技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及已建模為
三維網(wǎng)格單元的地下油氣儲(chǔ)層的計(jì)算機(jī)仿真，具體地，涉及針對(duì)儲(chǔ)層模型中的各單元逐個(gè)單元地確定儲(chǔ)層屬性或特性。
背景技術(shù)
[0002] 在石油和
天然氣工業(yè)中，地下油氣儲(chǔ)層的開發(fā)通常包括對(duì)計(jì)算機(jī)仿真模型的開發(fā)和分析。這些地下油氣儲(chǔ)層通常是包含石油
流體混合物和
水兩者的復(fù)雜巖層。儲(chǔ)
層流體所含之物通常以兩種或更多種的流體相存在。儲(chǔ)層流體中的石油混合物是通過鉆入這些巖層并在其中形成的井產(chǎn)生的。通過稱作儲(chǔ)層仿真建模來執(zhí)行對(duì)儲(chǔ)層流體性質(zhì)及范圍的仿真。本
申請(qǐng)受讓人所擁有的美國
專利No.7,526,418就是儲(chǔ)層仿真模擬的一個(gè)示例。
[0003] 儲(chǔ)層中巖層的性質(zhì)和范圍也隨著儲(chǔ)層變化，且?guī)r層中的
巖石的被稱為特性或?qū)傩缘哪承┬蕴卣饕沧兓?。用所謂的地質(zhì)建模來對(duì)巖層的屬性、以及性質(zhì)和范圍進(jìn)行分析。由地質(zhì)模型提供的諸如水或油的
飽和度、孔隙度和滲透率的屬性在儲(chǔ)層的規(guī)劃與開發(fā)中很有價(jià)值。
[0004] 石油和天然氣公司已開始依賴地質(zhì)模型，并將其作為一種提升開采石油儲(chǔ)備能
力的重要工具。儲(chǔ)層以及石油/天然氣田的地質(zhì)模型變得越來越龐大和復(fù)雜。
[0005] 就目前所知，業(yè)內(nèi)復(fù)合儲(chǔ)層仿真器的早期開發(fā)僅限于這樣的儲(chǔ)層模型，其足夠小到以關(guān)注的儲(chǔ)層所組織成的相對(duì)少(100,000的數(shù)量級(jí))的單元為特征。
[0006] 對(duì)于現(xiàn)今的巨型石油和天然氣田而言，早期的模型在數(shù)據(jù)內(nèi)容和
精度方面已顯得尤為粗糙。巨型儲(chǔ)層指的是那些在包含油氣和其它流體的大地上的不同
位置處的龐大地下儲(chǔ)層。由于儲(chǔ)層的規(guī)模，單元數(shù)可從一個(gè)到數(shù)百萬不等。
[0007] 此外，以25-米(x和y)的面積間隔
采樣儲(chǔ)層所得的具體
地震數(shù)據(jù)的精度越來越高，這要求數(shù)億至數(shù)十億單元的模型來吸納所有的可用細(xì)節(jié)，反過來這旨在得到更精確的儲(chǔ)層模型并且導(dǎo)致更有效及高效的儲(chǔ)層性能。
[0008] 在本領(lǐng)域中，有許多被稱作油藏物性
算法(petrophysical?algorithms)的可用的計(jì)算機(jī)實(shí)施的油藏物性建模方法，基于來自從儲(chǔ)層中現(xiàn)有的井獲取的地巖層
巖心樣本的數(shù)據(jù)，可用這些油藏物性建模方法來獲取儲(chǔ)層屬性的測定結(jié)果。傳統(tǒng)上，基于來自巖心樣本從井中獲得的數(shù)據(jù)，在各個(gè)井位置處應(yīng)用這些油藏物性算法。然而，當(dāng)表征及開發(fā)儲(chǔ)層田時(shí)，需要建立
覆蓋整個(gè)三維儲(chǔ)層的儲(chǔ)層三維地質(zhì)模型來為儲(chǔ)層規(guī)劃提供準(zhǔn)確的模型。不在井位置處的絕大多數(shù)模型單元需要一些類型的插值技術(shù)來為這些絕大多數(shù)模型單元提供儲(chǔ)層屬性的值。在從已利用傳統(tǒng)油藏物性算法計(jì)算得到的現(xiàn)有井的位置處的單元信息中獲取的屬性值之間應(yīng)用插值技術(shù)。但是，地下巖層的屬性隨著儲(chǔ)層中巖層的范圍而變化。
[0009] 在過去，當(dāng)試圖在沒有井交叉的儲(chǔ)層上的廣大空間中導(dǎo)出模型屬性時(shí)，采用了基于少數(shù)可用的數(shù)據(jù)點(diǎn)的均值法。通常，插值法或均值法一般不能得到按照油藏物性算法計(jì)算所得的準(zhǔn)確性。因而，在表示儲(chǔ)層通常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)時(shí)，采用這種技術(shù)得到的屬性值缺乏準(zhǔn)確性。這在涉及巨型儲(chǔ)層時(shí)尤為嚴(yán)重。
[0010] 因此，就目前所知，諸如滲透率之類的基本儲(chǔ)層特性當(dāng)前在利用一些經(jīng)驗(yàn)函數(shù)來建立地質(zhì)模型時(shí)計(jì)算得到，或者由通常極少的具有實(shí)際井信息的可用位置插值得到。地質(zhì)模型的規(guī)模通常在用于小型儲(chǔ)層的數(shù)萬個(gè)單元變化到用于巨型儲(chǔ)層的數(shù)億個(gè)單元的范圍內(nèi)。就目前所知，現(xiàn)有的均值法或插值法沒有在復(fù)雜的儲(chǔ)層中提供足夠的細(xì)節(jié)或精度。
發(fā)明內(nèi)容
[0011] 簡要地說，本發(fā)明提供一種新的且改進(jìn)的在
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的計(jì)算機(jī)實(shí)施方法，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含至少一個(gè)主
節(jié)點(diǎn)和多個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)。所形成的儲(chǔ)層模型具有地下儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的特性。將被仿真的儲(chǔ)層模型劃分為以單元的組織體系排列的許多個(gè)單元，且仿真進(jìn)一步是基于儲(chǔ)層的各單元的輸入?yún)?shù)的投影值進(jìn)行的。該輸入?yún)?shù)的投影值是隨機(jī)產(chǎn)生的，且相對(duì)于統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)具有
指定的不確定度。根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)實(shí)施方法包括在主節(jié)點(diǎn)處接收關(guān)于各單元和儲(chǔ)層的地下特征的投影輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)，且將油藏物性算法傳送給各處理器節(jié)點(diǎn)以用來確定各儲(chǔ)層單元的特性的假設(shè)值。來自主節(jié)點(diǎn)的用于各個(gè)單元的輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)在多個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)中分發(fā)。在各個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)中確定用于各個(gè)儲(chǔ)層單元的儲(chǔ)層特性的假設(shè)值。一旦完成了由各個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的確定步驟，就將所確定的用于各單元的儲(chǔ)層特性的假設(shè)值從各處理器節(jié)點(diǎn)傳送至主節(jié)點(diǎn)以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)
存儲(chǔ)器中。針對(duì)儲(chǔ)層模型中有關(guān)單元重復(fù)分發(fā)、確定和傳送步驟，并且收集儲(chǔ)層中有關(guān)單元的儲(chǔ)層特性的假設(shè)值。
[0012] 本發(fā)明還提供一種新的且改進(jìn)的
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于對(duì)地下儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的屬性的儲(chǔ)層模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。將被仿真的儲(chǔ)層模型劃分為位于以單元的組織體系排列的許多個(gè)單元，且仿真進(jìn)一步是基于儲(chǔ)層的各單元的輸入?yún)?shù)的投影值進(jìn)行的。該輸入?yún)?shù)的投影值是隨機(jī)產(chǎn)生的，且具有指定的不確定度。該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括主節(jié)點(diǎn)，該主節(jié)點(diǎn)接收關(guān)于各單元和儲(chǔ)層的地下特征的投影輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)并將油藏物性算法傳送給各處理器節(jié)點(diǎn)以用來確定各儲(chǔ)層單元的特性的假設(shè)值。主節(jié)點(diǎn)還將來自主節(jié)點(diǎn)的用于各個(gè)單元的投影輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)在處理器節(jié)點(diǎn)中分發(fā)。這些處理器節(jié)點(diǎn)在各個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)處針對(duì)各個(gè)儲(chǔ)層單元確定儲(chǔ)層特性的假設(shè)值，且在各個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)為各個(gè)單元完成確定步驟時(shí)，將針對(duì)各單元確定的儲(chǔ)層特性的假設(shè)值傳送給主節(jié)點(diǎn)以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。主節(jié)點(diǎn)和各處理器節(jié)點(diǎn)針對(duì)儲(chǔ)層模型中各有關(guān)單元重復(fù)分配、確定和傳送的步驟，且主節(jié)點(diǎn)將用于儲(chǔ)層中各有關(guān)單元的儲(chǔ)層特性的假設(shè)值收集在存儲(chǔ)器中。
[0013] 本發(fā)明進(jìn)一步提供一種新的且改進(jìn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備上具有存于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可操作指令以用于使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)地下儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的特性的儲(chǔ)層模型進(jìn)行仿真，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包含至少一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)。將被仿真的儲(chǔ)層模型劃分為以單元的組織體系排列的多個(gè)單元，且仿真進(jìn)一步是基于用于儲(chǔ)層的各單元的輸入?yún)?shù)的投影值進(jìn)行的。該輸入?yún)?shù)的投影值是隨機(jī)產(chǎn)生的，且具有指定的不確定度。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備上的指令使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在主節(jié)點(diǎn)中接收關(guān)于各單元和儲(chǔ)層的地下特征的輸入?yún)?shù)投影數(shù)據(jù)并將油藏物性算法傳送給處理器節(jié)點(diǎn)以用來確定各儲(chǔ)層單元的特性的假設(shè)值。該指令進(jìn)一步使主節(jié)點(diǎn)將來自主節(jié)點(diǎn)的用于各個(gè)單元的輸入?yún)?shù)投影數(shù)據(jù)在多個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)中分發(fā)。該指令進(jìn)一步使得在各個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)中針對(duì)各個(gè)儲(chǔ)層單元確定其儲(chǔ)層特性的假設(shè)值。該指令進(jìn)一步使得一旦完成由各個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的確定步驟，就將所確定的用于各單元的儲(chǔ)層特性的假設(shè)值從各處理器節(jié)點(diǎn)傳送給主節(jié)點(diǎn)以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。該指令進(jìn)一步使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)針對(duì)儲(chǔ)層模型中有關(guān)單元重復(fù)分配、確定和傳送的步驟，且將用于儲(chǔ)層中有關(guān)單元的儲(chǔ)層特性的假設(shè)值收集在存儲(chǔ)器中。
附圖說明
[0014] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的在集群計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的一組數(shù)據(jù)處理步驟的功能
框圖，該組步驟用于確定地下
地層的儲(chǔ)層屬性。
[0015] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于確定地下地層的儲(chǔ)層屬性的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示意性框圖。
[0016] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的被配置為確定地下地層的儲(chǔ)層屬性的圖2的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的功能框圖。
[0017] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的在集群計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的一組數(shù)據(jù)處理步驟的功能框圖，該組步驟用于不確定性建模以及確定地下地層的儲(chǔ)層屬性。
[0018] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的用于確定作為地下地層一種儲(chǔ)層屬性的粗化水(upscaled?water)飽和度的過程示意圖。
[0019] 圖6是根據(jù)本發(fā)明得到的地下地層的儲(chǔ)層孔隙度屬性的顯示圖。
[0020] 圖7是根據(jù)本發(fā)明得到的地下地層的儲(chǔ)層滲透率屬性的輸出顯示圖。
[0021] 圖8是根據(jù)現(xiàn)有處理技術(shù)得到的地下地層的儲(chǔ)層滲透率屬性的輸出顯示圖。
[0022] 圖9是根據(jù)本發(fā)明得到的與圖8顯示的地下地層相同的地下地層的儲(chǔ)層滲透率屬性的輸出顯示圖。
具體實(shí)施方式
[0023] 在儲(chǔ)層建模中，為了分析儲(chǔ)層成分的性質(zhì)和特征，慣常做法是形成地下油氣儲(chǔ)層模型，包括儲(chǔ)層的巖層或各層的性質(zhì)和特征的地質(zhì)模型以及巖石中包含的流體的地質(zhì)模型。地質(zhì)模型和儲(chǔ)層仿真模型對(duì)于儲(chǔ)層產(chǎn)品的規(guī)劃仿真和產(chǎn)品的充分開采都非常重要。常見規(guī)模和復(fù)雜度的地下儲(chǔ)層模型的示例在如前所提到的美國專利No.7,526,418示出。本發(fā)明為具有這種規(guī)模和復(fù)雜度的儲(chǔ)層提供了地質(zhì)模型。在該地質(zhì)模型中每個(gè)單元中的巖層的諸如水飽和度Sw、孔隙度φ及滲透率μ之類的巖層屬性或特性將有價(jià)值的信息傳遞給關(guān)于儲(chǔ)層的巖層或各層的性質(zhì)和特征以及巖石中包含的流體的儲(chǔ)層分析者。
[0024] 如前所述，為了提供更為精確的儲(chǔ)層模型并得到更精確的分析進(jìn)而獲得更加有效和高效的儲(chǔ)層性能，現(xiàn)在需要數(shù)億乃至數(shù)十億的單元模型來吸納所有可用的細(xì)節(jié)。
[0025] 通常，這種在期望的儲(chǔ)層壽命內(nèi)仿真產(chǎn)品數(shù)據(jù)的類型的儲(chǔ)層的示例就是本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的巨型儲(chǔ)層。巨型儲(chǔ)層在其地下范圍內(nèi)可以有數(shù)英里的長度、寬度和深度，例如，具有三千億立方英尺數(shù)量級(jí)的體積或大小。
[0026] 該模型被劃分為許多個(gè)適當(dāng)尺寸的單元。為分析目的，將儲(chǔ)層體積劃分為所謂的地
震級(jí)(seismic-scale)的單元時(shí)，一般的單元在儲(chǔ)層的公共參考平面上沿橫向或面積尺寸(areal?dimensions)均為大約80英尺。在一些模型中，在儲(chǔ)層中那個(gè)位置處單元的厚度可以是十五或小于十五英尺深或厚，甚至更小，小到0.5英尺。
[0027] 因此，儲(chǔ)層模型是由具有這樣尺寸的一百萬個(gè)或更多的單元形成。注意，就地震級(jí)數(shù)據(jù)而言，單元的數(shù)量可達(dá)到上述數(shù)據(jù)的數(shù)百或更多倍。
[0028] 然而，在這種規(guī)模的儲(chǔ)層仿真中，僅從儲(chǔ)層中現(xiàn)有的井采集的巖心樣本可獲得來自儲(chǔ)層的實(shí)際數(shù)據(jù)或測量結(jié)果，該實(shí)際數(shù)據(jù)或測量結(jié)果可用于獲得有關(guān)類型的儲(chǔ)層特性或?qū)傩缘膶?shí)際測量結(jié)果。因此，絕大部分的儲(chǔ)層沒有井交叉。以前曾采用基于少數(shù)可用數(shù)據(jù)點(diǎn)的均值法。因而，在表示儲(chǔ)層的通常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)時(shí)，采用這種技術(shù)得到的屬性值缺乏準(zhǔn)確性。這種情況在涉及巨型儲(chǔ)層時(shí)尤為嚴(yán)重。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，在地下油氣藏的三維網(wǎng)格的每個(gè)單元處直接確定諸如水飽和度、孔隙度和滲透率之類的儲(chǔ)層特性或?qū)傩?。針?duì)各單元在一定的不確定性范圍內(nèi)產(chǎn)生基于來自儲(chǔ)層的油藏物性測量結(jié)果和其它屬性及儲(chǔ)層的地下特征的原始數(shù)據(jù)的輸入?yún)?shù)。將各個(gè)單元的預(yù)測的輸入?yún)?shù)提供為油藏物性算法的處理輸入。如下文將述，由配置為集群計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)D(圖2和圖3)來實(shí)現(xiàn)用于確定有關(guān)儲(chǔ)層特性的油藏物性算法。然后，集群計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)確定各個(gè)儲(chǔ)層單元的特性的假設(shè)值的特性。
[0030] 以針對(duì)儲(chǔ)層各單元的可能不確定性的不同測量結(jié)果來呈現(xiàn)輸入?yún)?shù)，并且在處理器集群計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)間分發(fā)這些輸入?yún)?shù)，從而針對(duì)有關(guān)儲(chǔ)層屬性逐個(gè)單元地確定多種可能的情形或結(jié)果。然后，將針對(duì)不同情形的確定結(jié)果傳送給集群計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主節(jié)點(diǎn)，且收集這些確定結(jié)果作為儲(chǔ)層網(wǎng)格中有關(guān)部分的假設(shè)模型。接著，對(duì)假設(shè)模型進(jìn)行評(píng)估以更精確地獲得整個(gè)儲(chǔ)層甚至那些沒有井與儲(chǔ)層交叉的區(qū)域的儲(chǔ)層屬性。
[0031]
流程圖F(圖1)表示本發(fā)明的基本計(jì)算機(jī)處理序列以及根據(jù)本發(fā)明的針對(duì)儲(chǔ)層特性或?qū)傩赃M(jìn)行的集群計(jì)算。針對(duì)正建模的儲(chǔ)層中的有關(guān)巖層的每個(gè)儲(chǔ)層特性或?qū)傩苑謩e執(zhí)行流程圖F的處理序列。
[0032] 當(dāng)前運(yùn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(步驟10)：通過將總體參數(shù)讀入為輸入數(shù)據(jù)，開始根據(jù)本發(fā)明的集群油藏物性不確定性建模。在步驟10中讀入的總體參數(shù)包括如下：巖石類型、巖石類型的孔隙度、井孔隙入口大小，各個(gè)單元在x、y及z方向上的尺寸和位置；來自巖心樣本數(shù)據(jù)的油藏物性測量結(jié)果和已知的屬性值；以及可從在已獲得實(shí)際數(shù)據(jù)的儲(chǔ)層區(qū)域中的
測井記錄得到的數(shù)據(jù)。
[0033] 數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)(步驟12)：在步驟12中，對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估然后進(jìn)行格式化，以用于接下來的步驟中的集群計(jì)算。如果在數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)步驟12期間在輸入數(shù)據(jù)中檢測到錯(cuò)誤和不規(guī)則性，則處理轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)定制步驟14。在大量沒有檢測到錯(cuò)誤和不規(guī)則性的情況中，處理從數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)步驟12進(jìn)行到特性確定數(shù)據(jù)處理步驟16。
[0034] 數(shù)據(jù)定制(步驟14)：在仿真開始之前，評(píng)估并分析初始輸入數(shù)據(jù)。去除任何被確定為錯(cuò)誤的輸入數(shù)據(jù)，且處理返回到步驟10。
[0035] 特性確定(步驟16)：在步驟16中，由各處理器節(jié)點(diǎn)36針對(duì)儲(chǔ)層模型的每個(gè)單元執(zhí)行集群計(jì)算。如前所述，根據(jù)本發(fā)明，有關(guān)特性或?qū)傩允莾?chǔ)層模型的每個(gè)單元中的巖層的水飽和度Sw、孔隙度φ和滲透率μ。對(duì)于有關(guān)各種儲(chǔ)層巖層特性或?qū)傩缘拇_定，有許多常規(guī)和商用的油藏物性算法或計(jì)算機(jī)處理程序。
[0036] 就目前所知，在過去，基于測井測量結(jié)果，使用這樣的油藏物性算法來導(dǎo)出沿井軌跡方向的特定深度處的信息。嚴(yán)格來說，這些信息局限于那些穿透和暴露至與井接近的儲(chǔ)層條件的區(qū)域。實(shí)際上，特別是在巨型儲(chǔ)層中，儲(chǔ)層的體積遠(yuǎn)比獲得了日志數(shù)據(jù)的區(qū)域大。在本發(fā)明中，使用油藏物性算法來針對(duì)各儲(chǔ)層特性確定假設(shè)值，這些儲(chǔ)層特性遍布于覆蓋整個(gè)儲(chǔ)層空間的三維地質(zhì)建模環(huán)境中的儲(chǔ)層上。如前所述，典型的儲(chǔ)層通常具有數(shù)億個(gè)單元。
[0037] 插入(Plug-In)算法(步驟18)：在特性確定序列16的步驟18中，針對(duì)每個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)34調(diào)用或啟動(dòng)用于確定各種儲(chǔ)層巖層特性或?qū)傩缘挠筒匚镄运惴ɑ蛴?jì)算機(jī)處理程序。
[0038] 并行節(jié)點(diǎn)處理(步驟20)：在步驟20中，主節(jié)點(diǎn)30使各處理器節(jié)點(diǎn)34在集群計(jì)算配置中進(jìn)行并行處理從而為三維儲(chǔ)層模型的每個(gè)單元確定假設(shè)值。如下將述，在執(zhí)行步驟20時(shí)，主節(jié)點(diǎn)30在各處理器節(jié)點(diǎn)34的集群中分發(fā)處理。
[0039] 算法選項(xiàng)(步驟22)：在步驟22中，評(píng)估單元特性的計(jì)算值以確定在適當(dāng)次的處理計(jì)算之后該值是否收斂。如果該計(jì)算值不能實(shí)現(xiàn)收斂，則處理轉(zhuǎn)入步驟24。如果正實(shí)現(xiàn)收斂，則處理進(jìn)入步驟26。
[0040] 新
迭代(步驟24)：如果在步驟22中沒有檢測到計(jì)算值的收斂，則表明需要進(jìn)行用于確定各單元中有關(guān)特性的新的迭代。因此，處理返回到數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)步驟12并且使用一組新的建議值。
[0041] 最終插值(步驟26)：當(dāng)算法選項(xiàng)步驟22表明針對(duì)單元特性的計(jì)算值收斂時(shí)，則將該值表示為該單元的特性的最終計(jì)算值。然后，將該特性的最終計(jì)算值分發(fā)到存于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P的存儲(chǔ)器中的儲(chǔ)層模型中。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明，如圖2示意圖所示，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P中，用中央處理單元(CPU)32的主節(jié)點(diǎn)30和一組處理器節(jié)點(diǎn)34根據(jù)流程圖F的處理技術(shù)來進(jìn)行儲(chǔ)層屬性或特性的集群計(jì)算。因此，為了將儲(chǔ)層的不確定性建模細(xì)分為多個(gè)單獨(dú)的集群計(jì)算任務(wù)，使用了多個(gè)計(jì)算處理器節(jié)點(diǎn)，從而使得每個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)34接收為其分發(fā)的針對(duì)各個(gè)單元的數(shù)據(jù)，且每個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)34獨(dú)立于其它同步運(yùn)行的處理器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行油藏物性算法。當(dāng)各個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)34完成對(duì)一個(gè)單元的處理時(shí)，將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)結(jié)果傳送回主節(jié)點(diǎn)30，并且主節(jié)點(diǎn)分發(fā)回用于儲(chǔ)層模型中的另一有關(guān)單元的新數(shù)據(jù)。因此，依據(jù)所涉及的處理器節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的集群計(jì)算，主節(jié)點(diǎn)30將計(jì)算負(fù)擔(dān)分配給這些處理器節(jié)點(diǎn)。
[0043] 現(xiàn)在來考慮基于本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如圖2所示，提供了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P，用于利用群集計(jì)算和在地下油氣儲(chǔ)層的每個(gè)三維網(wǎng)格單元處進(jìn)行的確定來對(duì)諸如水飽和度、孔隙度和滲透率之類的儲(chǔ)層特性或?qū)傩赃M(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)仿真。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P包括一個(gè)或多個(gè)中央處理單元或CPU′32。該CPU或CPU′32具有與其相關(guān)聯(lián)的儲(chǔ)層存儲(chǔ)器或
數(shù)據(jù)庫36，以用于存儲(chǔ)總體輸入?yún)?shù)、來自井的巖心樣本數(shù)據(jù)、單元組織數(shù)據(jù)和信息，以及數(shù)據(jù)處理結(jié)果。與CPU32可操作性連接的用戶
接口38包括用于顯示圖形圖像的
圖形顯示器40、
打印機(jī)或其它適當(dāng)?shù)膱D像形成機(jī)構(gòu)、以及用戶輸入設(shè)備42，從而提供進(jìn)行操控、
訪問的用戶訪問，以及提供處理結(jié)果、數(shù)據(jù)庫記錄和其它信息的輸出結(jié)構(gòu)。
[0044] 儲(chǔ)層存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)庫36通常在外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)48的存儲(chǔ)器46中。如下將述，插入數(shù)據(jù)庫36包括：含有模型中各單元的結(jié)構(gòu)、位置和組織的數(shù)據(jù)；以及包括總體輸入?yún)?shù)、來自井的巖心樣本數(shù)據(jù)；單元組織數(shù)據(jù)和信息、以及數(shù)據(jù)處理結(jié)果在內(nèi)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)用于以下將描述的儲(chǔ)層仿真。
[0045] 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P的CPU或計(jì)算機(jī)32包括主節(jié)點(diǎn)30和耦接至主節(jié)點(diǎn)30的內(nèi)部存儲(chǔ)器52，內(nèi)部存儲(chǔ)器52用于存儲(chǔ)操作指令和控制信息，并且根據(jù)需要用作存儲(chǔ)或傳輸
緩沖器。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器52中的程序代碼54。如下將述，根據(jù)本發(fā)明，以計(jì)算機(jī)可操作指令的形式存在的程序代碼54使主節(jié)點(diǎn)30來回地傳送數(shù)據(jù)和指令以用于處理器節(jié)點(diǎn)的處理，從而逐個(gè)單元地針對(duì)儲(chǔ)層中的各個(gè)單元進(jìn)行儲(chǔ)層特性或?qū)傩缘姆抡妗?br>
[0046] 需要注意的是，程序代碼54可以為微代碼、程序、例行程序、或者計(jì)算機(jī)可操作的符號(hào)語言的形式，用于提供一組特定的有序操作來控制數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P的功能并指導(dǎo)其操作。程序代碼54的指令可存于存儲(chǔ)器52中，或可存于計(jì)算機(jī)磁盤、磁帶、傳統(tǒng)的
硬盤驅(qū)動(dòng)器、
電子只讀存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備或其上存有計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)的其它適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備上。程序代碼54還可包含在作為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備上。
[0047] 處理器節(jié)點(diǎn)34是通用的、可編程的數(shù)據(jù)處理單元，其可被編程來執(zhí)行如上文所述的油藏物性算法并針對(duì)儲(chǔ)層中的各個(gè)單元逐個(gè)單元地進(jìn)行儲(chǔ)層特性或?qū)傩缘姆抡?。各處理器?jié)點(diǎn)34在主節(jié)點(diǎn)30的控制下進(jìn)行操作，且處理結(jié)果代表了基于不確定性的假設(shè)測量結(jié)果的針對(duì)該單元的儲(chǔ)層特性或?qū)傩缘募僭O(shè)測量結(jié)果。然后收集針對(duì)有關(guān)各個(gè)單元得到的處理結(jié)果，以形成附圖中的示例所示類型的儲(chǔ)層模型。
[0048] 盡管本發(fā)明不依賴于所使用的特定的計(jì)算機(jī)
硬件，但本發(fā)明的示例性
實(shí)施例優(yōu)選基于HP?Linux集群計(jì)算機(jī)的主節(jié)點(diǎn)30和處理器節(jié)點(diǎn)34。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，同樣可以使用其它的計(jì)算機(jī)硬件。
[0049] 如上文所述，特性確定步驟16的步驟18、20、22及26是在處理器節(jié)點(diǎn)的集群計(jì)算機(jī)配置中執(zhí)行的。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P的主節(jié)點(diǎn)30使處理器節(jié)點(diǎn)34執(zhí)行集群計(jì)算或并行處理，并且逐個(gè)單元地針對(duì)每個(gè)三維儲(chǔ)層模型單元確定假設(shè)值。由主節(jié)點(diǎn)30逐個(gè)單元地為各個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)34分配數(shù)據(jù)和單元信息。當(dāng)各個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)34完成針對(duì)一個(gè)指定單元的處理時(shí)，將處理結(jié)果傳送回主節(jié)點(diǎn)34。作為響應(yīng)，由主節(jié)點(diǎn)30再傳送用于另一單元的數(shù)據(jù)和單元信息。
[0050] 因此，處理器節(jié)點(diǎn)34作為集群計(jì)算機(jī)，每個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)34與其它處理器節(jié)點(diǎn)34獨(dú)立且同時(shí)地針對(duì)指定單元計(jì)算地下儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的特性或?qū)傩缘募僭O(shè)值。主節(jié)點(diǎn)30和處理器節(jié)點(diǎn)34重復(fù)這個(gè)過程直到針對(duì)儲(chǔ)層模型中的每個(gè)有關(guān)單元都計(jì)算出了假設(shè)值為止。這個(gè)模型可以是儲(chǔ)層中選擇的區(qū)域或一組巖層，或者可以是整個(gè)儲(chǔ)層。
[0051] 圖3所示的是根據(jù)本發(fā)明的由主節(jié)點(diǎn)30和處理器節(jié)點(diǎn)34執(zhí)行的集群計(jì)算的示意圖。主節(jié)點(diǎn)30被配置為提供、指導(dǎo)和控制數(shù)據(jù)和控制指令的流動(dòng)，并且調(diào)節(jié)去往以及來自處理器節(jié)點(diǎn)34的數(shù)據(jù)和指令的傳輸。主節(jié)點(diǎn)30還提供一定組織、數(shù)據(jù)管理和運(yùn)算負(fù)荷監(jiān)控以及管理功能。
[0052] 主節(jié)點(diǎn)30包括如40所示的主用戶輸入接口功能。主用戶輸入接口40通過指定給三維儲(chǔ)層模型的當(dāng)前各單元的唯一標(biāo)識(shí)符指示器來對(duì)它們進(jìn)行識(shí)別。主用戶輸入接口40還提供用于對(duì)要處理的每個(gè)單元逐個(gè)單元地進(jìn)行特性計(jì)算所需的輸入?yún)?shù)。為了平滑之前針對(duì)當(dāng)前單元所計(jì)算的特性，主用戶輸入接口40進(jìn)一步識(shí)別需要執(zhí)行的迭代的次數(shù)。如上文所述，主節(jié)點(diǎn)30還執(zhí)行最終插值步驟26的處理。
[0053] 在集群計(jì)算期間，根據(jù)需要，在主節(jié)點(diǎn)30中如42所示的分配器功能
塊將當(dāng)前單元特性計(jì)算處理分發(fā)或分配給不同處理器節(jié)點(diǎn)34中的每一個(gè)。如圖3所示，分配器42控制數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息及特性值計(jì)算結(jié)果在處理器節(jié)點(diǎn)34與主節(jié)點(diǎn)30間的交換和傳送。為了保留各個(gè)節(jié)點(diǎn)34的狀態(tài)與配置文件(profile)的記錄，主節(jié)點(diǎn)30的分配器42還從每個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)34接收反饋狀態(tài)信息。分配器42還將新計(jì)算出的特性值從處理器節(jié)點(diǎn)34傳送給主用戶接口，以用于最終的插值處理并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫36中。
[0054] 主節(jié)點(diǎn)30的組織器功能塊44與分配器42一起保留每個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)34的當(dāng)前操作狀態(tài)或配置文件的標(biāo)識(shí)。主節(jié)點(diǎn)30還包括動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡器功能塊46，其與組織器44一起來
定位接下來可用于進(jìn)行處理以確定針對(duì)單元計(jì)算的儲(chǔ)層特性的處理器節(jié)點(diǎn)34。
[0055] 圖4是示出由根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行的對(duì)地下儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的一套或一組屬性或特性的儲(chǔ)層模型的總體或綜合不確定性建模的示意圖，該建?；趦?chǔ)層的各單元的輸入?yún)?shù)的預(yù)測值，并且輸入?yún)?shù)的預(yù)測值是隨機(jī)產(chǎn)生的且具有指定的不確定度。如60所示，提供了總體參數(shù)。該總體參數(shù)包括：用于識(shí)別有關(guān)區(qū)域是整個(gè)儲(chǔ)層、特定的一組地層、還是儲(chǔ)層的一段或一部分的對(duì)象；以及由將執(zhí)行的不確定性運(yùn)行(uncertainty?run)仿真的屬性或特性的特性名稱或類型。
[0056] 如步驟62所示，針對(duì)在步驟60中所識(shí)別的每個(gè)特性執(zhí)行上述如圖3所示的處理。在步驟64中，針對(duì)將確定的對(duì)象的每個(gè)不確定性運(yùn)行或模型執(zhí)行如上所述且由圖1所示的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)再定位。步驟66用來指定仿真域。在該步驟期間提供的結(jié)果包括用于指示有關(guān)儲(chǔ)層區(qū)域的儲(chǔ)層特性的數(shù)據(jù)，其中所述有關(guān)儲(chǔ)層可以是整個(gè)儲(chǔ)層或某些有關(guān)區(qū)域或巖層。此外，仿真提供了用來指示仿真的數(shù)據(jù)分布的常見類型的柱狀圖。還對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證以確保該結(jié)果遵循適合于流動(dòng)仿真(flow?simulation)的空間變異性。從仿真域步驟66得到的處理結(jié)果使得具有替代實(shí)現(xiàn)的不確定性評(píng)估成為可能。
[0057] 在步驟68中，基于所選擇的油藏物性處理算法及其選項(xiàng)和參數(shù)，由各處理器節(jié)點(diǎn)34對(duì)指定對(duì)象逐個(gè)單元地進(jìn)行圖1的步驟20中示出的并行處理或集群計(jì)算過程。在步驟70中，將用于該對(duì)象的各單元的儲(chǔ)層屬性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移矩陣收集到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P的存儲(chǔ)器中。
在步驟72中，為仿真控制和評(píng)估形成了針對(duì)各種特定的不確定度的儲(chǔ)層屬性或特性的整套假設(shè)值的顯示。
[0058] 圖5示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于確定作為一種儲(chǔ)層屬性的粗化(upscaled)水飽和度SwUP的假設(shè)值的示例過程。輸入?yún)?shù)包括：如74a所示的現(xiàn)場的
原油、鹽水和巖石特性；孔隙架構(gòu)74b；歷史的自由水面及殘油數(shù)據(jù)74c；濕潤性變化74d；指示粗化(upscaling)性質(zhì)的參數(shù)74e；以及多個(gè)巖層孔隙系統(tǒng)的性質(zhì)和存在74f，主節(jié)點(diǎn)30將這些輸入?yún)?shù)與油藏物性處理算法一起提供給各處理器節(jié)點(diǎn)34以用于確定粗化水飽和度。將各處理器節(jié)點(diǎn)34逐個(gè)單元確定的粗化水飽和度的假設(shè)值傳送給主節(jié)點(diǎn)30，且在主節(jié)點(diǎn)30處針對(duì)該對(duì)象組織和收集這些假設(shè)值并將這些假設(shè)值存于存儲(chǔ)器中。如步驟76所示，然后可形成對(duì)粗化水飽和度的顯示。
[0059] 圖6是實(shí)際的地下儲(chǔ)層中有關(guān)某地下巖石結(jié)構(gòu)或巖層的孔隙度模型的示例顯示，其中該模型是基于一種可能的不確定度而獲得的。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)相同的地下結(jié)構(gòu)就不同的不確定度執(zhí)行大量的不確定性運(yùn)行，且獲得各種運(yùn)行的不確定性模型結(jié)果的顯示。然后，儲(chǔ)層分析者可獲得有關(guān)巖層的一些不同的不確定性度的孔隙度模型的顯示以進(jìn)行評(píng)估和比較。因此，可得到針對(duì)不同情況進(jìn)行的確定，來作為儲(chǔ)層網(wǎng)格中有關(guān)部分的假設(shè)模型。接著，可對(duì)假設(shè)模型進(jìn)行評(píng)估從而更精確地獲得儲(chǔ)層、乃至其中沒有井與儲(chǔ)層交叉的區(qū)域的儲(chǔ)層屬性。然后，基于經(jīng)驗(yàn)及油田數(shù)據(jù)，可選擇和使用對(duì)分析者而言最精確地代表實(shí)際屬性的孔隙度模型。
[0060] 圖7是實(shí)際的地下儲(chǔ)層中有關(guān)某地下巖石結(jié)構(gòu)或巖層的另一屬性(滲透率)的模型的示例顯示，其中該模型是基于一種可能的不確定性度而獲得的。同樣，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)相同的地下結(jié)構(gòu)就不同的不確定度執(zhí)行大量的不確定性運(yùn)行，且獲得形式與圖7類似的各種運(yùn)行的結(jié)果的顯示。然后，儲(chǔ)層分析者可獲得關(guān)于有關(guān)巖層的一些不同不確定度的滲透率模型的顯示以進(jìn)行評(píng)估和比較。然后，基于經(jīng)驗(yàn)及油田數(shù)據(jù)，可選擇和使用最精確地代表實(shí)際屬性的滲透率模型。
[0061] 圖8是實(shí)際的地下儲(chǔ)層中有關(guān)某地下巖石結(jié)構(gòu)或巖層82的各單元模型80的顯示示圖，其顯示了計(jì)算出的滲透率。圖8中顯示的滲透率值是根據(jù)已知的
現(xiàn)有技術(shù)中的插值技術(shù)、基于從儲(chǔ)層中現(xiàn)有井的位置處的單元信息中得到的。向下延伸至巖層82且在一些情況下延伸穿透巖層82的垂直線84代表與表面處的井口連通的現(xiàn)有井。
[0062] 作為比較，圖9是實(shí)際的地下儲(chǔ)層中與圖8相同的有關(guān)某地下巖石結(jié)構(gòu)或巖層82的模型90的顯示示圖，其顯示了計(jì)算出的滲透率。在圖9中，針對(duì)模型90的各單元所顯示的滲透率值是根據(jù)利用不確定性建模和集群計(jì)算的本發(fā)明來確定的。滲透率測量結(jié)果代表了針對(duì)模型中每個(gè)單元的最新的滲透率Thomeer處理值。由于數(shù)據(jù)容量的原因，執(zhí)行根據(jù)圖3所示方式的集群計(jì)算從而針對(duì)大量不確定性運(yùn)行確定滲透率，且圖9代表可能的精確模型。
[0063] 圖9的模型所顯示的數(shù)據(jù)已被確定為統(tǒng)計(jì)可靠的，并且是有關(guān)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的滲透率的合適代表?；趯?duì)圖8和圖9滲透率模型的比較，需要注意的是圖9的模型呈現(xiàn)了有關(guān)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)中的更高滲透率的結(jié)構(gòu)。對(duì)實(shí)際樣本進(jìn)行的井測試已證實(shí)圖9的滲透率測量結(jié)果事實(shí)上更精確的表示了有關(guān)地下結(jié)構(gòu)的實(shí)際滲透率。
[0064] 由此可見，本發(fā)明使用分布式集群計(jì)算平臺(tái)提供了地下巖層結(jié)構(gòu)的每一個(gè)三維模型單元處的儲(chǔ)層屬性和不確定性的直接計(jì)算的意想不到的且有利的特點(diǎn)。本發(fā)明所得的結(jié)果可用于多種目的，例如油田開發(fā)、儲(chǔ)層仿真、井規(guī)劃、鑒定、地質(zhì)建模以及其它油藏物性分析的目的。
[0065] 已充分地描述了本發(fā)明，使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以再現(xiàn)并且獲得本文所提及的結(jié)果。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)需要對(duì)本發(fā)明的主題執(zhí)行本
說明書中未描述的
修改，以將這些修改應(yīng)用在確定的結(jié)構(gòu)中，或應(yīng)用在確定結(jié)構(gòu)的制造工藝中，因此要求本發(fā)明
權(quán)利要求中所要求保護(hù)的主題。所述結(jié)構(gòu)將包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0066] 需要注意并理解的是，在不脫離所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可對(duì)以上詳述的本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和修改。
