专利名称：使用基于单元的流动模拟结果计算流线轨迹的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于计算流线轨迹(也称作流线)的系统和方法，可以用于分析基于 单元的流动模拟结果。更具体地，本发明使用有限差分流动模拟器的结果计算流线轨迹，可 以与其它流线技术一起使用以分析结果。
背景技术：
在石油和天然气生产领域，当向油藏(reservoir)中钻了一个或更多井眼并且通 过井眼从油藏中抽出液态烃(例如，石油和天然气)时，油气藏被开采了。在这种情况下， 井眼一般被称作出油井眼或产油井。流体，通常是水，在远离产油井的一个或更多点被引入 油藏，从而替代液态或气态烃，这引起其通过产油井从油藏排出，将水引入油藏的点通常称 作注入孑L (injector)。在产油井喷出的液态和/或气态烃和在注入孔注入的水建立了油藏的液体流动 模式，其可能受到重力的影响。油藏内的流体流动可以模拟为时间的函数，从而预测来自特 定的产油井的液态和/或气态烃的开采在油藏的使用期内是如何变化的。可以使用本领域的已知技术构建给定油藏中的流体流动的数学模型。然而，这些 技术不准确并且可以使用其它数值技术实施，从而达到估计的解，例如，流线技术和有限差 分技术。美国专利第7，164，990中更特别地描述了这些技术及其缺点，通过引用并入本申 请。‘990专利一般涉及使用流线模拟器和有限差分模拟器确定涉及油气藏的流体流 动并处理流体流动数据的方法。‘990专利描述了确定包含两种或更多流体组分的一组流体 的流动，其包括确定一个或更多来自压力场的流线和求解沿着每一条流线的流体成分。该 方法还包括求解沿着每一条流线的压力并建议了使用有限差分技术以求解沿着每一条流 线的流体成分和/或压力。‘990专利包括例示了传统流线技术的流程图(图2)并计算了 来自压力场的流线。然而，‘990专利没有教导或建议使用有限差分油藏模拟结果计算流线 的系统或方法。此外，‘990专利没有教授或建议包括使用流线轨迹的流线技术，以分析有 限差分流体模拟结果。因此，需要使用流线计算而不需要传统流线模拟执行的流线技术。还需要包括使 用流线轨迹以分析有限差分流动模拟结果的流线技术。最后，需要使用有限差分流动模拟 结果以计算流线。
发明内容
因此，本发明通过提供使用基于单元的流动模拟结果以计算流线轨迹的系统和方 法，满足了上述需要并克服了现有技术中的一个或更多的缺点。在一种实施方式中，本发明包括计算流线的方法，包括(i)初始化模拟网格单元 内的种子点，(ii)计算种子点的速度矢量，(iii)在速度矢量方向上选择增量距离，以及 (iv)根据速度矢量的增量距离和方向计算新种子点位置的坐标。在另一实施方式中，本发明包括具有计算机可执行指令以计算流线的程序载体装 置。指令是可执行的，以实现(i)初始化模拟网格单元内的种子点；(ii)计算种子点的速 度矢量；(iii)在速度矢量方向上选择增量距离；以及(iv)根据速度矢量的增量距离和方 向计算新种子点位置的坐标。从下面的各种实施方式和相关附图的描述，本发明的其它方面、优点和实施方式 对本领域的技术人员将会变得显而易见。
下面将参考附图描述本发明，其中，相同的部件使用相同的参考标号，其中图IA是例示了并入本发明的工作流程的流程图。图IB是例示了实施本发明的方法的流程图。图2A例示了根据本发明计算的流线轨迹的示例性显示图(display)。图2B例示了根据本发明的流线轨迹的示例性计算。图3A例示了本发明的流线分析技术产生的流动场的示例性显示图。图;3B例示了根据相对于注入端的飞行时间过滤流线追踪的分析技术的示例性显示。图3C例示了根据相对于开采端的飞行时间过滤流线追踪的分析技术的示例性显示。图4例示了本发明的流线分析技术产生的井分布因素的示例性显示图。图5例示了根据本发明计算的流线示例性显示。图6是图5中例示的流线的部分二维显示图，其具有飞行时间信息。图7是图5中例示的流线的三维显示图，其包括网格块。图8是例示了实施本发明的计算机系统的方框图。
具体实施例方式下面具体地描述了本发明的主题，但描述本身并不限制本发明的范围。因而，结合 其它现有或未来的技术，本发明的主题也可以以其它方式实施，以包括不同的步骤或类似 于在此描述的步骤的结合。此外，虽然在此可以使用术语“步骤”以描述采用的方法的不同 组成部分，但不应该将术语解释为暗示在此公开的各种步骤之间的任何特定的顺序，除非 通过特定顺序的描述明确限制。方法描述现在参考图1A，例示了实施本发明的工作流程的流程图。在步骤101中，通过用户 界面将标准有限差分流动模拟数据输入计算机系统。
在步骤102中，输入数据进入流动模拟的流动模拟器。可接受的流动模拟器可以 包括，例如，兰德马克图形公司(Landmark GraphicsCorporation)销售的商业软件应用 Nexus 和VIP 。流动模拟器通过由三维模拟(网格)单元的六个侧面(表面)计算相位 通量而产生通量数据，其在步骤103作为每一个单元表面的模拟通量写入计算机系统中的 数据库，例如，VIP 结果数据库(“VDB”)。例如，归一化的速度被输出到数据库并可以被 定义为速度X表面面积总体积(BulkVolume)如下面的表1所描述的，对于每一相，绘制了六个速度数组(arrays)，每一个坐标 有两个数组。
权利要求
1.一种计算流线的方法，包括 初始化模拟网格单元内的种子点； 计算所述种子点的速度矢量；在所述速度矢量的方向上选择增量距离；以及根据所述增量距离和所述速度矢量的方向计算新种子点的位置坐标。
2.如权利要求1所述的方法，还包括 计算所述种子点的另一个速度矢量；在所述另一个速度矢量的方向上选择增量距离；以及根据所述增量距离和所述另一个速度矢量的方向计算另一个新种子点的位置坐标。
3.如权利要求2所述的方法，还包括使用所述新种子点的位置坐标重新初始化所述种子点； 使用所述另一个新种子点的位置坐标重新初始化所述种子点； 重复以下步骤计算所述种子点的速度矢量，在所述速度矢量的方向上选择增量距离， 以及根据所述增量距离和所述速度矢量的方向计算新种子点的位置坐标；重复以下步骤计算所述种子点的另一个速度矢量，在所述另一个速度矢量的方向上 选择增量距离，以及根据所述增量距离和所述另一个速度矢量的方向计算另一个新种子点 的位置坐标；以及重复权利要求3的所述步骤直至所述新种子点的位置坐标和所述另一个新种子点的 位置坐标到达产油井、注入井或滞点区域。
4.如权利要求3所述的方法，还包括根据每一个各自的速度矢量和各自的增量距离的速度或每一个各自的另一个速度矢 量和各自的增量距离，计算每一个增量距离的增量飞行时间；以及 绘制对每一个各自的增量距离的每一个增量飞行时间的颜色。
5.如权利要求4所述的方法，还包括根据每一个增量飞行时间的总和计算累计飞行时间；在距所述注入井最近的所述流线的末端，将所述累计飞行时间调整至零；以及 显示每一种代表距所述注入井最近的流线末端和距所述产油井或滞点区域最近的流 线另一个末端之间的流线上的累计飞行时间的颜色。
6.如权利要求1所述的方法，还包括 初始化每一个模拟网格单元内的种子点； 计算所述种子点的速度矢量；在所述速度矢量的方向上选择增量距离；以及根据所述增量距离和所述速度矢量的方向计算新种子点的位置坐标。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述种子点的速度矢量由所述网格单元的每个单 元表面的模拟通量计算。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述模拟通量由每一个单元表面的归一化油相速 度、归一化气相速度和归一化水相速度表示。
9.如权利要求1所述的方法，其中，如果其包含在所述模拟网格单元中，则所选择的增 量距离是预定的，并且如果所述流线穿入另一个模拟网格单元，则计算所选择的增量距离，使得所述新种子点的位置坐标与所述网格单元和所述另一个网格单元之间的边界一致，并 且具有与所述边界一致的所述新种子点位置坐标的所述种子点的速度矢量，由所述另一个 网格单元的每个单元表面的模拟通量计算。
10.如权利要求1所述的方法，还包括初始化所述模拟网格单元内的另一个种子点； 计算所述另一个种子点的速度矢量； 在所述速度矢量的方向上选择增量距离；以及根据所述增量距离和所述速度矢量的方向计算新的另一个种子点的位置坐标。
11.一种用于计算流线的具有计算机可执行指令的程序载体装置，所述指令是可执行 的从而实现初始化模拟网格单元内的种子点；计算所述种子点的速度矢量；在所述速度矢量的方向上选择增量距离；以及根据所述增量距离和所述速度矢量的方向计算新种子点的位置坐标。
12.如权利要求11所述的程序载体装置，还包括 计算所述种子点的另一个速度矢量；在所述另一个速度矢量的方向上选择增量距离；以及根据所述增量距离和所述另一个速度矢量的方向计算另一个新种子点的位置坐标。
13.如权利要求12所述的程序载体装置，还包括 使用所述新种子点的位置坐标重新初始化所述种子点；使用所述另一个新种子点的位置坐标重新初始化所述种子点； 重复以下步骤计算所述种子点的速度矢量，在所述速度矢量的方向上选择增量距离， 以及根据所述增量距离和所述速度矢量的方向计算新种子点的位置坐标；重复以下步骤计算所述种子点的另一个速度矢量，在所述另一个速度矢量的方向上 选择增量距离，以及根据所述增量距离和所述另一个速度矢量的方向计算另一个新种子点 的位置坐标；以及重复权利要求13所述的步骤直至所述新种子点的位置坐标和所述另一个新种子点的 位置坐标到达产油井、注入井或滞点区域。
14.如权利要求13所述的程序载体装置，还包括根据每一个各自的速度矢量和各自的增量距离的速度或每一个各自的另一个速度矢 量和各自的增量距离的速度，计算每一个增量距离的增量飞行时间；以及 绘制对每一个各自的增量距离的每一个增量飞行时间的颜色。
15.如权利要求14所述的程序载体装置，还包括 根据每一个增量飞行时间的总和计算累计飞行时间；在距所述注入井最近的所述流线的末端，将所述累计飞行时间调整至零；以及 显示每一种代表距所述注入井最近的流线末端和距所述产油井或滞点区域最近的流 线另一个末端之间的流线上的所述累计飞行时间的颜色。
16.如权利要求11所述的程序载体装置，还包括 初始化另一个模拟网格单元内的种子点；计算所述种子点的速度矢量；在所述速度矢量的方向上选择增量距离；以及根据所述增量距离和所述速度矢量的方向计算新种子点的位置坐标。
17.如权利要求11所述的程序载体装置，其中，所述种子点的速度矢量由所述网格单 元的每一个单元表面的模拟通量计算。
18.如权利要求17所述的程序载体装置，其中，所述模拟通量由每一个单元表面的归 一化油相速度、归一化气相速度和归一化水相速度表示。
19.如权利要求11所述的程序载体装置，其中，如果其包含在所述模拟网格单元中， 则所选择的增量距离是预定的，并且如果所述流线穿入另一个模拟网格单元，则计算所选 择的增量距离，使得所述新种子点的位置坐标与所述网格单元和所述另一个网格单元之间 的边界一致，以及具有与所述边界一致的所述新种子点的位置坐标的所述种子点的速度矢 量，由所述另一个网格单元的每一个单元表面的模拟通量计算。
20.如权利要求11所述的程序载体装置，还包括初始化所述模拟网格单元内的另一个种子点；计算所述另一个种子点的速度矢量；在所述速度矢量的方向上选择增量距离；以及根据所述增量距离和所述速度矢量的方向计算新的另一个种子点的位置坐标。
全文摘要
本发明公开了一种使用有限差分模拟结果计算流线轨迹的系统和方法，可以使用其与其它流线技术以分析结果。
文档编号E21B49/00GK102124185SQ200880119568
公开日2011年7月13日 申请日期2008年12月4日 优先权日2007年12月7日
发明者多米尼克·卡米莱里 申请人:兰德马克绘图国际公司，哈里伯顿公司