CN115755610A - 注水吞吐开发数值模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种注水吞吐开发数值模拟系统，包括：机器学习系统和模拟模型，所述模拟模型设置在计算机内，所述模拟模型具有：配置空间，将所述配置空间进行三维网格化，并标注三维网格各个节点坐标；地层模拟部，依据地层的探测数据在三维网格化的配置空间内模拟出基础地层模型，并设置构成基础地层模型的每一分层的第一界限；分割部，将基础地层模型中的每一分层沿三维网格的各个节点分割成若干个连续的格点单元，并将连续的格点单元逐一编号构成格点矩阵；配置部，该配置部具有配置处理单元和配置矩阵；其中，所述格点单元是通过岩石颗粒堆积进行仿真来控制岩石颗粒之间的孔隙从而实现第二渗透率的模拟。

Description

注水吞吐开发数值模拟系统

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及一种注水吞吐开发数值模拟系统。

背景技术

目前注水吞吐开发模型的建立过程中，是将采集到的地质数据按照三维坐标系统形成对应的三维网格，一般的，三维网格是矩形状，网格的密度以及每一网格的大小均可以调节，比如，基于计算机存储和显示技术，将采集到的地质数据三维网格化后，对各个网格赋以各自的油藏参数值，并按三维空间分布位置存入计算机内，形成了三维数据体，这样就可以进行三维显示。但是，在实际的采油过程中以及在压驱实验过程中得到的渗透率是按照不同的设置条件得到的，比如，在不同的温度下和不同的压力条件下，得到的渗透率是不同的，因此，在模拟过程中，渗透率是一个变化的过程，而不是单一不变的，随着开发的进行，不同层之间的渗透作用相互干扰也形成相互关联，现有的模型并不能模拟出上述的状态。再者，油田地质复杂多变，且存在发育断层，在传统的模拟技术中，三维网格不能准确的描绘其边界。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种注水吞吐开发数值模拟系统。

发明采用的技术方案如下：

注水吞吐开发数值模拟系统，包括：

机器学习系统，基于历史注水吞吐实验得到的实验数据经专家标注构成学习资源以配置在机器学习库中；

神经网络模型，设置在在机器学习系统中，所述神经网络模型被配置成根据输入数据的不同在所述神经网络模型中分别匹配对应的训练单元，所述训练单元加载机器学习库中的学习资源对输入的数据进行对应的训练，从而得到模拟所需的基本参数；

模拟模型，设置在计算机内，所述模拟模型具有：

配置空间，将所述配置空间进行三维网格化，并标注三维网格各个节点坐标，将所述节点坐标存储在存储部；

地层模拟部，依据地层的探测数据在三维网格化的配置空间内模拟出基础地层模型，并设置构成基础地层模型的每一分层的界限，并保存设置；

分割部，将基础地层模型中的每一分层沿三维网格的各个节点分割成若干个连续的格点单元，并将连续的格点单元逐一编号构成格点矩阵；

配置部，该配置部具有配置处理单元和配置矩阵；

所述配置矩阵具有若干个配置核，每一配置核与所述格点单元对应匹配，所述配置处理单元用于基于获取的基本参数以设定每一地层整体的第一渗透率，以及基于第一渗透率来配置每一配置核的渗透参数，所述配置核用于根据渗透参数以设定每一格点单元的第二渗透率；

其中，所述格点单元是通过岩石颗粒堆积进行仿真来控制岩石颗粒之间的孔隙从而实现第二渗透率的模拟。

进一步地，所述神经网络模型具有任务管理部，所述任务管理部与多个输入通道连接，每一输入通道用于与训练单元连接；

同时，所述任务管理部用于基于任务的进行按照设定规则来分配所述学习资源。

进一步地，所述输入数据为多组在不同设定温度和不同设定压力下得到的实验渗透率。

进一步地，所述设定规则为按照设定的比率分配所述学习资源。

进一步地，所述探测数据包括井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据以及储层参数解释数据，并将所述井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据以及储层参数解释数据保存成节点数据输入至计算机并保存在存储部中；

其中，储层参数解释数据包括孔隙度、渗透率和饱和度。

进一步地，依据地层的探测数据在三维网格化的配置空间内模拟出基础地层模型包括：

加载地层的探测数据，将探测数据中所述井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据依照对应的关系进行转化，以沿配置空间中的三维网格中的各个节点进行嵌合；

嵌合后将所述井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据中任意一个与节点坐标形成对照表，保存在存储部。

进一步地，所述格点单元的形态为矩形网格块。

进一步地，所述配置核具有：

控制单元；

初始化单元；

接收单元，用于接收配置处理单元发送的第二周期的渗透参数；

在第二周期中，接收单元接收到配置处理单元发送数据信号时，形成一个反馈指令发送至控制单元，所述控制单元接收到反馈指令后形成判断指令以加载第二周期接收到的渗透参数与第一周期的渗透参数进行比对，以判断是否相同，若相同，控制单元结束新增控制进程，继续运行第一周期的运行控制进程，若不同，结束第一周期的运行控制进程，控制新增控制进程加载控制指令以控制初始化单元进行初始化操作。

进一步地，所述初始化操作包括如下：

将以第一周期的渗透参数形成的格点单元的第二渗透率删除，加载以第二周期的渗透参数形成的格点单元的第三渗透率；

基于第三渗透率来控制岩石颗粒在格点单元中的堆积以控制岩石颗粒之间的孔隙从而实现每一格点单元的第三渗透率的模拟。

进一步地，所述岩石颗粒是基于计算机模拟的不同地层的岩石的微粒。

在上述中，由于格点单元是通过控制岩石颗粒之间的孔隙堆积而成，因此，不同的渗透率可以通过控制岩石颗粒的直径和岩石颗粒之间的空隙来完成，且每一格点单元均配置一个配置核，配置核可以依据输入的不同渗透参数来对应的通过控制岩石颗粒的直径和岩石颗粒之间的空隙来完成渗透率的重新配置，因此，格点单元、格点单元构成的格点矩阵、格点矩阵构成的地层中的任意一个的渗透率可以进行重新配置，这样，当随着开发的进行，当温度、压力等条件发生一定的改变时，可以对应的重新配置地层整体或者部分地层部分的渗透率。

由于格点单元是通过控制岩石颗粒之间的孔隙堆积而成，因此在发育断层处，通过岩石颗粒的堆积可以有效的模拟出断层及不规则的界限；同时，由于每一分层由至少一个格点矩阵构成，格点矩阵又由格点单元构成，因此，每一分层的第一界限可以由控制岩石颗粒的堆积来进行修正。

随着开发的进行，相邻分层之间的干扰和关联可以通过设置相邻分层之间的连接部分的渗透率来进行对应的模拟。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1为本发明的框架原理图；

图2为本发明中模拟模型的建立方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-2，本发明提供了一种注水吞吐开发数值模拟系统，包括：

机器学习系统，基于历史注水吞吐实验得到的实验数据经专家标注构成学习资源以配置在机器学习库中；

神经网络模型，设置在在机器学习系统中，所述神经网络模型被配置成根据输入数据的不同在所述神经网络模型中分别匹配对应的训练单元，所述训练单元加载机器学习库中的学习资源对输入的数据进行对应的训练，从而得到模拟所需的基本参数；

在上述中，所述神经网络模型具有任务管理部，所述任务管理部与多个输入通道连接，每一输入通道用于与训练单元连接；同时，所述任务管理部用于基于任务的进行按照设定规则来分配所述学习资源。所述输入数据为多组在不同设定温度和不同设定压力下得到的实验渗透率。

在上述中，所述设定规则为按照设定的比率分配所述学习资源，比如在一个训练周期中，一次性可以同时开展10个任务的训练，则每一训练任务的学习资源按照总资源的9%进行分配。

模拟模型，设置在计算机内，所述模拟模型具有：

配置空间，将所述配置空间进行三维网格化，并标注三维网格各个节点坐标，将所述节点坐标存储在存储部；

地层模拟部，依据地层的探测数据在三维网格化的配置空间内模拟出基础地层模型，并设置构成基础地层模型的每一分层的界限，并保存设置；

分割部，将基础地层模型中的每一分层沿三维网格的各个节点分割成若干个连续的格点单元，并将连续的格点单元逐一编号构成格点矩阵；

配置部，该配置部具有配置处理单元和配置矩阵；

所述配置矩阵具有若干个配置核，每一配置核与所述格点单元对应匹配，所述配置处理单元用于基于获取的基本参数以设定每一地层整体的第一渗透率，以及基于第一渗透率来配置每一配置核的渗透参数，所述配置核用于根据渗透参数以设定每一格点单元的第二渗透率；

其中，所述格点单元是通过岩石颗粒堆积进行仿真来控制岩石颗粒之间的孔隙从而实现第二渗透率的模拟。

由于格点单元是通过控制岩石颗粒之间的孔隙堆积而成，因此，不同的渗透率可以通过控制岩石颗粒的直径和岩石颗粒之间的空隙来完成，且每一格点单元均配置一个配置核，配置核可以依据输入的不同渗透参数来对应的通过控制岩石颗粒的直径和岩石颗粒之间的空隙来完成渗透率的重新配置，因此，格点单元、格点单元构成的格点矩阵、格点矩阵构成的地层中的任意一个的渗透率可以进行重新配置，这样，当随着开发的进行，当温度、压力等条件发生一定的改变时，可以对应的重新配置地层整体或者部分地层部分的渗透率。

由于格点单元是通过控制岩石颗粒之间的孔隙堆积而成，因此在发育断层处，通过岩石颗粒的堆积可以有效的模拟出断层及不规则的界限；同时，由于每一分层由至少一个格点矩阵构成，格点矩阵又由格点单元构成，因此，每一分层的第一界限可以由控制岩石颗粒的堆积来进行修正。

在上述中，所述岩石颗粒是基于计算机模拟的不同地层的岩石的微粒，不同地层的岩石的微粒可以解释为利用计算机仿真得到的岩石颗粒的仿真模型，比如类似于颗粒状的微粒，基本为球形，直径可以进行控制。

基于上述，构成模拟模型后，还可以对模拟模型每一分层、每一分层中的部分（横向或者纵向的剖面）进行对应的展示，可以直观的描绘出格点单元、格点单元构成的格点矩阵、格点矩阵构成的地层。

在上述中，所述探测数据包括井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据以及储层参数解释数据，并将所述井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据以及储层参数解释数据保存成节点数据输入至计算机并保存在存储部中；

其中，储层参数解释数据包括孔隙度、渗透率和饱和度。

在上述中，依据地层的探测数据在三维网格化的配置空间内模拟出基础地层模型包括：

加载地层的探测数据，将探测数据中所述井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据依照对应的关系进行转化，以沿配置空间中的三维网格中的各个节点进行嵌合；

嵌合后将所述井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据中任意一个与节点坐标形成对照表，保存在存储部。

在上述中，所述格点单元的形态为矩形网格块。

在上述中，所述配置核具有：

控制单元；

初始化单元；

接收单元，用于接收配置处理单元发送的第二周期的渗透参数；

在第二周期中，接收单元接收到配置处理单元发送数据信号时，形成一个反馈指令发送至控制单元，所述控制单元接收到反馈指令后形成判断指令以加载第二周期接收到的渗透参数与第一周期的渗透参数进行比对，以判断是否相同，若相同，控制单元结束新增控制进程，继续运行第一周期的运行控制进程，若不同，结束第一周期的运行控制进程，控制新增控制进程加载控制指令以控制初始化单元进行初始化操作。

在上述中，所述初始化操作包括如下：

将以第一周期的渗透参数形成的格点单元的第二渗透率删除，加载以第二周期的渗透参数形成的格点单元的第三渗透率；

基于第三渗透率来控制岩石颗粒在格点单元中的堆积以控制岩石颗粒之间的孔隙从而实现每一格点单元的第三渗透率的模拟。

本申请还提供了一种注水吞吐开发数值模拟方法，包括如下步骤：

1）建立模拟模型：

①将所述配置空间进行三维网格化，并标注三维网格各个节点坐标；

②依据地层的探测数据（包括井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据以及储层参数解释数据）在三维网格化的配置空间内模拟出基础地层模型，并设置构成基础地层模型的每一分层的界限；

③将基础地层模型中的每一分层沿三维网格的各个节点分割成若干个连续的格点单元，并将连续的格点单元逐一编号构成格点矩阵；

④设置一配置矩阵，每一配置矩阵具有若干个配置核，每一配置核与所述的格点单元对应匹配，配置处理单元用于基于获取的基本参数以设定每一地层整体的第一渗透率，以及基于第一渗透率来配置每一配置核的渗透参数，所述配置核用于根据渗透参数以设定每一格点单元的第二渗透率；其中，所述格点单元是通过岩石颗粒堆积进行仿真来控制岩石颗粒之间的孔隙从而实现第二渗透率的模拟。

2）过程模拟：配置核设置的接收单元接收到配置处理单元发送数据信号时，形成一个反馈指令发送至控制单元，所述控制单元接收到反馈指令后形成判断指令以加载第二周期接收到的渗透参数与第一周期的渗透参数进行比对，以判断是否相同，若相同，控制单元结束新增控制进程，继续运行第一周期的运行控制进程，若不同，结束第一周期的运行控制进程，控制新增控制进程加载控制指令以控制初始化单元进行初始化操作。

所述初始化操作包括如下：

将以第一周期的渗透参数形成的格点单元的第二渗透率删除，加载以第二周期的渗透参数形成的格点单元的第三渗透率；

基于第三渗透率来控制岩石颗粒在格点单元中的堆积以控制岩石颗粒之间的孔隙从而实现每一格点单元的第三渗透率的模拟。

在上述中，所述岩石颗粒是基于计算机模拟的不同地层的岩石的微粒，不同地层的岩石的微粒可以解释为利用计算机仿真得到的岩石颗粒的仿真模型，比如类似于颗粒状的微粒，基本为球形，直径可以进行控制。由于格点单元是通过控制岩石颗粒之间的孔隙堆积而成，因此，不同的渗透率可以通过控制岩石颗粒的直径和岩石颗粒之间的空隙来完成，且每一格点单元均配置一个配置核，配置核可以依据输入的不同渗透参数来对应的通过控制岩石颗粒的直径和岩石颗粒之间的空隙来完成渗透率的重新配置，因此，格点单元、格点单元构成的格点矩阵、格点矩阵构成的地层中的任意一个的渗透率可以进行重新配置，这样，当随着开发的进行，当温度、压力等条件发生一定的改变时，可以对应的重新配置地层整体或者部分地层部分的渗透率。

了解地层的渗透率是了解在岩石中流体分布、渗流特征重要手段，本申请采用在不同的地层，利用该地层的岩石颗粒堆积来模拟该地层的渗透率，这种方法科学量化了不同地层渗透率的表征；以及不同地层模型合理构建是探究和揭示地层渗透率重要的手段。本申请实现了地层微观结构的三维可视化及地层渗透率参数的量化表征，等效模拟模型的构建、以及渗透率、比表面等多项岩石物理基础参数的快速、有效提取，且具有构成渗透率的孔隙结构可调控、可大量重复、可视直观等特点，不仅为油气层物理、岩石物理、渗流力学、储层地质学等提供了基于数值仿真的基础实验平台，同时也为复杂储层孔隙结构科学表征、储层精细评价及最大程度实现油气采收率提供了基础技术支撑。

该模拟系统可以获得对岩石内部三维复杂孔隙网络结构、孔喉连通性等的直观认识，并定量化统计获得岩石的孔径分布、孔喉配位数等微观孔隙结构参数。且在不同的位置可以实现剖面观察，与传统的二维平面铸体薄片孔隙结构观测、岩石压汞获取岩石孔喉结构参数实体实验相比，该模拟系统完全可视化地将岩石的内部结构展现；而且参数定量化程度强，对复杂多孔介质孔隙结构能直观表述。

以上已经描述了本发明的各实施例，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.注水吞吐开发数值模拟系统，其特征在于，包括：

机器学习系统，基于历史注水吞吐实验得到的实验数据经专家标注构成学习资源以配置在机器学习库中；

神经网络模型，设置在机器学习系统中，所述神经网络模型被配置成根据输入数据的不同在所述神经网络模型中分别匹配对应的训练单元，所述训练单元加载机器学习库中的学习资源对输入的数据进行对应的训练，从而得到模拟所需的基本参数；

模拟模型，设置在计算机内，所述模拟模型具有：

配置空间，将所述配置空间进行三维网格化，并标注三维网格各个节点坐标，将所述节点坐标存储在存储部；

地层模拟部，依据地层的探测数据在三维网格化的配置空间内模拟出基础地层模型，并设置构成基础地层模型的每一分层的第一界限，并保存设置；

分割部，将基础地层模型中的每一分层沿三维网格的各个节点分割成若干个连续的格点单元，并将连续的格点单元逐一编号构成格点矩阵；

配置部，该配置部具有配置处理单元和配置矩阵；

所述配置矩阵具有若干个配置核，每一配置核与所述格点单元对应匹配，所述配置处理单元用于基于获取的基本参数以设定每一地层整体的第一渗透率，以及基于第一渗透率来配置每一配置核的渗透参数，所述配置核用于根据渗透参数以设定每一格点单元的第二渗透率；

其中，所述格点单元是通过岩石颗粒堆积进行仿真来控制岩石颗粒之间的孔隙从而实现第二渗透率的模拟。

2.根据权利要求1所述的注水吞吐开发数值模拟系统，其特征在于，所述神经网络模型具有任务管理部，所述任务管理部与多个输入通道连接，每一输入通道用于与训练单元连接；

同时，所述任务管理部用于基于任务的进行按照设定规则来分配所述学习资源。

3.根据权利要求1所述的注水吞吐开发数值模拟系统，其特征在于，所述输入数据为多组在不同设定温度和不同设定压力下得到的实验渗透率。

4.根据权利要求2所述的注水吞吐开发数值模拟系统，其特征在于，所述设定规则为按照设定的比率分配所述学习资源。

5.根据权利要求1所述的注水吞吐开发数值模拟系统，其特征在于，所述探测数据包括井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据以及储层参数解释数据，并将所述井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据以及储层参数解释数据保存成节点数据输入至计算机并保存在存储部中；

其中，储层参数解释数据包括孔隙度、渗透率和饱和度。

6.根据权利要求5所述的注水吞吐开发数值模拟系统，其特征在于，依据地层的探测数据在三维网格化的配置空间内模拟出基础地层模型包括：

加载地层的探测数据，将探测数据中所述井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据依照对应的关系进行转化，以沿配置空间中的三维网格中的各个节点进行嵌合；

嵌合后将所述井基础数据、地层分层数据、单井相解释数据中任意一个与节点坐标形成对照表，保存在存储部。

7.根据权利要求1所述的注水吞吐开发数值模拟系统，其特征在于，所述格点单元的形态为矩形网格块。

8.根据权利要求1所述的注水吞吐开发数值模拟系统，其特征在于，所述配置核具有：

控制单元；

初始化单元；

接收单元，用于接收配置处理单元发送的第二周期的渗透参数；

在第二周期中，接收单元接收到配置处理单元发送数据信号时，形成一个反馈指令发送至控制单元，所述控制单元接收到反馈指令后形成判断指令以加载第二周期接收到的渗透参数与第一周期的渗透参数进行比对，以判断是否相同，若相同，控制单元结束新增控制进程，继续运行第一周期的运行控制进程，若不同，结束第一周期的运行控制进程，控制新增控制进程加载控制指令以控制初始化单元进行初始化操作。

9.根据权利要求8所述的注水吞吐开发数值模拟系统，其特征在于，所述初始化操作包括如下：

将以第一周期的渗透参数形成的格点单元的第二渗透率删除，加载以第二周期的渗透参数形成的格点单元的第三渗透率；

基于第三渗透率来控制岩石颗粒在格点单元中的堆积以控制岩石颗粒之间的孔隙从而实现每一格点单元的第三渗透率的模拟。

10.根据权利要求1或9所述的注水吞吐开发数值模拟系统，其特征在于，所述岩石颗粒是基于计算机模拟的不同地层的岩石的微粒。

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