模型， 但是傳統的模擬技術往往缺乏考慮這些結構的所有精細尺度細節的能力。已經開發出各種方法和技術來應對這種分辨率的差距。已經特別地采用了升級(upscale)來通過粗化模型的精細尺度分辨率使計算更容易。多孔介質中多相流的升級非常復雜，這是由于很難描述異質滲透率分布的效果和多相流參數及變量。因為多孔介質中多相流的驅替過程(displacement process)呈現出對過程和邊界條件的強烈依賴性，能被應用于具有多種工作條件的多相流的通用粗網格模型的構建先前受到了阻礙。
技術實現思路
本專利技術針對基于模型的動態模擬的升級方法提供了計算機實施的系統和方法。例如，可以這樣配置計算機實施的系統和方法，使得升級模型的精度經由間接誤差測量值而被連續地監視。如果間接誤差測量值大于規定的容限，則利用通過多尺度有限體積法重建的近似精細尺度信息來動態地更新升級模型。多相流的升級包括基礎(underlying)精細尺度的流信息。在構建近似精細尺度解時，將自適應延拓(prolongation)和限制算子應用于流和輸運方程。作為另一示例，一種系統和方法可以包括生成定義多個精細單元的精細網格、定義多個粗單元(所述粗單元之間具有界面，并且粗單元是精細單元的集合)的粗網格、和定義多個二重粗控制體積(二重粗控制體積是精細單元的集合并且具有界定二重粗控制體積的邊界)的二重粗網格。在此例中，可以通過求解局部橢圓問題來在二重粗控制體積上計算二重基本函數。在至少兩個時間步長中在粗網格上計算一個模型。該模型可以包括表示地下儲層中的流體流的一個或多個變量，其中至少一個變量表示響應于計算出的二重基本函數的流體流。對于一個時間步長，計算一個模型可以包括通過將至少一個自適應準則應用于該模型的變量來將粗網格的粗單元劃分成多個區域。這些區域可以包括對應于注入到地下儲層中的驅替流體尚未侵入其中的粗單元的第一區域和對應于驅替流體已經侵入其中的粗單元的第二區域。可以在滿足第一自適應準則的粗單元之間的界面處建立第一區域和第二區域之間的邊界。計算該模型還可以包括用至少一個相應的精細尺度變量來更新第二區域中該模型的至少一個粗尺度變量，該至少一個相應的精細尺度變量是在第二區域上重建的并與精細單元相關聯。計算出的模型(包括更新后的至少一個粗尺度變量)可以對每個時間步長的地下儲層中的流體流建模。當兩個粗單元之間的界面兩側的飽和度變化高于第一預定飽和度閾值時滿足第一自適應準則。所述至少一個相應的精細尺度變量可以基于非線性內插法重建。所述區域還可以包括對應于驅替流體已經掃過的粗單元的第三區域。可以在滿足第二自適應準則的粗單元之間的界面處建立第二區域和第三區域之間的邊界。當兩個粗單元之間的界面兩側的飽和度變化低于第二預定飽和度閾值并且該界面兩側的速度變化低于預定的速度閾值時滿足第二自適應準則。對于此例，計算此模型可以包括利用第三區域中至少一個粗尺度變量的線性內插來更新第三區域中所述至少一個粗尺度變量。在另一例子中，計算此模型可以包括利用第三區域中至少一個粗尺度變量的漸近擴展來更新第三區域中所述至少一個粗尺度變量。作為另一例子，一種方法和系統可以包括輸出或顯示計算出的模型，該模型包括更新的至少一個粗尺度變量或者包括該更新的至少一個粗尺度變量的表示地下儲層中的流體流的多個變量。模型可以包括一個或多個流體流方程和一個或多個輸運方程。粗尺度變量可以是流通度(transmissibility)、壓力、速度、分數流(fractional flow)和/或飽和度。當粗尺度變量是壓力時，可以通過應用壓力限制算子來重建精細尺度壓力，該壓力限制算子是在粗單元中心采樣的點。當粗尺度變量是速度時，可以通過應用速度限制算子來重建精細尺度速度，該速度限制算子是粗單元的界面處的速度和。當粗尺度變量是飽和度時，可以通過應用飽和度限制算子來重建精細尺度飽和度，該飽和度限制算子是粗單元的體積平均飽和度。此外，可以基于精細尺度的重建飽和度分布來更新粗尺度分數流。當粗尺度變量是分數流和飽和度時，可以根據粗網格上的飽和度自前一時間步長的變化來估計一個時間步長中粗網格上的分數流曲線。對于此例，利用精細尺度變量更新第二區域中的模型的至少一個粗尺度變量可以包括將一相應的延拓算子應用到所述至少一個粗尺度變量以在精細網格上提供精細尺度變量，將有限體積法應用到精細單元上的相應精細尺度變量以提供精細尺度變量的至少一個相應的精細尺度解，以及將相應的限制算子應用到精細尺度變量的精細尺度解以提供更新的粗尺度變量。所述相應的延拓算子可以是計算出的二重基本函數的線性組合。此模型可以包括一個或多個流方程和一個或多個輸運方程，這里所述至少一個相應的精細尺度變量包括壓力、速度和飽和度。將有限體積法應用到該至少一個相應的精細尺度變量可以包括提供壓力解、根據壓力解構建精細尺度速度場，以及利用構建的精細尺度速度場求解精細網格上的一個或多個輸運方程。計算該模型(包括表示劃分的區域上的地下儲層中流體流的一個或多個變量，以提供具有更新的粗尺度變量的計算出的模型)可以提高計算的效率和精確度并減小計算開銷。作為這樣的技術的應用領域的一個說明，這樣的技術可以用于操作地下儲層的方法，來實現通過注入到地下儲層的驅替流體(例如水)對于儲層流體(例如油)的改進的驅替。對于這種應用，一種系統和方法可以執行任意前述技術的步驟，并且根據對應于計算出的模型的工作條件向地下儲層應用驅替流體過程，該模型包括通過執行前述的方法和系統而產生的更新的至少一個粗尺度變量。工作條件可以包括但是不限于驅替流體注入速率、儲層流體產生速率、驅替流體的注入位置、儲層流體的產生位置、驅替流體分數流曲線、 儲層流體分數流曲線、地下儲層操作期間在不同相應前端的驅替流體和儲層流體飽和度、 前端形狀、和地下儲層操作期間在不同的注入孔體積(pore volumes injected, PVI)或不同時間步長的驅替流體和儲層流體飽和度。附圖說明 圖1是用于對地下儲層中的流體流建模的示例計算機結構的方塊圖。圖2是2D精細尺度網格域的示意圖，該2D精細尺度網格域劃分成初級粗網格(粗實線)和二重粗網格(虛線)。圖3是劃分成具有9個相鄰粗單元(1-9)的初級粗網格和具有4個相鄰二重粗單元A-D的二重粗網格的2D域示意圖。圖4是具有動態精細尺度分辨率的粗尺度流和輸運操作的示意圖。圖5A-5B顯示了模型的示例計算流程圖。圖6A-6C是表示二維儲層模型的特征的顯示，該模型包括滲透率分布(6A)、用于精細尺度模擬的飽和度分布(6B)和用于模擬的體積平均的精細尺度解(6C)。圖7A-7C是表示二維儲層模型的升級模型模擬的顯示，該模型包括精細尺度速度重建(7A)、精細尺度飽和度重建(7B)和飽和度分布(7C)。圖8A-8C是表示二維儲層模型的升級模型模擬的顯示，該模型包括精本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種計算機實施的利用模型來對地下儲層中的流體流建模的方法，包括：（ａ）生成精細網格、粗網格、和二重粗網格，該精細網格定義與該地下儲層相關聯的多個精細單元，該粗網格定義多個粗單元，所述粗單元之間具有界面，并且粗單元是精細單元的集合，該二重粗網格定義多個二重粗控制體積，該二重粗控制體積是精細單元的集合并且具有界定該二重粗控制體積的邊界；（ｂ）通過求解局部橢圓問題來計算二重粗控制體積上的二重基本函數；（ｃ）在計算機系統上，在多個時間步長中在粗網格上計算所述模型，其中：該模型包括代表地下儲層中的流體流的一個或多個變量，代表流體流的所述一個或多個變量中的至少一個響應于所計算的二重基本函數；對于每個時間步長，該計算包括：（ｉ）通過將至少一個自適應準則應用到該模型的變量來將粗網格劃分成多個區域，其中：所述多個區域包括第一區域和第二區域，第一區域對應于注入到地下儲層中的驅替流體尚未侵入其中的粗單元，第二區域對應于驅替流體已經侵入其中的粗單元；以及在滿足第一自適應準則的粗單元之間的界面處建立第一區域和第二區域之間的邊界；和（ｉｉ）利用至少一個相應的精細尺度變量來更新第二區域中該模型的至少一個粗尺度變量，該精細尺度變量是在第二區域上重建的并且與精細單元相關聯；并且包括更新的至少一個粗尺度變量的計算出的模型為每個時間步長對地下儲層中的流體流建模。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】US61/093,6332008年9月2日1.一種計算機實施的利用模型來對地下儲層中的流體流建模的方法，包括(a)生成精細網格、粗網格、和二重粗網格，該精細網格定義與該地下儲層相關聯的多個精細單元，該粗網格定義多個粗單元，所述粗單元之間具有界面，并且粗單元是精細單元的集合，該二重粗網格定義多個二重粗控制體積，該二重粗控制體積是精細單元的集合并且具有界定該二重粗控制體積的邊界；(b)通過求解局部橢圓問題來計算二重粗控制體積上的二重基本函數；(c)在計算機系統上，在多個時間步長中在粗網格上計算所述模型，其中該模型包括代表地下儲層中的流體流的一個或多個變量，代表流體流的所述一個或多個變量中的至少一個響應于所計算的二重基本函數； 對于每個時間步長，該計算包括(i)通過將至少一個自適應準則應用到該模型的變量來將粗網格劃分成多個區域，其中所述多個區域包括第一區域和第二區域，第一區域對應于注入到地下儲層中的驅替流體尚未侵入其中的粗單元，第二區域對應于驅替流體已經侵入其中的粗單元；以及在滿足第一自適應準則的粗單元之間的界面處建立第一區域和第二區域之間的邊界；和( )利用至少一個相應的精細尺度變量來更新第二區域中該模型的至少一個粗尺度變量，該精細尺度變量是在第二區域上重建的并且與精細單元相關聯；并且包括更新的至少一個粗尺度變量的計算出的模型為每個時間步長對地下儲層中的流體流建模。2.根據權利要求1的方法，還包括輸出或顯示包括該更新的至少一個粗尺度變量的計算出的模型。3.根據權利要求1的方法，其中，當兩個粗單元之間的界面兩側的飽和度的變化大于第一預定飽和度閾值時滿足該第一自適應準則。4.根據權利要求1的方法，其中該至少一個相應的精細尺度變量是基于非線性內插重建的。5.根據權利要求1的方法，其中該模型包括一個或多個流體流方程和一個或多個輸運方程。6.根據權利要求1的方法，其中該至少一個粗尺度變量是流通度、壓力、速度、分數流或飽和度。7.根據權利要求6的方法，其中該至少一個粗尺度變量是通過應用壓力限制算子重建的壓力，該壓力限制算子是在粗單元的中心采樣的點。8.根據權利要求6的方法，其中該至少一個粗尺度變量是通過應用速度限制算子重建的速度，該速度限制算子是粗單元的界面處...

【專利技術屬性】
技術研發人員：祥·H·李，
申請(專利權)人：雪佛龍美國公司，
類型：發明
國別省市：US