CN108665534B - 一种注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，属于油田开发技术领域。所述注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法利用服务器获取并存储目标注水油藏得到地质体数据，对地质体数据进行压力场模型求解，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据，进而计算得到目标注水油藏的流线分布数据，通过将流线分布数据代入饱和度速度方程，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据并在网页上进行三维展示与用户交互，使得用户无需购买高性能的计算机或正版软件光盘，仅需一个可以运行浏览器的电脑，就可以得到目标注水油藏流体流动路径的三维展示，节约了用户的使用成本。

Description

一种注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，特别涉及一种注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法。
背景技术
油藏数值模拟是一种结合物理、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的开发动态和生产趋势的技术手段，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，最科学的开采方式获得最高的采收率及最大的经济效益。
现有的油藏数值模拟主要是利用油藏数值模拟软件选择数值计算模型，进行地质区块的网格划分，通过输入地质属性参数，进行数值模拟计算，在计算结束后，直接输出生产参数，如油产量变化曲线、气产量变化曲线、水产量变化曲线、压力变化曲线、温度变化曲线等。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
目前的油藏数值模拟软件都属于单机版模式，大部分没有与云端连接，这种模式极大增加了用户的使用成本，用户不仅仅需要购买高性能计算机，而且需要购买正版软件光盘。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，实现对注水油藏流体流动路径的在线模拟与三维展示，节约了用户的使用成本。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法所述方法包括：
服务器获取并存储目标注水油藏的地质体数据；
所述服务器对所述地质体数据进行压力场模型求解，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据；
所述服务器根据所述每一个网格不同时刻的油藏压力数据，得到所述目标注水油藏的流线分布数据；
所述服务器将所述目标注水油藏的流线分布数据代入饱和度速度方程，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据；
所述服务器将所述不同时刻各个流线上的饱和度数据在网页上进行三维展示与用户交互。
进一步地，所述服务器获取并存储目标注水油藏的地质体数据包括：所述服务器通过网页端登录后，获取上传的目标注水油藏的地质体数据，并存储到数据库中。
进一步地，所述服务器对所述地质体数据进行压力场模型求解，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据包括：所述服务器根据所述地质体数据，建立压力场数学模型；所述服务器通过块中心差分方式对所述压力场数学模型进行离散化和线性化，得到线性代数方程组；所述服务器通过矩阵求解算法处理所述线性代数方程组，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据。
进一步地，所述压力场数学模型的公式为：
Figure BDA0001656559440000021
式中：ρ为流体密度，单位为kg/m3；Bo为体积系数；p为地层压力，单位为Pa；kx，ky，kz分别为地层在x，y，z方向的渗透率，单位为m2；Ct为综合压缩系数，单位为1/Pa；μ为油相粘度，单位为Pa·s；dx，dy，dz分别为x，y，z方向的距离变化，单位为m；t为时间，单位为s；Γ1表示定压边界；f1(x,y,z,t)为确定的函数；Γ2表示定流边界；n表示边界的法线方向；f2(x,y,z,t)为确定的函数；Ql为井流量，单位为m3/s；f3(x,y,z)为确定的函数。
进一步地，所述服务器根据所述每一个网格不同时刻的油藏压力数据，得到所述目标注水油藏的流线分布数据包括：所述服务器根据所述每一个网格不同时刻的油藏压力数据和渗透率数据，通过流线生成方法，得到多个出口点及相对应的入口点；所述服务器连接每一个所述出口点及其相对应的入口点，得到所述目标注水油藏中流体流动的流线场。
进一步地，所述服务器将所述目标注水油藏的流线分布数据代入饱和度速度方程，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据包括：所述服务器将所述目标注水油藏的流线分布数据代入饱和度速度方程中，计算得到不同时间各饱和度所运移的距离；根据所述不同时间各饱和度所运移的距离，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据。
进一步地，所述饱和度速度方程表述为：
Figure BDA0001656559440000031
式中：Sw为含水饱和度；f'w(Sw)为Sw含水饱和度下含水量对含水饱和度的差商；Q为每一根流线所代表的流量，单位为m3/s；φ为目标注水油藏的孔隙度；A为每一根流线所代表的截面积，单位为m2。
进一步地，所述服务器获取并存储目标注水油藏的地质体数据之后，所述方法还包括：所述服务器根据所述目标注水油藏的地质体数据建立初始地质模型，并在所述网页上进行三维展示与用户交互。
进一步地，所述地质体数据包括：地质分层数据、测井解释数据、油水高压物性数据、油水相对渗透率数据、射孔数据和生产数据。
进一步地，所述三维展示与用户交互包括：在所述网页上显示随时间变化的动态三维图形；通过鼠标拖拽的方式在所述网页上移动所述三维图形；通过所述鼠标拖拽的方式在所述网页上旋转所述三维图形；通过鼠标滚轮滚动的方式在所述网页上放大或缩小所述三维图形。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
本发明实施例提供的注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法利用服务器获取并存储目标注水油藏得到地质体数据，对地质体数据进行压力场模型求解，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据，进而计算得到目标注水油藏的流线分布数据，通过将流线分布数据代入饱和度速度方程，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据并在网页上进行三维展示与用户交互，使得用户无需购买高性能的计算机或正版软件光盘，仅需一个可以运行浏览器的电脑，就可以得到目标注水油藏流体流动路径的三维展示，节约了用户的使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法的操作流程图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，其方法流程图如图1所示，该方法包括：
步骤101：服务器获取并存储目标注水油藏的地质体数据；
具体地，服务器通过网页端登录后，获取上传的目标注水油藏的地质体数据，并存储到数据库中，实现数据的输入。
举例来说，可以以xml文件格式存储地质体数据到数据库中。
其中，地质体数据主要为目标注水油藏的静态参数，包括地质分层数据、测井解释数据、油水高压物性数据、油水相对渗透率数据、射孔数据和生产数据。
需要说明的是，本发明实施例的注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法是基于B/S架构进行的，而B/S架构是指客户机上只要安装一个浏览器，如Chrome、InternetExplorer，服务器安装数据库，如SQL Server、Oracle、MYSQL，浏览器可以通过网页服务器(Web Server)同数据库进行数据交互，通过排队计算的方式，可以使服务器24小时进行数模计算。
进一步地，基于B/S架构，在用户需要对目标注水油藏进行流线数值模拟时，用户需要在网页端进行用户登录，通过控制台界面进入到项目管理界面中，选择新建项目，并上传数据体结构文件，根据上传的数据体结构文件，确定要求的数据文件个数及类型，继而上传所要求的数据文件，以写入数据库。
由于服务器可以对多个不同的目标注水油藏的地质体数据进行流线数值模拟，为了便于区分、查询不同的模拟数据，需要对历史模拟数据和结果文件进行保存。
在本发明实施例中，操作人员可以通过控制台界面进入到项目管理界面中，选择历史项目进行数据的展示和结果的查看，操作过程可以如图2所示。
通过数据展示查询到地质体三维展示、生产数据展示和模拟设置展示；通过查看结果可以查询到压力数据三维展示、流线数据三维展示和饱和度数据三维展示。
通过服务器对整个工程项目进行管理、交互和计算，可以提高计算速度和工作效率，同时也便于储存和管理。
同时，为了便于用户查看，在服务器获取并存储目标注水油藏的地质体数据之后，服务器可以采用克里金插值等空间插值算法，根据目标注水油藏的地质体数据建立初始地质模型，并在网页上进行三维展示与用户交互。
步骤102：服务器对地质体数据进行压力场模型求解，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据；
具体地，首先，服务器根据地质体数据，建立压力场数学模型；接着，服务器通过块中心差分方式对压力场数学模型进行离散化和线性化，得到线性代数方程组；继而，服务器通过矩阵求解算法处理该线性代数方程组，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据，实现了目标注水油藏的压力模拟计算。
其中，压力场数学模型的公式为：
Figure BDA0001656559440000051
式中：ρ为流体的密度，单位为kg/m3；Bo为体积系数；p为地层压力，单位为Pa；kx，ky，kz分别为地层在x，y，z方向的渗透率，单位为m2；Ct为综合压缩系数，单位为1/Pa；μ为油相粘度，单位为Pa·s；dx，dy，dz分别为x，y，z方向的距离变化，单位为m；t为时间，单位为s；Γ1表示定压边界；f1(x,y,z,t)为确定的函数；Γ2表示定流边界；n表示边界的法线方向；f2(x,y,z,t)为确定的函数；Ql为井流量，单位为m3/s；f3(x,y,z)为确定的函数。
步骤103：服务器根据每一个网格不同时刻的油藏压力数据，得到目标注水油藏的流线分布数据；
具体地，服务器根据每一个网格不同时刻的油藏压力数据，结合地质体数据中的渗透率数据，通过流线生成公式，得到多个出口点及相对应的入口点；接着，服务器通过连接每一个出口点及其相对应的入口点，可以得到目标注水油藏中流体流动的流线场，实现了目标注水油藏的流线模拟计算。
需要说明的是，流线会穿越网格，从一个面进，再从另外一个面出。那么，流线与进入面的交点，为入口点；与出口面的交点，为出口点。
其中，流线生成公式为：
Figure BDA0001656559440000061
式中：m为速度在单位距离上的增量，单位为1/s；Δt为流线穿越网格所需要的时间，单位为s；V1为出口点速度，单位为m/s；V2为入口点的速度，单位为m/s；d为出口点与入口点在速度方向的距离，单位为m。
步骤104：服务器将目标注水油藏的流线分布数据代入饱和度速度方程，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据；
具体地，服务器将目标注水油藏的流线分布数据代入饱和度速度方程中，计算得到不同时间各饱和度所运移的距离；根据不同时间各饱和度所运移的距离，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据，实现了目标注水油藏的饱和度场计算。
该目标注水油藏的饱和度场计算不仅可以避免网格取向效应的影响，而且可以降低数值求解过程中出现的数值弥散现象。
需要说明的是，根据不同时间各饱和度所运移的距离，可以计算得到不同时间各饱和度在流线上的所处位置，这里所处的位置也就是不同时刻各个流线上的饱和度数据。
其中，饱和度速度方程表述为：
Figure BDA0001656559440000071
式中：v为饱和度的速度，单位为m/s；Sw为含水饱和度；f'w(Sw)为Sw含水饱和度下含水量对含水饱和度的差商；Q为每一根流线所代表的流量，单位为m3/s；φ为目标注水油藏的孔隙度；A为每一根流线所代表的的截面积，单位为m2。
步骤105：服务器将不同时刻各个流线上的饱和度数据在网页上进行三维展示与用户交互。
具体地，将得到的不同时刻各个流线上的饱和度数据在网页上进行三维展示与用户交互，有利于用户更为直观地观察流体的真实流动。
需要说明的是，除了不同时刻各个流线上的饱和度数据可以在网页上进行显示以外，油藏压力分布(压力场随时间的变化)、流线分布(流线场随时间的变化)、饱和度分布(饱和度随时间的变化)、生产含水率、含水饱和度、产油量、产水量、角点网格、有效网格、孔隙度、渗透率、砂泥比、初始网格压力、井轨迹等结果都可以在网页上进行显示。
对于三维展示和用户交互，三维展示与用户交互包括：在网页上显示随时间变化的动态三维图形；通过鼠标拖拽的方式在网页上移动三维图形；通过鼠标拖拽的方式在网页上旋转三维图形；通过鼠标滚轮滚动的方式在网页上放大或缩小三维图形，使得用户便于观察、交互、使用。
进一步地，服务器可以对不同井网模式、不同性质注入流体等因素进行敏感性分析，即改变其中一个因素的取值，来观察其他因素的取值变化，以确定不同因素对于注水油藏开采的影响程度。
在用户使用完之后，可以在网页端退出登录。
因此，本发明实施例的注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法利用服务器获取并存储目标注水油藏得到地质体数据，对地质体数据进行压力场模型求解，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据，进而计算得到目标注水油藏的流线分布数据，通过将流线分布数据代入饱和度速度方程，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据并在网页上进行三维展示与用户交互，使得用户无需购买高性能的计算机或正版软件光盘，仅需一个可以运行浏览器的电脑，就可以得到目标注水油藏流体流动路径的三维展示，基于互联网发展的便利，不仅节约了用户的使用成本，而且不会产生资源浪费。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，其特征在于，所述方法包括：
服务器获取并存储目标注水油藏的地质体数据；
所述服务器对所述地质体数据进行压力场模型求解，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据；
所述服务器根据所述每一个网格不同时刻的油藏压力数据，得到所述目标注水油藏的流线分布数据；
所述服务器将所述目标注水油藏的流线分布数据代入饱和度速度方程，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据；
所述服务器将所述不同时刻各个流线上的饱和度数据在网页上进行三维展示与用户交互；
其中，所述服务器对所述地质体数据进行压力场模型求解，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据包括：
所述服务器根据所述地质体数据，建立压力场数学模型；所述服务器通过块中心差分方式对所述压力场数学模型进行离散化和线性化，得到线性代数方程组；所述服务器通过矩阵求解算法处理所述线性代数方程组，得到每一个网格不同时刻的油藏压力数据；
其中所述压力场数学模型的公式为：
Figure FDA0003531020660000011
式中：ρ为流体的密度，单位为kg/m3；Bo为体积系数；p为地层压力，单位为Pa；kx，ky，kz分别为地层在x，y，z方向的渗透率，单位为m2；Ct为综合压缩系数，单位为1/Pa；μ为油相粘度，单位为Pa·s；dx，dy，dz分别为x，y，z方向的距离变化，单位为m；t为时间，单位为s；Γ1表示定压边界；f1(x,y,z,t)为确定的函数；Γ2表示定流边界；n表示边界的法线方向；f2(x,y,z,t)为确定的函数；Ql为井流量，单位为m3/s；f3(x,y,z)为确定的函数；xw、yw、zw分别为井底在x，y，z方向的坐标。
2.根据权利要求1所述的注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，其特征在于，所述服务器获取并存储目标注水油藏的地质体数据包括：所述服务器通过网页端登录后，获取上传的目标注水油藏的地质体数据，并存储到数据库中。
3.根据权利要求1所述的注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，其特征在于，所述服务器根据所述每一个网格不同时刻的油藏压力数据，得到所述目标注水油藏的流线分布数据包括：所述服务器根据所述每一个网格不同时刻的油藏压力数据和渗透率数据，通过流线生成方法，得到多个出口点及相对应的入口点；所述服务器连接每一个所述出口点及其相对应的入口点，得到所述目标注水油藏中流体流动的流线场。
4.根据权利要求1所述的注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，其特征在于，所述服务器将所述目标注水油藏的流线分布数据代入饱和度速度方程，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据包括：所述服务器将所述目标注水油藏的流线分布数据代入饱和度速度方程中，计算得到不同时间各饱和度所运移的距离；根据所述不同时间各饱和度所运移的距离，得到不同时刻各个流线上的饱和度数据。
5.根据权利要求4所述的注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，其特征在于，所述饱和度速度方程表述为：
Figure FDA0003531020660000021
式中：Sw为含水饱和度；f'w(Sw)为Sw含水饱和度下含水量对含水饱和度的差商；Q为每一根流线所代表的流量，单位为m3/s；φ为目标注水油藏的孔隙度；A为每一根流线所代表的截面积，单位为m2。
6.根据权利要求1所述的注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，其特征在于，所述服务器获取并存储目标注水油藏的地质体数据之后，所述方法还包括：所述服务器根据所述目标注水油藏的地质体数据建立初始地质模型，并在所述网页上进行三维展示与用户交互。
7.根据权利要求6所述的注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，其特征在于，所述地质体数据包括：地质分层数据、测井解释数据、油水高压物性数据、油水相对渗透率数据、射孔数据和生产数据。
8.根据权利要求7所述的注水油藏流线数值模拟的在线三维可视化方法，其特征在于，所述三维展示与用户交互包括：在所述网页上显示随时间变化的动态三维图形；通过鼠标拖拽的方式在所述网页上移动所述三维图形；通过所述鼠标拖拽的方式在所述网页上旋转所述三维图形；通过鼠标滚轮滚动的方式在所述网页上放大或缩小所述三维图形。
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