CN106326517B - 层状裂缝-基质杂交网格建模方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种层状裂缝‑基质杂交网格建模方法和装置，该方法包括：获取工区边界三维坐标和工区内裂缝面在工区的顶面和底面上的投影信息；建立各裂缝面在顶面和底面的投影之间的对应关系；对工区顶面进行Delaunay三角剖分得到顶面节点，并通过各裂缝面在顶面和底面的对应投影之间的仿射变换将得到的顶面节点映射到底面形成相对应的底面节点；连接相对应的顶面节点和底面节点，形成立柱，并计算立柱与顶面和底面之间地层面的交叉位置的坐标；划分模型垂向网格层；在由所述地层面和所述垂向网格层构成的网格系统中，提取出基质块网格与裂缝面网格，针对所述基质块网格和裂缝面网格建立连接；确定各连接对应的传导率，得到层状裂缝‑基质杂交网格模型。

Description

层状裂缝-基质杂交网格建模方法和装置

技术领域

本发明属于石油开采技术中的地质建模领域，更具体地，涉及一种层状裂缝-基质杂交网格建模方法和装置。

背景技术

裂缝型油藏储量已超过目前世界已探明储量的一半，我国裂缝型油藏探明地质储量超过40×108吨，占总量的28％以上。裂缝按照倾角大小，可以分为垂直缝、高角度缝、斜交缝、低角度缝等几种，其中垂直缝和高角度缝发育的储层称为高角度裂缝型储层。

该类储层的地质建模方法及数值模拟方法是优化其开发方式、提高其石油采收率的关键技术。目前地质建模中广泛使用的角点网格模型(Corner Point Grid)虽然操作方便、模型直观，但由于其属于结构化的六面体网格，受此限制，无法简便、精确的描述裂缝网络；而针对裂缝型储层开发的离散裂缝模型(Discrete Fracture Model)虽然能够精确刻画每一条裂缝的位置、倾角。但由于其采用非结构化的四面体网格进行空间划分，使地层方向与垂直地层方向相互耦合，而一般地层垂向厚度比水平面内尺度小很多，这使得离散裂缝模型无法保证数值模拟过程同时具备较快的速度和较高的精度。另外，离散裂缝模型建模过程困难复杂、不确定性高、自动化程度较低。

发明内容

本公开的目的之一在于，建立一种层状裂缝-基质杂交网格建模方法，其相对于离散裂缝模型来说建模复杂度更低、模型更直观、且可以更有效地描述层内流动过程，其相对于角点网格来说能够更准确地描述裂缝型储层内部构造特征及流动过程。

一方面，提出了一种层状裂缝-基质杂交网格建模方法，该方法包括：获取工区边界三维坐标和工区内裂缝面在工区的顶面和底面上的投影信息；建立各裂缝面在顶面和底面的投影之间的对应关系；在顶面包含裂缝面投影信息的情况下，对工区顶面进行Delaunay三角剖分得到顶面节点，并通过各裂缝面在顶面和底面的对应投影之间的仿射变换将得到的顶面节点映射到底面形成相对应的底面节点；连接相对应的顶面节点和底面节点，形成立柱，并计算立柱与顶面和底面间地层面的交叉位置的坐标；基于所述交叉位置的坐标，划分模型垂向网格层；在由所述地层面和所述垂向网格层构成的网格系统中，提取出基质块网格与裂缝面网格，针对所述基质块网格和裂缝面网格建立连接；确定各连接对应的传导率，得到层状裂缝-基质杂交网格模型。

另一方面，一种层状裂缝-基质杂交网格建模装置，该装置包括：用于获取工区边界三维坐标和工区内裂缝面在工区的顶面和底面上的投影信息的部件；用于建立各裂缝面在顶面和底面的投影之间的对应关系的部件；用于在顶面包含裂缝面投影信息的情况下，对工区顶面进行Delaunay三角剖分得到顶面节点，并通过各裂缝面在顶面和底面的对应投影之间的仿射变换将得到的顶面节点映射到底面形成相对应的底面节点的部件；用于连接相对应的顶面节点和底面节点，形成立柱，并计算立柱与顶面和底面间地层面的交叉位置的坐标的部件；用于基于所述交叉位置的坐标，划分模型垂向网格层的部件；用于在由所述地层面和所述垂向网格层构成的网格系统中，提取出基质块网格与裂缝面网格的部件，用于针对所述基质块网格和裂缝面网格建立连接的部件；用于确定各连接对应的传导率，得到层状裂缝-基质杂交网格模型的部件。

该层状裂缝-基质杂交网格模型同时具有离散裂缝网格与角点网格的优点，能够方便且准确的描述高角度裂缝型油藏的地质特征及渗流规律，应用前景较大。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的层状裂缝-基质杂交网格建模方法的示例性流程图。

图2示出了根据一个示例的提取工区边界数据的示意图。

图3示出了根据一个示例的工区内裂缝面的示意图。

图4示出了根据一个示例的对工区顶面进行Delaunay三角剖分得到顶面节点的示意图。

图5示出了根据一个示例的通过仿射变换将得到的顶面节点映射到底面形成相对应的底面节点的示意图。

图6示出了根据一个示例的形成立柱的示例图。

图7示出了根据一个示例的基质块网格的示意图。

图8示出了根据一个示例的裂缝面网格的示意图。

图9示出了根据一个示例的网格系统的示意图。

图10示出了根据一个示例的通过数值模拟获得的水平井生产，直井注水开发储层压力场的示意图。

图11示出了根据一个示例的数值模拟获得的含水饱和度大于0.5的网格以及所有裂缝面网格的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种层状裂缝-基质杂交网格建模方法的流程图，该方法包括：

步骤101：获取工区边界三维坐标和工区内裂缝面在工区的顶面和底面上的投影信息；

步骤102，建立各裂缝面在顶面和底面的投影之间的对应关系；

步骤103，在顶面包含裂缝面投影信息的情况下，对工区顶面进行Delaunay三角剖分得到顶面节点，并通过各裂缝面在顶面和底面的对应投影之间的仿射变换将得到的顶面节点映射到底面形成相对应的底面节点；

步骤104，连接相对应的顶面节点和底面节点，形成立柱，并计算立柱与顶面和底面之间地层面的交叉位置的坐标；

步骤105，基于交叉位置的坐标，划分模型垂向网格层；

步骤106，在由顶面和底面之间的各地层面和所划分的垂向网格层构成的网格系统中，提取出基质块网格与裂缝面网格，

步骤107，针对基质块网格和裂缝面网格建立连接；

步骤108，确定各连接对应的传导率，得到层状裂缝-基质杂交网格模型。

本实施例提出了一种新的层状裂缝-基质杂交网格建模方法，相对于离散裂缝模型来说，其建模复杂度更低，并且由于采用了三维六面体网格形式而使模型更直观。并且，相对于目前工业界普遍采用的角点网格来说，这种建模方法能够根据裂缝进行网格剖分，从而能够更准确地描述裂缝型储层内部构造特征，从而可以更有效地描述层内流动过程。

以下以F油田B区块为例，给出本实施例的一些具体示例。本领域技术人员应理解，这些示例仅是为了便于理解本发明的实施例，而非意在对本发明构成任何限制。

1、获取三维坐标和投影信息

在一个示例中，可以从已建好的工区内的地层面模型获取工区边界三维坐标和工区内裂缝面在工区顶面、底面上的投影信息。这里的裂缝面可以是工区内全部裂缝面，也可以是部分感兴趣的裂缝面，本领域技术人员可以根据需要来确定，例如，如果研究的比较粗略、宏观，那就只需要包含较大的裂缝，如果想要研究的精细，那就需要考虑尽可能多的裂缝。从外。本领域技术人员应理解，也可以通过其他方式获取以上三位坐标和投影信息，而不一定局限于从已建好的工区内的地层面模型来获取。

可以从工区顶面到工区底面所有地层面提取工区边界数据，作为工区边界的三维坐标，其中，工区的顶面、底面、及顶面到底面之间的各地层面可以由工区边界数据界定。图2示出了以该示例的方式提取工区边界数据的示意图。并且，可以将工区内各裂缝面向顶面、底面分别投影，获得投影线段数据，图3示出了该示例的工区内裂缝面的示意图。

2、建立对应关系

可建立各裂缝面在顶面和底面的投影之间的对应关系。

例如，假设一个裂缝面A_i，在顶面和底面上可以分别投影出一条线段B_i和C_i，这两条线段就是相互对应的。假设有n个裂缝面A₁到A_n,建立对应关系就是要从顶面投影B₁到B_n和底面投影C₁到C_n中找到相互对应的投影线段。

3、顶面剖分和映射

图4示出了在顶面包含裂缝面投影信息的情况下，对工区顶面进行Delaunay三角剖分得到顶面节点的示意图，图5示出了通过各裂缝面在顶面和底面的对应投影之间的仿射变换将得到的顶面节点映射到底面形成相对应的底面节点的示意图。Delaunay三角剖分和仿射变换可通过本领域技术人员已知的方式来进行。

4、形成立柱及划分垂向网格层

图6示出了连接相对应的顶面节点和底面节点，形成立柱的示意图。可进一步计算立柱与顶面和底面间地层面的交叉位置的坐标，以及基于交叉位置的坐标，划分模型垂向网格。

在一个示例中，划分模型垂向网格层的方式可以由本领域技术人员根据数值模拟需要来制定。例如，模拟气驱过程时垂向网格厚度一般不超过5m，模拟水驱等时一般不超过10m，网格厚度可以通过交叉位置坐标来衡量，网格层数可使用地层厚度除以网格厚度来制定。

5、提取出基质块网格与裂缝面网格并建立连接

顶面和底面之间的各地层面和所划分的垂向网格层构成了网格系统，从该网格系统中可以提取出基质块网格与裂缝面网格。

图7示出了根据一个示例提取出基质块网格的示意图，其中基质块网格例如为三棱台形式，图8示出了根据一个示例提取出裂缝面网格的示意图，其中裂缝面网格例如为四边形形式。对基质块网格与裂缝面网格的提取可以基于现有技术手段，根据基质块网格与裂缝面网格的特征手动或自动实现。

图9示出了根据一个示例针对基质块网格和裂缝面网格建立连接，得到网格系统的示意图。在一个示例中，连接的类型可包括基质块网格与基质块网格的连接、基质块网格与裂缝面网格的连接、和裂缝面网格与裂缝面网格的连接等情况。举例来说，判断任意两个网格之间是否存在连接(即流体是否可以从其中一个网格直接流入另一个网格)时，可以通过判断两个网格是否有公共面，若有公共面则对应的两个网格存在连接，可以在这两个网格之间建立连接，否则不存在连接。可以基于现有技术手段，手动或自动建立连接。

6、确定连接传导率

在一个示例中，可以通过给所有的基质块网格与裂缝面网格赋以与渗流有关的属性值，来确定各连接对应的传导率。该属性值可以是与渗流有关的任意属性值，例如包括孔隙度、渗透率、净毛比等，传导率可以采用常规的非结构化网格传导率计算方法来确定。

至此，网格模型的建模完成。在一个示例中，可根据后续的数值模拟所需文件格式，将网格模型输出，并用于数值模拟。可以使用任意的可用于非结构化网格的数值模拟器进行数值模拟，得到储层压力、饱和度等的变化信息，图10和图11给出了利用本实施例得到的网格模型进行数值模拟的示意图。其中图10示出了根据一个示例的通过数值模拟获得的水平井生产，直井注水开发储层压力场的示意图，图11示出了根据一个示例的数值模拟获得的含水饱和度大于0.5的网格以及所有裂缝面网格的示意图。

本发明的实施例尤其适用于垂直裂缝型储层和高角度裂缝型储层的地质建模网格系统及相应的油藏数值模拟方法。在实施例中，将岩石基质划分为例如三棱台网格，将裂缝面划分为例如四边形网格，并将两者组合，建立相互之间的连接关系，形成最终的网格系统。同时在新网格系统的基础上，分别确定了基质块网格-基质块网格、基质块网格-裂缝面网格和裂缝面网格-裂缝面网格之间的传导率。该地质建模网格系统能用于油藏数值模拟。

根据本发明实施例得到的层状裂缝-基质杂交网格模型同时具有离散裂缝网格与角点网格的优点，能够方便且准确的描述高角度裂缝型油藏的地质特征及渗流规律，应用前景较大。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种层状裂缝-基质杂交网格建模方法，该方法包括：

获取工区边界三维坐标和工区内裂缝面在工区的顶面和底面上的投影信息；

建立各裂缝面在顶面和底面的投影之间的对应关系；

在顶面包含裂缝面投影信息的情况下，对工区顶面进行Delaunay三角剖分得到顶面节点，并通过各裂缝面在顶面和底面的对应投影之间的仿射变换将得到的顶面节点映射到底面形成相对应的底面节点；

连接相对应的顶面节点和底面节点，形成立柱，并计算立柱与顶面和底面之间地层面的交叉位置的坐标；

基于所述交叉位置的坐标，划分模型进而形成垂向网格层；

在由所述地层面和所述垂向网格层构成的网格系统中，提取出基质块网格与裂缝面网格，

针对所述基质块网格和裂缝面网格建立连接；

确定各连接对应的传导率，得到层状裂缝-基质杂交网格模型。

2.根据权利要求1所述的层状裂缝-基质杂交网格建模方法，其中，基质块网格为三棱台形式，裂缝面网格为四边形形式。

3.根据权利要求1所述的层状裂缝-基质杂交网格建模方法，其中，所述连接的类型包括基质块网格与基质块网格的连接、基质块网格与裂缝面网格的连接、和裂缝面网格与裂缝面网格的连接中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的层状裂缝-基质杂交网格建模方法，其中，在两个网格具有公共面的情况下，在这两个网格之间建立连接。

5.根据权利要求1所述的层状裂缝-基质杂交网格建模方法，其中，通过给所有的基质块网格与裂缝面网格赋以与渗流有关的属性值，来确定各连接对应的传导率。

6.一种层状裂缝-基质杂交网格建模装置，该装置包括：

用于获取工区边界三维坐标和工区内裂缝面在工区的顶面和底面上的投影信息的部件；

用于建立各裂缝面在顶面和底面的投影之间的对应关系的部件；

用于在顶面包含裂缝面投影信息的情况下，对工区顶面进行Delaunay三角剖分得到顶面节点，并通过各裂缝面在顶面和底面的对应投影之间的仿射变换将得到的顶面节点映射到底面形成相对应的底面节点的部件；

用于连接相对应的顶面节点和底面节点，形成立柱，并计算立柱与顶面和底面之间地层面的交叉位置的坐标的部件；

用于基于所述交叉位置的坐标，划分模型进而形成垂向网格层的部件；

用于在由所述地层面和所述垂向网格层构成的网格系统中，提取出基质块网格与裂缝面网格的部件，

用于针对所述基质块网格和裂缝面网格建立连接的部件；

用于确定各连接对应的传导率，得到层状裂缝-基质杂交网格模型的部件。

7.根据权利要求6所述的层状裂缝-基质杂交网格建模装置，其中，基质块网格为三棱台形式，裂缝面网格为四边形形式。

8.根据权利要求6所述的层状裂缝-基质杂交网格建模装置，其中，所述连接的类型包括基质块网格与基质块网格的连接、基质块网格与裂缝面网格的连接、和裂缝面网格与裂缝面网格的连接中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的层状裂缝-基质杂交网格建模装置，其中，在两个网格具有公共面的情况下，在这两个网格之间建立连接。

10.根据权利要求6所述的层状裂缝-基质杂交网格建模装置，其中，通过给所有的基质块网格与裂缝面网格赋以与渗流有关的属性值，来确定各连接对应的传导率。