專利名稱：用于儲(chǔ)層模擬的適應(yīng)性牛頓法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開的方面和方法涉及儲(chǔ)層模擬，并更具體涉及求解多流體流量方程的方法。
背景技術(shù)：
本節(jié)意圖介紹可關(guān)聯(lián)公開技術(shù)和方法學(xué)的本領(lǐng)域各方面。參考的列表在本節(jié)結(jié)束提供，并可在下文中涉及。包括參考的該討論據(jù)信參與提供框架從而促進(jìn)本公開特別方面的更優(yōu)理解。因此，本節(jié)應(yīng)據(jù)此閱讀并且不必需作為現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)來(lái)閱讀。儲(chǔ)層模擬器求解描述地下地層內(nèi)油、氣和水流動(dòng)的方程系統(tǒng)。在儲(chǔ)層模擬模型中，地下地層映射到包含多個(gè)單元的二維或三維網(wǎng)格上。每個(gè)單元都具有描述進(jìn)入單元的流動(dòng)、離開單元的流動(dòng)和單元內(nèi)累積的關(guān)聯(lián)方程組。例如，如果儲(chǔ)層分為1000個(gè)單元，那么具有需要求解的1000個(gè)方程組。為使烴儲(chǔ)層中流體流量的時(shí)變性質(zhì)建模，在網(wǎng)格單元上求解的方程的解隨時(shí)間推移變化。在儲(chǔ)層模擬器中，解在離散時(shí)間確定。解之間的時(shí)間間隔稱為時(shí)間步進(jìn)。例如，儲(chǔ)層模擬器可在月末計(jì)算壓力和飽和度，因此時(shí)間步進(jìn)是一個(gè)月，并且需要方程組的單獨(dú)解。為計(jì)算在一年的壓力和飽和度變化，在該例子中的模擬器計(jì)算十二個(gè)每月解。求解該問(wèn)題花費(fèi)的時(shí)間約為求解單月問(wèn)題花費(fèi)時(shí)間的十二倍。模擬器可采取的時(shí)間步進(jìn)的大小取決于許多因素。一個(gè)因素是用來(lái)求解的數(shù)值方法。由于一些儲(chǔ)層模型可具有數(shù)千或數(shù)百萬(wàn)個(gè)單元，因此提出各種方法有效求解由儲(chǔ)層模擬模型求解的大量方程。發(fā)現(xiàn)這些方程系統(tǒng)的解的一個(gè)流行策略是使迭代求根法。這些方法通過(guò)迭代和解更新來(lái)發(fā)現(xiàn)逐漸更接近真實(shí)解的近似解。牛頓法是一般使用的一種迭代求根法。在牛頓法中，模擬方程組被賦予在發(fā)現(xiàn)函數(shù)的零值，即發(fā)現(xiàn)X以使f (X)=O中運(yùn)用解的形式。圖I是示出單方程的牛頓法的圖表8。曲線10是函數(shù)f(x)。求解的是由點(diǎn)12表示的f (x)=0處的值X。初始猜測(cè)是X(!。第二猜測(cè)由取得在Xtl與f (X)相切的直線14,并且應(yīng)用公式XfXcT^ (Xd)/f’(Xtl))來(lái)計(jì)算，這里f’(X)表示函數(shù)f (X)的導(dǎo)數(shù)，并是在X的切線的斜率。第三猜測(cè)X2使用在第二猜測(cè)(X1)相切的直線16，并應(yīng)用相同公Sx2=xi-(f(Xl)/f’(Xl))。繼續(xù)該迭代算法，人們可在適度數(shù)目的迭代中非常接近f (X)的根，即點(diǎn)12。儲(chǔ)層模擬器具有擴(kuò)展牛頓法從而在每個(gè)時(shí)間步進(jìn)求解數(shù)千個(gè)方程。代替一個(gè)方程，使用方程系統(tǒng)T1 (X1, ···, xn) =0
f2 (X1, ..., xn) =0;[方程I]fn (X1, ..., χη) =0其中^(X1,…，xn) =0是含變量X1到χη的網(wǎng)格塊I的儲(chǔ)層模擬方程，并且η是網(wǎng)格單元的數(shù)目。變量X1,…，Xn通常是在每個(gè)單元的壓力和飽和度。為向該方程系統(tǒng)應(yīng)用牛頓法，函數(shù)的切線需要在迭代法中使用，相似于在上面為上面單獨(dú)方程描述。該矩陣A的切線稱為雅克比行列式J，并由關(guān)于未知量的函數(shù)的倒數(shù)構(gòu)成。
Sx1 &
權(quán)利要求
1.一種執(zhí)行地下烴儲(chǔ)層模擬的方法，所述儲(chǔ)層由具有多個(gè)單元的儲(chǔ)層模型近似，每個(gè)単元都具有表現(xiàn)儲(chǔ)層性質(zhì)的與其關(guān)聯(lián)的方程組，所述方法包含 Ca)向使用所述多個(gè)単元中每個(gè)單元的所述方程組形成的方程系統(tǒng)的解提供初始猜測(cè)； (b)使用迭代求根法和所述初始猜測(cè)求解所述方程系統(tǒng)的解； (c)建立不收斂単元的列表，所述不收斂單元具有不滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)的方程組； (d)在所述不收斂單元的數(shù)目大于預(yù)定量時(shí)，添加所述不收斂單元的鄰近單元到所述不收斂単元的列表，所述鄰近単元的每個(gè)都具有滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)的方程組； (e)重復(fù)部分(b)、(C)和(d)，以解出的解代替所述初始猜測(cè)或最近解出的解，并以對(duì)應(yīng)所述不收斂列表中所述單元的所述方程組代替源自最近迭代的所述方程系統(tǒng)或方程組，直到基本全部方程組滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)；以及 (f)在基本全部方程組滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，輸出作為所述地下儲(chǔ)層的模擬的所述解出的解。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述儲(chǔ)層性質(zhì)是流體壓カ和流體飽和度的至少ー個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述方法的ー些或全部使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述儲(chǔ)層性質(zhì)是流體流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述迭代求根法包含牛頓法。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述地下儲(chǔ)層的所述模擬是在第一時(shí)間步的模擬，所述方法進(jìn)ー步包含 (g)在另外時(shí)間步重復(fù)部分(a)到⑴;以及 (h)為所述第一時(shí)間步和所述另外時(shí)間步輸出所述解出的解，所述解出的解模擬隨時(shí)間推移的所述地下儲(chǔ)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述鄰近單元鄰接具有不滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)的方程組的所述單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述鄰近単元的數(shù)目可在I和W-I之間，其中W是具有滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)的方程組的所述單元的數(shù)目。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中輸出所述解出的解包括顯示所述解出的解。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述預(yù)定量為零。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包含在基本全部方程組滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)采用后牛頓物料平衡校正器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述后牛頓物料平衡校正器采用顯式摩爾更新或總體積通量守恒。
13.一種執(zhí)行地下烴儲(chǔ)層模擬的方法，所述儲(chǔ)層由具有多個(gè)單元的儲(chǔ)層模型近似，每個(gè)単元都具有表現(xiàn)儲(chǔ)層性質(zhì)的與其關(guān)聯(lián)的方程組，所述方法包含 Ca)為使用關(guān)聯(lián)所述多個(gè)単元的所述方程組形成的第一方程系統(tǒng)估計(jì)解； (b)使用迭代求根法和估計(jì)的解尋找所述第一方程系統(tǒng)的第一解出的解； (C)建立具有不滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)的方程組的單元列表； (d)將具有不滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)的方程組的所述單元的鄰近單元添加到所述單元列表; (e)鑒別關(guān)聯(lián)所述単元列表中所述單元的所述方程組的第二解出的解； (f)迭代部分(C)、(d)和(e)，直到基本全部方程組滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)，其中每個(gè)迭代替換所述單元列表和所述第二解出的解；以及 (g)在基本全部方程組滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，輸出所述第二解出的解作為所述地下儲(chǔ)層的模擬。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中使用直接解算器鑒別所述第二解出的解。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中使用迭代求根法鑒別所述第二解出的解。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述迭代求根法是牛頓法。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述迭代求根法是牛頓法。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)ー步包含在基本全部方程組滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)采用后牛頓物料平衡校正器。
19.一種在多個(gè)時(shí)間步執(zhí)行地下烴儲(chǔ)層模擬的方法，所述儲(chǔ)層由具有多個(gè)單元的儲(chǔ)層模型近似，每個(gè)單元都具有表現(xiàn)儲(chǔ)層性質(zhì)的與其關(guān)聯(lián)的方程組，所述方法包含 為使用所述多個(gè)単元中每個(gè)單元的所述方程組形成的方程系統(tǒng)估計(jì)解； 對(duì)于每個(gè)時(shí)間歩，迭代運(yùn)行求根法從而求所述方程系統(tǒng)的解，使用所述初始猜測(cè)或從所述求根法的先前迭代推導(dǎo)的隨后解作為輸入，其中在時(shí)間步內(nèi)每個(gè)迭代都運(yùn)行所述求根法，從而使用關(guān)聯(lián)所述多個(gè)単元中可變數(shù)目単元的方程組求解；以及 當(dāng)關(guān)聯(lián)所述儲(chǔ)層模型中基本全部単元的所述方程組在所述每個(gè)時(shí)間步滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，輸出在每個(gè)時(shí)間步的解出的解。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中關(guān)聯(lián)用來(lái)求解的所述方程組的所述單元的數(shù)目基于所述先前迭代解變化。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述可變數(shù)目的単元包括 具有在所述先前迭代期間不滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)的所述方程組的單元，以及 具有在所述先前迭代期間滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)的方程組的單元的可變邊界區(qū)。
22.—種具有在有形機(jī)器可讀媒體上記錄的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行邏輯的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包含 (a)代碼，所述代碼向方程系統(tǒng)的解提供初始猜測(cè)，所述方程系統(tǒng)使用地下烴儲(chǔ)層的模型中多個(gè)單元的每個(gè)的方程組形成，其中所述方程組表現(xiàn)儲(chǔ)層性質(zhì)； (b)代碼，所述代碼使用迭代求根法和所述初始猜測(cè)求解所述第一方程系統(tǒng)的解； (c)代碼，所述代碼建立不收斂単元的列表，所述不收斂單元具有不滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)的方程組； (d)代碼，所述代碼在所述不收斂單元的數(shù)目大于預(yù)定量吋，向所述不收斂單元列表添加所述不收斂單元的鄰近單元，所述鄰近單元的姆個(gè)都具有滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)的方程組； (e)代碼，所述代碼重復(fù)部分(b)、(C)和(d)，以解出的解代替所述初始猜測(cè)或最近解出的解，并以對(duì)應(yīng)所述不收斂列表中所述單元的方程組代替源自最近迭代的所述方程系統(tǒng)或方程組，直到基本全部方程組滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)；以及 Cf)代碼，所述代碼在基本全部方程組滿足所述收斂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，輸出所述解出的解作為所述地下儲(chǔ)層的模擬。
23.—種管理烴資源的方法，包含 使用具有多個(gè)單元的儲(chǔ)層模型近似地下地層，每個(gè)単元都具有表現(xiàn)儲(chǔ)層性質(zhì)的與其關(guān)聯(lián)的方程組； 為所述多個(gè)單元中每個(gè)單元估計(jì)使用所述方程組形成的方程系統(tǒng)的解； 對(duì)于每個(gè)時(shí)間歩，迭代運(yùn)行求根法從而求所述方程系統(tǒng)的解，用所述初始猜測(cè)或從所述求根法的先前迭代推導(dǎo)的隨后解作為輸入，其中時(shí)間步內(nèi)每個(gè)迭代都運(yùn)行所述求根法，從而使用關(guān)聯(lián)所述多個(gè)単元中可變數(shù)目単元的方程組求解所述解； 當(dāng)關(guān)聯(lián)所述儲(chǔ)層模型中基本全部単元的所述方程組在所述每個(gè)時(shí)間步滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在每個(gè)時(shí)間步使用所述解出的解模擬所述地下儲(chǔ)層的特性；以及基于所述模擬的特性管理烴。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述模擬的特性是在所述地下儲(chǔ)層中的流體流量。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中管理烴包含從所述地下儲(chǔ)層開采烴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種執(zhí)行地下烴儲(chǔ)層模擬的方法。儲(chǔ)層由具有多個(gè)單元的儲(chǔ)層模型近似。每個(gè)單元都具有表現(xiàn)儲(chǔ)層性質(zhì)的方程組。為使用單元的每個(gè)的方程組形成的方程系統(tǒng)的解提供初始猜測(cè)。迭代求根法和初始猜測(cè)用來(lái)求解方程系統(tǒng)。在不收斂單元的數(shù)目大于預(yù)定量時(shí)，鄰近收斂單元添加到不收斂單元。重復(fù)方法的部分，以解出的解代替初始猜測(cè)，并以對(duì)應(yīng)不收斂單元的方程組代替第一方程系統(tǒng)，直到基本全部方程組滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)。輸出作為地下儲(chǔ)層的模擬的解出的解。
文檔編號(hào)G06G7/48GK102640163SQ201080054271
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者B·L·貝克爾, P·盧 申請(qǐng)人:?？松梨谏嫌窝芯抗?br>