CN106104309A - 在包含复杂内部边界的域中生成无约束Voronoi网格 - Google Patents
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Abstract
在包含复杂内部边界的域中自动构造了非结构化网格。针对包含复杂故障平面的储层或场构造了仿真网格。在所生成的故障网格点和其它储层/场网格点中进行协调，使能够使用无约束Delaunay三角化。高质量正交非结构化网格为储层仿真提供了良好的收敛性质。
Description
相关申请的交叉引用
本申请涉及用于储层仿真的建模，与以下两个申请一样：申请人的基于2013年2月18日提交的题为“Systems,Methods,and Computer-Readable Media for ModelingComplex Wellbores in Field-Scale Reservoir Simulation”的美国临时专利申请第61/766,056号(SA 5125)、在2014年2月4日提交的题为“Systems,Methods,and Computer-Readable Media for Modeling Complex Wellbores in Field-Scale ReservoirSimulation”的在先同时待审的美国专利申请第14/171,815号；以及与本申请同日提交的题为“Modeling Intersecting Faults And Complex Wellbores In ReservoirSimulation”的申请人的同伴美国专利申请第14/215,766号(SA 5262)。这些相关申请中的每一个通过引用合并于此用于所有目的。
技术领域
本发明涉及在储层仿真中对井眼进行建模，更具体地，涉及在包含复杂内部边界的域中生成无约束Voronoi网格。
背景技术
储层仿真是石油工业为地下油气储层的规划和开发而使用的主要工具。随着钻井技术的进步，为了改善这些储层中的产量和注入过程，越来越多地部署具有多个分支和复杂几何形状的井眼。
上面提及的申请人的相关在先同时待审的美国专利申请序列号14/171,815涉及对复杂井的近井眼流进行准确建模以改善对这些井的性能预测。该建模允许储层分析师和工程师得到关于井和储层的改进的数据用于决策过程以开采可用资源。
角点几何(Corner-point-geometry)或CPG网格已知且常用于在储层仿真模型中表示故障。在图2中的G处示出了CPG网格的示例。CPG网格是柔性、结构化的网格，其中每个有限体积单元是由其八角坐标定义的六面体。对于严重故障模型，该网格会变得严重扭曲且非正交。通常需要被称为多点流量近似(multi-point flux approximation，MPFA)的技术来维持离散化准确度。然而，当以这种方式使用离散化来解决多相流问题时，可对迭代线性求解器带来数值困难。在实践中，仅表示出主要故障以使网格不会太扭曲。
也已经进行了内部边界周围的非结构化网格化。就目前所知，大部分的非结构化网格化使用所谓的Delaunay三角化，其中所谓Voronoi网格为所生成的三角网格的双网格。
传统上，为了保持内部边界几何结构，所应用的Delaunay三角化必须受约束以将内部边界线作为所生成的三角形的边。在Branets等人的美国专利第8,212,814号“Generation of a Constrained Voronoi Grid in a Plane”中描述了该技术。在该技术的受约束Delaunay三角化期间，必须调整、重新定位或去除非结构化网格点，或者必须将新网格点明确地***于内部边界附近，以满足约束标准以使得所生成的近内部边界三角形的边在内部边界上。这样的网格点调整程序被称为网格平滑化。这在计算上通常是昂贵的，特别是对于大仿真模型更是如此。此外，为满足边界会导致拥挤的网格区，但其代价是离散化的减弱、以及更加不令人满意的对储层仿真的收敛。
在现有技术中，在近交叉区域中，在Delaunay三角化期间保持来自内部边界中每一个的网格点，其进而会生成很多具有小角度的形状不好的三角形。在Heinemann等人的“Modeling Heavily Faulted Reservoirs,”SPE paper 48998,SPE Annual TechnicalConference and Exhibition,New Orleans,Louisiana,USA,Sept.27-30,1998中对此进行了讨论。结果，这样的不希望的三角形增大了建模复杂度并且引入了数值错误，其最终导致了离散化较差以及流体仿真期间的计算效率较差。
现有技术的受约束Vononoi网格生成使用了涉及网格平滑化的受约束的方法，以使得所生成的Voronoi单元边强制符合内部边界几何结构。网格平滑化必须掉换三角形边，重新定位网格点，或者***新点以保持内部边界几何结构。
发明内容
简要地，本发明提供了新型改进计算机实施的方法，用于基于限定储层模型的内部边界几何结构和内部边界描述的输入数据来生成地下储层的模型的非结构化网格。利用本发明，提炼内部边界几何数据以产生用于网格的边界顶点。通过连接相邻边界顶点来构建内部边界线以形成边界线段。然后在边界顶点处构造内部边界交叉圆。从相邻边界顶点的内部边界交叉圆的交叉点中生成近内部边界网格单元点。然后按优先级排序所生成的近内部边界网格单元点，并且使用近内部边界网格单元点作为三角形顶点来执行无约束Delaunay三角化。然后通过垂直平分三角形边来生成Voronoi单元，以形成符合指定内部边界线段的非结构化网格单元边，并且提供非结构化网格化数据作为输出。
本发明还提供了新型改进数据处理***，用于基于限定储层模型的内部边界几何结构和内部边界描述的输入数据来生成地下储层的模型的非结构化网格。数据处理***包括处理器，其提炼内部边界几何数据以产生用于网格的边界顶点，并且构建连接相邻边界顶点的内部边界线以形成边界线段。然后处理器在边界顶点处构造内部边界交叉圆，并且从相邻边界顶点的内部边界交叉圆的交叉点中生成近内部边界网格单元点。处理器还按优先级排序所生成的近内部边界网格单元点，并且使用近内部边界网格单元点作为三角形顶点来执行无约束Delaunay三角化。然后处理器通过垂直平均三角形边来生成Voronoi单元，以形成符合指定内部边界线段的非结构化网格单元边，并且输出非结构化网格化数据。
本发明还提供了新型改进数据存储装置，其在非暂时性计算机可读介质中存储有计算机可操作指令，用于使得数据处理***基于限定储层模型的内部边界几何结构和内部边界描述的输入数据来生成地下储层的模型的非结构化网格。存储在数据存储装置中的指令使得数据处理***提炼内部边界几何数据以产生用于网格的边界顶点，并且构建连接相邻边界顶点的内部边界线以形成边界线段。指令还使得数据处理***在边界顶点处构造内部边界交叉圆，并且从相邻边界顶点的内部边界交叉圆的交叉点中生成近内部边界网格单元点。指令还使得数据处理***按优先级排序所生成的内部边界网格单元点，并且使用内部边界网格单元点作为三角形顶点来执行无约束Delaunay三角化。然后指令使得数据处理***通过垂直平均三角形边来生成Voronoi单元，以形成符合指定内部边界线段的非结构化网格单元边，并且输出非结构化网格化数据。
附图说明
图1A是使用复杂井眼作为内部边界为该井眼进行建模而形成的一类边界网格的示意显示。
图1B是根据本发明的为将内部不连续性(例如，故障、障碍、材料类型边界)作为内部边界建模而形成的一类边界网格的示意显示。
图2是表示储层中的诸如故障的内部不连续性的现有技术角点几何或CPG网格的显示。
图3是根据本发明的用于在包含复杂内部边界的域中生成无约束Voronoi网格的数据处理步骤的流程图的功能框图。
图4A是示出在图3的数据处理步骤中形成的内部边界几何点和近似线段的示意图。
图4B是示出在图3的数据处理步骤中形成的圆的示意图。
图4C是示出在图3的数据处理步骤中从圆的圆交叉点中生成的内部边界网格点的示意图。
图5是示出根据本发明生成的近内部边界区中的示例Voronoi单元的示意图。
图6A是示出在不实践本发明的情况下形成的Voronoi单元的示例的示意图。
图6B是示出根据本发明形成的Voronoi单元的示例的示意图；
图7A和图7B分别是图6A和图6B的一部分的放大图。
图8A和图8B分别是图6A和图6B的一部分的放大图。
图9A是图7B的一部分的局部区域的放大图。
图9B是图8B的一部分的局部区域的放大图。
图10A是穿过不实践本发明的情况下形成的内部边界的一个层上的单元顶点的Voronoi单元的3D显示。
图10B是穿过根据本发明形成的内部边界的一个层上的单元顶点的Voronoi单元的3D显示。
图11A是根据现有技术的交叉内部边界的Voronoi单元的显示。
图11B是根据本发明的交叉内部边界的Voronoi单元的显示。
图12是根据本发明的用于在包含复杂内部边界的域中生成无约束Voronoi网格的计算机网络的示意图。
具体实施方式
地下储层可具有一个或多个具有不规则交叉几何结构的复杂内部边界。通常存在若干个。在储层仿真中穿过这些内部边界的流体流动和传输的准确建模是重要的考虑因素。本发明专利提供了构造无约束Voronoi网格的方法，其中所生成的Voronoi单元边符合内部边界几何结构。
在附图中，图1A示出了边界网格20的Voronoi单元图18，其中根据在前引用的申请人的相关同时待审的美国专利申请序列号14/171,815形成了复杂井眼22的模型。根据此申请，井眼22被视为储层中的内部边界，并且通过在井眼轨迹路径28上使单元中心26对齐来生成Voronoi单元24。在本发明的上下文中，将根据申请人的相关同时待审的美国专利申请的内部边界称为类型1边界。
根据本发明，提供了新型改进的计算机实施的方法，用于对另一类型的内部边界的准确建模。在储层仿真模型的环境下，该内部边界可以是模型内的故障平面或另一类型的不连续性。作为根据本发明的内部边界的其它此种类型的不连续性可包括，例如，断裂或自然中的其它形式的不连续性，诸如相(facies)或液压单元的边界。
本发明通过将单元中心放置在内部边界两侧来生成Voronoi单元，因此通过使用无约束Voronoi网格方法来将单元边在内部边界上对齐。图1B中示出了本发明的典型Voronoi单元图30，其中有内部边界34和边界网格32形式的内部不连续性。在本发明的上下文中，将根据本发明的内部边界称为类型2边界。
本发明在非结构化网格储层仿真框架中，增强了申请人的在先同时待审的美国申请号14/171,815的非结构化近井建模能力，以包括复杂内部边界，诸如故障或其它不连续性。非结构化网格化被改进为具有准确近内部边界建模能力的集成***，以包括复杂井眼、故障和/或断裂的组合。
在本申请中，还提供了无约束方法以在无需应用受约束标准的情况下省去复杂的网格平滑化步骤并且产生高质量、符合边界的网格。
利用本发明，进一步改进了申请人的与本申请同日提交的同伴美国专利申请的冲突点去除策略，以将内部边界网格点包括在策略中。在无约束Voronoi网格化期间，域中的全部内部边界网格点被赋予加权值；此后跟随点优化程序，以去除彼此过于靠近的冲突的内部边界网格点。更好地满足近内部边界网格密度要求的内部边界网格点被给予更高的优先级，从而网格密度和内部边界建模要求均能同时满足。结果，维持了内部边界网格点之间的最优间隔并且生成了具有期望的角度和形状的三角形，这将带来对储层仿真的更好的近似。
此外，利用本发明，无约束Delaunay三角化方法能够避免网格平滑化的复杂度。智能地放置的内部边界网格点在几何上保证Voronoi单元边符合不规则内部边界几何结构。
在储层仿真中，如上所述，内部边界可以是故障、断裂或自然中的任何其它形式的不连续性，诸如地质相或液压单元的边界。使用根据本发明的方法，不需要根据现有技术的Delaunay三角化期间所要求的网格平滑化步骤。
例如，在前引用的美国专利号8,212,814依靠网格平滑化，诸如边掉换、新网格点的***或者已有网格点的去除，来重新定位三角形的边。要求网格平滑化从而使近内部边界三角形的边能在内部边界上对齐，以保持内部边界几何结构。
本发明通过将任何适当数量的内部边界集成为非结构化网格化工作流，改进了根据申请人的在前引用的同时待审的申请序列号14/171,815的非结构化网格化处理。以此方式，多个内部边界，包括交叉的内部边界，可在域中一起进行建模。当在非结构化网格化处理中一个内部边界靠近另一内部边界或与其交叉时，本发明在申请人的在前引用的同时待审的申请的优先化处理中包括了内部边界网格点从而对其进行了改进。结果，内部边界点优先化策略最优地权衡了近内部边界网格密度的要求和保持内部边界不规则几何结构的需要。
本发明通过先验的方法步骤来符合内部边界以满足边界约束和网格密度要求。本发明提供无约束Delaunay三角化方法。无需网格平滑化(其为约束Delaunay三角化以符合指定边界的昂贵的后处理步骤)的复杂度而通过Voronoi双网格边来对内部边界进行正确的建模。内部边界交叉区域附近的冲突内部边界点，在连同全部网格化标准一起对其每个位置进行评估后，根据本发明进行了最优的融合。
处理方法
流程图F(图3)示出了用于根据本发明的近内部边界非结构化Voronoi网格化的由数据处理***P(图12)执行的基础计算机处理序列、和在根据本发明的内部边界非结构化网格化的典型实施例中发生的计算方法。
在步骤100中，将内部边界描述读取至非结构化网格生成器中。本发明的非结构化网格生成器与构建地质模型的商用储层仿真前处理软件兼容，并且在诸如PETREL和GoCAD的这样的商业上可用的软件中创建的、通常以角点几何(CPG)格式输出的内部边界表示数据，被加载至非结构化网格生成器中。
在步骤102中，非结构化网格生成器将所加载的内部边界描述对照地质模型进行解释。然后步骤102中的处理会生成内部边界几何数据，其由在初始输入的内部边界描述中的角点几何网格单元的以3D坐标表示的顶点组成。
在步骤104中，基于近内部边界区域中的网格密度要求，对产生于步骤102的内部边界几何点进行采样和提炼。选择内部边界几何点的部分点集，其中相邻的被选点之间的距离满足近内部边界网格间隔要求。选择边界网格间隔以在内部边界形状表示、对边界附近流进行建模的网格分辨率、以及运行仿真所要求的计算资源之间进行权衡。内部边界可以是交叉的。
利用本发明，提供了一种方法，以优化所选择的内部边界几何点集。输入点集的第一个点始终被选择。接下来，对数据集中的第一点与第二点之间的距离和所请求的内部边界附近的网格密度间隔进行比较。在该比较中存在三种情况：(1)当所述距离等于网格密度间隔时，第二点也被保持为一个优化点，然后在下一比较中使用第二点与第三点之间的距离，以评估第三点是否具有另一优化点的资格；(2)当所述距离小于网格密度间隔时，则跳过第二点，从而在比较中使用第一点与第三点之间的距离；(3)当所述距离大于网格密度间隔时，将一个内插点添加至初始点集中的这两个相邻点之间，并且使得第一点与该新点之间的距离等于网格间隔。如果现有点在局部上不能既满足网格密度要求又满足内部边界几何表示，则需要该内插步骤。例如，当所请求的网格密度间隔小于CPG单元边的宽度时，***内插点以满足网格密度要求，并且内插点在局部几何表示相对于请求网格密度不够精细时，局部地改善内部边界几何的建模。从步骤104中提炼的内部边界几何数据的结果是最优点集，其准确度对近内部边界非结构化网格化的成功是至关重要的。因此产生的点集在近内部边界区域中必然满足网格密度要求，而且还对不规则内部边界几何结构进行几何表示。
在步骤106中，在创建提炼的内部边界几何点之后，提炼的点集中的每一对紧邻点通过直线连接。步骤106的结果是诸如40和42(图4A)的线段集，其距离是近内部边界区域中所要求的网格尺寸。该线段集也具有几何代表性，用以对在初始内部边界描述中给出的内部边界结构进行建模。图4A是在步骤106中由数据处理***P形成的线段的示意性表示。图4A所示的线段40和42是在根据本发明的处理过程中根据网格尺寸限定内部边界结构的数据值的说明性图形示例。
在步骤108中，在形成针对每个内部边界点的圆之后，数据处理***P构造交叉的圆44(图4B)。如图4B所示，通过使用在步骤104中形成的内部边界点作为中心来形成针对每个内部边界点的圆。图4B所示圆44是在根据本发明的处理过程中对储层网格数据执行的几何分析的说明性图形示例。选择每个交叉圆的半径，以使其大于在步骤106中形成的对应线段的半长，但小于这样的线段的全长。这样做是为了使与邻近圆交叉的圆和交叉点处于离线段的期望距离处，如图4C所示。
利用本发明，发现对步骤108可取的半径长度是线段长度的0.6倍。然而应当理解，线段长度的除0.6外的其它比例或分数也可用作根据本发明的比例。然而，应当注意，所选择的半径长度决定交叉点到线段的距离，并且该距离对Voronoi网格单元的形状是重要的，如将在随后的两个步骤中讨论的那样。
在步骤110中，在步骤108中形成的邻近圆44生成交叉点，诸如点A和点B、以及点C和点D，如图4C所示。图4C所示的圆44和交叉点A、B、C、和D是在根据本发明的处理过程中对储层网格数据执行的几何分析的说明性图形示例。因为线段端点P1和P2为圆44的中心点，所以线段40或P1P2垂直于线段AB且通过线段AB的中点。利用根据本发明的内部边界非结构化网格化，将交叉点A和B取为近内部边界网格单元点。类似地，将交叉点C和D取为近内部边界网格单元点。这些近内部边界网格单元点变成Delaunay三角形的三角顶点。
在步骤112中，通过按优先级排序所有的潜在冲突网格点来优化地管理近内部边界网格单元点。根据在前引用的申请人的在先同时待审的美国专利申请序列号14/171,815(其通过引用合并于此)进行优化和按优先级排序。当两个或多个内部边界靠近或交叉从而使得在最终网格中可能出现密集的网格单元点(如在图11A中的现有技术中所例示的那样)时，该优化步骤是必要的。结果，该程序后的剩余网格点为对所有内部边界的最优点集，这些内部边界的对应Voronoi单元满足所要求的网格密度要求并且还保持复杂内部边界结构。
在步骤114中，将最优近内部边界网格单元点，诸如产生于步骤112的图4C中的点A、B、C和D，传递至Delaunay三角化。根据在前引用的申请人的在先同时待审的美国专利申请序列号14/171,815(其通过引用合并于此)来进行Delaunay三角化。Delaunay三角化的输出是三角形集，其中通过垂直平分三角形边AB和CD来形成的双网格边是图4C的内部边界线段P1P2和P2P3。
在步骤116中，通过三角形边的垂直平分法生成Delaunay三角化的双网格或Voronoi网格。如示意性地指示的那样，图4C中的线段AB是三角形的边。Voronoi单元的性质是：其单元边是三角形边的垂直平分线。因此，三角形的边AB生成Voronoi单元边，其在图4C中被示意性地指示为线段P1P2。类似地，三角形边CD生成Voronoi单元边，其在图4C中被示意性地指示为线段P2P3。
利用本发明，无需设置约束以使内部边界线段强制作为Voronoi单元边，本发明的Voronoi单元生成方法保证符合指定的内部边界线段。结果，图4C中示意性地指示的Voronoi单元边交叉点P1、P2和P3是Voronoi单元顶点，并且圆交叉点A、B、C和D是Voronoi单元中心。
在步骤118中，从步骤116中所生成的网格几何数据被提供为输出，被数据处理***P用在储层仿真中，和/或用于诸如分析或可视化的其它目的。图5示出了利用本发明生成的典型近内部边界Voronoi单元图50。图5和图1B是基于相同的内部边界非结构化网格化结果的，其中Voronoi单元中心仅在图1B中示出而未在图5中示出；两幅图都示出了针对给定内部边界所生成的Voronoi单元，其中通过使用本发明选择了适当的网格密度间隔以满足网格密度要求和内部边界几何表示两者。所生成的网格几何数据由根据申请人的美国专利号8,463,586的数据以及申请人的相关美国专利申请序列号14/215,766(与本申请同日提交，题为“Modeling Intersecting Faults and Complex Wellbores in ReservoirSimulation”)中的用于故障描述以方便数值仿真的附加数据组成。该附加数据可包括，例如，网格化规范，例如区定义(场区和储层区多边形)、区网格尺寸、故障数据描述、故障网格尺寸、井数据位置、地质模型文件、和其它可选输入，诸如未来井数据和局部网格加密(local grid refinement，LGR)准则。
在两个储层中使用本发明对已知包含21个复杂内部边界的全场模型进行了初步研究。测试显示，根据本发明的无约束Voronoi网格方法生成的非结构化网格保持了21个复杂内部边界的不规则形状，并且使Voronoi单元边准确地符合内部边界几何结构。
使用相同的无约束Voronoi网格化方法形成了两个非结构化网格。然而，如图6A所示的第一网格化图60中，在没有将本发明的方法应用于内部边界时获得了网格化结果。这可以从图6A中的近内部边界区域中看出，内部边界附近的网格不受内部边界几何结构的存在的影响，因此内部边界附近的Voronoi单元边不符合内部边界几何结构。
在图6B中，在使用了本发明的方法时获得了网格化结果。图6B的网格化图62示出了场内的所有内部边界。图6B的网格化图60清楚地示出，与图6A相反，无约束Voronoi网格生成方法应用于所有内部边界上，包括交叉的内部边界，并且最优地生成的非结构化网格单元符合所有内部边界几何结构。正确地保持了内部边界的不规则几何结构。这可以从图6B的图62中的近内部边界网格中清楚地看出，其中Voronoi单元边符合内部边界几何结构。
针对被研究的两个储层中的第一个，图7A和图7B分别是根据图6A和图6B的储层网格化的一部分的放大图。在图7A和图7B中的放大图中，图7B中的Voronoi网格在内部边界附近被清楚地显示，其中Voronoi单元边符合且与内部边界几何结构一致，从而使用本专利方法保持了内部边界。另一方面，在图7A中，因为没有应用本专利方法，这样的Voronoi网格不存在于内部边界附近。类似地，针对被研究的两个储层中的第二个，图8A和图8B分别是根据图6A和图6B的储层网格化的一部分的放大图。在图8A和图8B中的近内部边界区域中，因为本专利方法应用于图8B中，图8B中的Voronoi单元在内部边界附近清楚地示出，但是因为没有使用本专利方法，这样的Voronoi单元不存在于图8A中。
在图9A中显示了图7B的局部区域72的放大图，在区域92处指示了如何呈现2个储层中的局部区域72的Voronoi单元，以说明使用本发明的好处。类似地，在图9B中，显示了图8B的局部区域82的放大图，再次如区域94处所示，以说明使用本发明的好处。图9A和图9B还显示，当存在内部边界交叉时，最优地放置的内部边界网格点对近内部边界区网格密度的要求以及内部边界几何结构进行权衡。
图10A和图10B是为比较3D的Voronoi单元以示出穿过内部边界的单元顶点而呈现的显示，在此情况下储层中的故障被进行了储层仿真。可以看出图7B中的内部边界74在根据本发明的处理后在图10B中示为区152处的间隙的地方具有不同的深度，而未使用本发明的方法时内部边界在图10A中没有被正确地建模。如图10B中的区152的间隙中所示，穿过内部边界的单元顶点深度的差异显示了本发明在内部边界网格化上的价值。本发明因此准确地对不连续性(其在本示例中为故障)所导致的内部边界附近的岩石体积的不连续和位移进行了建模。
图11A和图11B是为比较目的而呈现的交叉的内部边界的Voronoi单元的显示。图11A是根据前述的Heinemann等人的SPE Paper 48998的技术形成的交叉的内部边界的Voronoi单元的显示。如图11A所示，在SPE Paper 48998中描述的Voronoi网格生成，在多个内部边界交叉时在内部边界交叉区域96中产生对于计算的目的较为难以接受的Voronoi网格。利用所述SPE Paper技术，不经任何优化而保持全部的内部边界网格点。结果，没有维持近内部边界区域中的网格密度要求，并且在近内部边界区域96中看到网格点的拥挤。这样的拥挤的网格点导致具有小角度的形状不好的三角形，其最终产生很多小Voronoi单元。
图11B是根据本发明形成的交叉的内部边界的Voronoi单元的显示。如图11B中看出，本发明利用其对冲突内部边界网格点的去除策略基于网格密度和网格点位置来优化地管理冲突点。结果，维持了网格点间的最优间隔，并且生成了具有期望角度和形状的三角形，其带来了更好地分布的Voronoi单元。
数据处理***
如图12所示，数据处理***P包括计算机120，其具有主节点处理器122和耦接至处理器122以在其中存储操作指令、控制信息和数据库记录的存储器124。数据处理***P优选为具有诸如来自英特尔公司或者高级微型装置(AMD)的节点的多核处理器，或者为HPCLinux集群计算机。数据处理***P还可以是合适的处理容量的任何传统类型的大型计算机，诸如从Armonk,N.Y.的国际商业机器(IBM)或者其它资源中可用的那些。数据处理***P在一些情况下还可以是合适的处理容量的任何传统类型的计算机，诸如个人计算机、笔记本计算机、或任何其它合适的处理设备。因此应当理解，大量商业上可用的数据处理***以及计算机类型可被用于此目的。
处理器122可***作员或用户通过接口126访问，并且可用于使用输出图形用户显示器126来显示根据本发明获得的输出数据或处理结果的记录。输出显示器126包括诸如打印机和输出显示屏幕的组件，输出显示屏幕能够以图表、数据表、图形图像、数据图等的形式提供打印输出信息或可视显示，作为输出记录或图像。
计算机120的用户接口126还包括合适的用户输入装置或输入/输出控制单元130以提供用户访问，以控制或访问信息和数据库记录并且操作计算机120。数据处理***P还包括数据库132，其数据包括存储在计算机存储器中的网格坐标数据和内部边界描述数据，其中存储器可以是内部存储器124、或者外部的、网络化的或非网络化的存储器，如在关联数据库服务器140中的136处所指示。
数据处理***P包括存储在计算机120的非暂时性存储器124中的程序代码142。根据本发明的程序代码142为计算机可操作指令的形式，其使得数据处理器122根据本发明以已经阐述的方式在包含复杂内部边界的域或储层中生成无约束Voronoi网格。
计算机存储器124还包含以根据申请人的在先同时待审的美国申请的储层仿真器模块R、无约束网格化模块U的非暂时性形式存储的计算机操作指令，并且还包含由处理器122操纵和处理的来自数据库132的数据。
应当注意，程序代码142可以是微代码、程序、例行程序、或符号计算机可操作语言的形式，其提供控制数据处理***P的功能并且指导其操作的具体的一组命令操作。程序代码142的指令可存储在数据处理***P的存储器124中，或者存储在计算机磁盘、磁带、传统硬盘驱动器、电子只读存储器、光学存储装置、或者其上存储有计算机可用非暂时性介质的其它合适的数据存储装置上。程序代码142还可包括在作为非暂时性计算机可读介质的诸如服务器140的数据存储装置上，如示出。
程序代码142是给申请人的在先同时待审的美国申请的用于复杂井眼的非结构化网格化方法U提供故障网格化的组件，并且作为用于储层仿真器R(优选地，申请人的大规模并行储层仿真器GigaPOWERS)的网格生成器。仿真器R因此利用本发明能够对具有诸如故障和复杂井的复杂内部边界的模型进行大规模非结构化网格仿真。
数据处理***P可包括单个CPU、或者如图12所示的计算机集群，其包括使其能够操纵数据和从输入数据获得输出数据的计算机存储器和其它硬件。集群是通过网络连接的被称为节点的计算机的集合。通常集群具有一个或多个头节点或主节点122，其用于对被称为处理节点144的其它节点的活动进行同步。处理节点144全部执行相同的计算机程序并且独立地处理表示储层的不同的网格段。
因此，在根据本发明的用于储层仿真的建模中，初始地配备或准备用于处理的内部边界描述数据。对于储层仿真，这可以是来自生成地质模型的储层仿真前处理软件的输出。
内部边界描述数据被加载至数据处理***P上，用于生成非结构化网格建立。对内部边界描述数据进行解释并将其转换成具有3D坐标的几何点，这对于储层可以是基于地质模型的结构之上。
通过权衡近内部边界网格密度的要求和内部边界几何结构的准确建模，对与初始内部边界描述对应的几何点进行提炼。当在几何上需要新点来满足所述两个要求但其不存在于现有点集中时，可应用内插法向初始点集***新点。
连接提炼后的点集中的点以生成线段，以对在初始描述中表示的内部边界进行近似。通过使用端点作为中心以及基于线段长度的半径来构造针对线段的每个端点的圆。优选地按优先级顺序处理圆交叉点以去除冲突点。然后通过使用来自最优点集的交叉点作为三角形顶点，将它们带进无约束Delaunay三角化程序中。然后生成Delaunay三角化的双网格以通过垂直平分获得Voronoi单元。
本发明因此对域中的任何数量的内部边界生成无约束的Voronoi单元。该技术可容易地应用于诸如故障的内部边界附近的准确流体仿真。故障表面可以是密封的、部分密封或导电的。
本发明还在故障线(或其它媒介不连续性)的任一侧上生成近内部边界网格点，这会确保故障轨迹在无约束Delaunay三角化中形成三角形的边。多个边界轨迹可相互交叉。本发明对点间隔和内部边界几何表示同时进行优化，从而不会出现拥挤的网格和网格滑行、细三角形。
在申请人的在先同时待审的申请序列号14/171,815中，提供了使用非结构化网格化的准确近井眼建模技术。对于井眼，Voronoi单元中心被用于跟随井眼轨迹。利用本发明，提供了包括通过Voronoi单元边对内部边界进行建模的处理能力。这些内部边界可以是故障或液压单元边界。该建模能力并入至结构化网格化处理中以生成非结构化的准确的内部边界符合网格。由此产生的非结构化网格可容易地用于平行储层仿真中。
现有技术储层仿真实践通常使用了角点几何网格来表示故障。CPG网格化在储层仿真中造成了或者过多的数值错误或者缓慢收敛。许多储层包含一些不连续性；在流体仿真中准确地包括故障作为内部边界是很好的实践。该仿真会产生更好的结果并且增强储层仿真实践的价值。本发明提供了增加的内部边界建模能力。除了近井网格化情况之外，储层仿真中还可准确地对具有复杂井眼和诸如故障的不规则内部边界两者的储层进行建模。
已经充分描述了本发明，以使本领域技术人员可再现并获得本文的发明中提到的结果。但是，本技术领域的任何技术人员，作为本发明的对象，可进行未在本申请中描述的修改，以将这些修改应用于确定的方法，或者在其性能和效用中需要所附权利要求中主张的主题；这样的结构应涵盖于本发明的范围内。
应当注意和理解的是，可在不脱离随附权利要求中阐述的本发明的精神或范围的前提下，对上面详细描述的本发明进行改进和修改。
Claims (27)
1.一种计算机实施的方法，用于基于限定储层模型的内部边界几何描述的输入数据来生成地下储层的模型的非结构化网格，所述方法包括计算机实施的以下步骤：
(a)通过考虑近内部边界网格间隔要求，提炼内部边界几何数据以产生几何数据点的部分集来表示内部边界几何结构；
(b)通过连接来自上述步骤的相邻几何数据点来生成线条以形成内部边界线段；
(c)在每个所述几何数据点处构造内部边界交叉圆；
(d)在相邻几何数据点的内部边界交叉圆的交叉点之间生成内部边界网格点；
(e)按优先级顺序排列所生成的内部边界网格点；
(f)使用内部边界网格点作为三角形顶点来生成无约束Delaunay三角化；
(g)生成Voronoi单元以形成非结构化网格化数据，其中Voronoi单元边符合指定的内部边界线段；以及
(h)输出无约束网格化数据。
2.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中输出的步骤包括以下步骤：
形成无约束网格化数据的输出显示。
3.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中输出的步骤包括以下步骤：
将无约束网格化数据存储在存储器中。
4.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中在提炼的步骤中产生的网格单元点对不规则内部边界几何结构进行几何表示。
5.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中内部边界包括储层中的故障。
6.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中内部边界包括储层中的不连续性。
7.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其中储层中的不连续性是从由断裂、相的边界、和液压单元组成的组合中选择的。
8.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中提炼内部边界几何数据的步骤包括：选择相邻几何数据点之间的距离满足内部边界网格间隔要求的几何数据点的部分集。
9.根据权利要求8所述的计算机实施的方法，其中提炼内部边界几何数据的步骤还包括：当初始点集的现有几何数据点无法满足网格密度要求和内部边界几何表示两者时，添加内插网格点。
10.一种数据处理***，用于基于限定储层模型的内部边界几何描述的输入数据来生成地下储层的模型的非结构化网格，所述数据处理***包括执行以下步骤的处理器：
(a)通过考虑近内部边界网格间隔要求，提炼内部边界几何数据以产生几何数据点的部分集来表示内部边界几何结构；
(b)生成连接相邻网格单元点的线条以形成边界线段；
(c)在每个所述几何数据点处构造内部边界交叉圆；
(d)在相邻几何数据点的内部边界交叉圆的交叉点之间生成内部边界网格点；
(e)按优先级顺序排列所生成的内部边界网格点；
(f)使用内部边界网格点作为三角形顶点来生成无约束Delaunay三角化；
(g)生成Voronoi单元以形成非结构化网格化数据，其中Voronoi单元边符合指定的内部边界线段；以及
(h)输出无约束网格化数据。
11.根据权利要求10所述的数据处理***，其中数据处理还包括：输出显示器形成输出的无约束网格化数据的输出显示。
12.根据权利要求10所述的数据处理***，其中数据处理还包括：数据存储器存储输出的无约束网格化数据。
13.根据权利要求10所述的数据处理***，其中在提炼的步骤中产生的网格单元点对不规则内部边界几何结构进行几何表示。
14.根据权利要求10所述的数据处理***，其中内部边界包括储层中的故障。
15.根据权利要求10所述的数据处理***，其中内部边界包括储层中的不连续性。
16.根据权利要求15所述的数据处理***，其中储层中的不连续性是从由断裂、相的边界、和液压单元组成的组合中选择的。
17.根据权利要求10所述的数据处理***，其中处理器在提炼内部边界几何数据的步骤中选择相邻几何数据点之间的距离满足内部边界网格间隔要求的几何数据点的部分集。
18.根据权利要求17所述的数据处理***，其中处理器在提炼内部边界几何数据的步骤中进一步执行：当部分集中的点中的现有几何数据点无法满足网格密度要求和内部边界几何表示两者时，添加内插几何数据点。
19.一种数据存储装置，其在非暂时性计算机可读介质中存储有计算机可操作指令，用于使得数据处理***基于限定储层模型的内部边界几何结构和内部边界描述的输入数据来生成地下储层的模型的非结构化网格，存储在数据存储装置中的指令使得数据处理***执行以下步骤：
(a)提炼内部边界几何数据以产生几何数据点的部分集；
(b)生成连接相邻几何数据点的内部边界线以形成内部边界线段；
(c)在每个所述几何数据点处构造内部边界交叉圆；
(d)在相邻几何数据点的内部边界交叉圆的交叉点之间生成内部边界网格点；
(e)按优先级顺序排列所生成的内部边界网格点；
(f)使用内部边界网格点作为三角形顶点来生成无约束Delaunay三角化；
(g)生成Voronoi单元以形成非结构化网格化数据，其中内部边界符合指定的内部边界线段；以及
(h)输出无约束网格化数据。
20.根据权利要求19所述的数据存储装置，其中所述指令还包括使得数据处理***执行以下步骤的指令：
形成无约束网格化数据的输出显示。
21.根据权利要求19所述的数据存储装置，其中所述指令还包括使得数据处理***执行以下步骤的指令：
将无约束网格化数据存储在存储器中。
22.根据权利要求19所述的数据存储装置，其中在提炼的步骤中产生的网格单元点对不规则内部边界几何结构进行几何表示。
23.根据权利要求19所述的数据存储装置，其中内部边界包括储层中的故障。
24.根据权利要求19所述的数据存储装置，其中内部边界包括储层中的不连续性。
25.根据权利要求24所述的数据存储装置，其中储层中的不连续性是从由断裂、相的边界、和液压单元组成的组合中选择的。
26.根据权利要求19所述的数据存储装置，其中用于提炼内部边界几何数据的步骤的指令使得数据处理***选择相邻几何数据点之间的距离满足内部边界网格间隔要求的几何数据点的部分集。
27.根据权利要求26所述的数据存储装置，其中用于提炼内部边界几何数据的步骤的指令进一步使得数据处理***在初始部分点集的现有几何数据点无法满足网格密度要求和内部边界几何表示两者时，添加内插几何数据点。
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