[发明专利]用于储层模拟的具有三对角线矩阵结构的连续的全隐式井模型

说明书

通过储层和井方程的连续解来模拟具有水平井或多个垂直井的地下碳氢化合物储层，以模拟储层内的流体流动和井生产率。储层和井方程的连续解将井处理为规定的底部孔压力井。这避免了求解因储层和井方程的联立解而导致的大矩阵，其对于大量的未知数在计算上能够是非常昂贵的且需要专用的稀疏矩阵求解器。这种连续解涉及通过井底部孔压力的数值解的小矩阵补充的规则的储层系统求解器。对在射孔井段处与井单元相邻的储层单元的三对角线矩阵；以及相邻的储层单元的未知的储层势的向量执行该解。

相关申请交叉引用

本申请是2013年9月30日提交的申请人的未决的共同拥有的美国专利申请No.14/040,930的部分延续申请并要求其优先权，且要求2011年2月9日提交的美国专利申请No.13/023,728(现在是2015年10月20日发布的美国专利No.9,164,191)的优先权。

本申请还涉及题为“Sequential Fully Implicit Well Model withTridiagonal Matrix Structure for Reservoir Simulation,”(代理案号No.004159.005477)并且具有与本申请相同的发明人的同日提交的共同拥有的美国专利申请No.15/061,572。

技术领域

本申请涉及地球中的碳氢化合物储层的计算机化模拟，且具体地，涉及沿着储层中的沿各井的流量剖面的模拟。

背景技术

井模型已经在数值储层模拟中起到重要作用。井模型已经用来计算来自在石油和天然气储层中的井的石油，水和天然气生产率。如果井生产率是已知的，则它们用来计算沿着井的射孔段的流量剖面。随着用于测量沿着井的射孔段的流速的能力的增加，适当的数值井模型对于计算正确的流量剖面以匹配储层模拟器中的测量是必要的。

总所周知的是，如果针对储层模拟器中的任何垂直井，所有储层垂直相通，则简易井模型(如，显式或半隐式模型)可能是足够的。对于这些模型，井生产率与层生产指数(或总流动性)成比例的分配给穿孔。因此，计算简单且在计算上廉价。储层未知数的所得到的系数矩阵的结构保持不变。具体地，系数矩阵维持规则稀疏结构。因此，任何这种稀疏矩阵求解器可以用来针对整个储层模拟模型的每个时间步长，求解网格块压力和饱和度的线性系统。

然而，对于具有一些垂直非相通层的高度不均匀的储层，上面提到的井模型不能产生正确的物理解。然而，它们产生不正确的流量剖面，且在一些情况下，引起模拟器收敛问题。

随着储层模型的复杂度增加，垂直层的数量已经到了几百数量级以表示储层不均匀性。具有储层和井方程的联立解的全隐式全耦合井模型对于正确地模拟沿着井的流量剖面已经是必要的，且还对于储层模拟的数值稳定性是必要的。为了求解全耦合系统，通常首先消除井方程。这产生了待求解的储层未知数的非结构化系数矩阵。这种类型的矩阵的解需要具有专用预调节器的专用求解器。对于具有许多完井的井和模拟模型中的许多井而言，该方法在处理器时间方面已经变得计算上是昂贵的。

发明内容