[發(fā)明專利]一種基于高階速度場擬合的流線追蹤方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911379331.X
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111144008A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張楠;曹杰;余華貴;任龍;高輝;陳明強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 弋才富

一種基于高階速度場擬合的流線追蹤方法，以離散網(wǎng)格內(nèi)擬合壓力的高階多項(xiàng)式為基礎(chǔ)，依據(jù)達(dá)西定律推導(dǎo)得出網(wǎng)格內(nèi)速度場的高階多項(xiàng)式形式，利用離散網(wǎng)格壓力和網(wǎng)格界面平均速度有限差分的數(shù)值解求解網(wǎng)格內(nèi)的速度場分布、流線軌跡及飛行時間，定位流線的下游網(wǎng)格，將流線在本網(wǎng)格內(nèi)的出口作為下游網(wǎng)格的入口，重復(fù)求解流線軌跡、飛行時間和下游網(wǎng)格入口，直至生產(chǎn)井網(wǎng)格，追蹤得到完整的高階流線；本發(fā)明給出了流線軌跡的解析解，計(jì)算效率更高，精確度和收斂性更強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣開發(fā)數(shù)值模擬技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于高階速度場擬合的流線追蹤方法。

背景技術(shù)

流線是某一確定瞬時流場中的一組空間曲線，每條曲線上的每一點(diǎn)都與速度矢量相切。作為油藏?cái)?shù)值模擬的一種核心算法，流線模擬能夠根據(jù)儲層地質(zhì)結(jié)構(gòu)、油氣藏和流體物性、井網(wǎng)布置、完井方式、開發(fā)方式，說明流體的來向、流向與去向，直觀反映瞬時流場和儲層動用情況，動態(tài)展現(xiàn)注采井組的受效關(guān)系。相比其它油藏?cái)?shù)值模擬方法，流線模擬具有計(jì)算速度快和流場可視化表征兩大優(yōu)勢，尤其是流體流動軌跡等數(shù)據(jù)很難通過其它油藏?cái)?shù)值模擬方法得到，流線模擬對科學(xué)高效開發(fā)油氣藏具有重要意義。

流線追蹤是指在給定油藏地質(zhì)模型、井網(wǎng)類型、完井方式、開發(fā)方案、油藏和流體物性的情況下，追蹤流線的軌跡并計(jì)算飛行時間。流線追蹤是流線模擬的第一步，流線追蹤中出現(xiàn)的錯誤會在之后的傳質(zhì)方程求解、實(shí)際工程應(yīng)用中被進(jìn)一步放大，導(dǎo)致結(jié)果謬誤。因此，提高流線追蹤的精度和速度，對于提高流線模擬結(jié)果的精確度和可靠度，指導(dǎo)油氣田開發(fā)方案設(shè)計(jì)及優(yōu)化具有重要意義。

流線追蹤是在已知離散網(wǎng)格壓力的條件下進(jìn)行的。流線追蹤的一般步驟為：依據(jù)網(wǎng)格壓力或網(wǎng)格界面流量求解各網(wǎng)格內(nèi)的速度場，并依此得出流線在本地網(wǎng)格中的出入口位置和飛行時間；定位此流線的上、下游網(wǎng)格。依次重復(fù)以上步驟直至注采井，得到完整的流線。常用的油藏?cái)?shù)值模擬商業(yè)軟件中的流線模塊是基于傳統(tǒng)的Pollock追蹤方法，在應(yīng)用于復(fù)雜的地質(zhì)模型時，常會出現(xiàn)流線追蹤結(jié)果不穩(wěn)定、甚至出錯的現(xiàn)象。這主要是因?yàn)镻ollock流線追蹤方法對速度場逼近的簡化處理：它假設(shè)同一網(wǎng)格邊界上的法向速度都相同，速度矢量沿著自身方向呈線性變化。但實(shí)際上，網(wǎng)格界面上各點(diǎn)的速度不同，尤其是當(dāng)?shù)刭|(zhì)模型復(fù)雜或流動介質(zhì)改變時，傳統(tǒng)的Pollock流線追蹤方法將無法滿足運(yùn)算精度上的要求。為保證流線模擬能夠成功應(yīng)用于各類油氣藏，國內(nèi)外學(xué)者從多個方面著手改進(jìn)流線追蹤方法。

2006年Journal of Computational Physics第219期，Matringe等推導(dǎo)出了不規(guī)則三角形和四邊形網(wǎng)格內(nèi)的速度場逼近多項(xiàng)式及相應(yīng)流函數(shù)的半解析解。2009年SPEJournal第14期，Peng等提出了Darcy-stokes模型中的流線追蹤方法。2010年SPEJournal第15期，Jimenez等提出了在斷層處的流線追蹤方法。2012年Water ResourcesResearch第48期，Zhang等提出了多邊形網(wǎng)格中的流線追蹤方法。2015年Transport inPorous Media第109期，Nunes等人提出了孔隙尺度下的流線追蹤方法。2016年特種油氣藏第23期，劉洪和趙隆順利用形函數(shù)插值對壓力場進(jìn)行加密,然后進(jìn)行流線追蹤。2018年在SPE Annual Technical Conference and Exhibition，Chen等基于雙孔雙滲概念提出了天然裂縫儲層中的流線追蹤方法。2018年SPE Journal第23期，Wang等提出了近井周圍流線追蹤的解析方法。2018年Computational Geosciences第22期，Tang等提出了近井周圍的流線追蹤的數(shù)值方法。2004年Water Resources Research第40期，Donato和Blunt提出了雙孔單滲模型中流線追蹤方法。專利CN201810133612.6公開了一種基于質(zhì)點(diǎn)追蹤算法實(shí)現(xiàn)流線模擬的加速方法。存在的主要問題是：(1)現(xiàn)有的流線追蹤方法在選擇速度場逼近方程時參考的都是某一類數(shù)值方法，并未考慮其方程的物理意義，缺乏一定的科學(xué)性。(2)現(xiàn)有的流線追蹤方法選用的速度場逼近方程以低階多項(xiàng)式為主，其精確度和收斂性較差。

發(fā)明內(nèi)容