一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面pebi网格处理方法

一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面pebi网格处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，通过利用输入的地质断裂层面模型上的多边形网格作为背景网格，建立PEBI网格的生长点集合，对复杂的地质断裂边界、直立井井点以及水平井井迹等特征的周围布置规则的生长点，并利用背景网格作为索引，提供了一种通过局部搜索的方法生成每个生长点周围的PEBI网格，这些PEBI网格，具有生长点连线与分界面垂直平分的特点，能够满足在地质断裂层面模型上进行油藏数值模拟计算的要求，同时PEBI网格能够在三维空间下保持和输入地质断裂层面的几何与拓扑一致性。方法简单易于实现，可靠性好，对复杂地质断裂层面的适用性强，便于在此基础上进行高精度的油藏数值模拟计算。
【专利说明】一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及计算几何、计算机图形学、数学地质、三维地质建模以及油藏数值模拟与计算等领域，其目的是根据地质层面模型在三维空间中的断裂特征与几何展布，生成能够用于油藏数值模拟计算的三维地质断裂层面模型上的二维PEBI网格，该网格具有和三维地质断裂层面一致的几何与拓扑特征。具体涉及单元生长点位置的计算，PEBI网格单元的生成，对点和边界等约束条件的处理以及单元的质量与尺度优化等内容。

【背景技术】
[0002]油藏数值模拟是结合物理、数学、油藏工程以及计算机程序来预测各类开采条件下油藏动态的一种有效地工具，通过油藏数值模拟可以确定合理的开发方案，选择最佳的开采参数，以最少的投资，最科学的开采方式而获得最高采收率及最大经济效益。油藏数值模拟首先要建立地质构造模型，在地质构造模型的基础上利用建模技术建立数值计算模型，然后进行地质区块的网格剖分。完成这些准备工作后，把网格的几何参数、地质属性参数以及井的网格参数等数据通过模拟接口输出给数值模拟器，由数值模拟器进行数值模拟计算。
[0003]PEBI (Perpendicular Bisect1n,简称PEBI)网格是一种用于油藏数值模拟领域的非结构化的垂直二分网格，即两个相邻PEBI单元的公共边界面垂直平分这两个PEBI单元生长点的连线，因此它具有局部正交的特性。PEBI网格的另外一个特点是网格单元内任一点距其自身网格单元的生长点的距离比到其到其他网格单元生长点的距离都要近。上述特点及定义使其与计算几何领域中的Voronoi图具有相同的含义。
[0004]PEBI网格具有灵活、准确、正交的特点，由于PEBI网格的生长点可以位于计算域的任何位置，生成的网格可以很好地适应复杂的地层边界，可以进行局部的细化，网格的尺寸和形状具有灵活性，可以与其他网格构成混合网格，很好的解决了网格数量和计算代价的矛盾。由于网格具有正交的特点，可以很好的保证数值计算的精度。
[0005]在地质构造上，由于地壳运动的作用，三维地质层面本身虽然是连续的，但其上存在许多断裂缝隙。这些断裂缝隙中，有的构成了逆断层，使得三维地质层面在水平面上的投影具有明显的重叠。另外，在地质断裂层面上存在的断裂边界、直立井井点等也都给PEBI网格的生成造成了很大的困难。因此，为满足油藏数值模拟需要，PEBI网格不仅能够和三维地质层面在几何和拓扑上保持一致，也要对地质层面的断裂边界进行较好的拟合，对于井点，井迹等约束条件也要能够在PEBI网格中方便、准确的设置边界条件。
[0006]在面向油藏数值模拟的PEBI网格的生成和处理方法方面，目前大部分均是基于德劳内(Delaunay)三角化算法，即首先生成三维地质断裂层面在水平投影区域中的Delaunay三角网格,然后利用Delaunay三角化与PEBI网格(Voronoi图)互为对偶的性质来生成最终的PEBI网格。这种方法的主要问题是在水平投影区域对点集进行全局处理，无法处理三维地质层面在二维水平投影存在重叠区域的情况，另外目前PEBI网格生成算法只能处理比较简单的限定条件。因此，一般意义上的二维PEBI网格生成算法无法生成能够满足油藏数值模拟计算需要的三维断裂层面上的PEBI网格。


【发明内容】

[0007]本发明旨在解决用于油藏数值模拟的三维地质断裂层面上的二维PEBI网格的生成与处理问题。以往的方法均无法处理具有水平投影重叠域的三维地质断裂层面，对复杂断裂边界的处理也较为繁琐。本发明的输入条件为三维地质断裂层面的多边形网格，其中包括，描述地质层面几何形态的多边形网格、层面边界和断裂边界数据、层面上的直立井井点集合以及水平井井迹投影线等，通过算法的处理，生成与输入三维地质断裂层面几何与拓扑一致的二维PEBI网格，并且可以对网格质量和尺度进行优化，用于油藏数值模拟计笪
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[0008]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，用以根据地质断裂层面模型的三维空间特性，在地质断裂层面上生成与其几何拓扑一致的二维PEBI网格，应用于油藏数值模拟计算，其特征包括以下步骤:
[0009]步骤A:输入断裂层面的多边形网格模型，多边形网格模型包括断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线以及多边形网格单元；
[0010]步骤B:根据输入的多边形网格单元以及断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线分别布置断裂边界线、直立井井点以及水平井井迹线周围的固定生长点；计算每个输入的多边形网格单元的重心，并将这些重心点以及固定生长点所组成的集合作为PEBI网格的生长点集合；
[0011]步骤C:计算生长点集合中每个生长点的局部最小Voronoi (沃罗诺伊)邻近点集，从而创建得到每个生长点的PEBI单元；对于跨过边界的PEBI单元，利用断裂边界对其进行直接切割；最终生成地质断裂层面上满足油藏数值模拟计算的要求的二维PEBI网格；
[0012]步骤D J^PEBI网格单元的质量进行优化，改善地质断裂层面上二维PEBI网格的单元形态，使单元形状更趋近于正多边形，以利于油藏数值模拟计算的稳定性和计算精度的提闻。
[0013]所述的与输入的地质断裂层面几何拓扑一致的二维PEBI网格是指一种非结构化的垂直二分网格，即两个相邻PEBI网格单元的公共边界面垂直平分这两个PEBI网格单元生长点的连线，它具有局部正交特性；同时，对于每条断裂层面的边界线，都由PEBI网格中边界PEBI单元的网格边来表示，边界线包括输入地质断裂层面的外部边界以及内部断裂缝隙的边界；对于三维地质断裂层面在二维平面的投影重叠的区域，其层面上的二维PEBI网格单元满足与三维层面几何形态的一致性，相互无干扰；对于地质断裂层面上的每个直立井井点，其所在PEBI单元是一个以井点为中心的正多边形，周围的PEBI网格单元围绕这个圆心呈放射状分布；对于地质断裂层面上的水平井投影井迹，其关键点位于PEBI网格的中心点，并且沿着水平井井迹投影线排列的PEBI网格具有笛卡尔排列特征。
[0014]所述步骤A进一步包括:将存在外部文件的描述地质断裂层面模型的多边形网格数据读入内存，包括每个地质断裂层面上的网格顶点，网格单元与顶点之间拓扑关系，以及约束条件；其中网格顶点包含其位置几何信息，网格单元包含几何或与顶点之间的拓扑信息，约束条件包括层面网格边界线集合，直立井井点集合以及水平井井迹投影线集合；其在计算机内存中的数据组织方式是通过计算机语言实现的数据结构。
[0015]所述步骤B进一步包括:在地质层面的边界处，在起相对层面内部的凹陷处，将生长点布置在以断裂边界顶点为圆心的圆周上，根据断裂边界凹陷处夹角的大小设置多个生长点，同时在该圆周内部不设置生长点；对于直立井井点，其本身作为固定生长点，并且其周围的多个不同半径的同心圆上布置相应的固定生长点；对于水平井井迹在地质层面上的投影线，井迹投影线上的关键点作为固定生长点，其周围的固定生长点沿着井迹投影线平行排列，并且关于井迹线对称。计算每个输入的多边形网格单元的重心，并将这些重心点以及固定生长点所组成的集合作为PEBI网格的生长点集合。其中每个生长点生成时所在的输入多边形网格单元即为该生长点的背景网格单元。
[0016]所述步骤C进一步包括:对于步骤B获得的生长点集中的每个生长点，首先对生长点所在的背景网格单元及其一阶邻域背景网格单元进行检索更新生长点的最小VOTonoi邻近点集，然后再逐级扩展至更高阶邻域上的背景网格单元，直至最小Voronoi邻近点集不再变化，从而计算得到该生长点的PEBI网格单元；在复杂断裂边界约束附近的PEBI网格单元，还要利用断裂边界对跨过边界的PEBI网格单元进行切割；最终生成的PEBI网格单元在直立井点附近以井位点为同心圆的圆心呈放射状分布；水平井投影井迹线附近的PEBI网格具有类笛卡尔排列特征。
[0017]所述步骤D进一步包括:对于步骤C所生成的PEBI网格单元，计算每个非固定生长点PEBI单元的质心，若其与生长点的位置之间的距离大于某一阈值，则将其该生长点位置设置为质心位置，并更新其所在的背景网格，返回步骤C重新计算PEBI单元，直至所有非固定生长点的PEBI单元的质心与生长点之间的距离小于该阈值。其目的是使得每个非固定生长点尽可能接近其所在背景网格单元的质心，并且每个PEBI网格单元接近正多边形。
[0018]本发明的方法可以概括为:利用输入的地质断裂层面上的原有多边形网格，计算用于构造PEBI网格的生长点，对于层面边界、井点和水平井迹投影线等约束，根据其特征在约束条件附近布置适当的生长点，然后利用原有网格作为背景网格，对每个生长点周围进行局部搜索，构建每个生长点的PEBI单元，生成与三维地质断裂层面几何和拓扑一致的二维PEBI网格，最后可以通过PEBI单元的质心点计算和位置重置来反复迭代优化PEBI网格单元的质量和尺度以满足油藏数值模拟计算的要求。
[0019]与现有技术相比所具有的优点是:
[0020](I)本发明方法简单易于实现，可靠性好，对复杂地质断裂层面的适用性强，解决了三维地质断裂层面下二维PEBI网格的生成问题，便于在此基础上进行高精度的油藏数值模拟计算。
[0021](2)本发明用一种基于背景索引网格进行局部搜索邻近点的方法来生成地质断裂层面上的PEBI网格，避免了对所有生长点集的全局搜索，能够有效地解决三维地质断裂层面在水平投影重叠区域的PEBI网格正确生成的问题。同时，对于输入地质断裂层面的要求较低，即存在多边形网格即可。对于层面边界和约束条件的处理方法简便、灵活。生成的网格可以根据油藏数值模拟计算的实际需要自由调整参数来优化网格单元的质量和尺度等。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1为油藏数值模拟的工作流程；
[0023]图2为三维地质断裂层面；
[0024]图3为三维地质断裂层面在水平面上的投影；
[0025]图4为三维地质层面与直立井和水平井；
[0026]图5为用于地质断裂层面的PEBI网格生成流程；
[0027]图6为内凹边界点处的固定生长点及PEBI网格；
[0028]图7为井点约束条件附近的固定生长点布置；
[0029]图8为水平井井迹在层面投影线上的生长点配置；
[0030]图9为当前生长点周围最小Voronoi邻近点集记录过程；
[0031]图10为断裂边界切割边界PEBI单元，左为正断层，右为逆断层；
[0032]图11为三维地质层面模型；
[0033]图12为未优化的地质层面PEBI网格；
[0034]图13为优化后的地质层面PEBI网格；
[0035]图14为地质层面边界处的PEBI网格；
[0036]图15为地质边界投影重叠处的PEBI网格。

【具体实施方式】
[0037]油藏数值模拟首先要建立地质构造模型，在地质构造模型的基础上利用建模技术建立数值计算模型，然后进行地质区块的网格剖分。再把网格的几何参数、地质属性参数以及井的网格参数等数据通过模拟接口输出给数值模拟器，由数值模拟器进行数值模拟计算，在得到数值模拟结果后对数模结果进行可视化显示。图1给出了油藏数值模拟的流程。
[0038]油藏数值模拟计算前，首先要对需要进行计算的地质面进行合适网格类型剖分。网格是由小的、简单的几何单元组成的集合，以离散的集合形式来表达特定的几何区域。网格生成是将给定空间离散为简单几何单元的集合，实现求解区域的网格单元化。网格最为重要的一个特点在于它和偏微分方程的数值求解密不可分。偏微分方程组数值方法求解前都需要将问题域离散成简单单元的组合，这种简单单元的组合就构成了计算网格。由于网格质量是数值计算准确性的关键，为了保证计算的精度、速度和收敛性，要求网格具有良好的形状以及合适的单元尺寸。
[0039]在地质断裂层面，由于地壳的运动，层面本身虽然是连续的，但其上存在许多断裂缝隙，图2给出了三维地质断裂层面的实例图；断裂的地质层面除了外部边界外，还包括内部的断裂缝隙，图3给出了三维地质断裂层面在水平面上的投影图，在逆断层处投影具有重叠域；在油藏数值模拟计算中，这些层面上的内、外边界非常重要，数值计算过程中的边界条件需要在此处进行设置，因此网格对于复杂边界的描述精度也是衡量网格质量的一个重要标准，而这正是PEBI网格的优势所在。另外，如图4所示，三维地质层面上还存在许多直立井和水平井，为了适合于油藏数值模拟计算，这些井附近的网格也有特殊的要求。
[0040]本实施例详细介绍了一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，与三维地质断裂层面具有几何和拓扑一致性的二维PEBI网格应该具有以下特征:
[0041](I)PEBI网格单元满足其基本定义，是一种非结构化的垂直二分网格，具有局部正交特性；
[0042](2)三维空间的地质断裂层面被PEBI网格单元互无重叠、无缝隙的填满；
[0043](3)地质层面的边界由PEBI网格单元的边界组成；
[0044](4)直立井井点周围的PEBI网格以井点为中心，呈放射状；
[0045](5)水平井井迹投影线周围的网格满足井迹上的关键点均位于PEBI网格的中心占.
[0046](6)PEBI网格单元满足质量和尺度的需求；
[0047]在现有的Voronoi图(PEBI网格)生成算法中，大部分算法均是基于Delaunay三角化算法的，即首先生成所有点集的Delaunay三角网格,然后利用Delaunay三角化与Voronoi图互为对偶的性质来生成最终的Voronoi网格,这种方法目前应用较为广泛，同时算法也具有较好的时间复杂度和可靠性。然而现有的算法虽然能够满足应用的一般需要，但是这些算法都是全局意义上的算法，需要在计算中遍历所有生长点，即基于对整体点集来进行计算；在处理具有水平投影重叠域的三维地质层面时，在重叠域处的生长点由于具有较近的距离，在全局搜索过程中会产生相互干扰，从而无法正确生成重叠区域的网格单元。另外大多数只能计算处理比较简单的限定条件，在边界处以及井位点处的网格分布较密集，不适合于实际的油藏数值模拟计算。本发明的目的在于克服上述不足，提供一套有效满足上述特征，并且易于实现的PEBI网格生成方法。
[0048]本发明中，通过将输入的地质层面整理为满足一定约束条件的边界线集合、约束点集以及地质层面多边形网格集合，然后计算PEBI网格生长点集合以及设置每个生长点与其所在背景网格的索引关系，在约束集合的限制下，通过对局部背景网格的索引，生成了每个生长点的PEBI网格单元；最后通过迭代优化计算将PEBI网格单元生长点向其质心位置的移动，而且在整个过程中保证网格中的PEBI单元数量不发生变化的方式，使得网格单元满足一定质量和尺度的要求。图5给出了用于地质断裂层面PEBI网格的生成流程图。以下进一步予以详细说明。
[0049]首先是步骤200输入三维地质断裂层面的多边形网格模型。三维地质断裂层面一般由多边形组成的网格模型进行描述，另外还包括层面上的断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线在层面上的投影等。在输入过程中，对地质层面网格的数据结构进行重新整理和定义，包括记录多边形网格的几何拓扑关系以及对约束条件的处理；多边形网格的几何拓扑关系包括网格顶点的位置信息以及多边形网格单元之间的邻接关系信息；约束条件包括网格边界线集合，直立井井点集合以及水平井井迹投影线集合；将边界线元素表示成由折线构成的集合集合，边界线元素包括描述地质层面的边界线，地质层面上的断裂边界线，地质层面间已经存在的交线；将所有直立井井点组成一个顶点集合，将描述水平井井迹在层面上的投影线段组成一个线集合；上述点集合描述的是顶点的位置几何信息，线集合中的每条折线均由按顺序组织的对顶点集合中的某个顶点的索引值或者指针构成，即每条折线均不包含空间坐标信息，而是通过对顶点集合中顶点的引用来描述其空间位置。所有地质层面网格构成层面多边形网格集合，网格单元之间的拓扑邻接关系可在数据结构中进行显示或隐式描述。
[0050]步骤210是计算用于生成PEBI网格的生长点集合。在布置生长点过程中，生长点分为两类，一类为固定生长点，这些生长点是为了使得最终生成的PEBI网格满足各类约束条件而必须设置的，其位置一般设定后不再修改，另外一类为非固定生长点，其位置在后续的网格优化过程中可以进行调整。每个生长点都位于地质层面上，该点所落在的层面多边形网格中的那个单元即为该生长点的索引网格单元。另外，在固定生成点计算过程中，将设置一定的保护区域，这些保护区域内部将不允许加入任何生长点。
[0051]首先处理地质层面上的约束条件。对于地质层面的外边界线和内部断裂边界线，计算折线交点处边界线在层面内部的夹角，如果该角度大于180°，则计算输入多边形网格中与该点共点的多边形集合，并且计算此交点到每个多边形的对边最小距离dMin ;设nParts为该点周围布置的生长点个数，并且nParts必须大于等于3，那么所布置的固定生长点即均匀分布在以该交点为圆心，以dMin为半径的圆在地质层面内部的那段圆周上，如图6右图所示。然后计算并记录每个固定生长点所落在的多边形网格中的那个单元作为其索引网格；最后将当前交点的位置以及当前最小距离加入到保护区域；
[0052]其次是计算直立井井点周围的固定生长点集合，对于直立井井点集合，任选一个井点，计算此点到其他井点、到边界线以及到当前所有保护区域的最小距离即为当前最小距离DminJf该井点P加入到固定成长点集合中，然后设所需要设置固定生长点的层数为n(n大于3)，每层设置的生长点个数为m(m大于4)，最小圆半径ri，最大圆半径r。，圆周等分数na以及径向半径增长率α，则设置的固定生长点的坐标位置为:x =Px+dCurR*sin (i*2 π /na), y = Py+dCurR*cos (i*2 π /na),其中 Px，Py 为井点 P 的 x 坐标和 y坐标,dCurR 为当前层数半径,有 dCurR = a J*Dmin/a (m' 其中 i = 0 — m_l, j = 0 — n_l。因此在每个井点周围一共可以布置n*m个固定生长点，如图7所示。记录这些固定生长点所在的背景网格单元，并将井点及当前最小距离Dmin加入到保护区域中。
[0053]然后是计算水平井井迹在层面的投影线周围的固定生长点集合，对于每一条井迹线，首先计算该井迹线与其他边界线、井点以及所有保护区域的最小安全距离；对于井迹线上除了末端点之外的每一个顶点，都与其下一个顶点组成单位矢量，记为vec，那么井迹线上的固定生长点位置即为当前顶点的位置与矢量vec*k/(nNum+l)的和,其中nNum为当前顶点与下一顶点之间的距离对当前最小安全距离取余；以井迹线上的固定生长点为圆心，当前最小安全距离为半径画圆，将相邻两个圆的两个交点作为新的固定生长点加入到固定生长点集合，并且将这些圆加入到保护区域；将起始点的位置减去vec与最小安全距离的矢量乘积，作为新的固定生长点加入到生长点集合，将最末端点的位置减去vec与最小安全距离的矢量乘积，作为新的固定生长点加入到生长点集合；计算这些固定生长点所在的背景网格单元；图8给出了水平井迹周围的生长点配置；
[0054]布置完所有固定生长点后，根据输入的描述三维地质层面的多边形网格，首先对于每个多边形网格，计算多边形的重心，如果此重心点不在保护区域内，那么在此点处生成新的非固定生长点，并计算该生长点的背景索引网格。
[0055]步骤220是构建生长点集的PEBI网格。PEBI网格生成时是针对每个生长点独立生成其PEBI网格单元，基本策略是沿该生长点所在的背景网格单元开始向外侧按照背景网格的拓扑连接关系逐渐扩大搜索背景网格，并对搜索到的背景网格中所包含的生长点进行计算，计算其是对当前生长点的PEBI网格单元的形状有影响，若有，则记录下这些生长点，构成当前生长点的最小Vorono i邻近点集。因此当前生长点的最小Vorono i邻近点集在搜索过程中是由空集开始不断加入新点的，因此在搜索过程中，对于加入最小Voronoi邻近点集的点进行如下记录，如图9(1)所示,在加入初始的两个点之后,得到一个Delaunay三角网格单元，当前网格的边界就是由生长点和两个加入点组成的两条直线，平面被分成4个区域。可以简单的把它们记录为“左点”和“右点”。在局部网格对生长点达到闭合之前，每次在最小Voronoi邻近点集中加入新点，需要首先判断它与边界记录的关系，即判断它落在如图所示的A、B、C、D四个区域中的哪一个里:
[0056]I)落在A区域:判断干涉情况加点，不更新左/右点，如图9⑵。
[0057]2)落在B/C区域:判断干涉情况加点，同时更新左/右点，如图9(3)。
[0058]3)落在D区域:判断干涉情况加点，达到闭合，如图9(4)。
[0059]达到闭合之后，舍弃左点和右点的记录，只判断干涉情况加点。其中判断干涉情况的过程是指判断要加入的点是否落在当前生长点及其当前最小Voronoi邻近点集所组成的Delaunay三角网格的任何一个三角形单元的外接圆内，若是，则为干涉，该点应加入到最小Voronoi邻近点集,若否,则不干涉,不加点。
[0060]当生长点及其最小Vornoi邻近点集构成如图9(4)的闭合情况后，当背景索引网格沿拓扑邻接关系向外扩张时，则检测要扩大的背景网格单元是否与当前闭合区域有交集，若无，则不扩大该背景网格，这样沿背景网格的搜索过程将在有限次后停止。
[0061]搜索停止后，生成当前生长点与其最小Voronoi邻接点集所构成的Delaunay三角网格，并通过对偶计算得到当前生长点的PEBI网格单元，若该PEBI网格单元与地质层面的边界线相交，则用边界线直接切割该PEBI网格单元，如图10所示。
[0062]步骤230是当PEBI网格单元的质量或尺度不满足要求时,对PEBI网格进行质量尺度优化。在上一步的基础上，对于每个非固定生长点，计算该生长点所在的PEBI网格单元的质心。如果生长点位置与质心点位置之间的距离不满足质量要求，则将生长点的位置更新为质心的位置，并更新其所在的背景索引网格。带所有非固定生长点检测完毕后返回到步骤220，重新计算生长点的PEBI网格单元。在整个过程中保证网格中的PEBI单元数量不发生变化，最终使得网格单元满足一定质量和尺度的要求。
[0063]综上所述，给出如下实施例。图11给出了某油田的一个实际工区的模拟图，在此工区中共有12个断层，3个地层，且有多个断层构成了逆断层的复杂地质构造，工区中共有油水井4 口，其中水平井I 口，直井3 口。图12为未优化的地质层面PEBI网格，可以看出所有PEBI网格单元满足基本定义，同时在边界处、井点处和井迹投影线处的PEBI单元分布满足约束条件。图13为经过质量优化后的层面PEBI网格，对比图12可以看出PEBI单元的质量更趋近于正多边形，同时整体网格依然满足各类约束条件。图14给出了层面断裂边界处PEBI网格单元，在重叠处PEBI单元相互没有影响，图15给出了地质断裂缝隙处的PEBI网格单元，在缝隙两侧的PEBI单元各种独立，满足断裂边界约束，在约束线交点处的PEBI单元依然是凸多边形，满足PEBI网格的定义。
[0064]当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，用以根据地质断裂层面模型的三维空间几何特性，在地质断裂层面上生成与其几何拓扑一致的二维PEBI网格，应用于油藏数值模拟计算，其特征在于包括以下步骤: 步骤A:输入断裂层面的多边形网格模型，多边形网格模型包括断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线以及多边形网格单元； 步骤B:根据输入的多边形网格单元以及断裂边界线、直立井井点、水平井井迹线分别布置断裂边界线、直立井井点以及水平井井迹线周围的固定生长点；计算每个输入的多边形网格单元的重心，并将这些重心点以及固定生长点所组成的集合作为PEBI网格的生长点集合； 步骤C:计算生长点集合中每个生长点的局部最小Voronoi (沃罗诺伊)邻近点集，从而创建得到每个生长点的PEBI单元；对于跨过边界的PEBI单元，利用断裂边界对其进行直接切割；最终生成地质断裂层面上满足油藏数值模拟计算的要求的二维PEBI网格； 步骤D:对PEBI网格单元的质量进行优化，改善地质断裂层面上二维PEBI网格的单元形态，使单元形状更趋近于正多边形，以利于油藏数值模拟计算的稳定性和计算精度的提闻。
2.根据权利要求1所述的一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，其特征在于，所述所述步骤A中，二维PEBI网格是指一种非结构化的垂直二分网格，即两个相邻PEBI网格单元的公共边界面垂直平分这两个PEBI网格单元生长点的连线，它具有局部正交特性；同时，对于每条断裂层面的边界线，都由PEBI网格中边界PEBI单元的网格边来表示，边界线包括输入地质断裂层面的外部边界以及内部断裂缝隙的边界；对于三维地质断裂层面在二维平面的投影重叠的区域，其层面上的二维PEBI网格单元满足与三维层面几何形态的一致性，相互无干扰；对于地质断裂层面上的每个直立井井点，其所在PEBI单元是一个以井点为中心的正多边形，周围的PEBI网格单元围绕这个圆心呈放射状分布；对于地质断裂层面上的水平井投影井迹，其关键点位于PEBI网格的中心点，并且沿着水平井井迹投影线排列的PEBI网格具有笛卡尔排列特征。
3.根据权利要求1所述的一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括:将存在外部文件的描述地质断裂层面模型的多边形网格数据读入内存，包括每个地质断裂层面上的网格顶点，网格单元与顶点之间拓扑关系，以及约束条件；其中网格顶点包含其位置几何信息，网格单元包含几何或与顶点之间的拓扑信息，约束条件包括层面网格边界线集合，直立井井点集合以及水平井井迹投影线集合；其在计算机内存中的数据组织方式是通过计算机语言实现的数据结构。
4.根据权利要求1所述的一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括:在地质层面的边界处，在起相对层面内部的凹陷处，将生长点布置在以断裂边界顶点为圆心的圆周上，根据断裂边界凹陷处夹角的大小设置多个生长点，同时在该圆周内部不设置生长点；对于直立井井点，其本身作为固定生长点，并且其周围的多个不同半径的同心圆上布置相应的固定生长点；对于水平井井迹在地质层面上的投影线，井迹投影线上的关键点作为固定生长点，其周围的固定生长点沿着井迹投影线平行排列，并且关于井迹线对称。计算每个输入的多边形网格单元的重心，并将这些重心点以及固定生长点所组成的集合作为PEBI网格的生长点集合；其中每个生长点生成时所在的输入多边形网格单元即为该生长点的背景网格单元。
5.根据权利要求1所述的一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括:对于步骤B获得的生长点集中的每个生长点，首先对生长点所在的背景网格单元及其一阶邻域背景网格单元进行检索更新生长点的最小Voronoi邻近点集，然后再逐级扩展至更高阶邻域上的背景网格单元，直至最小Voronoi邻近点集不再变化，从而计算得到该生长点的PEBI网格单元；在复杂断裂边界约束附近的PEBI网格单元，还要利用断裂边界对跨过边界的PEBI网格单元进行切割；最终生成的PEBI网格单元在直立井点附近以井位点为同心圆的圆心呈放射状分布；水平井投影井迹线附近的PEBI网格具有类笛卡尔排列特征。
6.根据权利要求1所述的一种面向油藏数值模拟的地质断裂层面PEBI网格处理方法，其特征在于，所述步骤D进一步包括:对于步骤C所生成的PEBI网格单元，计算每个非固定生长点PEBI单元的质心，若其与生长点的位置之间的距离大于某一阈值，则将其该生长点位置设置为质心位置，并更新其所在的背景网格，返回步骤C重新计算PEBI单元，直至所有非固定生长点的PEBI单元的质心与生长点之间的距离小于该阈值；其目的是使得每个非固定生长点尽可能接近其所在背景网格单元的质心，并且每个PEBI网格单元接近正多边形。
【文档编号】G06T17/30GK104331931SQ201410532774
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】孟宪海, 魏亚楠, 丁晓燕, 杨钦 申请人:北京航空航天大学