集群三維油藏物性不確定性建模的制作方法
【專利摘要】在地下油氣儲層的每個三維網(wǎng)格單元處直接確定諸如水飽和度、孔隙度和滲透率之類的儲層特性或?qū)傩浴ａ槍Ω鱾€單元在一定范圍的不確定度內(nèi)產(chǎn)生基于來自儲層的油藏物性測量結(jié)果和其它屬性及儲層的地下特征的原始數(shù)據(jù)的輸入?yún)?shù)。用于各個單元的預(yù)測的輸入?yún)?shù)被提供為油藏物性算法的處理輸入。使用集群計算機來處理針對儲層的各單元的在不同的可能不確定度測量結(jié)果下的輸入?yún)?shù)，從而逐個單元地針對個有關(guān)儲層屬性確定許多可能的情形或結(jié)果。接著，可收集對不同情形所作的確定來作為儲層網(wǎng)格的有關(guān)部分的假設(shè)模型，且評估假設(shè)模型以更準(zhǔn)確地獲得儲層的乃至那些其中沒有井與儲層交叉的區(qū)域的儲層屬性。
【專利說明】集群三維油藏物性不確定性建模
【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層的計算機仿真，具體地，涉及針對儲層模型中的各單元逐個單元地確定儲層屬性或特性。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油和天然氣工業(yè)中，地下油氣儲層的開發(fā)通常包括對計算機仿真模型的開發(fā)和分析。這些地下油氣儲層通常是包含石油流體混合物和水兩者的復(fù)雜巖層。儲層流體所含之物通常以兩種或更多種的流體相存在。儲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。通過稱作儲層仿真建模來執(zhí)行對儲層流體性質(zhì)及范圍的仿真。本申請受讓人所擁有的美國專利N0.7，526，418就是儲層仿真模擬的一個示例。
[0003]儲層中巖層的性質(zhì)和范圍也隨著儲層變化，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層的規(guī)劃與開發(fā)中很有價值。
[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備能力的重要工具。儲層以及石油/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)合儲層仿真器的早期開發(fā)僅限于這樣的儲層模型，其足夠小到以關(guān)注的儲層所組織成的相對少(100，000的數(shù)量級)的單元為特征。
[0006]對于現(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層。由于儲層的規(guī)模，單元數(shù)可從一個到數(shù)百萬不等。
[0007]此外，以25-米(X和y)的面積間隔采樣儲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層模型并且導(dǎo)致更有效及高效的儲層性能。
[0008]在本領(lǐng)域中，有許多被稱作油藏物性算法(petrophysical algorithms)的可用的計算機實施的油藏物性建模方法，基于來自從儲層中現(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)儲層田時，需要建立覆蓋整個三維儲層的儲層三維地質(zhì)模型來為儲層規(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)模型單元提供儲層屬性的值。在從已利用傳統(tǒng)油藏物性算法計算得到的現(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層上的廣大空間中導(dǎo)出模型屬性時，采用了基于少數(shù)可用的數(shù)據(jù)點的均值法。通常，插值法或均值法一般不能得到按照油藏物性算法計算所得的準(zhǔn)確性。因而，在表示儲層通常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)時，采用這種技術(shù)得到的屬性值缺乏準(zhǔn)確性。這在涉及巨型儲層時尤為嚴(yán)重。[0010]因此，就目前所知，諸如滲透率之類的基本儲層特性當(dāng)前在利用一些經(jīng)驗函數(shù)來建立地質(zhì)模型時計算得到，或者由通常極少的具有實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層的數(shù)萬個單元變化到用于巨型儲層的數(shù)億個單元的范圍內(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)的在計算機系統(tǒng)中進(jìn)行計算機仿真的計算機實施方法，該計算機系統(tǒng)包含至少一個主節(jié)點和多個處理器節(jié)點。所形成的儲層模型具有地下儲層結(jié)構(gòu)的特性。將被仿真的儲層模型劃分為以單元的組織體系排列的許多個單元，且仿真進(jìn)一步是基于儲層的各單元的輸入?yún)?shù)的投影值進(jìn)行的。該輸入?yún)?shù)的投影值是隨機產(chǎn)生的，且相對于統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)具有指定的不確定度。根據(jù)本發(fā)明的計算機實施方法包括在主節(jié)點處接收關(guān)于各單元和儲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)點以用來確定各儲層單元的特性的假設(shè)值。來自主節(jié)點的用于各個單元的輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)在多個處理器節(jié)點中分發(fā)。在各個處理器節(jié)點中確定用于各個儲層單元的儲層特性的假設(shè)值。一旦完成了由各個處理器節(jié)點執(zhí)行的確定步驟，就將所確定的用于各單元的儲層特性的假設(shè)值從各處理器節(jié)點傳送至主節(jié)點以存儲在數(shù)據(jù)存儲器中。針對儲層模型中有關(guān)單元重復(fù)分發(fā)、確定和傳送步驟，并且收集儲層中有關(guān)單元的儲層特性的假設(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)用于對地下儲層結(jié)構(gòu)的屬性的儲層模型進(jìn)行計算機仿真。將被仿真的儲層模型劃分為位于以單元的組織體系排列的許多個單元，且仿真進(jìn)一步是基于儲層的各單元的輸入?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，該主節(jié)點接收關(guān)于各單元和儲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)點以用來確定各儲層單元的特性的假設(shè)值。主節(jié)點還將來自主節(jié)點的用于各個單元的投影輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)在處理器節(jié)點中分發(fā)。這些處理器節(jié)點在各個處理器節(jié)點處針對各個儲層單元確定儲層特性的假設(shè)值，且在各個處理器節(jié)點為各個單元完成確定步驟時，將針對各單元確定的儲層特性的假設(shè)值傳送給主節(jié)點以存儲在數(shù)據(jù)存儲器中。主節(jié)點和各處理器節(jié)點針對儲層模型中各有關(guān)單元重復(fù)分配、確定和傳送的步驟，且主節(jié)點將用于儲層中各有關(guān)單元的儲層特性的假設(shè)值收集在存儲器中。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種新的且改進(jìn)的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上具有存于計算機可讀介質(zhì)中的計算機可操作指令以用于使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對地下儲層結(jié)構(gòu)的特性的儲層模型進(jìn)行仿真，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包含至少一個主節(jié)點和多個處理器節(jié)點。將被仿真的儲層模型劃分為以單元的組織體系排列的多個單元，且仿真進(jìn)一步是基于用于儲層的各單元的輸入?yún)?shù)的投影值進(jìn)行的。該輸入?yún)?shù)的投影值是隨機產(chǎn)生的，且具有指定的不確定度。存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上的指令使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在主節(jié)點中接收關(guān)于各單元和儲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)點以用來確定各儲層單元的特性的假設(shè)值。該指令進(jìn)一步使主節(jié)點將來自主節(jié)點的用于各個單元的輸入?yún)?shù)投影數(shù)據(jù)在多個處理器節(jié)點中分發(fā)。該指令進(jìn)一步使得在各個處理器節(jié)點中針對各個儲層單元確定其儲層特性的假設(shè)值。該指令進(jìn)一步使得一旦完成由各個處理器節(jié)點執(zhí)行的確定步驟，就將所確定的用于各單元的儲層特性的假設(shè)值從各處理器節(jié)點傳送給主節(jié)點以存儲在數(shù)據(jù)存儲器中。該指令進(jìn)一步使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)針對儲層模型中有關(guān)單元重復(fù)分配、確定和傳送的步驟，且將用于儲層中有關(guān)單元的儲層特性的假設(shè)值收集在存儲器中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的在集群計算機中執(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)明的在集群計算機中執(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層屬性的粗化水(upscaledwater)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層滲透率屬性的輸出顯示圖。
【具體實施方式】
[0023]在儲層建模中，為了分析儲層成分的性質(zhì)和特征，慣常做法是形成地下油氣儲層模型，包括儲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)模型和儲層仿真模型對于儲層產(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)雜度的地下儲層模型的示例在如前所提到的美國專利N0.7，526，418示出。本發(fā)明為具有這種規(guī)模和復(fù)雜度的儲層提供了地質(zhì)模型。在該地質(zhì)模型中每個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值的信息傳遞給關(guān)于儲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層分析者。
[0024]如前所述，為了提供更為精確的儲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，這種在期望的儲層壽命內(nèi)仿真產(chǎn)品數(shù)據(jù)的類型的儲層的示例就是本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的巨型儲層。巨型儲層在其地下范圍內(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)量級的體積或大小。
[0026]該模型被劃分為許多個適當(dāng)尺寸的單元。為分析目的，將儲層體積劃分為所謂的地震級(seismic-scale)的單元時，一般的單元在儲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，在儲層中那個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，儲層模型是由具有這樣尺寸的一百萬個或更多的單元形成。注意，就地震級數(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)模的儲層仿真中，僅從儲層中現(xiàn)有的井采集的巖心樣本可獲得來自儲層的實際數(shù)據(jù)或測量結(jié)果，該實際數(shù)據(jù)或測量結(jié)果可用于獲得有關(guān)類型的儲層特性或?qū)傩缘膶嶋H測量結(jié)果。因此，絕大部分的儲層沒有井交叉。以前曾采用基于少數(shù)可用數(shù)據(jù)點的均值法。因而，在表示儲層的通常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)時，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層時尤為嚴(yán)重。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，在地下油氣藏的三維網(wǎng)格的每個單元處直接確定諸如水飽和度、孔隙度和滲透率之類的儲層特性或?qū)傩?。針對各單元在一定的不確定性范圍內(nèi)產(chǎn)生基于來自儲層的油藏物性測量結(jié)果和其它屬性及儲層的地下特征的原始數(shù)據(jù)的輸入?yún)?shù)。將各個單元的預(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，由配置為集群計算機的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)D (圖2和圖3)來實現(xiàn)用于確定有關(guān)儲層特性的油藏物性算法。然后，集群計算機的數(shù)據(jù)處理節(jié)點確定各個儲層單元的特性的假設(shè)值的特性。
[0030]以針對儲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算機節(jié)點間分發(fā)這些輸入?yún)?shù)，從而針對有關(guān)儲層屬性逐個單元地確定多種可能的情形或結(jié)果。然后，將針對不同情形的確定結(jié)果傳送給集群計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主節(jié)點，且收集這些確定結(jié)果作為儲層網(wǎng)格中有關(guān)部分的假設(shè)模型。接著，對假設(shè)模型進(jìn)行評估以更精確地獲得整個儲層甚至那些沒有井與儲層交叉的區(qū)域的儲層屬性。
[0031]流程圖F (圖1)表示本發(fā)明的基本計算機處理序列以及根據(jù)本發(fā)明的針對儲層特性或?qū)傩赃M(jìn)行的集群計算。針對正建模的儲層中的有關(guān)巖層的每個儲層特性或?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際數(shù)據(jù)的儲層區(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，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行評估然后進(jìn)行格式化，以用于接下來的步驟中的集群計算。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，評估并分析初始輸入數(shù)據(jù)。去除任何被確定為錯誤的輸入數(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36針對儲層模型的每個單元執(zhí)行集群計算。如前所述，根據(jù)本發(fā)明，有關(guān)特性或?qū)傩允莾幽Ｐ偷拿總€單元中的巖層的水飽和度Sw、孔隙度Φ和滲透率μ。對于有關(guān)各種儲層巖層特性或?qū)傩缘拇_定，有許多常規(guī)和商用的油藏物性算法或計算機處理程序。
[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層條件的區(qū)域。實際上，特別是在巨型儲層中，儲層的體積遠(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各儲層特性確定假設(shè)值，這些儲層特性遍布于覆蓋整個儲層空間的三維地質(zhì)建模環(huán)境中的儲層上。如前所述，典型的儲層通常具有數(shù)億個單
J Li ο
[0037]插入(Plug-1n)算法(步驟18):在特性確定序列16的步驟18中，針對每個處理器節(jié)點34調(diào)用或啟動用于確定各種儲層巖層特性或?qū)傩缘挠筒匚镄运惴ɑ蛴嬎銠C處理程序。
[0038]并行節(jié)點處理(步驟20):在步驟20中，主節(jié)點30使各處理器節(jié)點34在集群計算配置中進(jìn)行并行處理從而為三維儲層模型的每個單元確定假設(shè)值。如下將述，在執(zhí)行步驟20時，主節(jié)點30在各處理器節(jié)點34的集群中分發(fā)處理。
[0039]算法選項(步驟22):在步驟22中，評估單元特性的計算值以確定在適當(dāng)次的處理計算之后該值是否收斂。如果該計算值不能實現(xiàn)收斂，則處理轉(zhuǎn)入步驟24。如果正實現(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)算法選項步驟22表明針對單元特性的計算值收斂時，則將該值表示為該單元的特性的最終計算值。然后，將該特性的最終計算值分發(fā)到存于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P的存儲器中的儲層模型中。
[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30和一組處理器節(jié)點34根據(jù)流程圖F的處理技術(shù)來進(jìn)行儲層屬性或特性的集群計算。因此，為了將儲層的不確定性建模細(xì)分為多個單獨的集群計算任務(wù)，使用了多個計算處理器節(jié)點，從而使得每個處理器節(jié)點34接收為其分發(fā)的針對各個單元的數(shù)據(jù)，且每個處理器節(jié)點34獨立于其它同步運行的處理器節(jié)點執(zhí)行油藏物性算法。當(dāng)各個處理器節(jié)點34完成對一個單元的處理時，將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)結(jié)果傳送回主節(jié)點30，并且主節(jié)點分發(fā)回用于儲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)點的數(shù)目，針對根據(jù)本發(fā)明的集群計算，主節(jié)點30將計算負(fù)擔(dān)分配給這些處理器節(jié)點。
[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，用于利用群集計算和在地下油氣儲層的每個三維網(wǎng)格單元處進(jìn)行的確定來對諸如水飽和度、孔隙度和滲透率之類的儲層特性或?qū)傩赃M(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的計算機仿真。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P包括一個或多個中央處理單元或CPU' 32。該CPU或CPU' 32具有與其相關(guān)聯(lián)的儲層存儲器或數(shù)據(jù)庫36，以用于存儲總體輸入?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、打印機或其它適當(dāng)?shù)膱D像形成機構(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]儲層存儲器或數(shù)據(jù)庫36通常在外部數(shù)據(jù)存儲計算機48的存儲器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層仿真。
[0045]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P的CPU或計算機32包括主節(jié)點30和耦接至主節(jié)點30的內(nèi)部存儲器52，內(nèi)部存儲器52用于存儲操作指令和控制信息，并且根據(jù)需要用作存儲或傳輸緩沖器。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P包括存儲在存儲器52中的程序代碼54。如下將述，根據(jù)本發(fā)明，以計算機可操作指令的形式存在的程序代碼54使主節(jié)點30來回地傳送數(shù)據(jù)和指令以用于處理器節(jié)點的處理，從而逐個單元地針對儲層中的各個單元進(jìn)行儲層特性或?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、或者計算機可操作的符號語言的形式，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的指令可存于存儲器52中，或可存于計算機磁盤、磁帶、傳統(tǒng)的硬盤驅(qū)動器、電子只讀存儲器、光學(xué)存儲設(shè)備或其上存有計算機可用介質(zhì)的其它適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)存儲設(shè)備上。程序代碼54還可包含在作為計算機可讀介質(zhì)的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上。
[0047]處理器節(jié)點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儲層中的各個單元逐個單元地進(jìn)行儲層特性或?qū)傩缘姆抡?。各處理器?jié)點34在主節(jié)點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)果的針對該單元的儲層特性或?qū)傩缘募僭O(shè)測量結(jié)果。然后收集針對有關(guān)各個單元得到的處理結(jié)果，以形成附圖中的示例所示類型的儲層模型。
[0048]盡管本發(fā)明不依賴于所使用的特定的計算機硬件，但本發(fā)明的示例性實施例優(yōu)選基于HP Linux集群計算機的主節(jié)點30和處理器節(jié)點34。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，同樣可以使用其它的計算機硬件。
[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)點的集群計算機配置中執(zhí)行的。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P的主節(jié)點30使處理器節(jié)點34執(zhí)行集群計算或并行處理，并且逐個單元地針對每個三維儲層模型單元確定假設(shè)值。由主節(jié)點30逐個單元地為各個處理器節(jié)點34分配數(shù)據(jù)和單元信息。當(dāng)各個處理器節(jié)點34完成針對一個指定單元的處理時，將處理結(jié)果傳送回主節(jié)點34。作為響應(yīng)，由主節(jié)點30再傳送用于另一單元的數(shù)據(jù)和單兀/[目息。
[0050]因此，處理器節(jié)點34作為集群計算機，每個處理器節(jié)點34與其它處理器節(jié)點34獨立且同時地針對指定單元計算地下儲層結(jié)構(gòu)的特性或?qū)傩缘募僭O(shè)值。主節(jié)點30和處理器節(jié)點34重復(fù)這個過程直到針對儲層模型中的每個有關(guān)單元都計算出了假設(shè)值為止。這個模型可以是儲層中選擇的區(qū)域或一組巖層，或者可以是整個儲層。
[0051]圖3所示的是根據(jù)本發(fā)明的由主節(jié)點30和處理器節(jié)點34執(zhí)行的集群計算的示意圖。主節(jié)點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，并且調(diào)節(jié)去往以及來自處理器節(jié)點34的數(shù)據(jù)和指令的傳輸。主節(jié)點30還提供一定組織、數(shù)據(jù)管理和運算負(fù)荷監(jiān)控以及管理功能。
[0052]主節(jié)點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通過指定給三維儲層模型的當(dāng)前各單元的唯一標(biāo)識符指示器來對它們進(jìn)行識別。主用戶輸入接口 40還提供用于對要處理的每個單元逐個單元地進(jìn)行特性計算所需的輸入?yún)?shù)。為了平滑之前針對當(dāng)前單元所計算的特性，主用戶輸入接口 40進(jìn)一步識別需要執(zhí)行的迭代的次數(shù)。如上文所述，主節(jié)點30還執(zhí)行最終插值步驟26的處理。
[0053]在集群計算期間，根據(jù)需要，在主節(jié)點30中如42所示的分配器功能塊將當(dāng)前單元特性計算處理分發(fā)或分配給不同處理器節(jié)點34中的每一個。如圖3所示，分配器42控制數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息及特性值計算結(jié)果在處理器節(jié)點34與主節(jié)點30間的交換和傳送。為了保留各個節(jié)點34的狀態(tài)與配置文件(profile)的記錄,主節(jié)點30的分配器42還從每個處理器節(jié)點34接收反饋狀態(tài)信息。分配器42還將新計算出的特性值從處理器節(jié)點34傳送給主用戶接口，以用于最終的插值處理并存儲在數(shù)據(jù)庫36中。
[0054]主節(jié)點30的組織器功能塊44與分配器42 —起保留每個處理器節(jié)點34的當(dāng)前操作狀態(tài)或配置文件的標(biāo)識。主節(jié)點30還包括動態(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)行處理以確定針對單元計算的儲層特性的處理器節(jié)點34。
[0055]圖4是示出由根據(jù)本發(fā)明的計算機仿真進(jìn)行的對地下儲層結(jié)構(gòu)的一套或一組屬性或特性的儲層模型的總體或綜合不確定性建模的示意圖，該建?；趦拥母鲉卧妮斎?yún)?shù)的預(yù)測值，并且輸入?yún)?shù)的預(yù)測值是隨機產(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:用于識別有關(guān)區(qū)域是整個儲層、特定的一組地層、還是儲層的一段或一部分的對象；以及由將執(zhí)行的不確定性運行(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，針對在步驟60中所識別的每個特性執(zhí)行上述如圖3所示的處理。在步驟64中，針對將確定的對象的每個不確定性運行或模型執(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)儲層的儲層特性的數(shù)據(jù)，其中所述有關(guān)儲層可以是整個儲層或某些有關(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。還對仿真結(jié)果進(jìn)行驗證以確保該結(jié)果遵循適合于流動仿真(flow simulation)的空間變異性。從仿真域步驟66得到的處理結(jié)果使得具有替代實現(xiàn)的不確定性評估成為可能。
[0057]在步驟68中，基于所選擇的油藏物性處理算法及其選項和參數(shù)，由各處理器節(jié)點34對指定對象逐個單元地進(jìn)行圖1的步驟20中示出的并行處理或集群計算過程。在步驟70中，將用于該對象的各單元的儲層屬性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移矩陣收集到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)P的存儲器中。在步驟72中，為仿真控制和評估形成了針對各種特定的不確定度的儲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 ;以及多個巖層孔隙系統(tǒng)的性質(zhì)和存在74f,主節(jié)點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34以用于確定粗化水飽和度。將各處理器節(jié)點34逐個單元確定的粗化水飽和度的假設(shè)值傳送給主節(jié)點30，且在主節(jié)點30處針對該對象組織和收集這些假設(shè)值并將這些假設(shè)值存于存儲器中。如步驟76所示，然后可形成對粗化水飽和度的顯示。
[0059]圖6是實際的地下儲層中有關(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行，且獲得各種運行的不確定性模型結(jié)果的顯示。然后，儲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)行評估和比較。因此，可得到針對不同情況進(jìn)行的確定，來作為儲層網(wǎng)格中有關(guān)部分的假設(shè)模型。接著，可對假設(shè)模型進(jìn)行評估從而更精確地獲得儲層、乃至其中沒有井與儲層交叉的區(qū)域的儲層屬性。然后，基于經(jīng)驗及油田數(shù)據(jù)，可選擇和使用對分析者而言最精確地代表實際屬性的孔隙度模型。[0060]圖7是實際的地下儲層中有關(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行，且獲得形式與圖7類似的各種運行的結(jié)果的顯示。然后，儲層分析者可獲得關(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)行評估和比較。然后，基于經(jīng)驗及油田數(shù)據(jù)，可選擇和使用最精確地代表實際屬性的滲透率模型。
[0061]圖8是實際的地下儲層中有關(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是實際的地下儲層中與圖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，其顯示了計算出的滲透率。在圖9中，針對模型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算的本發(fā)明來確定的。滲透率測量結(jié)果代表了針對模型中每個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所示方式的集群計算從而針對大量不確定性運行確定滲透率，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)計可靠的，并且是有關(guān)儲層結(jié)構(gòu)的滲透率的合適代表?；趯D8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)儲層結(jié)構(gòu)中的更高滲透率的結(jié)構(gòu)。對實際樣本進(jìn)行的井測試已證實圖9的滲透率測量結(jié)果事實上更精確的表示了有關(guān)地下結(jié)構(gòu)的實際滲透率。
[0064]由此可見，本發(fā)明使用分布式集群計算平臺提供了地下巖層結(jié)構(gòu)的每一個三維模型單元處的儲層屬性和不確定性的直接計算的意想不到的且有利的特點。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，可對以上詳述的本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種在計算機系統(tǒng)中對地下儲層結(jié)構(gòu)的特性的儲層模型進(jìn)行計算機仿真的計算機實施方法，所述計算機系統(tǒng)包括至少一個主節(jié)點和多個處理器節(jié)點，所述被仿真的儲層模型被劃分為以單元的組織體系排列的許多單元，所述仿真進(jìn)一步是基于用于所述儲層的各單元的輸入?yún)?shù)的預(yù)測值進(jìn)行的，所述輸入?yún)?shù)的預(yù)測值是隨機產(chǎn)生的并且具有指定的不確定度，所述方法包括如下計算機處理步驟: (a)在所述主節(jié)點中接收關(guān)于所述各單元和所述儲層的地下特征的輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)； (b)將油藏物性算法傳送給所述各處理器節(jié)點以用于確定各儲層單元的特性的假設(shè)值； (c )將來自所述主節(jié)點的用于各個單元的所述輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)在所述多個處理器節(jié)點中進(jìn)行分發(fā)； Cd)在各個處理器節(jié)點中確定針對各個儲層單元的儲層特性的假設(shè)值； (e)—旦完成了由各個處理器節(jié)點執(zhí)行的確定步驟，就將針對各單元的儲層特性所確定的各假設(shè)值從各處理器節(jié)點傳送給所述主節(jié)點以存儲于數(shù)據(jù)存儲器中； Cf)針對所述儲層模型中各有關(guān)單元重復(fù)分發(fā)步驟、確定步驟及傳送步驟；以及 (g)將針對所述儲層中各有關(guān)單元的儲層特性的假設(shè)值收集在存儲器中。
2.如權(quán)利要求1所述的計算機實施方法，其中所述計算機包括圖形顯示設(shè)備，并且所述計算機實施方法進(jìn)一步包括: 針對所述儲層中各有關(guān)單元的儲層特性的假設(shè)值形成輸出顯示。
3.如權(quán)利要求1所述的計算機實施方法，其中所述儲層特性包括所述儲層中各有關(guān)單元的水飽和度。
4.如權(quán)利要求1所述的計算機實施方法，其中所述儲層特性包括所述儲層中各有關(guān)單元的孔隙度。
5.如權(quán)利要求1所述的計算機實施方法，其中所述儲層特性包括所述儲層中各有關(guān)單元的滲透率。
6.如權(quán)利要求1所述的計算機實施方法，其中一旦完成確定所述儲層特性的假設(shè)值的步驟，各個處理器節(jié)點向所述主節(jié)點傳送指示，并且其中所述主節(jié)點作為響應(yīng)而執(zhí)行如下步驟: 響應(yīng)于所述指示的傳送，將用于另一單元的輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)分發(fā)給各處理器節(jié)點。
7.一種用于對地下儲層結(jié)構(gòu)的特性的儲層模型進(jìn)行計算機仿真的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述被仿真的儲層模型被劃分為以單元的組織體系排列的許多單元，所述仿真進(jìn)一步是基于針對所述儲層的各單元的輸入?yún)?shù)的預(yù)測值進(jìn)行的，所述輸入?yún)?shù)的預(yù)測值是隨機產(chǎn)生的并且具有指定的不確定度，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括: Ca)主節(jié)點，其用于執(zhí)行如下步驟: (1)在所述主節(jié)點中接收關(guān)于各單元和所述儲層的地下特征的輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)； (2)將油藏物性算法傳送給各處理器節(jié)點以用于確定各儲層單元的特性的假設(shè)值； (3 )將來自所述主節(jié)點的用于各個單元的所述輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)在所述多個處理器節(jié)點中進(jìn)行分發(fā)； (b)多個處理器節(jié)點，其用于執(zhí)行如下步驟: (I)在各個處理器節(jié)點中確定針對各個儲層單元的儲層特性的假設(shè)值；(2)—旦完成由各個處理器節(jié)點執(zhí)行的確定步驟，就將所確定的針對各單元的儲層特性的假設(shè)值從各處理器節(jié)點傳送給所述主節(jié)點以存儲于數(shù)據(jù)存儲器中； (c)所述主節(jié)點和各處理器節(jié)點針對所述儲層模型中各有關(guān)單元重復(fù)分發(fā)、確定及傳送的步驟； Cd)所述主節(jié)點進(jìn)一步執(zhí)行步驟: 將針對所述儲層中各有關(guān)單元的儲層特性的假設(shè)值收集在存儲器中。
8.如權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 圖形顯示設(shè)備，其針對所述儲層中各有關(guān)單元的儲層特性的假設(shè)值形成輸出顯示。
9.如權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中所述儲層特性包括所述儲層中各有關(guān)單元的水飽和度。
10.如權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中所述儲層特性包括所述儲層中各有關(guān)單元的孔隙度。
11.如權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中所述儲層特性包括所述儲層中各有關(guān)單元的滲透率。
12.如權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中一旦完成確定所述儲層特性的假設(shè)值的步驟，各個處理器節(jié)點向所述主節(jié)點傳送指示，并且其中所述主節(jié)點作為響應(yīng)而執(zhí)行如下步驟: 響應(yīng)于所述指示的傳送將用·于另一單元的輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)分發(fā)給各處理器節(jié)點。
13.一種具有存儲于計算機可讀介質(zhì)中的計算機可操作指令的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，所述計算機可操作指令使包括至少一個主節(jié)點和多個處理器節(jié)點的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對地下儲層結(jié)構(gòu)的特性的儲層模型進(jìn)行仿真，所述被仿真的儲層模型被劃分為以單元的組織體系排列的許多單元，所述仿真進(jìn)一步是基于針對所述儲層的各單元的輸入?yún)?shù)的預(yù)測值進(jìn)行的，所述輸入?yún)?shù)的預(yù)測值是隨機產(chǎn)生的并且具有指定的不確定度，存儲于所述數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中的所述指令使所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)執(zhí)行以下步驟: Ca)在所述主節(jié)點中接收關(guān)于各單元和所述儲層的地下特征的輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)； (b)將油藏物性算法傳送給各處理器節(jié)點以用于確定各儲層單元的特性的假設(shè)值； (c )將來自所述主節(jié)點的針對各個單元的所述輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)在所述多個處理器節(jié)點中進(jìn)行分發(fā)； Cd)在各個處理器節(jié)點中確定針對各個儲層單元的儲層特性的假設(shè)值； (e)—旦完成由各個處理器節(jié)點執(zhí)行的確定步驟，就將所確定的針對各單元的儲層特性的假設(shè)值從各處理器節(jié)點傳送給所述主節(jié)點以存儲于數(shù)據(jù)存儲器中； Cf)針對所述儲層模型中各有關(guān)單元重復(fù)分發(fā)、確定及傳送的步驟；以及 (g)將針對所述儲層中各有關(guān)單元的儲層特性的假設(shè)值收集在存儲器中。
14.如權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其中所述計算機包括圖形顯示設(shè)備，并且所述指令進(jìn)一步包括使所述顯示執(zhí)行如下步驟的指令: 針對所述儲層中各有關(guān)單元的儲層特性的假設(shè)值形成輸出顯示。
15.如權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其中所述儲層特性包括所述儲層中各有關(guān)單元的水飽和度。
16.如權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其中所述儲層特性包括所述儲層中各有關(guān)單元的孔隙度。
17.如權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其中所述儲層特性包括所述儲層中各有關(guān)單元的滲透率。
18.如權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其中一旦完成確定所述儲層特性的假設(shè)值的步驟，各個處理器節(jié)點向所述主節(jié)點傳送指示，并且其中所述指令包括使所述主節(jié)點作為響應(yīng)而執(zhí)行如下步驟的指令: 響應(yīng)于所述指示的傳送將用于另`一單元的輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)分發(fā)給各處理器節(jié)點。
【文檔編號】G01V99/00GK103827698SQ201280037855
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月28日
【發(fā)明者】羅格·R·松, 哈利德·S·阿爾-瓦哈比 申請人:沙特阿拉伯石油公司