[發(fā)明專利]具有用于非對(duì)角占優(yōu)的不定系數(shù)矩陣的壓力求解器的儲(chǔ)層模擬

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980062351.6
• 申請(qǐng)日: 2019-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN112752894B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿里·海達(dá)爾·多魯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沙特阿拉伯石油公司
• 主分類號(hào): E21B43/00
• 分類號(hào): E21B43/00;G06F30/23
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 張娜;顧麗波

在通過計(jì)算機(jī)處理進(jìn)行儲(chǔ)層模擬期間確定儲(chǔ)層模型的網(wǎng)格單元之間的壓力分布期間，改進(jìn)了計(jì)算機(jī)的性能。當(dāng)條件導(dǎo)致處理中涉及的系數(shù)矩陣變得不定時(shí)，可以證明難以獲得收斂。不定系數(shù)矩陣的出現(xiàn)可能是由于與汽液平衡有關(guān)的儲(chǔ)層中的物理?xiàng)l件導(dǎo)致的，或者是由于不適當(dāng)?shù)膶?dǎo)數(shù)而在數(shù)值上產(chǎn)生的非物理?xiàng)l件導(dǎo)致的。當(dāng)在儲(chǔ)層模擬期間收斂變得困難時(shí)，避免了傳統(tǒng)的先前采取的時(shí)間步長(zhǎng)切割的校正動(dòng)作。對(duì)于具有涉及數(shù)百萬、數(shù)十億或更多數(shù)量的未知參數(shù)值的模型的非常大的儲(chǔ)層，在計(jì)算機(jī)使用和時(shí)間方面，時(shí)間步長(zhǎng)切割已經(jīng)被證明是非常昂貴的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲(chǔ)層模擬，并且尤其涉及在流體生產(chǎn)期間考慮儲(chǔ)層中的流體流動(dòng)和壓力分布的模擬方法。

背景技術(shù)

在油氣工業(yè)中，為了勘探和生產(chǎn)的目的，需要處理大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)化的模擬、建模和分析。例如，地下烴儲(chǔ)層的開發(fā)通常包括儲(chǔ)層的計(jì)算機(jī)模擬模型的開發(fā)和分析。儲(chǔ)層的實(shí)際模擬模型及其流體的存在有助于預(yù)測(cè)來自烴儲(chǔ)層的最佳未來油氣采收。油氣公司已經(jīng)開始依賴于模擬模型，作為增強(qiáng)開發(fā)石油儲(chǔ)備的能力的重要工具。

地下烴儲(chǔ)層通常是含有石油流體混合物和水的復(fù)雜巖層。儲(chǔ)層流體含量通常存在于兩個(gè)或更多個(gè)流體相中。儲(chǔ)層流體中的石油混合物通過鉆入這些巖層并在其中完井的井來生產(chǎn)。有時(shí)，諸如水或氣體或兩者的流體也被注入這些巖層中以提高石油流體的采收。

儲(chǔ)層模擬屬于多孔介質(zhì)模擬中流動(dòng)(flow)的一般領(lǐng)域。然而，儲(chǔ)層模擬通常涉及處于高壓和高溫下的地下地質(zhì)構(gòu)造中的多種烴組分和多個(gè)流體相。這些烴流體和所包含的地下水的化學(xué)相行為必須在這些模擬器中考慮。

模擬模型包含描述巖層和井的特定幾何形狀的體積數(shù)據(jù)，以及諸如流體和巖石性質(zhì)的儲(chǔ)層性質(zhì)數(shù)據(jù)，以及與所討論的油田或氣田的特定儲(chǔ)層有關(guān)的生產(chǎn)和注入歷史。模擬模型由模擬器(稱為儲(chǔ)層模擬器)形成，該模擬器是在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)S上運(yùn)行的一套計(jì)算機(jī)程序。

運(yùn)行這些模型的儲(chǔ)層模擬器是計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)值方法，或編碼算法和基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。表示這些烴儲(chǔ)層中流體運(yùn)動(dòng)的物理性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型是非線性偏微分方程組，其描述了由流體的生產(chǎn)注入引起的這些儲(chǔ)層中的瞬時(shí)多相、多成分流體流動(dòng)和物質(zhì)平衡行為，以及儲(chǔ)層流體的壓力體積溫度(PVT)關(guān)系。

通過將體積細(xì)分為連續(xù)單元(也稱為網(wǎng)格塊)，儲(chǔ)層模擬器模擬地下儲(chǔ)層和所包括的周圍多孔巖層中的多相多成分流體流動(dòng)和物質(zhì)平衡。在模擬模型中，儲(chǔ)層因此被組織成多個(gè)單獨(dú)的單元。單元或網(wǎng)格塊是應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型的基本有限體積。單元的數(shù)量根據(jù)模擬所需的分辨率和所討論的儲(chǔ)層的尺寸而變化。

對(duì)于大的儲(chǔ)層，例如在工業(yè)中已知為巨型儲(chǔ)層的類型，其可以具有數(shù)十億桶的原始石油地質(zhì)儲(chǔ)量(OOIP)，網(wǎng)格單元的數(shù)量可以是數(shù)億到十億以上。需要這一數(shù)量的單元以便具有足夠的分辨率來表示流動(dòng)動(dòng)力學(xué)、地層巖石孔隙率和滲透率異質(zhì)性以及儲(chǔ)層內(nèi)的許多其它地質(zhì)和沉積復(fù)雜性。這種尺寸的儲(chǔ)層的模擬可以被稱為千兆單元儲(chǔ)層模擬。圖1在100處示出了用于儲(chǔ)層模擬的地下儲(chǔ)層的示例結(jié)構(gòu)化儲(chǔ)層網(wǎng)格模型。