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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System und Verfahren zum Erzeugen eines Gitters, das benutzt werden kann, um ein Simulationsmodell einer unterirdischen Lagerstätte zu konstruieren, und insbesondere ein System und Verfahren, die zum Modellieren geologischer Frakturen konfiguriert sind.
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2. Erörterung des Stands der Technik
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In der Öl- und Gasindustrie beinhaltet Lagerstättenmodellierung die Konstruktion eines Computermodells einer Erdöllagerstätte zum Zweck der Verbesserung der Schätzung von Vorkommen und zum Treffen von Entscheidungen bezüglich der Erschließung des Felds. Beispielsweise können vor der Produktion geologische Modelle erstellt werden, um eine statische Beschreibung der Lagerstätte bereitzustellen. Im Gegensatz dazu können Lagerstättensimulationsmodelle erstellt werden, um den Fluss von Fluiden in der Lagerstätte im Laufe ihrer Produktionslebensdauer zu simulieren.
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Eine Herausforderung bei Lagerstättensimulationsmodellen ist das Modellieren von Frakturen in einer Lagerstätte, das ein gründliches Verständnis von Matrixfließeigenschaften, Frakturnetzwerkkonnektivität und Fraktur-Matrix-Interaktion erfordert. Frakturen können als offene Risse oder Leerstellen in der Formation beschrieben werden und können entweder natürlich vorkommen oder von einem Bohrloch aus künstlich erzeugt werden. Die korrekte Modellierung der Frakturen ist wichtig, da die Eigenschaften von Frakturen wie etwa räumliche Verteilung, Apertur, Länge, Höhe, Leitfähigkeit und Konnektivität das Fließen von Lagerstättenfluiden zum Bohrloch wesentlich beeinflussen.
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Entsprechend stellen die offenbarten Ausführungsformen ein System, Verfahren und Computerprogrammprodukt zum Erzeugen von hybriden rechnerischen Gitternetzen um komplexe und diskrete Frakturen zum Zweck der Lagerstättensimulation bereit.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im Folgenden werden veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren der Zeichnungen beschrieben, die durch Bezugnahme in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen werden und wobei:
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1 ein Bild von dreidimensionalen Frakturen darstellt, die gemäß den offenbarten Ausführungsformen modelliert werden;
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2 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zur Modellierung von dreidimensionalen Frakturen gemäß einer offenbarten Ausführungsform darstellt;
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3 ein Beispiel eines Satzes nicht schneidender 2D-Aufschnittflächen darstellt, die einen Satz diskretisierter zweidimensionaler Frakturen/Mannigfaltigkeiten schneiden, gemäß den offenbarten Ausführungsformen;
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3A ein Beispiel eines Satzes nicht schneidender 2D-Aufschnittflächen darstellt, die eine einzelne senkrechte Fraktur/Mannigfaltigkeit schneiden, gemäß den offenbarten Ausführungsformen;
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3B ein Beispiel eines Satzes nicht schneidender 2D-Aufschnittflächen darstellt, die eine einzelne abgewinkelte Fraktur/Mannigfaltigkeit schneiden, gemäß den offenbarten Ausführungsformen;
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4 ein Beispiel zum Erzeugen eines rechnerischen Gitternetzes um ein Frakturliniensegment gemäß den offenbarten Ausführungsformen darstellt; und
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5 ein Beispiel zum Erzeugen von rechnerischen Gitternetzen um schneidende Frakturliniensegmente gemäß offenbarten Ausführungsformen darstellt;
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6 ein Beispiel zum Erzeugen von rechnerischen Gitternetzen um eine komplexe Anordnung von Frakturliniensegmenten gemäß den offenbarten Ausführungsformen darstellt;
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7 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Systems zum Implementieren der offenbarten Ausführungsformen darstellt; und
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8 ein weiteres Beispiel eines unstrukturierten Gitters darstellt, das um komplexe Geometrien erzeugt wurde und eine Vielzahl von einander schneidenden Frakturliniensegmenten umfasst, gemäß den offenbarten Ausführungsformen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die offenbarten Ausführungsformen beinhalten ein System und Verfahren zur Modellierung von dreidimensionalen (3D) Objekten wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, geologischen Frakturen. Die offenbarten Ausführungsformen und ihre Vorteile lassen sich am besten unter Bezugnahme auf die 1–8 der Zeichnungen nachvollziehen, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche und einander entsprechende Teile der verschiedenen Zeichnungen verwendet werden. Andere Merkmale und Vorteile der offenbarten Ausführungsformen sind oder werden für den einschlägigen Durchschnittsfachmann nach der Betrachtung der folgenden Figuren und der ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Es ist vorgesehen, dass alle derartigen weiteren Merkmale und Vorteile in den Umfang der offenbarten Ausführungsformen mit einbezogen sind. Ferner sind die dargestellten Figuren nur beispielhaft und sollen keine Einschränkung hinsichtlich der Umgebung, der Architektur, der Auslegung oder des Prozesses angeben oder implizieren, in der bzw. dem verschiedene Ausführungsformen implementiert werden können.
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1 stellt ein Bild von dreidimensionalen Frakturen dar, die gemäß den offenbarten Ausführungsformen modelliert werden. Wie im Bild 100 zu erkennen ist, beinhalten die Schichten der Erdformation Frakturen in der Formation. Wie oben angegeben, können diese Frakturen als offene Risse oder Leerstellen in der Formation beschrieben werden und können entweder natürlich vorkommen oder von einem Bohrloch aus künstlich erzeugt werden. Das Verstehen und Modellieren der besonderen Eigenschaften dieser Frakturen ist wichtig, da die Frakturen das Fließen von Lagerstättenfluiden zum Bohrloch ermöglichen und beeinflussen. Bilder wie das Bild 100 können mithilfe von Bild-Logs erlangt oder erzeugt werden. Bild-Logs verwenden einen Drehmesswandler zum Messen akustischer Impedanz an der gesamten Bohrlochwand, um das Vorhandensein und die Richtung von Felsfrakturen zu ermitteln und die Fallrichtung der Stratigrafie nachzuvollziehen.
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2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren/einen Prozess 200 zur Modellierung von dreidimensionalen Frakturen gemäß einer offenbarten Ausführungsform darstellt. In der dargestellten Ausführungsform beginnt das Verfahren mit dem Empfangen eines Satzes 3D-Frakturflächen mit Geometrie, die in einer 2D-Mannigfaltigkeit durch eine Sammlung von Polygonen diskretisiert wurde (Schritt 201). In einer alternativen Ausführungsform kann der Prozess 200 mit dem Durchführen der Diskretisierung eines Satzes von 3D-Frakturen zum Erzeugen der Sammlung von 2D-Mannigfaltigkeiten/Frakturflächen beginnen.
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Das Verfahren definiert oder beinhaltet einen definierten Satz/eine definierte Familie nicht schneidender 2D-Aufschnittflächen, der bzw. die dazu dient, den Satz 2D-Frakturflächen aufzuschneiden (Schritt 202). In bestimmten Ausführungsformen kann die Anzahl von Aufschnittflächen in einer Familie, die zum Aufschneiden des Satzes 2D-Mannigfaltigkeiten verwendet wird, vom Benutzer veränderbar sein. Außerdem können die Abmessungen der Aufschnittflächen in einigen Ausführungsformen vom Benutzer veränderbar sein.
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Das Verfahren nutzt das Schneiden der 2D-Aufschnittflächen und der 2D-Mannigfaltigkeiten, die die Frakturflächen definieren, um einen Satz 2D-Frakturlinien an jeder Aufschnittfläche zu erzeugen (Schritt 203). Als veranschaulichende Beispiele stellt 3 eine Ansicht dar, die ein Beispiel eines Satzes nicht schneidender 2D-Aufschnittflächen 320 darstellt, die verwendet werden, um einen Satz 2D-Frakturen/Mannigfaltigkeiten 310 aufzuschneiden, 3A stellt eine genauere Ansicht bereit, die ein Beispiel eines Satzes nicht schneidender 2D-Aufschnittflächen darstellt, die eine einzelnen senkrechte 2D-Mannigfaltigkeit schneiden, gemäß den offenbarten Ausführungsformen, und 3B stellt ein Beispiel eines Satzes nicht schneidender 2D-Aufschnittflächen bereit, die eine abgewinkelte 2D-Mannigfaltigkeit schneiden, gemäß den offenbarten Ausführungsformen.
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Wie oben erwähnt, wird an jeder Aufschnittfläche am Schnittpunkt der Aufschnittfläche und des Satzes 2D-Mannigfaltigkeiten ein Satz 2D-Frakturen erzeugt. Jede 2D-Fraktur besteht aus einem oder mehreren Frakturliniensegmenten. Gemäß der offenbarten Ausführungsform erzeugt das Verfahren für jede Fraktur in einer Aufschnittfläche (Schritt 204) einen Satz Stadien in festgelegten Radien vom jeweiligen Frakturliniensegment, das der Fraktur zugeordnet ist (Schritt 206). Das Verfahren erzeugt dann für jede Fraktur geschlossene Schleifen um alle Liniensegmente, die einer Fraktur zugeordnet sind (Schritt 208). In bestimmten Ausführungsformen kann der Prozess des Erzeugen der geschlossenen Schleife um Liniensegmente, die einer Fraktur zugeordnet sind, Berechnen eines Schnittpunkts aller Stadienseiten für jeden festgelegten Radius für jedes Liniensegment der Fraktur (Schritt 208A) und Verwerfen der eingeschlossenen Segmente für jedes Liniensegment, das der Fraktur zugeordnet ist, beinhalten, das von Stadien anderer Liniensegmente, die der Fraktur zugeordnet sind, eingeschlossen ist (Schritt 208B).
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Nach Schritt 208 erzeugt das Verfahren Formelemente in den geschlossenen Schleifen, die einer Fraktur zugeordnet sind (Schritt 210). In einer Ausführungsform erzeugt der Prozess parametrische Segmente entlang einer Länge und einem Radius jedes geraden Liniensegments (Schritt 210A). Der Prozess bildet dann, wo es möglich ist, vierseitige Elemente in der strukturierten Region (Schritt 210B) und bildet in den übrigen Regionen Polygone der geschlossenen Schleifen (Schritt 210C).
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Sobald die Formelemente erzeugt wurden, erzeugt der Prozess ein eingeschränktes Gitternetz um die geschlossenen Schleifen des Satzes Frakturen, um den Rest der zweidimensionalen Fläche zu füllen (Schritt 212). In einer Ausführungsform wird ein Delaunay-Triangulationsalgorithmus verwendet, um das eingeschränkte Gitternetz um die geschlossenen Schleifen des Satzes Frakturliniensegmente zu erzeugen. Auf diese Weise besteht nun jede der zweidimensionalen Flächen vollständig aus zweidimensionalen Zellelementen, die in dem Satz Frakturen oder dem eingeschlossenen Gitternetz enthalten sind.
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Hiervon ausgehend kann der Prozess zur Modellierung des Fluidflusses der Lagerstätte den einzelnen zweidimensionalen Zellen Lagerstätteneigenschaften wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, Porosität und Durchlässigkeit zuweisen (Schritt 214). Die Eigenschaftswerte können von einem Benutzer manuell eingegeben oder aus Bohrlochprotokollen oder Datenbanken, die die relevanten geologischen Informationen enthalten, automatisch extrahiert werden.
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Außerdem wird gemäß den offenbarten Ausführungsformen den zweidimensionalen Zellen in einer Fraktur ein Dickenattributwert zugeordnet (d. h. der topologischen zweidimensionalen Fraktur kann ein Volumen zugeordnet werden), was eine Kommunikation von dreidimensionalen Verbindungen in der Fraktur ermöglicht. Auf diese Weise erfordern die offenbarten Ausführungsformen nicht, dass die zweidimensionalen Zellen an einer Aufschnittfläche in eine dritte Dimension ausgewölbt werden, um dreidimensionale Zellen zu erzeugen, sondern stattdessen wird das Attribut den zweidimensionalen Zellen zugeordnet, um eine Berechnung/Simulation zu ermöglichen, die einer dreidimensionalen Zelle gleicht.
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Bei Schritt 216 verknüpft der Prozess die Frakturzellen, die derselben Fraktur entsprechen, von jeder Aufschnittfläche auf logische Weise mit ihren darüber/darunter liegenden Aufschnittflächennachbarn. In einer Ausführungsform werden die Fließphysik in den Frakturen und ihre Interaktionen miteinander vollständig in drei Dimensionen erfasst, indem ein Volumen/Dicke-Attribut verwendet wird, das jeder zweidimensionalen Zelle in der Fraktur zugeordnet wird, und ihr Schnittpunkt berechnet wird, während die Fließphysik in der Matrix unter der Annahme eingeschränkt wird, dass die Permeabilität senkrecht zur Bettungsebene äußerst gering ist. Dies gestaltet die Geschwindigkeiten in dieser Richtung im Vergleich zu den Geschwindigkeiten tangential zur Bettungsebene im Wesentlichen vernachlässigbar, d. h. kz = 0, Vz = 0, kh > 0, Vh <> 0. Mit anderen Worten, unter diesen Bedingungen kann das Modell den Zustand simulieren, dass außerhalb der Frakturen kein vertikaler Fluss vorliegt.
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Schließlich kann der Prozess das dreidimensionale Zellenmodell in ein Simulationsprogramm eingeben, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, Nexus®-Lagerstättensimulationssoftware, um eine numerische Simulation durchzuführen und den Fluidfluss zu bewerten (Schritt 218), woraufhin der Prozess 200 endet.
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4 stellt eine veranschaulichende Ansicht zum Erzeugen eines rechnerischen Gitternetzes um ein einzelnes Frakturliniensegment gemäß den offenbarten Ausführungsformen dar. Angefangen mit Diagramm 402 wird ein Satz Stadien um ein Liniensegment 400 erzeugt. Wie im Diagramm 402 zu erkennen, besteht jedes Stadion in dem Satz Stadien aus zwei linearen Seiten, die durch zwei Bögen verbunden sind, um das gerade Liniensegment vollständig einzuschließen. Die Distanz von jeder Seite zum geraden Liniensegment ist ein konstanter Radius. In bestimmten Ausführungsformen kann die Radiusdistanz ein vom Benutzer modifizierbarer variabler Wert sein.
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In Diagramm 404 werden parametrische Segmente entlang einer Länge und einem Radius von jedem geraden Liniensegment gemäß Schritt 210A des Prozesses 200 erzeugt. Dann werden, wo dies möglich ist, vierseitige Elemente in der strukturierten Region gebildet, wie in Schritt 210B des Prozesses 200 angegeben. Diagramm 408 stellt das eingeschränkte Gitternetz dar, das um die geschlossenen Schleifen des Liniensegments 400 erzeugt wurde.
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5 stellt eine weitere veranschaulichende Ansicht zum Erzeugen von rechnerischen Gitternetzen um schneidende Frakturliniensegmente gemäß den offenbarten Ausführungsformen dar. Zum Beispiel stellt Diagramm 502 einen Satz Stadien dar, die um drei schneidende Frakturliniensegmente erzeugt wurden. Das Ergebnis von Diagramm 502 verlangte von dem Prozess, einen Schnittpunkt aller Stadienseiten für jeden festgelegten Radius für jedes der schneidenden Frakturliniensegmente zu berechnen, wie in Schritt 208A angegeben, und die eingeschlossenen Segmente für jedes Frakturliniensegment zu verwerfen, die vollständig von Stadien anderer Frakturliniensegmente eingeschlossen sind, wie in Schritt 208B angegeben.
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Diagramm 504 stellt die Ergebnisse des Erzeugens von Formelementen in den geschlossenen Schleifen der Frakturliniensegmente dar, wie in Schritt 210 angegeben. Wie zu erkennen ist, werden parametrische Segmente entlang einer Länge und einem Radius von jedem Frakturliniensegment gemäß Schritt 210A erzeugt. In Diagramm 506 werden, wo dies möglich ist, vierseitige Elemente in der strukturierten Region gebildet, wie in Schritt 210B angegeben. Außerdem werden in den übrigen Regionen der geschlossenen Schleifen der Frakturliniensegmente Polygone gebildet, wie in Schritt 210C angegeben. Diagramm 508 stellt ein eingeschränktes Gitternetz dar, das um die geschlossenen Schleifen der schneidenden Frakturliniensegmente erzeugt wurde, wie in Schritt 212 von Prozess 200 angegeben.
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Als ein weiteres Beispiel stellt 6 das Erzeugen eines unstrukturierten Gitternetzes um eine komplexe Anordnung von Frakturliniensegmenten gemäß den offenbarten Ausführungsformen dar. Diagramm 602 zeigt einen Satz Frakturen mit Geometrie, die in einer zweidimensionalen Fläche durch eine Sammlung von Liniensegmenten diskretisiert wurde. Diagramm 604 stellt die Ergebnisse eines Satzes Stadien dar, die um jedes der Frakturliniensegmente erzeugt wurden. Diagramm 606 stellt eine auseinander gezogene Ansicht der Frakturliniensegmente als Ergebnis des Durchführens des übrigen Prozesses dar, der in 2 beschrieben ist.
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Wie in 6 zu erkennen ist, kann der offenbarte Algorithmus mithilfe strukturierter Elemente rasch unstrukturierte Gitter um komplexe Geometrien erzeugen. Wie zuvor erwähnt, kann den zweidimensionalen Zellen einer Fraktur ein Volumenattributwert zugeordnet werden, um es auf logische Weise zu ermöglichen, dass zweidimensionale Zellen einer Fraktur an einer benachbarten zweidimensionalen Fläche kommunizieren.
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7 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Systems 700 zum Implementieren der Merkmale und Funktionen der offenbarten Ausführungsformen darstellt. Das System 700 beinhaltet neben anderen Komponenten einen Prozessor 700, Hauptspeicher 702, eine sekundäre Speichereinheit 704, ein Eingabe-/Ausgabeschnittstellenmodul 706 und ein Kommunikationsschnittstellenmodul 708. Bei dem Prozessor 700 kann es sich um jede Art oder Anzahl von Einzelkern- oder Mehrkernprozessoren handeln, die dazu in der Lage sind, Anweisungen zum Ausführen der Merkmale und Funktionen der offenbarten Ausführungsformen auszuführen.
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Das Eingabe-/Ausgabeschnittstellenmodul 706 ermöglicht es dem System 700, eine Benutzereingabe (z. B. über eine Tastatur und Maus) zu empfangen und Informationen an eine oder mehrere Vorrichtungen auszugeben, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, Drucker, externe Datenspeichervorrichtungen und Audiolautsprecher. Das System 700 kann wahlweise ein separates Anzeigemodul 710 beinhalten, um das Anzeigen von Informationen auf einer integrierten oder externen Anzeigevorrichtung zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Anzeigemodul 710 Anweisungen oder Hardware (z. B. eine Grafikkarte oder einen Chip) zum Bereitstellen verbesserter Grafik-, Touchscreen- und/oder Multitouch-Funktionen im Zusammenhang mit einer oder mehreren Anzeigevorrichtungen bereitzustellen.
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Der Hauptspeicher 702 ist flüchtiger Speicher, der derzeit ausgeführte Anweisungen/Daten oder zur Ausführung vorbereitend abgerufene Anweisungen/Daten speichert. Die sekundäre Speichereinheit 704 ist nicht-flüchtiger Speicher zum Speichern von dauerhaften Daten. Die sekundäre Speichereinheit 704 kann eine beliebige Art von Datenspeicherkomponente wie etwa eine Festplatte, ein Flash-Laufwerk oder eine Speicherkarte sein oder beinhalten. In einer Ausführungsform speichert die sekundäre Speichereinheit 704 den von einem Computer ausführbaren Code/Anweisungen und andere relevante Daten, um es einem Benutzer zu ermöglichen, die Merkmale und Funktionen der offenbarten Ausführungsformen auszuführen.
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Gemäß den offenbarten Ausführungsformen kann die sekundäre Speichereinheit 704 den ausführbaren Code/die Anweisungen des oben beschriebenen Stadien-Gitternetzerstellungsalgorithmus 720 zur Modellierung von dreidimensionalen (3D) Objekten wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, geologischen Frakturen dauerhaft speichern. Die Anweisungen im Zusammenhang mit dem Stadien-Gitternetzerstellungsalgorithmus 720 werden dann während der Ausführung durch den Prozessor 700 aus der sekundären Speichereinheit 704 in den Hauptspeicher 702 geladen, wie in 7 dargestellt.
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Das Kommunikationsschnittstellenmodul 708 ermöglicht es dem System 700, mit dem Kommunikationsnetz 730 zu kommunizieren. Beispielsweise kann das Netzschnittstellenmodul 708 eine Netzschnittstellenkarte und/oder einen drahtlosen Sendeempfänger beinhalten, um es dem System 700 zu ermöglichen, Daten über das Kommunikationsnetz 730 und/oder direkt mit anderen Vorrichtungen zu senden und zu empfangen.
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Bei dem Kommunikationsnetz 730 kann es sich um eine beliebige Art von Netz handeln, darunter eine Kombination von einem oder mehreren der folgenden Netze: einem Fernnetz, einem lokalen Netz, einem oder mehreren privaten Netzen, dem Internet, einem Telefonnetz wie etwa dem öffentlichen vermittelten Telefonnetz (PSTN), einem oder mehreren zellularen Netzen und drahtlosen Datennetzen. Das Kommunikationsnetz 730 kann eine Vielzahl von Netzknoten (nicht dargestellt) beinhalten, etwa Routers, Netzzugangspunkte/Gateways, Switches, DNS-Server, Proxy-Servers und andere Netzknoten zum Unterstützen des Weiterleitens von Daten/Kommunikation zwischen Vorrichtungen.
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In einer Ausführungsform beispielsweise kann das System 700 mit einem oder mehreren Servern 734 oder Datenbanken 732 interagieren, um die Merkmale der vorliegenden Erfindung auszuführen. Beispielsweise kann das System 700 die Datenbank 732 nach geologischen Informationen zum Zuweisen von Lagerstätteneigenschaften zu Zellen zum Durchführen einer Simulation abfragen. Das System 700 kann die Datenbank 732 nach Bohrloch-Log-Informationen abfragen, um Frakturausrichtung oder -dichte zu bestimmen, um eine Modellierung der Frakturen gemäß den offenbarten Ausführungsformen zu ermöglichen. In bestimmten Ausführungsformen kann das System 700 außerdem als ein Serversystem für eine oder mehrere Client-Vorrichtungen oder ein Peer-System für Peer-Peer-Kommunikation oder parallele Verarbeitung mit einer oder mehreren Vorrichtungen dienen.
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Entsprechend beinhalten Vorteile der offenbarten Ausführungsformen, wie oben beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein, das Bereitstellen einer schnellen Erzeugung von unstrukturierten Gittern mit strukturierten Elementen um komplexe Geometrien. Auch wird vom Benutzer wenig Fachwissen verlangt, um die offenbarten Ausführungsformen zum Erzeugen von Gitterzellen hoher Qualität nutzen zu können, die für viele numerische Simulatoren geeignet sind. Beispielsweise ermöglichen die offenbarten Ausführungsformen Arbeitsabläufe für Nicht-Fachleute zur Verwendung schwieriger numerischer Modellierungstechniken für komplizierte Geometrien, die Benutzer bislang gezwungen hätten, grobe Annäherungen zu machen und/oder bei jeder Verwendung die Hilfe von Fachleuten für numerische Modellierung hinzuzuziehen. Als weiteres Beispiel stellt 8 ein weiteres Beispiel von komplexen Geometrien unter Einbeziehung einer Vielzahl von schneidenden Frakturliniensegmente dar, wobei die offenbarten Ausführungsformen rasch eine zweidimensionale Gitterzelle erzeugen können, die zu dreidimensionalen Elementen ausgewölbt werden kann, um numerische Simulationen gemäß den offenbarten Ausführungsformen durchzuführen.
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Obwohl spezifische Einzelheiten zu den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben wurden, sollen die vorstehenden Hardware- und Softwarebeschreibungen nur als beispielhafte Ausführungsformen dienen und die Struktur oder Implementierung der offenbarten Ausführungsformen nicht einschränken. Obwohl etwa viele weitere interne Komponenten des Systems 700 nicht gezeigt sind, werden einschlägige Durchschnittsfachleute verstehen, dass diese Komponenten und ihre Zusammenschaltung bekannt sind.
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Außerdem können bestimmte Aspekte der offenbarten Ausführungsformen, wie oben umrissen, in Software verkörpert werden, die mithilfe von einer oder mehreren Verarbeitungseinheiten/Komponenten ausgeführt wird. Programmaspekte der Technik können als „Produkte” oder „Herstellungsartikel” gedacht werden, in der Regel in der Form von ausführbarem Code und/oder zugehörigen Daten, die in einer Art von maschinenlesbarem Medium ausgeführt oder verkörpert sind. Greifbare nicht-flüchtige Medien des „Speicher”-Typs beinhalten beliebige oder alle Speicher oder andere Speichermittel für die Computer, Prozessoren oder dergleichen, oder zugehörige Module derselben, wie etwa verschiedene Halbleiterspeicher, Magnetbandlaufwerke, Disklaufwerke, optische oder Magnetdisks und dergleichen, die zu einem beliebigen Zeitpunkt Speicher für die Softwareprogrammierung bereitstellen können.
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Einschlägige Fachleute werden erkennen, dass die vorliegenden Lehren sich für verschiedene Modifikationen und/oder Verbesserungen anbieten. Obwohl vorstehend das als bester Weg betrachtete und/oder andere Beispiele beschrieben wurden, versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden können und dass der hier offenbarte Gegenstand in verschiedenen Formen und Beispielen implementiert werden kann und dass die Lehren in zahlreichen Anwendungen angewandt werden können, von denen hier nur einige beschrieben wurden. Es ist vorgesehen, dass diese Modifikationen vom legitimen Umfang der vorliegenden Lehren abgedeckt werden.
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Darüber hinaus stellen die Ablauf- und Blockdiagramme in den Figuren die Architektur, Funktionen und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Es ist zu beachten, dass die in dem Block angegebenen Funktionen in einigen alternativen Implementierungen in anderer Reihenfolge als in den Figuren angegeben auftreten können. Beispielsweise können zwei aufeinander folgend gezeigte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können mitunter abhängig von der jeweiligen Funktion in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist auch zu beachten, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Ablaufdiagrammdarstellung und Kombinationen von Blöcken der Blockdiagramm- und/oder Ablaufdiagrammdarstellung durch spezielle hardwarebasierte Systeme implementiert werden können, die die angegebenen Funktionen oder Aktionen ausführen, oder durch Kombinationen von spezieller Hardware und Computeranweisungen.
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Die offenbarten Ausführungsformen beinhalten ein Verfahren, eine Vorrichtung und Computerprogrammprodukt zum Erzeugen von hybriden rechnerischen Gitternetzen um komplexe und diskrete Frakturen zum Zweck der Lagerstättensimulation. Eine offenbarte Ausführungsform beispielsweise ist ein computerimplementiertes Verfahren zur Modellierung von dreidimensionalen (3D) geologischen Frakturen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Empfangens eines Satzes 3D-Frakturflächen mit Geometrie, die in einer zweidimensionalen (2D) Mannigfaltigkeit durch eine Sammlung von Polygonen diskretisiert wurde. Das Verfahren definiert eine Familie nicht schneidender 2D-Aufschnittflächen zum Aufschneiden des Satzes 3D-Frakturflächen. Das Verfahren nutzt dann das Schneiden der 2D-Aufschnittfläche und der 2D-Mannigfaltigkeiten, die die Frakturflächen definieren, um einen Satz 2D-Frakturen an jeder Aufschnittfläche zu erzeugen. Das Verfahren erzeugt mithilfe eines Satzes Stadien geschlossene Schleifen um alle Liniensegmente, die einer Fraktur an jeder Aufschnittfläche zugeordnet sind, und erzeugt außerdem Formelemente in den geschlossenen Schleifen. Ein eingeschränktes Gitternetz um die geschlossenen Schleifen des Fraktursatzes wird erzeugt, um einen verbleibenden Raum an jeder Aufschnittfläche zu füllen. Das Verfahren verbindet dann in logischer Weise die Frakturzellen, die den einzelnen Frakturen von den einzelnen Aufschnittflächen entsprechen, mit ihren Nachbarn. Dann können den einzelnen 3D-Zellen Lagerstätteneigenschaften oder -attribute zugeordnet werden, um Lagerstättensimulationen durchzuführen.
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Das computerimplementierte Verfahren kann ferner Herstellen einer Verbindung zwischen 2D-Zellen einer Fraktur an benachbarten diskretisierten 2D-Aufschnittflächen umfassen, Zuordnen eines Volumenattributwerts zu jeder 2D-Zelle der Fraktur, um dreidimensionale Geologie zu simulieren, umfasst. Das Erzeugen der geschlossenen Schleifen um alle geraden Liniensegmente des Frakturliniensegments kann ferner für jedes gerade Liniensegment in jedem Frakturliniensegment Berechnen eines Schnittpunkts aller Stadienseiten für jeden festgelegten Radius, Identifizieren eingeschlossener Segmente für jedes gerade Liniensegment in jedem Frakturliniensegment, die vollständig von Stadien anderer Liniensegmente in dem Frakturliniensegment eingeschlossen sind, und Verwerfen der eingeschlossenen Segmente für jedes Liniensegment in dem Frakturliniensegment umfassen, wodurch sich geschlossene Schleifen um Liniensegmente in dem Frakturliniensegment ergeben. Das Erzeugen der verschiedenen Formzellen in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments kann ferner Erzeugen parametrischer Segmente entlang einer Länge und einem Radius des geraden Liniensegments in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments umfassen, so dass, wo dies möglich ist, vierseitige Elemente in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments gebildet werden und in den übrigen Regionen in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments Polygone erzeugt werden. Das Erzeugen des eingeschränkten Zellgitternetzes um die geschlossenen Schleifen des Satzes Frakturliniensegmente zum Füllen des verbleibenden Raums der 2D-Aufschnittfläche kann mithilfe eines Delaunay-Triangulationsalgorithmus implementiert werden. In einigen Ausführungsformen besteht jedes Stadion in dem Satz Stadien aus zwei linearen Seiten, die durch zwei Bögen verbunden sind, um das gerade Liniensegment vollständig einzuschließen, und eine Distanz von jeder Seite zum geraden Liniensegment ist ein konstanter Radius. In anderen Ausführungsformen kann das computerimplementierte Verfahren Eingeben der diskretisierten Aufschnittfläche in ein numerisches Simulationsprogramm oder Berechnen eines Schnittpunkts der 2D-Zellen der Fraktur auf Grundlage des Volumenattributwerts zum Herstellen einer Verbindung zwischen 2D-Zellen der Fraktur an benachbarten diskretisierten 2D-Aufschnittflächen beinhalten.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein nicht-flüchtiges computerlesbares Medium von einem Computer ausführbare Anweisungen zur Modellierung einer dreidimensionalen (3D) Struktur. Die von einem Computer ausführbaren Anweisungen bewirken bei Ausführung, dass eine oder mehrere Maschinen Vorgänge ausführen, die Empfangen einer 3D-Domäne beinhalten, die diskretisierte zweidimensionale (2D) Frakturflächen beinhaltet, die die geologischen 3D-Frakturen darstellen. Die 3D-Domäne wird von einem Satz nicht schneidender 2D-Aufschnittflächen geschnitten, um einen Satz 2D-Frakturliniensegmente an jeder 2D-Aufschnittfläche an dem Schnittpunkt einer jeweiligen 2D-Aufschnittfläche und der 2D-Frakturflächen zu erzeugen. Für jede 2D-Aufschnittfläche und für jedes gerade Liniensegment in jedem Frakturliniensegment des Satzes Frakturliniensegmente wird ein Satz Stadien mit einem bestimmten Radius von einem geraden Liniensegment erzeugt, geschlossene Schleifen werden um alle geraden Liniensegmente des Frakturliniensegments erzeugt und verschiedene Formzellen werden in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments erzeugt. Für jede 2D-Aufschnittfläche wird ein eingeschränktes Zellgitternetz um die geschlossenen Schleifen des Satzes Frakturliniensegmente erzeugt, um einen verbleibenden Raum der 2D-Aufschnittfläche zu füllen, um eine diskretisierte Aufschnittfläche zu erzeugen, Lagerstätteneigenschaften und ein Volumenattribut werden jeder Zelle in der diskretisierten Aufschnittfläche zugeordnet, und es wird eine Verbindung zwischen Zellen einer Fraktur an benachbarten diskretisierten 2D-Aufschnittflächen hergestellt. In einer anderen Ausführungsform umfasst das computerlesbare Medium ferner von einem Computer ausführbare Anweisungen, die bei ihrer Ausführung eine oder mehrere Maschinen veranlassen, ein oder mehrere Segmente eines Frakturliniensegments mit einem oder mehreren geraden Liniensegmenten zu ersetzen, um eine Krümmung des Fraktursegments anzunähern. Die von einem Computer ausführbaren Anweisungen zum Erzeugen der geschlossenen Schleifen um alle geraden Liniensegmente des Frakturliniensegments können ferner für jedes gerade Liniensegment in jedem Frakturliniensegment Berechnen eines Schnittpunkts aller Stadienseiten für jeden festgelegten Radius, Identifizieren eingeschlossener Segmente für jedes gerade Liniensegment in jedem Frakturliniensegment, die vollständig von Stadien anderer Liniensegmente in dem Frakturliniensegment eingeschlossen sind, und Verwerfen der eingeschlossenen Segmente für jedes Liniensegment in dem Frakturliniensegment umfassen, wodurch sich geschlossene Schleifen um Liniensegmente in dem Frakturliniensegment ergeben. In einer anderen Ausführungsform können die von einem Computer ausführbaren Anweisungen zum Erzeugen der verschiedenen Formzellen in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments Erzeugen parametrischer Segmente entlang einer Länge und einem Radius des geraden Liniensegments in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments umfassen, so dass, wo dies möglich ist, vierseitige Elemente in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments gebildet werden und in den übrigen Regionen in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments Polygone erzeugt werden. In einer weiteren Ausführungsform können die von einem Computer ausführbaren Anweisungen zum Erzeugen des eingeschränkten Zellgitternetzes um die geschlossenen Schleifen des Satzes Frakturliniensegmente zum Füllen des verbleibenden Raums der 2D-Aufschnittfläche mithilfe eines Delaunay-Triangulationsalgorithmus implementiert werden. Die von einem Computer ausführbaren Anweisungen für jedes Stadion in dem Satz Stadien können zwei lineare Seiten beinhalten, die durch zwei Bögen verbunden sind, um das gerade Liniensegment vollständig einzuschließen, und eine Distanz von jeder Seite zum geraden Liniensegment kann ein konstanter Radius sein. In einer anderen Ausführungsform kann das computerlesbare Medium ferner von einem Computer ausführbare Anweisungen umfassen, die bei ihrer Ausführung die eine oder die mehreren Maschinen veranlassen, die diskretisierte Fläche in ein numerisches Simulationsprogramm einzugeben.
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In einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein System wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der an den wenigstens einen Prozessor gekoppelt ist und von einem Computer ausführbare Anweisungen speichert. Bei Ausführung durch den wenigstens einen Prozessor führen die von einem Computer ausführbaren Anweisungen Vorgänge aus, die Empfangen einer 3D-Domäne umfassen, die diskretisierte zweidimensionale (2D) Frakturflächen beinhaltet, die die geologischen 3D-Frakturen darstellen. Die 3D-Domäne wird von einem Satz nicht schneidender 2D-Aufschnittflächen geschnitten, um einen Satz 2D-Frakturliniensegmente an jeder 2D-Aufschnittfläche an dem Schnittpunkt einer jeweiligen 2D-Aufschnittfläche und der 2D-Frakturflächen zu erzeugen. Für jede 2D-Aufschnittfläche und für jedes gerade Liniensegment in jedem Frakturliniensegment des Satzes Frakturliniensegmente wird ein Satz Stadien mit einem bestimmten Radius von einem geraden Liniensegment erzeugt, geschlossene Schleifen werden um alle geraden Liniensegmente des Frakturliniensegments erzeugt und verschiedene Formzellen werden in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments erzeugt. Für jede 2D-Aufschnittfläche wird ein eingeschränktes Zellgitternetz um die geschlossenen Schleifen des Satzes Frakturliniensegmente erzeugt, um einen verbleibenden Raum der 2D-Aufschnittfläche zu füllen, um eine diskretisierte Aufschnittfläche zu erzeugen, und Lagerstätteneigenschaften und ein Volumenattribut werden jeder Zelle in der diskretisierten Aufschnittfläche zugeordnet. Es wird eine Verbindung zwischen Zellen einer Fraktur an benachbarten diskretisierten 2D-Aufschnittflächen hergestellt.
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In einer anderen Ausführungsform werden von einem Computer ausführbare Anweisungen bereitgestellt, um ein oder mehrere Segmente des Frakturliniensegments mit einem oder mehreren geraden Liniensegmenten zu ersetzen, um eine Krümmung des Fraktursegments anzunähern. Die von einem Computer ausführbaren Anweisungen zum Erzeugen der geschlossenen Schleifen um alle geraden Liniensegmente des Frakturliniensegments können für jedes gerade Liniensegment in jedem Frakturliniensegment Berechnen eines Schnittpunkts aller Stadienseiten für jeden festgelegten Radius, Identifizieren eingeschlossener Segmente für jedes gerade Liniensegment in jedem Frakturliniensegment, die vollständig von Stadien anderer Liniensegmente in dem Frakturliniensegment eingeschlossen sind, und Verwerfen der eingeschlossenen Segmente für jedes Liniensegment in dem Frakturliniensegment beinhalten, wodurch sich geschlossene Schleifen um Liniensegmente in dem Frakturliniensegment ergeben. In einer anderen Ausführungsform können die von einem Computer ausführbaren Anweisungen zum Erzeugen der verschiedenen Formzellen in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments Erzeugen parametrischer Segmente entlang einer Länge und einem Radius des geraden Liniensegments in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments umfassen, so dass, wo dies möglich ist, vierseitige Elemente in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments gebildet werden und in den übrigen Regionen in den geschlossenen Schleifen des geraden Liniensegments Polygone erzeugt werden. In wieder einer anderen Ausführungsform können von einem Computer ausführbare Anweisungen bereitgestellt werden, um die diskretisierte Aufschnittfläche in ein numerisches Simulationsprogramm einzugeben.
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Ein Vorteil der offenbarten Ausführungsformen ist der, dass die Ausführungsformen eine schnelle Erzeugung unstrukturierter Gitternetze mit strukturierten Elementen um komplexe Geometrien ermöglichen.
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Die hier verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht einschränken. Im hier verwendeten Sinn sollen die Singularformen „ein”, „eine”, „der”, „die”, „das” usw. auch die Pluralformen einschließen, soweit dies nicht anders aus dem Kontext hervorgeht. Ferner versteht es sich, dass die Begriffe „umfassen” und/oder „umfassend” bei Verwendung in dieser Patentschrift und/oder den Ansprüchen das Vorhandensein genannter Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Bauteile angeben, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen einzelner oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Bauteile und/oder Gruppen davon ausschließt. Es ist vorgesehen, dass die entsprechenden Strukturen, Materialien, Aktionen und Äquivalente aller Mittel oder Schritt-plus-Funktion-Elemente in den folgenden Ansprüchen alle Strukturen, Materialien oder Aktionen zum Ausführen der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen beinhalten, wie im Einzelnen beansprucht. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert, soll jedoch nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarte Form beschränken. Für einschlägige Durchschnittsfachleute werden zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen auf der Hand liegen, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Grundgedanken der Erfindung und die praktische Anwendung zu erläutern und es dadurch anderen einschlägigen Durchschnittsfachleuten zu ermöglichen, die Erfindung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen nachzuvollziehen, wie sie für die jeweils vorgesehene Verwendung geeignet sind. Der Umfang der Ansprüche soll die offenbarten Ausführungsformen und alle derartigen Modifikationen in weitem Umfang abdecken.
