储层仿真中的并行求解或全耦合全隐式井眼建模制造技术

在使用Jacobian矩阵方法的全耦合全隐式储层仿真系统中，改进了计算机处理时间和结果。提供近似逆条件子，其以与系统矩阵的网格到网格流动项相当的精度和鲁棒性来处理井影响矩阵。因为收敛到相同的可接受容限所需的求解器迭代更少，所以该方法高度可并行化、且可以更快地执行数据处理。

Parallel solution or fully coupled fully implicit wellbore modeling in reservoir simulation

In a fully coupled fully implicit reservoir simulation system using Jacobian matrix method, the computer processing time and results are improved. An approximate inverse condition is provided to deal with the well impact matrix with the same accuracy and robustness as the mesh-to-mesh flow term of the system matrix. Because less iteration is required to converge to the same acceptable tolerance, the method is highly parallelizable and can perform data processing faster.

【技术实现步骤摘要】
储层仿真中的并行求解或全耦合全隐式井眼建模本申请是申请号为201680043093.3、申请日为2016年5月17日、专利技术名称为“储层仿真中的并行求解或全耦合全隐式井眼建模”的专利申请的分案申请。专利技术人：LarrySiu-KuenFUNG
本专利技术涉及油气储层的计算机化仿真，具体地，涉及在大型高分辨率储层仿真模型中对储层中的井眼流动的仿真，其中该储层具有与数千个储层网格单元紧密耦合的复杂多分支(multi-lateral)井。
技术介绍
储层仿真被广泛用于石油工业中，以通过计算机处理来分析地下油气储层的性能并管理和优化来自这些储层的产量。一种类型的储层仿真就是所谓的全耦合全隐式井-储层仿真。目前，大部分钻井都是具有很长延伸的多分支水平井，以增加储层接触。同时，采用更精细的网格储层仿真模型，以提高采收过程分析的保真度,并更好地优化和规划未来的储层管理运营。因此，穿过数千网格单元的多分支井并不罕见。为了正确地仿真井眼内和井眼周围的流动的物理现象，也可以对井进行分段以详细表示井眼内的流动物理。这又导致了流体流入和流出井单元的流入性能计算的更精确的边界条件。就目前所知，现有技术的计算机化全耦合全隐式储层仿真器在对仿真器的迭代求解器的预条件步骤的构建中已使用所谓的行和(Rowsum)或列和(Colsum)近似。这是因为比Rowsum或Colsum近似更早期的方法，要么使用储层方程来预先消除井方程，要么使用井方程和储层方程两者对复合矩阵直接应用预条件方法。然而，这些更早期的方法只适用于井所穿透的网格单元数目较少的情况。否则，在更早期方法的求解矩阵中填充项的数目变得太大并且不切实际。因为井方程组和储层方程组具有不同的特性和困难，因此更早期的求解方法在许多情况下太复杂而无法实现。同时，每个井段的代数方程的数目通常不同于每个储层网格单元的方程数目。这使得处理器节点分配的求解器统计(book-keeping)以及储层和井单元数据分布复杂化，并且还降低了代码复杂度、对求解算法的影响以及代码效率。用于取代更早期的方法来考虑井影响矩阵的Rowsum或Colsum方法易于实施，并且如上所述通常用于当前的储层仿真器中。不幸的是，对于在正常情况下长延伸多分支井可能穿透数千个网格单元的复杂问题来说，这种方法不可靠并且缺乏所需的鲁棒性。对于利用精细网格建模的高度非均质储层来说，而且当井在交叉流动时(这意味着一些井射孔可能有流体流入井眼，而另一些井射孔则可能有从井眼到储层的回流)，尤其如此。
技术实现思路
简而言之，本专利技术提供了一种新的改进的计算机实施的方法，其在多分支井的井眼中的多相流体的流动的计算机化储层仿真中对这样的流体的多相流的流动进行仿真，多分支井在储层中沿着其长度范围的多个位置处具有与地下油气储层单元的流动交换，所述地下油气储层单元基于输入的储层数据而被组织为储层单元的网格，其中储层单元具有发生在其中的多相流体流动。所述计算机实施的方法在由多个连续网格单元形成的网格中，将储层划分为多个储层网格单元；并且在由多个连续井眼单元形成的网格中，沿着井眼的长度将多分支井眼划分为多个井眼单元。建立了储层网格单元内的状态变化和压力的表示、以及在与井眼单元流动交换的位置处的与井眼单元的流动交换的表示。针对井眼单元建立与井眼单元的流动交换的表示、以及在与储层网格单元流动交换的位置处的与储层网格单元的流动交换的表示。基于针对储层网格单元建立的与井眼单元的流动交换的表示以及针对具有流动交换的井眼单元建立的与储层网格单元的流动交换的表示，通过井影响项的矩阵-向量乘法运算，来形成作为级数展开的级数预条件子。在计算机中应用共轭残差交互矩阵解法以求解储层网格单元和井眼单元中的多相流体的流动的表示，并获得残差。重复通过矩阵-向量乘法运算来形成级数预条件子的步骤、以及在计算机中应用共轭残差交互矩阵解法来求解井眼单元的多相流体流动的表示的步骤，直到所获得的残差在已建立的精度极限以内。存储当所获得的残差在已建立的精度极限内时的对井眼单元的多相流体的流动的表示的计算机化仿真，并且输出显示由所存储的对储层中的井眼的多相流体流动的表示的计算机化仿真形成。本专利技术还提供了一种新的改进的数据处理系统，其用于在多分支井的井眼中的多相流体的流动的计算机化仿真，多分支井在储层中沿着其长度范围的多个位置处具有与地下油气储层单元的流动交换，所述地下油气储层单元基于输入的储层数据而被组织为储层单元的网格，其中储层单元具有发生在其中的多相流体流动。所述数据处理系统包括处理器，其在由多个连续网格单元形成的网格中，将储层划分为多个储层网格单元；并且在由多个连续井眼单元形成的网格中，沿着井眼的长度将多分支井眼划分为多个井眼单元。所述处理器还针对储层网格单元建立储层网格单元内的状态变化和压力的表示、以及在与井眼单元流动交换的位置处的与井眼单元的流动交换的表示。所述处理器还针对井眼单元建立与井眼单元的流动交换的表示、以及在与储层网格单元流动交换的位置处的与储层网格单元的流动交换的表示。所述处理器随后基于针对储层网格单元建立的与井眼单元的流动交换的表示以及针对具有流动交换的井眼单元建立的与储层网格单元的流动交换的表示，通过井影响项的矩阵-向量乘法运算，来形成作为级数展开的级数预条件子。所述处理器在计算机中应用共轭残差交互矩阵解法以求解储层网格单元和井眼单元中的多相流体的流动的表示，以获得残差。所述处理器随后重复通过矩阵-向量乘法运算来形成级数预条件子的步骤、以及在计算机中应用共轭残差交互矩阵解法来求解井眼单元的多相流体流动的表示的步骤，直到所获得的残差在已建立的精度极限以内。所述数据处理系统还包括：存储器，其存储当所获得的残差在已建立的精度极限内时的对井眼单元的多相流体的流动的表示的计算机化仿真；和显示器，其显示所存储的对储层的井眼单元的多相流体流动的表示的计算机化仿真。分支分支分支本专利技术还提供了一种新的改进的数据存储装置，其具有存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机可操作指令，计算机可操作指令用于使数据处理器仿真多分支井的井眼中的多相流体的流动，在储层中各多分支井在沿着其长度范围的多个位置处具有与地下油气储层单元的流动交换，所述地下油气储层单元基于输入的储层数据而被组织为储层单元的网格。所存储的指令使处理器在由多个连续网格单元形成的网格中将储层划分为多个储层网格单元；并且在由多个连续井眼单元形成的网格中沿着井眼的长度将各多分支井眼划分为多个井眼单元。所存储的指令使处理器针对储层网格单元建立储层网格单元内的状态变化和压力的表示、以及在与井眼单元流动交换的位置处的与井眼单元的流动交换的表示；以及针对井眼单元建立与井眼单元流动交换的表示、以及在与储层网格单元流动交换的位置处的与储层网格单元的流动交换的表示。所存储的指令还使所述处理器基于针对储层网格单元建立的与井眼单元流动交换的表示以及针对具有流动交换的井眼单元建立的与储层网格单元流动交换的表示，通过井影响项的矩阵-向量乘法运算，来形成作为级数展开的级数预条件子。所存储的指令使处理器在计算机中应用共轭残差交互矩阵解法以求解储层网格单元和井眼单元中的多相流体的流动的表示，以获得残差。所存储的指令使处理器重复以下步骤：通过矩阵-向量乘法运算来形成级数预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算机实施的方法，用来仿真地下油气储层中的多分支井的井眼中的多相流体流动，在储层中所述多分支井在沿着其长度范围的多个位置处具有地下储层单元的流体交换，所述地下储层单元基于输入的储层数据而被组织为储层单元的网格，所述储层单元具有发生在其中的多相流体流动，所述计算机实施的方法包含以下步骤：在计算机中，针对与所述多分支井中的特定多分支井具有流动交换的储层单元，将具有储层数据、压力方程和流动方程的全耦合非线性隐式储层方程组组织为储层计算矩阵、储层和流体流动未知量的向量、以及储层质量平衡残差的向量；在所述计算机中，针对与所述储层单元中的特定储层单元具有流动交换的井眼单元，将具有井数据和流动方程的全耦合非线性隐式井方程组组织为井眼计算矩阵、流体流动未知量的向量、以及井眼质量及动量平衡残差的向量；在所述计算机中基于所述井眼单元与所述储层单元的流动交换来组织井影响矩阵；在所述计算机中组织包含所述储层计算矩阵和所述井眼计算矩阵的全系统计算矩阵、全系统未知量的向量、以及全系统残差的向量；提取所述储层计算矩阵和井眼计算矩阵的压力系数；从所述全系统残差中提取压力残差；通过使所提取的压力残差最小化来求解在所述全系统计算矩阵的所述储层单元和井眼单元内压力的近似压力解；基于所述近似压力解，来更新所述全系统计算矩阵的储层单元的流体压力和残差；针对所述全系统计算矩阵、井影响矩阵、以及经过更新的压力和残差，来计算近似全系统更新；将所述近似全系统更新与所述经过更新的流体压力相结合；以及更新所述全系统残差；以及通过使用所述全耦合非线性守恒方程组和所述经过更新的系统残差来求解所述全系统计算矩阵，以确定所述多相流体流动。...

【技术特征摘要】
2015.05.20 US 62/164,0831.一种计算机实施的方法，用来仿真地下油气储层中的多分支井的井眼中的多相流体流动，在储层中所述多分支井在沿着其长度范围的多个位置处具有地下储层单元的流体交换，所述地下储层单元基于输入的储层数据而被组织为储层单元的网格，所述储层单元具有发生在其中的多相流体流动，所述计算机实施的方法包含以下步骤：在计算机中，针对与所述多分支井中的特定多分支井具有流动交换的储层单元，将具有储层数据、压力方程和流动方程的全耦合非线性隐式储层方程组组织为储层计算矩阵、储层和流体流动未知量的向量、以及储层质量平衡残差的向量；在所述计算机中，针对与所述储层单元中的特定储层单元具有流动交换的井眼单元，将具有井数据和流动方程的全耦合非线性隐式井方程组组织为井眼计算矩阵、流体流动未知量的向量、以及井眼质量及动量平衡残差的向量；在所述计算机中基于所述井眼单元与所述储层单元的流动交换来组织井影响矩阵；在所述计算机中组织包含所述储层计算矩阵和所述井眼计算矩阵的全系统计算矩阵、全系统未知量的向量、以及全系统残差的向量；提取所述储层计算矩阵和井眼计算矩阵的压力系数；从所述全系统残差中提取压力残差；通过使所提取的压力残差最小化来求解在所述全系统计算矩阵的所述储层单元和井眼单元内压力的近似压力解；基于所述近似压力解，来更新所述全系统计算矩阵的储层单元的流体压力和残差；针对所述全系统计算矩阵、井影响矩阵、以及经过更新的压力和残差，来计算近似全系统更新；将所述近似全系统更新与所述经过更新的流体压力相结合；以及更新所述全系统残差；以及通过使用所述全耦合非线性守恒方程组和所述经过更新的系统残差来求解所述全系统计算矩阵，以确定所述多相流体流动。2.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，在具有多个计算机节点的处理器中执行所述计算机实施的方法，每个所述计算机节点包含多个并行运行的计算机核心，并且还包含以下步骤：根据并行运行的计算核心的数目来将所述储层数据和所述井数据划分为多个并行数据子域；以及分配经过划分的数据子域以形成并行数据子域。3.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，隐式井方程包含井速率方程。4.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，隐式储层方程包含物质平衡方程。5.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，隐式储层方程包含相饱和度平衡。6.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，隐式储层方程包含相平衡方程。7.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述储层被组织为超过一百万个单元的网格块的域。8.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，还包括以下步骤：形成对所确定的多相流体流动的输出显示。9.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，还包括以下步骤：形成对所确定的多相流体流动的记录。10.一种数据处理系统，用来仿真地下油气储层中的多分支井的井眼中的多相流体流动，在储层中所述多分支井在沿着其长度范围的多个位置处具有与地下储层单元的流体交换，所述地下储层单元基于输入的储层数据而被组织为储层单元的网格，所述储层单元具有发生在其中的多相流体流动，所述数据处理系统包含：处理器，用于执行以下步骤：在计算机中，针对与所述多分支井中的特定多分支井具有流动交换的储层单元，将具有储层数据、压力方程和流动方程的全耦合非线性隐式储层方程组组织为储层计算矩阵、储层和流体流动未知量的向量、以及储层残差的向量；在所述计算机中，针对与所述储层单元中的特定储层单元具有流动交换的井眼单元，将具有井数据和流动方程的全耦合非线性隐式井方程组组织为井眼计算矩阵、流体流动未知量的向量、以及井眼残差的向量；在所述计算机中，基于所述井眼单元与所述储层单元的流动交换来组织井影响矩阵；在所述计算机中，组织包含所述储层计算矩阵和所述井眼计算矩阵的全系统计算矩阵、全系统未知量的向量、以及全系统残差的向量；提取所述储层计算矩阵和井眼计算矩阵的压力系数；从所述全系统残差中提取压力残差；通过使所提取的压力残差最小化来求解所述全系统计算矩阵的所述储层单元和井眼单元内压力的近似压力解；基于所述近似压力解，来更新所述全系统计算矩阵的储层单元的流体压力和残差；针对所述全系统计算矩阵、井影响矩阵、以及经过更新的压力和残差，来计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉里·SK·冯，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA