CN115099068A - 一种基于元宇宙的油藏数值仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于元宇宙的油藏数值仿真系统，属于油气田开发技术领域，油藏数值仿真系统包括油田虚拟模型节点、用户终端及开发者终端；用户终端用于将原始油藏资料存储至区块链的共享存储池中；油田虚拟模型节点用于构建初始油田虚拟模型，根据原始油藏及初始油田虚拟模型进行油藏数值仿真模拟得到仿真油田虚拟模型，并将所述仿真油田虚拟模型存储至共享存储池中；开发者终端用于从共享存储池中获取仿真油田虚拟模型，并根据仿真油田虚拟模型制定油田开发方案，将油田开发方案存储至共享存储池中，用户终端还用于从共享存储池中获取油田开发方案。为油藏仿真提供了大数据共享平台，提高了油田开发方案的制定效率。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发领域，特别是涉及一种基于元宇宙的油藏数值仿真系统。
背景技术
油藏数值仿真是一项指导油气田科学、高效开发的重要技术，油藏数值仿真系统属于油气田开发工程学科，它综合了油气层渗流理论、油藏工程原理、油藏数值模拟技术和计算机应用技术，是科学开发油气田的有力工具。由于模拟计算需要大量不同类型的输入数据，而且计算后要输出大量的抽象地描述油藏参数场的数据结果，整理、分析这些数据是一项十分繁重的工作，而且对数值模拟人员还有较高的技术要求，这不仅影响了数值模拟研究的进度，更严重地阻碍了油藏数值模拟技术的推广应用。一套集前处理、模型计算和后处理为一体的“油藏数值仿真系统”可以解决此类问题。
油藏数值仿真系统设计的总目标是综合应用油藏描述、油藏参数处理、油藏静动态参数图像分析、各类油藏的数值模拟、油田开发经济评价、油田开发方案优化设计等技术，将油田开发的静动态分析和决策过程置于计算机图形界面下，整个系统由交互式的图形操作和菜单选择来运行，真正做到对油田开发过程的仿真模拟。
当前的油藏数值仿真技术可以通过计算机实现油藏开发动态过程的模拟，但操作过程只能通过传统的鼠标、键盘等设备进行交互，油藏内压力场、饱和度场的变化等只能在电脑屏幕上显示，难以直接以三维可视化的形式给出油藏生产的动态情况，不便于现场工程师学习和应用。对于地下流体流动的观测处于“黑箱”状态，不能达到透视化检测，此外当前世界范围内还缺乏油藏数值模拟和大数据共享平台，油藏数值模拟的开发者不能与油田进行高效的合作交流。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于元宇宙的油藏数值仿真系统，可为油田开发构建协作通道，打破时空限制，提高油田开发方案的制定效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于元宇宙的油藏数值仿真系统，包括：油田虚拟模型节点、用户终端及开发者终端；所述油田虚拟模型节点、所述用户终端及所述开发者终端均为区块链中的节点；
所述用户终端用于将原始油藏资料存储至区块链的共享存储池中；
所述油田虚拟模型节点用于构建初始油田虚拟模型，并从所述共享存储池中获取原始油藏资料，根据所述原始油藏及所述初始油田虚拟模型进行油藏数值仿真模拟，得到仿真油田虚拟模型，并将所述仿真油田虚拟模型存储至共享存储池中；所述仿真油田虚拟模型表征油田开发过程中流体在现实物理环境中的流动状态；
所述开发者终端用于从所述共享存储池中获取所述仿真油田虚拟模型，并根据所述仿真油田虚拟模型，制定油田开发方案，将所述油田开发方案存储至共享存储池中；
所述用户终端还用于从所述共享存储池中获取油田开发方案。
可选地，所述用户终端包括：
第一原始油藏资料获取单元，用于获取原始油藏资料；
加密单元，与所述第一原始油藏资料获取单元连接，用于从区块链的智能合约中获取用户私钥，并采用所述用户私钥对所述原始油藏资料加密，得到加密数据；
存储单元，与所述加密单元连接，用于将所述加密数据存储至区块链的共享存储池中。
可选地，所述原始油藏资料包括：地层信息、井筒信息及地面信息；所述初始油田虚拟模型包括初始地层虚拟模型、初始井筒虚拟模型及初始地面虚拟模型；所述仿真油田虚拟模型包括仿真地层虚拟模型、仿真井筒虚拟模型及仿真地面虚拟模型；
所述油田虚拟模型节点包括：
初始模型构建单元，用于采用三维建模引擎及物理引擎，根据现实中油田地形的大小、地下岩层及岩石种类的分布情况，构建初始油田虚拟模型；
第二原始油藏资料获取单元，用于从所述共享存储池中获取原始油藏资料；
油藏地层虚拟模型单元，与所述初始模型构建单元及所述第二原始油藏资料获取单元连接，用于根据所述油藏地层信息及所述初始地层虚拟模型，模拟油田开发过程中地下原油分布及流动状态，得到仿真地层虚拟模型；
井筒虚拟模型单元，与所述初始模型构建单元及所述第二原始油藏资料获取单元连接，用于根据所述井筒信息及所述初始井筒虚拟模型，模拟井筒里的多相流动状态，得到仿真井筒虚拟模型；
地面虚拟模型单元，与所述初始模型构建单元及所述第二原始油藏资料获取单元连接，用于根据所述地面信息及所述初始地面虚拟模型，仿真模拟油气水到达地面后的流动状态，得到仿真地面虚拟模型。
可选地，所述地层信息包括地层非均质性、孔隙度、含油饱和度、温度及压力。
可选地，所述初始油田虚拟模型及所述仿真油田虚拟模型均为三维模型。
可选地，所述初始油田虚拟模型基于数字孪生方法构建。
可选地，所述第二原始油藏资料获取单元包括：
公钥获取单元，用于从区块链的智能合约中获取用户公钥；
加密数据获取单元，用于从所述共享存储池中获取加密数据；
解密单元，与公钥获取单元、加密数据获取单元及油藏地层虚拟模型单元连接，用于采用所述用户公钥对所述加密数据解密，得到原始油藏资料。
可选地，所述用户终端及所述开发者终端均具有虚拟现实设备；
所述用户终端及所述开发者终端通过虚拟现实设备在第一视角下观察所述仿真油田虚拟模型。
可选地，所述油田虚拟模型节点还包括翻译单元；
所述用户终端及所述开发者终端通过虚拟现实设备在所述仿真油田虚拟模型中进行实时交互；
所述翻译单元用于将所述用户终端和/或所述开发者终端输入的语音或文字转换为指定的语言。
可选地，所述油田虚拟模型节点的硬件为超级计算机。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：油田虚拟模型节点、用户终端及开发者终端均作为区块链中的节点，通过用户终端将原始油藏资料存储至区块链的共享存储池中，油田虚拟模型节点构建初始油田虚拟模型，并从共享存储池中获取原始油藏资料，根据原始油藏及初始油田虚拟模型进行油藏数值仿真模拟，得到仿真油田虚拟模型，并将仿真油田虚拟模型存储至共享存储池中，开发者终端从共享存储池中获取仿真油田虚拟模型，并根据仿真油田虚拟模型，制定油田开发方案，将油田开发方案存储至共享存储池中，最终用户终端从共享存储池中获取油田开发方案，通过区块链的方式进行油藏仿真，为油藏仿真提供了大数据共享平台，提高了油田开发方案的制定效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于元宇宙的油藏数值仿真系统的结构示意图；
图2为本发明基于元宇宙的油藏数值仿真系统的仿真过程示意图。
符号说明：
用户终端-1，开发者终端-2，油田虚拟模型节点-3，初始模型构建单元-31，第二原始油藏资料获取单元-32，油藏地层虚拟模型单元-33，井筒虚拟模型单元-34，地面虚拟模型单元-35，共享存储池-4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于元宇宙的油藏数值仿真系统，通过区块链的方式进行油藏仿真，为油藏仿真提供了大数据共享平台，提高了油田开发方案的制定效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明基于元宇宙的油藏数值仿真系统包括：油田虚拟模型节点3、用户终端1及开发者终端2。所述油田虚拟模型节点3、所述用户终端1及所述开发者终端2均为区块链中的节点。
其中，所述用户终端1用于将原始油藏资料存储至区块链的共享存储池4中。在本实施例中，用户终端1基于DAPP(Decentralized Application，分布式应用程序)建立，通过数字孪生技术将原始油藏资料写入区块链的共享存储池4中。区块链中还部署有用于签订油田开发合作方案的智能合约。智能合约中部署有信息加密功能，用于对用户使用过程中的重要数据和操作加密保护。
具体地，所述用户终端1包括：第一原始油藏资料获取单元、加密单元及存储单元。其中，所述第一原始油藏资料获取单元用于获取原始油藏资料。所述加密单元与所述第一原始油藏资料获取单元连接，所述加密单元用于从区块链的智能合约中获取用户私钥，并采用所述用户私钥对所述原始油藏资料加密，得到加密数据。所述存储单元与所述加密单元连接，所述存储单元用于将所述加密数据存储至区块链的共享存储池4中。
所述油田虚拟模型节点3用于构建初始油田虚拟模型，并从所述共享存储池4中获取原始油藏资料，根据所述原始油藏及所述初始油田虚拟模型进行油藏数值仿真模拟，得到仿真油田虚拟模型，并将所述仿真油田虚拟模型存储至共享存储池4中。所述仿真油田虚拟模型表征油田开发过程中流体在现实物理环境中的流动状态。油田虚拟模型节点3根据原始油藏资料模拟油田开发中流体在油藏地质、井筒、地面等现实物理环境中的流动状态，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段进行仿真模拟。
在本实施例中，所述油田虚拟模型节点3的硬件为超级计算机。超级计算机借助区块链提供智能识别、云服务、智能合约数据库管理等功能。
所述开发者终端2用于从所述共享存储池4中获取所述仿真油田虚拟模型，并根据所述仿真油田虚拟模型，制定油田开发方案，将所述油田开发方案存储至共享存储池4中。在本实施例中，开发者终端2基于DAPP建立，利用油田虚拟模型节点3的模拟结果制定油田开发方案。其中所制定的油田开发方案包括目标油田概况，油藏特征描述，油藏工程设计，钻井、采油、地面建设工程设计以及油田开发方案实施要求等方面的内容。
在本实施例中，所述初始油田虚拟模型及所述仿真油田虚拟模型均为三维模型。且所述初始油田虚拟模型及所述仿真油田虚拟模型均基于数字孪生方法构建。
所述用户终端1还用于从所述共享存储池4中获取油田开发方案。
本发明通过区块链的方式进行油藏仿真，可以为油田开发构建协作通道，打破时空限制，提高油田开发方案的制定效率。
进一步地，所述原始油藏资料包括：地层信息、井筒信息及地面信息。所述初始油田虚拟模型包括初始地层虚拟模型、初始井筒虚拟模型及初始地面虚拟模型。所述仿真油田虚拟模型包括仿真地层虚拟模型、仿真井筒虚拟模型及仿真地面虚拟模型。具体地，所述地层信息包括地层非均质性、孔隙度、含油饱和度、温度及压力。
所述油田虚拟模型节点3包括：初始模型构建单元31、第二原始油藏资料获取单元32、油藏地层虚拟模型单元33、井筒虚拟模型单元34及地面虚拟模型单元35。
其中，所述初始模型构建单元31用于采用三维建模引擎及物理引擎，根据现实中油田地形的大小、地下岩层及岩石种类的分布情况，构建初始油田虚拟模型。
所述第二原始油藏资料获取单元32用于从所述共享存储池4中获取原始油藏资料。
具体地，所述第二原始油藏资料获取单元32包括：公钥获取单元、加密数据获取单元及解密单元。所述公钥获取单元用于从区块链的智能合约中获取用户公钥。所述加密数据获取单元用于从所述共享存储池4中获取加密数据。所述解密单元与公钥获取单元、加密数据获取单元及油藏地层虚拟模型单元33连接，所述解密单元用于采用所述用户公钥对所述加密数据解密，得到原始油藏资料。
所述油藏地层虚拟模型单元33与所述初始模型构建单元31及所述第二原始油藏资料获取单元32连接，所述油藏地层虚拟模型单元33用于根据所述油藏地层信息及所述初始地层虚拟模型，模拟油田开发过程中地下原油分布及流动状态，得到仿真地层虚拟模型。具体地，油藏地层虚拟模型单元33将地层非均质性、孔隙度、含油饱和度、温度、压力等信息导入初始地层虚拟模型中，模拟地下原油分布以及流动状态，并进行油田产量预测。
所述井筒虚拟模型单元34用于根据所述井筒信息及所述初始井筒虚拟模型，模拟井筒里的多相流动状态，得到仿真井筒虚拟模型。具体地，井筒虚拟模型单元34模拟检测和控制抽油机和各种抽油管柱的运动，仿真模拟井筒里面的多相流动状态，智能设计抽油机的工作状态。以达到节能高效的目的。
所述地面虚拟模型单元35用于根据所述地面信息及所述初始地面虚拟模型，仿真模拟油气水到达地面后的流动状态，得到仿真地面虚拟模型。具体地，地面虚拟模型单元35仿真模拟油气水到达地面后的流动状态，并计算出相应地面井口的动态产量，油气水的百分比，温度压力等参数。并对各项参数进行智能调整，优化管线布置方案，使各井口到联合站的管线布置高效经济。
为了提高油藏数值仿真的真实性，用户终端1和开发者终端2均具备可在虚拟和现实之间产生联系的功能。具体包括注册，登录，验证，搜索，AR（Augmented Reality，增强现实）导航，AR聊天，交互动作，翻译，信息加密，共享展示，虚拟参观，油藏信息录入和油藏数值仿真等功能模块。
具体地，所述用户终端1及所述开发者终端2均具有虚拟现实设备。所述用户终端1及所述开发者终端2通过虚拟现实设备在第一视角下观察所述仿真油田虚拟模型。用户终端1和开发者终端2接入仿真油田虚拟模型后，在第一视角或其他视角下观察到油藏地质、井筒、地面的油气水流动状态和数值仿真信息。
虚拟现实设备使得用户与开发者合作交流过程中，可以更加直观的获取并观察不同类型的油藏数据，并通过区块方式进入区块链对应的油田虚拟模型节点中进行模拟仿真。
此外，油田虚拟模型节点3还包括翻译单元。所述用户终端1及所述开发者终端2通过虚拟现实设备在所述仿真油田虚拟模型中进行实时交互。所述翻译单元用于将所述用户终端1和/或所述开发者终端2输入的语音或文字转换为指定的语言。用户和开发者可以用直接对话的方式进行交流。通过翻译单元自动识别用户语言及表达内容，能够在油田开发方案的商讨过程中对油藏资料与用户要求有关的信息进行翻译。
优选地，油田虚拟模型节点3的数量为多个。用户终端1和开发者终端2可以根据需要选择目标油田虚拟模型节点3进行模拟和共享。
开发者终端2还用于对仿真油田虚拟模型进一步修改，将修改后的仿真油田虚拟模型传送到共享存储池4中进行共享和展示。此外，开发者可以调用任意油田虚拟模型节点3中对应的模型进行仿真模拟，生成科研咨询，分布到全部节点，还可以传递到用户终端1进行油田开发合作等业务。
此外，区块链上还部署有为用户终端1和开发者终端2提供协作商讨的开发窗口。
在本实施例中，用户终端1指的是用户使用的终端，设备性能要求不高。开发者终端2指的是开发者使用的终端，对设备的性能与功能要求较高，重点负责油藏数值仿真系统的开发更新及数据管理。这些终端具备能够在虚拟和现实之间产生某种联系的功能。可以是含有VR（Virtual Reality，虚拟现实）、AR、MR(Mixed Reality，混合现实)、XR(ExtendedReality，扩展现实)中的至少一种或几种组合的全部设备及智能手机、平板电脑、笔记本计算机、台式计算机、可穿戴设备等。能够具备这些功能的终端设备为现有技术，如STEAM公司的Valve Index、HTC公司的HTC VIVE、Oculus公司的Oculus quest等VR设备，微软公司的HoloLens(AR设备)，影创科技的MR智能眼镜Action One等。
以上终端一般需要通过设置相应的分布式应用程序来执行本发明的相关步骤和流程。由于本发明整个系统建立在区块链上，所以每个节点对应的终端所搭载的应用程序都是去中心化应用程序。
本发明基于元宇宙的油藏数值仿真系统以超级计算机为支撑，基于区块链网络建立。油藏数值仿真系统中具有作为区块链网络节点的用户终端、开发者终端以及油田虚拟模型节点，通过将用户终端、开发者终端以及油田虚拟模型节点存储或生成的信息写入到区块链中，可以实现用户与开发者、开发者与开发者之间油藏数据共享，算法开发，商业合作等功能。
此外，开发者和用户可以采用虚拟现实、增强现实等任何一种在虚拟和现实之间产生联系的方式，在基于数字孪生的油田虚拟模型节点内完成油藏数值仿真，并制定油田开发方案，提高油田开发效率。通过生态建立全球油田开发领域的开发者共享资源，使每个用户不管在任何地方任何时间任何方式可以与全球任何油藏专家在任何时间进行油藏数值仿真合作，制定油田开发方案，并通过翻译功能解决语音语言问题，使油田开发合作达到无国界化并提高油田开发方案制定效率。
为了更好的理解本发明的方案，下面结合具体实施的仿真模拟过程进一步进行说明，如图2所示。
（1）用户终端注册己方信息成为节点，并访问油田虚拟模型。开发者终端注册己方信息成为节点，并访问油田虚拟模型。终端节点可在油田虚拟模型中自定义虚拟形象。
用户终端注册时的注册信息可以包括企业名称、个人名称、虚拟名称，年龄、性别、身份证号、公司注册信息、手机号、生物特征、电子邮箱、支付账户信息等等。当然，石油企业的油藏数据与数值模拟报告属于商业信息，在区块链网络中提前部署信息保护的智能合约，以使得这些企业不愿意公开的信息不会在区块链网络中其他节点对应的终端展现。终端会将注册信息及上传数据加密。用户终端根据预先部署在区块链上的智能合约生成配对的公钥和私钥，使用私钥加密用户的注册信息，一般还需要将注册信息和时间戳结合起来加密。用户终端基于加密数据计算用于查询该加密数据的索引数据，然后将加密数据和索引数据一并写入区块链。即在整个区块链网络中执行该区块链网络的共识算法，同步到区块链网络中的每一个节点(包括所有的用户终端、油田虚拟模型节点和开发者终端)。此外，用户终端将索引数据和用于解密加密数据的密钥(即加密数据时所用私钥对应的公钥)存储在用户终端本地的存储空间中，以使得用户终端可以通过索引数据从区块链网络中获取加密数据，并利用密钥从该加密数据中得到油藏数值模拟数据。
开发者终端将科研人员的注册信息加密。科研人员的注册信息可以包括个人信息、专业领域、所属科研院所信息、账户信息等。在加密过程中，开发者终端根据预先部署在区块链上的智能合约生成配对的公钥和私钥，使用私钥加密开发者的注册信息与油藏数值模拟数据，一般还需要将信息和时间戳结合起来加密。开发者终端还基于加密数据计算用于查询该加密数据的索引数据，然后将加密数据和索引数据一并写入区块链。即在区块链中执行共识算法，同步到区块链中的每一个节点。此外，开发者终端将索引数据和用于解密加密数据的密钥(即加密数据时所用私钥对应的公钥)存储在开发者终端本地的存储空间中，以使得开发者终端可以通过索引数据从区块链中获取加密数据，并利用密钥从该加密数据中得到油藏数值模拟数据。
共识机制本身属于区块链网络中的公知技术，如PoW(工作量证明)、PoS(权益证明)等任何一种共识机制。
（2）用户和开发者通过智能识别进行登录，经云服务中心与智能合约验证等级权限后使用具体功能。
用户登录时，借助于AR或VR等设备，并结合人工智能技术进行人脸识别、语音识别、虹膜识别或指纹识别等验证身份。超级计算机或者开发者终端的云服务中心验证等级权限后以AR引导的方式提供具体功能。
不同用户在注册时获得相应的等级权限不同，等级权限由高到低共分为一级，二级，三级三个等级。一级用户具有系统管理权限以及增加、删除、修改、确认修改和查询虚拟节点的权限。二级用户具有修改、确认修改和查询虚拟节点的权限。三级用户只具有查询虚拟节点的权限。高等级用户可以暂时授予低等级用户相应权限，并可以撤销其在权限使用过程中的操作，具体实施过程与数据库系统相仿。
上述权限中，系统管理权限主要包括对油藏虚拟模型节点的开放权与收回权和对于不同用户的允许访问和禁止访问权等权限。增加和删除权限主要包括对油藏虚拟模型节点的建立和删除。修改权限主要包括对地层、井筒和地面设备中温度、压力、孔隙度、饱和度等各项参数的更改权限。确认修改权限主要包括数据审核与管理权。查询权限主要包括对地层、井筒和地面设备中温度、压力、孔隙度、饱和度等各项参数的查询权限以及查看油田虚拟模型、调用仿真运算模块，进入油田虚拟模型中观察原油在地层、井筒、地面设备中的流动状态以及各项参数并进行油藏数值仿真模拟等权限。
（3）用户和开发者经过身份和权限验证，通过搜索功能查找目标油田虚拟模型节点，接入油田虚拟模型节点后，执行制定仿真计划、观测油藏地质、井筒、地面的油气水流动状态翻译等流程。
在身份和等级权限验证后，用户可以借助相关设备直接通过讲话的方式进行智能操作。翻译模块能够自动识别用户语言及表达内容，并调用其他模块完成用户指定内容。
此外，用户还可以借助手柄或传感器等设备通过手势操作选择相应内容或功能，或者将具体内容在查阅方式上进行调整，调整内容包括放大、缩小、标记、更改内容角度和观察视角等。
开发者终端和用户终端可以用任意的网络链接类型接入区块链成为节点。支持基于元宇宙的油藏数值仿真系统的计算机程序（如用于连接、开会、商业合作的智能合约，连接超级计算机进行油藏数值仿真的服务端口，去中心化的油田虚拟模型等）均同步部署在区块链节点的所有终端中。这样，在区块链网络中发生的任何信息变动(如用户提出的项目指标、开发者更新的油藏参数和地质模型、系统返回给用户的数值模拟结果等)均会写入所有节点维护的区块链中。
（4）油田虚拟模型使得用户终端与开发者终端接入后在第一视角下(或第三人称等其他视角下)观察到虚拟模型中的地质地貌和生产动态，并以孪生数据为驱动，以信息物理融合对原油进行数字镜像化，来仿真原油在地下油藏、井筒和地面设备中的流动状态。
开发者与用户还可以将实际获取的温度、压力、测井等数据导入油田虚拟模型中进行动态实时交互连接，油田虚拟模型对孪生数据进行仿真模拟，对结果进行智能化管理和精准推送。
此外，还可以通过AR导航在仿真地质环境中观察、研讨、制定方案、油藏数值模拟效果预览等动作执行科研、商业合作流程，从而提升用户与科研人员在油田开发方案制定时的效率。例如，油田虚拟模型节点可以通过现有的三维建模引擎与物理引擎，根据现实中油田地形的大小与地下岩层与岩石种类分布，赋予地下实际温度压力分布数据建立起油藏地质虚拟模型的三维模型。三维模型中包括原油流动模型、油藏地质虚拟模型、井筒虚拟模型、地面虚拟模型、不同岩石的数字岩心、虚拟报告厅、油藏数值模拟引擎、可移动参观区等模型。其中油藏地质虚拟模型、井筒虚拟模型和地面虚拟模型均基于数字孪生建模的框架进行信息物理融合建立，油藏地质虚拟模型需要将地层非均质性、孔隙度、含油饱和度、温度、压力等信息导入模型中模拟地下原油分布以及流动状态，进行产量预测。井筒虚拟模型用来模拟检测和控制抽油机和各种抽油管柱的运动，仿真模拟井筒里面的多相流动状态，智能调整抽油机的工作状态并达到节能高效的目的。地面虚拟模型可以仿真模拟油气水到达地面后的流动状态，并计算出相应地面井口的动态产量，油气水的百分比，温度压力等参数，对各项参数进行智能调整地面管线到联合站的最优方案。
油田虚拟模型上可以进一步配置交互模块，以供接入到油田虚拟模型节点的角色(包括用户和科研人员)可以利用这些交互模块来实现油田开发项目方案制定、商业合作流程中的交互动作。这些交互动作产生的数据也会被同步到整个区块链网络执行共识机制。例如，可以为油藏地质模型配置选择控件，当用户以虚拟形象接入到油田虚拟模型后，接收用户的选择操作，然后选定要合作的科研团队（开发者）进行油田开发的仿真预测及方案制定。并从区块链网络中调取与该相匹配的油藏参数供用户终端进一步执行选择操作。用户终端的选择操作可以有很多种，如采用VR设备，可以利用VR设备中的体感硬件来执行选择操作，如果采用AR设备，则可以通过摄像头的光学识别和图像识别单元及光学投影等方法来捕捉选择操作。用户终端通过选择操作向油田虚拟模型节点发送选择请求，油田虚拟模型节点根据选择请求链接相对应的油藏虚拟模型和科研团队（开发者）。其中，用户所有的选择操作产生的数据都会被同步到整个区块链网络进行共识。
进一步地，油田虚拟模型节点的油田虚拟模型中还包括AR导航模块。AR导航模块用于为接入油田虚拟模型节点的用户提供进行油藏数值仿真的导航指引，指引用户查看油藏描述、调整油田虚拟模型、导入油藏参数、进行模拟计算及历史拟合、预测不同方案下的油藏动态及技术经济指标、整理分析模拟结果、专业团队提出建议、方案决策、导出报告等。数值仿真和油田开发都是现有技术，通过元宇宙里区块链网络，数字孪生等来实现执行。在油田虚拟模型节点中还可以提供可移动参观区为用户在油田虚拟模型中的虚拟或真实形象提供参观空间。
油藏数值仿真项目开始前，用户终端首先将要进行数值模拟的原始油藏资料写入到区块链中。原始油藏资料可以包括测井资料、流体PVT属性、岩石属性、油藏分区参数、初始化计算参数、输出控制参数、生产参数等等。更为具体地，用户终端可以将历史数据和经济指标加密形成加密数据，连同解析该加密数据的索引数据一起写入区块链中。如此，用户终端可以向用户选择的油田虚拟模型节点发送模拟计算的请求，或向开发者终端发送项目合作邀请，发送的指令中包含加密项目信息的索引数据和用于解密该项目信息的密钥。这样，开发者终端就可以在区块链上获取到加密的项目信息后，利用其索引数据和密钥进行解密，得到原始油藏资料，从而与用户进行沟通、设计油藏数值模拟方案、帮助用户制定油田开发方案。
用户终端在油田虚拟模型节点中选择油田虚拟模型时，开发者终端也可以接入到油田虚拟模型节点中来协助用户进行油藏数值模拟，与用户讨论不同开发方案下的油藏动态与技术经济指标。如果科研人员不需要进行技术操作，也可以使用普通终端以用户身份进入系统进行交流。此外，用户与开发者终端接入到区块链后，会调用预先部署在区块链上的第一人称视角智能合约，该智能合约中配置有第一人称观察模型的算法，用于接入的用户与科研人员采用第一人称在虚拟地质模型中观察地层中仿真油水流动状态，并通过AR导航、AR聊天、交互动作、翻译等进行油田开发方案的制定。AR导航为接入油田虚拟模型节点的用户提供进行油藏数值仿真的导航指引。
开发者终端在收到原始油藏资料后，结合与用户的具体沟通情况在油田虚拟模型节点中选择合适的油藏虚拟模型并进行调整，对用户要开发的油田进行数值模拟，随后利用岩石与流体实际参数与历史生产资料进行历史拟合（包括储量拟合、压力拟合、饱和度拟合、生产指数拟合等），并将油藏数值模拟结果写入到区块链中进行共识。油藏数值模拟结果需要经过加密形成加密数据，连同解析该加密数据的索引数据一起写入区块链中。如此，开发者终端可以向合作企业用户发送油田开发方案反馈消息，反馈消息中包含加密油藏数值模拟结果的索引数据和用于解密该加密油藏数值模拟结果的密钥(如和加密油藏数值模拟结果使用的私钥配对的公钥)。这样，用户终端就可以在区块链网络上获取到加密的油藏数值模拟结果后，利用其索引数据和密钥进行解密，得到科研团队的油藏数值模拟结果，从而进一步与科研团队进行沟通进行动态预测（包括方案设计、方案计算、结果整理等），预测在不同开发方案下的油藏动态及技术经济指标，最终得到最佳的油田开发方案并储存在用户终端的数据库里。
进一步地，科研团队与企业用户在讨论油田开发方案过程中，如果涉及任何一种语言障碍，语音不通时，智能合约中的翻译程序还会在不同语言之间进行实时的语言语音翻译。例如，当开发者终端获取的油藏资料和项目书中的语言并非其所掌握的语言时，翻译程序会将文字资料翻译成科研人员所掌握的语言。当科研团队与企业用户在油藏地质虚拟模型中“面对面”沟通时，如果双方的语言不通，则翻译程序会将一方的语言自动翻译并传送为另一方能听懂的语言。应当理解是，翻译功能所翻译的信息和适用的场景并不仅仅限于以上的示例，任何一种在本系统中需要翻译的信息都可以在合适的条件及时机下被翻译给相关的节点对应的用户。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于元宇宙的油藏数值仿真系统，其特征在于，所述基于元宇宙的油藏数值仿真系统包括：油田虚拟模型节点、用户终端及开发者终端；所述油田虚拟模型节点、所述用户终端及所述开发者终端均为区块链中的节点；
所述用户终端用于将原始油藏资料存储至区块链的共享存储池中；
所述油田虚拟模型节点用于构建初始油田虚拟模型，并从所述共享存储池中获取原始油藏资料，根据所述原始油藏及所述初始油田虚拟模型进行油藏数值仿真模拟，得到仿真油田虚拟模型，并将所述仿真油田虚拟模型存储至共享存储池中；所述仿真油田虚拟模型表征油田开发过程中流体在现实物理环境中的流动状态；
所述开发者终端用于从所述共享存储池中获取所述仿真油田虚拟模型，并根据所述仿真油田虚拟模型，制定油田开发方案，将所述油田开发方案存储至共享存储池中；
所述用户终端还用于从所述共享存储池中获取油田开发方案。
2.根据权利要求1所述的基于元宇宙的油藏数值仿真系统，其特征在于，所述用户终端包括：
第一原始油藏资料获取单元，用于获取原始油藏资料；
加密单元，与所述第一原始油藏资料获取单元连接，用于从区块链的智能合约中获取用户私钥，并采用所述用户私钥对所述原始油藏资料加密，得到加密数据；
存储单元，与所述加密单元连接，用于将所述加密数据存储至区块链的共享存储池中。
3.根据权利要求1所述的基于元宇宙的油藏数值仿真系统，其特征在于，所述原始油藏资料包括：地层信息、井筒信息及地面信息；所述初始油田虚拟模型包括初始地层虚拟模型、初始井筒虚拟模型及初始地面虚拟模型；所述仿真油田虚拟模型包括仿真地层虚拟模型、仿真井筒虚拟模型及仿真地面虚拟模型；
所述油田虚拟模型节点包括：
初始模型构建单元，用于采用三维建模引擎及物理引擎，根据现实中油田地形的大小、地下岩层及岩石种类的分布情况，构建初始油田虚拟模型；
第二原始油藏资料获取单元，用于从所述共享存储池中获取原始油藏资料；
油藏地层虚拟模型单元，与所述初始模型构建单元及所述第二原始油藏资料获取单元连接，用于根据所述油藏地层信息及所述初始地层虚拟模型，模拟油田开发过程中地下原油分布及流动状态，得到仿真地层虚拟模型；
井筒虚拟模型单元，与所述初始模型构建单元及所述第二原始油藏资料获取单元连接，用于根据所述井筒信息及所述初始井筒虚拟模型，模拟井筒里的多相流动状态，得到仿真井筒虚拟模型；
地面虚拟模型单元，与所述初始模型构建单元及所述第二原始油藏资料获取单元连接，用于根据所述地面信息及所述初始地面虚拟模型，仿真模拟油气水到达地面后的流动状态，得到仿真地面虚拟模型。
4.根据权利要求3所述的基于元宇宙的油藏数值仿真系统，其特征在于，所述地层信息包括地层非均质性、孔隙度、含油饱和度、温度及压力。
5.根据权利要求3所述的基于元宇宙的油藏数值仿真系统，其特征在于，所述初始油田虚拟模型及所述仿真油田虚拟模型均为三维模型。
6.根据权利要求3所述的基于元宇宙的油藏数值仿真系统，其特征在于，所述初始油田虚拟模型基于数字孪生方法构建。
7.根据权利要求3所述的基于元宇宙的油藏数值仿真系统，其特征在于，所述第二原始油藏资料获取单元包括：
公钥获取单元，用于从区块链的智能合约中获取用户公钥；
加密数据获取单元，用于从所述共享存储池中获取加密数据；
解密单元，与公钥获取单元、加密数据获取单元及油藏地层虚拟模型单元连接，用于采用所述用户公钥对所述加密数据解密，得到原始油藏资料。
8.根据权利要求1所述的基于元宇宙的油藏数值仿真系统，其特征在于，所述用户终端及所述开发者终端均具有虚拟现实设备；
所述用户终端及所述开发者终端通过虚拟现实设备在第一视角下观察所述仿真油田虚拟模型。
9.根据权利要求8所述的基于元宇宙的油藏数值仿真系统，其特征在于，所述油田虚拟模型节点还包括翻译单元；
所述用户终端及所述开发者终端通过虚拟现实设备在所述仿真油田虚拟模型中进行实时交互；
所述翻译单元用于将所述用户终端和/或所述开发者终端输入的语音或文字转换为指定的语言。
10.根据权利要求1所述的基于元宇宙的油藏数值仿真系统，其特征在于，所述油田虚拟模型节点的硬件为超级计算机。
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