[发明专利]储层仿真中的并行求解或全耦合全隐式井眼建模

说明书

在使用Jacobian矩阵方法的全耦合全隐式储层仿真系统中，改进了计算机处理时间和结果。提供近似逆条件子，其以与系统矩阵的网格到网格流动项相当的精度和鲁棒性来处理井影响矩阵。因为收敛到相同的可接受容限所需的求解器迭代更少，所以该方法高度可并行化、且可以更快地执行数据处理。

本申请是申请号为201680043093.3、申请日为2016年5月17 日、发明名称为“储层仿真中的并行求解或全耦合全隐式井眼建模”的专利申请的分案申请。

发明人：Larry Siu-Kuen FUNG

技术领域

本发明涉及油气储层的计算机化仿真，具体地，涉及在大型高分辨率储层仿真模型中对储层中的井眼流动的仿真，其中该储层具有与数千个储层网格单元紧密耦合的复杂多分支(multi-lateral)井。

背景技术

储层仿真被广泛用于石油工业中，以通过计算机处理来分析地下油气储层的性能并管理和优化来自这些储层的产量。一种类型的储层仿真就是所谓的全耦合全隐式井-储层仿真。目前，大部分钻井都是具有很长延伸的多分支水平井，以增加储层接触。同时，采用更精细的网格储层仿真模型，以提高采收过程分析的保真度,并更好地优化和规划未来的储层管理运营。因此，穿过数千网格单元的多分支井并不罕见。

为了正确地仿真井眼内和井眼周围的流动的物理现象，也可以对井进行分段以详细表示井眼内的流动物理。这又导致了流体流入和流出井单元的流入性能计算的更精确的边界条件。

就目前所知，现有技术的计算机化全耦合全隐式储层仿真器在对仿真器的迭代求解器的预条件步骤的构建中已使用所谓的行和 (Rowsum)或列和(Colsum)近似。这是因为比Rowsum或Colsum 近似更早期的方法，要么使用储层方程来预先消除井方程，要么使用井方程和储层方程两者对复合矩阵直接应用预条件方法。然而，这些更早期的方法只适用于井所穿透的网格单元数目较少的情况。

否则，在更早期方法的求解矩阵中填充项的数目变得太大并且不切实际。因为井方程组和储层方程组具有不同的特性和困难，因此更早期的求解方法在许多情况下太复杂而无法实现。同时，每个井段的代数方程的数目通常不同于每个储层网格单元的方程数目。这使得处理器节点分配的求解器统计(book-keeping)以及储层和井单元数据分布复杂化，并且还降低了代码复杂度、对求解算法的影响以及代码效率。

用于取代更早期的方法来考虑井影响矩阵的Rowsum或Colsum 方法易于实施，并且如上所述通常用于当前的储层仿真器中。不幸的是，对于在正常情况下长延伸多分支井可能穿透数千个网格单元的复杂问题来说，这种方法不可靠并且缺乏所需的鲁棒性。对于利用精细网格建模的高度非均质储层来说，而且当井在交叉流动时(这意味着一些井射孔可能有流体流入井眼，而另一些井射孔则可能有从井眼到储层的回流)，尤其如此。

发明内容