(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留層シミュレーションで地下貯留層のモデルの非構造格子を生成する、コンピュータにより実現される方法であって、前記モデルの生成は、貯留層モデルの内部境界の幾何形状および内部境界の記述を定義する入力データと、前記貯留層モデル中の坑井に関する坑井の軌道および坑井仕上げのデータとに基づき、前記モデルの非構造格子は、計算集約的な格子の平滑化を行うことなく、格子密度と内部境界モデリング要件をより満たし、前記方法が、コンピュータにより実現される工程であって、
（ａ）前記内部境界の幾何形状データを細分化して、格子に関して前記内部境界の幾何形状を表す第１の格子点を作成する工程と、
（ｂ）隣接する前記格子点を連結する内部境界の線を構築して、境界線分を形成する、工程と、
（ｃ）内部境界交差円を前記格子点に構築する工程と、
（ｄ）前記隣接する前記格子点の内部境界交差円の交点の間にさらなる格子点を生成する工程と、
（ｅ）内部境界の格子密度要件に基づき、前記生成したさらなる格子点に優先順位を付ける工程と、
（ｆ）前記貯留層モデルにおける坑井点を生成する工程と、
（ｇ）坑井の場所や坑井の格子サイズに基づき、前記生成した坑井点に優先順位を付ける工程と、
（ｈ）前記生成したさらなる格子点の断層点に、より高い優先順位を付ける工程であり、生成された内部境界点の断層点の優先順位は、前記生成した坑井点よりも高い工程と、
（ｉ）前記格子点との間の距離が必要とする間隔よりも短いときに、優先順位を付ける前記工程の結果に従って、衝突する格子点を解決する工程と、
（ｊ）前記解決した格子点に対して非拘束ドロネー三角形分割を実行する工程と、
（ｋ）前記解決した格子点の垂直二等分格子を形成して、計算集約的な格子の平滑化を行うことなく格子密度と内部境界モデリング要件を満たす格子点の間隔を維持する貯留層セルに関するデータのボロノイ格子を形成する工程と、
（ｌ）前記貯留層シミュレーションの前記貯留層セルの前記ボロノイ格子に関して非構造格子データ記述を形成する工程と、
を含む、コンピュータにより実現される方法。
【請求項２】
非構造格子データ記述を形成する、前記工程が、
前記非構造格子データ記述の出力表示を形成する工程
を含む、請求項１に記載のコンピュータにより実現される方法。
【請求項３】
非構造格子データ記述を形成する、前記工程が、
前記非構造格子データ記述をメモリに記憶する工程
を含む、請求項１に記載のコンピュータにより実現される方法。
【請求項４】
前記内部境界の幾何形状データを細分化する工程は、内部境界の幾何形状を細分化して、前記貯留層モデルにおける不規則な内部境界の幾何形状を幾何学的に表現する格子点を生成する工程を含む、請求項１に記載のコンピュータにより実現される方法。
【請求項５】
前記内部境界が、前記貯留層における断層を含む、請求項１に記載のコンピュータにより実現される方法。
【請求項６】
前記内部境界が、前記貯留層における不連続部分を含む、請求項１に記載のコンピュータにより実現される方法。
【請求項７】
前記貯留層における前記不連続部分が、フラクチャと、面の境界と、油圧ユニットとからなる群から選択される、請求項６に記載のコンピュータにより実現される方法。
【請求項８】
前記生成した坑井点が、前記貯留層モデルにおける坑井を幾何学的に表現する、請求項１に記載のコンピュータにより実現される方法。
【請求項９】
貯留層シミュレーションで地下貯留層のモデルの非構造格子を生成するためのデータ処理システムであって、前記モデルの生成は、貯留層モデルの内部境界の幾何形状および内部境界の記述を定義する入力データと、前記貯留層モデル中の坑井に関する坑井の軌道および坑井仕上げデータとに基づき、前記モデルの非構造格子は、計算集約的な格子の平滑化を行うことなく、格子密度と内部境界モデリング要件をより満たし、前記データ処理システムが、
（ａ）前記内部境界の幾何形状データを細分化して、格子に関して前記内部境界の幾何形状を表す第１の格子点を作成する工程と、
（ｂ）隣接する前記格子点を連結する内部境界の線を構築して、内部境界線分を形成する、工程と、
（ｃ）内部境界交差円を前記格子点に構築する工程と、
（ｄ）隣接する前記格子点の内部境界交差円の交点の間にさらなる格子点を生成する工程と、
（ｅ）内部の格子密度要件に従い、前記生成したさらなる格子点に優先順位を付ける工程と、
（ｆ）前記貯留層モデルにおける坑井点を生成する工程と、
（ｇ）坑井の場所や坑井のサイズに基づき、前記生成した坑井点に優先順位を付ける工程と、
（ｈ）前記生成したさらなる格子点の断層点に、前記生成した坑井点よりも高い優先順位を付ける工程と、
（ｉ）前記格子点との間の距離が必要とする間隔よりも短いときに、優先順位を付ける前記工程の結果に従って、衝突する格子点を解決する工程と、
（ｊ）前記解決した格子点に対して非拘束ドロネー三角形分割を実行する工程と、
（ｋ）前記解決した格子点の垂直二等分格子を形成して、計算集約的な格子の平滑化を行うことなく格子密度と内部境界モデリング要件を満たす格子点の間隔を維持する貯留層セルに関するデータのボロノイ格子を形成する、工程と、
（ｌ）前記貯留層シミュレーションの前記貯留層セルに関する前記ボロノイ格子に関して非構造格子データ記述を形成する工程と、
を実行するプロセッサを備える、データ処理システム。
【請求項１０】
前記データ処理システムが、出力ディスプレイを備え、非構造格子データ記述を形成する工程が、前記非構造格子データ記述の出力表示を形成する工程を含む、請求項９に記載のデータ処理システム。
【請求項１１】
データ処理システムが、前記非構造格子データ記述を記憶するデータメモリを備える、請求項９に記載のデータ処理システム。
【請求項１２】
前記内部境界の幾何形状データを細分化する工程において、前記プロセッサは、前記内部境界の幾何形状データを細分化する工程を行い、前記貯留層モデルにおける不規則な内部境界の幾何形状を幾何学的に表現する格子点を作成する、請求項９に記載のデータ処理システム。
【請求項１３】
前記内部境界が、前記貯留層における断層を含む、請求項９に記載のデータ処理システム。
【請求項１４】
前記内部境界が、前記貯留層における不連続部分を含む、請求項１０に記載のデータ処理システム。
【請求項１５】
前記貯留層における前記不連続部分が、フラクチャと、面の境界と、油圧ユニットとからなる群から選択される、請求項１４に記載のデータ処理システム。
【請求項１６】
前記生成した坑井点が、前記貯留層モデルにおける坑井を幾何学的に表現する、請求項９に記載のデータ処理システム。
【請求項１７】
貯留層シミュレーションにおける、地下貯留層のモデルの非構造格子をデータ処理システムに生成させるためのコンピュータ実行可能命令を非一時的コンピュータ可読媒体に記憶した、データ記憶装置であって、前記モデルの生成は、貯留層モデルの内部境界の幾何形状および内部境界の記述を定義する入力データと、前記貯留層モデル中の坑井に関する坑井の軌道および坑井仕上げデータとに基づき、前記モデルの非構造格子は、計算集約的な格子の平滑化を行うことなく、格子密度と内部境界モデリング要件をより満たし、前記データ記憶装置に記憶した前記命令が、前記データ処理システムに以下の工程、すなわち、
（ａ）前記内部境界の幾何形状データを細分化して、格子に関して前記内部境界の幾何形状を表す第１の格子点を作成する、工程と、
（ｂ）隣接する前記第１の格子点を連結する内部境界の線を構築して、内部境界線分を形成する、工程と、
（ｃ）内部境界交差円を前記第１の格子点に構築する工程と、
（ｄ）隣接する格子点の内部境界交差円の交点の間にさらなる格子点を生成する工程と、
（ｅ）内部境界の格子密度要件に従い、前記生成したさらなる格子点に優先順位を付ける工程と、
（ｆ）前記貯留層モデルにおける坑井点を生成する工程と、
（ｇ）内部境界の格子密度要件に従い、前記生成した坑井点に優先順位を付ける工程と、
（ｈ）前記生成したさらなる格子点の断層点に、前記生成した坑井点よりも高い優先順位を付ける工程と、
（ｉ）前記格子点との間の距離が必要とする間隔よりも短いときに、優先順位を付ける前記工程の結果に従って、衝突する格子点を解決する工程と、
（ｊ）前記解決した格子点に対して非拘束ドロネー三角形分割を実行する工程と、
（ｋ）前記解決した格子点の垂直二等分格子を形成して、計算集約的な格子の平滑化を行うことなく格子密度と内部境界モデリング要件を満たす格子点の間隔を維持する貯留層セルに関するデータのボロノイ格子を形成する、工程と、
（ｌ）前記貯留層シミュレーションの前記貯留層セルに関する前記ボロノイ格子に関して非構造格子データ記述を形成する工程と、
を実行させる、データ記憶装置。
【請求項１８】
前記命令が、前記データ処理システムに、
前記非構造格子データ記述の出力表示を形成する工程
を実行させる命令をさらに含む、請求項１７に記載のデータ記憶装置。
【請求項１９】
前記命令が、前記データ処理システムに、
前記非構造格子データ記述をメモリに記憶する工程
を実行させる命令をさらに含む、請求項１７に記載のデータ記憶装置。
【請求項２０】
前記内部境界の幾何形状データを細分化する工程において、前記細分化する工程に対する前記命令は、前記内部境界の幾何形状データを細分化する命令を含み、前記貯留層モデルにおける不規則な内部境界の幾何形状を幾何学的に表現する格子点を作成する、請求項１７に記載のデータ記憶装置。
【請求項２１】
前記内部境界が、前記貯留層における断層を含む、請求項１７に記載のデータ記憶装置。
【請求項２２】
前記内部境界が、前記貯留層における不連続部分を含む、請求項１７に記載のデータ記憶装置。
【請求項２３】
前記貯留層における前記不連続部分が、フラクチャと、面の境界と、油圧ユニットとからなる群から選択される、請求項２２に記載のデータ記憶装置。
【請求項２４】
前記生成した坑井点が、前記貯留層モデルにおける坑井を幾何学的に表現する、請求項１７に記載のデータ記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本特許出願は、２０１３年２月１８日に出願の「Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｒｅａｄａｂｌｅ  Ｍｅｄｉａ  ｆｏｒ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｗｅｌｌｂｏｒｅｓ  ｉｎ  Ｆｉｅｌｄ−Ｓｃａｌｅ  Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ」と題する、米国特許仮出願第６１／７６６，０５６号明細書（ＳＡ５１２５）に基づく、２０１４年２月４日に出願の「Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｒｅａｄａｂｌｅ  Ｍｅｄｉａ  ｆｏｒ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｗｅｌｌｂｏｒｅｓ  ｉｎ  Ｆｉｅｌｄ−Ｓｃａｌｅ  Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ」と題する、本出願人による先の同時係属中の米国特許出願第１４／１７１，８１５号明細書、ならびに本明細書と同日に出願の「Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｕｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｖｏｒｏｎｏｉ  Ｇｒｉｄｓ  Ｉｎ  Ａ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ」と題する、本出願人による随伴する米国特許出願第１４／２１５，８５１号明細書（ＳＡ５２６３）と同様に、貯留層シミュレーションのためのモデリングに関する。各関連出願は、あらゆる目的のため、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、貯留層シミュレーションにおけるモデリングに関し、より詳細には、貯留層シミュレーションにおける交差断層および複雑な坑井のモデリングに関する。
【背景技術】
【０００３】
貯留層シミュレーションは、地下炭化水素貯留層の計画および開発のために石油産業で用いられる主要な手段である。掘削技術の進歩と共に、これらの貯留層において生産プロセスおよび圧入プロセスを強化するために、複数の分枝を有し複雑な幾何形状の坑井が多く配置されている。ほとんどの貯留層およびフィールドの内部には、断層、大規模なフラクチャ、油圧ユニットの境界などの、シミュレーションモデルで表現する必要がある不連続部分が存在する。同時に、炭化水素資源をより最適に採掘するために、複雑な分岐坑井が広範囲に掘削されている。構造格子またはＣＰＧ格子を使用する既存のシミュレーション技術では、これらの複雑な内部幾何形状および境界を適切に表現することができない。
【０００４】
上記の本出願人による関連する先の同時係属中の米国特許出願第１４／１７１，８１５号明細書は、複雑な坑井に関して坑井付近の流動を正確にモデリングして、これらの坑井の挙動予測を強化することに関する。このモデリングによって、貯留層アナリストおよびエンジニアは、利用可能な資源を採掘するための意思決定プロセスのための坑井および貯留層に関する改善されたデータを得ることができる。
【０００５】
適用される貯留層シミュレーションは、コーナーポイント型（ＣＰＧ）格子を使用して、貯留層や領域の断層を表現する。ＣＰＧ格子では、複雑に交差する幾何形状の断層を貯留層格子部分で表現するのが非常に難しい。ＣＰＧ格子を使用すると、ぎこちなく縮んだ領域となることがあり、結果として得られる格子は、極めて非直交となり得る。このため、多層相流シミュレーションに多点流束近似を使用する必要が生じ得る。結果として得られる線形システムを解くのは、残念ながら、より一層困難であり、時間がかかり得る。図２Ａは従来技術のＣＰＧ格子で断層を表した例示である。実際の断層線が実線で示され、近似した断層線が破線で示されている。
【０００６】
また、従来技術のシミュレーションでは構造デカルト格子のジグザグ形の境界で断層を表現してきた。しかし、断層の幾何形状の近似が非常に粗い。断層の幾何形状の表現は粗いが、この格子の数値収束性は良好である。構造デカルト格子のジグザグ形の境界例を図２Ｂに示す。
【０００７】
内部境界周辺の非構造格子化も行われてきた。周知の通り、非構造格子化は大部分、いわゆるドロネー三角形分割と、生成した三角形メッシュの双対格子であるいわゆるボロノイ格子とを使用して生成してきた。
【０００８】
従来、内部境界の幾何形状を保持するためには、ドロネー三角形分割を拘束し、生成した三角形の辺で内部境界線を尊重しなければならなかった。この技法は、米国特許第８，２１２，８１４号明細書、Ｂｒａｎｅｔｓらによる、「Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｖｏｒｏｎｏｉ  Ｇｒｉｄ  ｉｎ  ａ  Ｐｌａｎｅ」に説明されている。この拘束ドロネー三角形分割技法では、非構造格子点を調整、再配置、除去、または新格子点を内部境界付近に明示的に挿入し、生成した内部境界付近の三角形が内部境界上に辺を有するよう拘束条件を満たさなければならない。このような格子点の調整手順を格子の平滑化と呼ぶ。格子の平滑化は通常、計算コストが高く、特に大規模なシミュレーションモデルでは計算コストが高くなる。加えて、境界を満たすため格子領域が密になり、貯留層シミュレーションの低離散化を招き、収束が不十分となる。
【０００９】
従来技術では、交差領域付近でドロネー三角形分割を行うと、各内部境界格子点は保持されるが、小さな角度を含む多くの不良な形の三角形を作ることがあった。このことは、Ｈｅｉｎｅｍａｎｎ，ｅｔ  ａｌ．，「Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  Ｈｅａｖｉｌｙ  Ｆａｕｌｔｅｄ  Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ」，米国石油技術者協会（ＳＰＥ）  ｐａｐｅｒ  ４８９９８，ＳＰＥ  Ａｎｎｕａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，Ｎｅｗ  Ｏｒｌｅａｎｓ，Ｌｏｕｉｓｉａｎａ，ＵＳＡ，Ｓｅｐｔ．２７−３０，１９９８で説明されている。結果として、不良な三角形のためモデリングが複雑になり、数値誤差を招き、ついには離散化が不十分になり、流動シミュレーションの計算効率の低下につながった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
要約すると本発明は、新規かつ改良されたコンピュータで実現する方法を提供し、貯留層モデルの内部境界の幾何形状および内部境界の記述を定義する入力データと、貯留層モデルの坑井の軌道および完了データとに基づき地下貯留層のモデルの非構造格子を生成する。内部境界の幾何形状データを細分化して、格子セル点を作成する。隣接格子セル点を連結して内部境界線を構築し、境界線分を形成する。格子セル点に内部境界交差円を構築する。隣接格子セル点の内部境界交差円の交点の間に内部境界格子点を構築する。生成した内部境界格子点に優先順位を付ける。貯留層モデルの坑井点を生成し、生成した坑井点に優先順位を付ける。生成した内部境界格子点と坑井格子点とで衝突する格子点を解決する。解決した格子点に非拘束ドロネー三角形分割を実行し、解決した格子点の垂直二等分格子を形成して、貯留層セルデータのボロノイ格子を形成する。次いで、ボロノイ格子の非構造格子データ記述を形成する。
【００１１】
本発明はまた、新規かつ改良されたデータ処理システムを提供し、貯留層モデルの内部境界の幾何形状および内部境界の記述を定義する入力データと、貯留層モデルの坑井の軌道および完了データとに基づき地下貯留層のモデルの非構造格子を生成する。データ処理システムはプロセッサを有し、内部境界の幾何形状データを細分化して、格子セル点を作成し、隣接格子セル点を連結して内部境界線を構築し、境界線分を形成する。プロセッサは、格子セル点に内部境界交差円を構築し、隣接格子セル点の内部境界交差円の交点の間に内部境界格子点を構築する。生成した内部境界格子点に優先順位を付ける。貯留層モデルの坑井点を生成し、生成した坑井点に優先順位を付ける。生成した内部境界格子点と坑井格子点とで衝突する格子点を解決する。解決した格子点に非拘束ドロネー三角形分割を実行し、解決した格子点の垂直二等分格子を形成して、貯留層セルデータのボロノイ格子を形成する。プロセッサはまた、ボロノイ格子の非構造格子データ記述を形成する。
【００１２】
本発明はまた、新規かつ改良されたデータ記憶装置を提供し、データ記憶装置はコンピュータ実行可能命令を非一時的コンピュータ可読媒体に記憶しており、貯留層モデルの内部境界の幾何形状および内部境界の記述を定義する入力データと、貯留層モデルの坑井の軌道および完了データとに基づき地下貯留層のモデルの非構造格子をデータ処理システムが生成する。データ記憶装置に記憶した命令によりデータ処理システムは、内部境界の幾何形状データを細分化して、格子セル点を作成し、隣接格子セル点を連結して内部境界線を構築し、境界線分を形成する。データ記憶装置に記憶した命令によりデータ処理システムはまた、格子セル点に内部境界交差円を構築し、隣接格子セル点の内部境界交差円の交点の間に内部境界格子点を構築する。生成した内部境界格子点に優先順位を付ける。貯留層モデルの坑井点を生成し、生成した坑井点に優先順位を付ける。生成した内部境界格子点と坑井格子点とで衝突する格子点を解決する。解決した格子点に非拘束ドロネー三角形分割を実行し、解決した格子点の垂直二等分格子を形成して、貯留層セルデータのボロノイ格子を形成する。ボロノイ格子の非構造格子データ記述を形成する。
【００１３】
本発明はさらに、新規かつ改良されたコンピュータで実現する方法を提供し、貯留層モデルの流動や輸送工程のモデルを形成する。貯留層モデルは、内部境界幾何形状および内部境界記述を定義する入力データと、坑井の軌道および完了データと、ボロノイセルモデルに基づき複数の格子セルで構成される。貯留層に拡張する格子セルや隣接格子セルのボロノイセル柱データを受信する。格子セルと隣接格子セルの連結特性を判定し、格子セルと隣接格子セル間の流体流動および輸送工程を判定する。
【００１４】
本発明はさらに、新規かつ改良されたデータ処理システムをさらに提供し、貯留層モデルの流動や輸送工程のモデルを形成する。貯留層モデルは、内部境界幾何形状および内部境界記述を定義する入力データと、坑井の軌道および完了データと、ボロノイセルモデルに基づき複数の格子セルで構成される。データ処理システムはプロセッサを備え、貯留層に拡張する格子セルや隣接格子セルのボロノイセル柱データを受信する。プロセッサは、格子セルと隣接格子セルの連結特性を判定し、格子セルと隣接格子セル間の流体流動および輸送工程を判定する。
【００１５】
本発明はさらに、コンピュータ実行可能命令を非一時的コンピュータ可読媒体に記憶したデータ記憶装置を提供し、データ処理システムが貯留層モデルの流動や輸送工程のモデルを形成できるようにする。貯留層モデルは、内部境界幾何形状および内部境界記述を定義する入力データと、坑井の軌道および完了データと、ボロノイセルモデルに基づき複数の格子セルで構成される。データ記憶装置に記憶した命令によりデータ処理システムは、貯留層に拡張する格子セルや隣接格子セルのボロノイセル柱データを受信する。命令によりデータ処理システムは、格子セルと隣接格子セルの連結特性を判定し、格子セルと隣接格子セル間の流体流動および輸送工程を判定する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】坑井を内部境界として複雑な坑井をモデリングするため形成した境界格子の一種を示す概略図である。
【００１７】
【図１Ｂ】断層面や他の不連続部分を内部境界としてモデリングするため形成した境界格子の一種を示す概略図である。
【００１８】
【図１Ｃ】断層や他の不連続部分を有する貯留層において複雑な坑井を内部境界としてモデリングするため本発明により形成した境界格子の一種を示す概略図である。
【００１９】
【図２Ａ】貯留層の断層等の不連続部分をモデリングするため従来技術により形成したコーナーポイント型（ＣＰＧ）境界格子の表示図である。
【００２０】
【図２Ｂ】従来技術の３次元デカルト格子モデルの平面図であり、３つの断層面を示す上面図である。
【００２１】
【図３】本発明により貯留層シミュレーションで交差断層および複雑な坑井をモデリングするためのデータ処理工程のフローチャートを示す機能ブロック図である。
【００２２】
【図４Ａ】図３のデータ処理工程で形成する断層線のＺ線表現を例示する概略図である。
【図４Ｂ】図３のデータ処理工程で形成する断層線のＺ線表現を例示する概略図である。
【図４Ｃ】図３のデータ処理工程で形成する断層線のＺ線表現を例示する概略図である。
【図４Ｄ】図３のデータ処理工程で形成する断層線のＺ線表現を例示する概略図である。
【図４Ｅ】図３のデータ処理工程で形成する断層線のＺ線表現を例示する概略図である。
【００２３】
【図５】図３のデータ処理工程で断層Ｚ線をベースＺ線と関連付けるインデックス参照とＺ線データを示す概略図である。
【００２４】
【図６】例示的なボロノイセル柱と５つの隣接セル柱を示す概略図である。
【００２５】
【図７】本発明による流動シミュレーションのグラフおよび接続係数を提供するデータ処理工程のフローチャートを示す機能ブロック図である。
【００２６】
【図８】断層線両側の隣接ボロノイセルおよび図７のデータ処理工程における頂点対の回転方向を示す概略図である。
【００２７】
【図９Ａ】図７のデータ処理工程での、対応するＺ線深さを用いた重なり領域の位置特定を示す概略図である。
【図９Ｂ】図７のデータ処理工程での、対応するＺ線深さを用いた重なり領域の位置特定を示す概略図である。
【図９Ｃ】図７のデータ処理工程での、対応するＺ線深さを用いた重なり領域の位置特定を示す概略図である。
【００２８】
【図１０Ａ】坑井と断層を含む２つの貯留層の非構造格子フィールドモデルを例示する概略図である。
【図１０Ｂ】坑井と断層を含む２つの貯留層の非構造格子フィールドモデルを例示する概略図である。
【００２９】
【図１１Ａ】図１０Ａの一部拡大図である。
【図１１Ｂ】図１０Ｂの一部拡大図である。
【００３０】
【図１２Ａ】図１０Ａの他方の一部拡大図である。
【図１２Ｂ】図１０Ｂの他方の一部拡大図である。
【００３１】
【図１３】図１１Ｂの一部拡大図である。
【００３２】
【図１４】図１２Ｂの一部拡大図である。
【００３３】
【図１５】本発明により形成した貯留層格子モデルによる動的貯留層シミュレーションで、貯留層の１層における、あるタイムステップでのガス飽和を示す表示図である。
【００３４】
【図１６】本発明による貯留層シミュレーションで交差断層および複雑な坑井をモデリングするためのコンピュータネットワークの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１Ａは、境界格子２０のボロノイセル図１８を示すものであり、前述の本出願人による同時係属中の米国特許出願第１４／１７１，８１５号明細書に従って、複雑な坑井２２のモデルが形成されている。かかる出願によれば、坑井２２は、貯留層における内部境界とみなされ、坑井軌道経路２８上にセルの中心２６の位置を合わせてボロノイセル２４を生成する。本出願人による関連する同時係属中の米国特許出願による内部境界は、本発明では種類１の境界と呼ぶ。
【００３６】
図１Ｂは、境界格子３２のボロノイセル図３０を示し、本明細書と同日出願の本出願人による米国特許出願第１４／２１５，８５１号明細書に従って、断層線３４のモデルが形成されている。かかる出願によれば、境界格子３０は、ボロノイセル辺の位置が内部境界と合致するよう形成される。内部境界は、断層面やモデル内の別種の不連続部分であってもよい。別種の不連続部分としては、例えば、フラクチャ、地質学的層相、油圧ユニットの境界など、他の形態の事実上の不連続部分を挙げることができる。同日出願の本出願人による米国特許出願による内部境界は、本発明では種類２の境界と呼ぶ。
【００３７】
貯留層は、複雑で不規則かつ交差する種類１と種類２両方の内部境界を有す可能性がある。この状況を図１Ｃのボロノイセル図３６に示す。貯留層シミュレーションで内部境界付近の流体流動および輸送を正確にモデリングすることが重要である。
【００３８】
本発明は、同じモデル内で種類１と種類２両方の境界要件を同時に満たすことのできる非拘束ボロノイ格子構築方法を提供する。本発明は、格子点集合を生成し、両種の内部境界の拘束条件を自動的に満たす。これにより非拘束ドロネー三角形分割を使用できる。結果として得られるボロノイ格子は、種類１と種類２両方の内部境界を自動的に尊重する。境界の幾何形状を尊重するために、格子の平滑化、追加的な点の挿入、辺の置き換え、または存在する格子点の除去を行う必要はない。格子の質やセルサイズが良好であれば、より高効率かつ安定した貯留層シミュレーションモデルが得られるため、従来技術よりも有利である。格子が局所的に密集し、低品質の場合、実行時間が遅延し、シミュレーション実行の収束が不十分になる。これらは、実際の貯留層シミュレーションで非構造格子を使用する際の障害となってきた。
【００３９】
本発明は格子点を配置し、非拘束ボロノイ格子を生成する前工程として格子点の衝突を解決する。拘束ドロネー三角形分割法では後処理工程に平滑化を伴うが、平滑化は複雑で費用がかかる。本発明は平滑化を省き、種類１と種類２の両方の内部境界付近の流体流動および輸送工程を正確にモデリングできる。交差領域付近の衝突境界格子点の各位置を全格子化条件で評価した後、最適にマージする。
【００４０】
［種類１および種類２の両方の内部境界の含む領域のための非拘束ボロノイ格子化法］
図３のフローチャートＦ図３は、本発明の交差断層と坑井の内部境界の非構造格子化を実現するため、データ処理システムＤ（図１６）が実行する内部境界付近の非拘束ボロノイ非構造格子化を実現する基本的なコンピュータ処理シーケンスであり、本発明の内部境界非構造格子化の典型的な実施形態で実施する計算方法論とを示す。本手順は、種類１、種類２の両方の衝突を有する内部境界を同時に成立させる。
【００４１】
工程１００では、キーワードベースの格子化入力ファイルを非構造格子ビルダに読み込む。格子化入力ファイルは、領域定義（フィールド領域および貯留層領域の多角形）、領域の格子サイズ、断層のデータ記述、断層の格子サイズ、坑井データロケーション、地質学的モデルファイル、ならびに将来の坑井データや局所的格子細分化（ＬＧＲ）条件といった他の任意の入力等必要な格子化諸元で構成される。この工程は、前述の、参照により援用される関連相互参照出願に従う。
【００４２】
工程１１０および１２０では、領域の多角形と格子サイズに基づきフィールドと貯留層格子点をまず構築する。格子点はフィールドまたは貯留層領域に均等に分布し、優先順位を表す重み付けを有する。一般に、貯留層格子点はフィールド領域格子点より細かく分布し、フィールド格子点よりも高い優先順位値を有する。これらの工程は、前述の本出願人による先の同時係属中の米国特許出願第１４／１７１，８１５号明細書に従い実行する。後述するように、工程１９０で優先順位値を使用して衝突点を除去する。
【００４３】
局所的格子細分化（ＬＧＲ）オプションの適用を選択した場合、工程１３０でＬＧＲ格子点を構築する。細分化要件に基づき、指定局所的領域で細分化格子点を生成する。細分化格子点には、フィールド格子点や貯留層格子点よりも高い優先順位値を割り当て、細分化格子点がフィールド格子点や貯留層格子点と衝突する場合、局所的細分化格子点を保持する。この工程は、前述の本出願人による先の同時係属中の米国特許出願第１４／１７１，８１５号明細書に従い実行する。
【００４４】
工程１００から工程１３０までは、断層と坑井の非構造格子化の予備工程であり、背景格子の生成工程である。工程１４０、工程１５０で断層格子点、工程１６０から工程１８０で坑井格子点を生成する。
【００４５】
工程１４０では、断層の内部境界記述を非構造格子ビルダに読み込む。非構造格子ビルダは、地質学的モデルを構築する市販の貯留層シミュレーション前処理ソフトウェアと互換性がある。ＰＥＴＲＥＬやＧｏＣＡＤといった市販のソフトウェアで生成された内部境界表現データは、通常コーナーポイント型ＣＰＧフォーマットで出力されるが、このような内部境界表現データを非構造格子ビルダにロードする。この工程は、本明細書と同日出願の「Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｕｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｖｏｒｏｎｏｉ  Ｇｒｉｄｓ  ｉｎ  ａ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ」と題する、本出願人による関連の随伴する米国特許出願第１４／２１５，８５１号明細書に従い実行する。
【００４６】
工程１５０では、断層格子点を断層の幾何形状に沿って並べて生成する。これは上記参照の本出願と同日出願の本出願人による随伴する出願で説明する方法で行われる。ただし、坑井経路が１スペース内に接近し、坑井点間隔が断層点間隔より小さい場合、断層格子点間隔を坑井間隔まで減少させる点で異なる。断層点間隔は、最も近い坑井経路から１スペース空けた後で続行する。断層線が坑井軌道と交差する場合、最も近い点は交点となる。工程１５０で断層格子点は、最も高い優先順位を割り当てられ、坑井点、ＬＧＲ点、貯留層点、フィールド格子点よりも高い優先順位値となる。
【００４７】
工程１６０では、坑井格子点生成のため坑井軌道や坑井仕上げデータを非構造格子化ソフトウェアに読み込む。次に工程１７０で、坑井の場所や坑井の格子サイズに基づき坑井格子点を選択する。坑井格子点は、断層点を除くすべての点（ＬＧＲ点、貯留層点、フィールド点）よりも高い優先順位を割り当てられる。上記参照の本出願人による同時係属中の米国特許出願第１４／１７１，８１５号明細書と同様の生成方法に追加工程を加えて坑井点を生成する。規定の断層点間隔が坑井点間隔よりも小さい場合、坑井格子点間隔を断層線間隔まで減少させる。坑井点間隔は、最も近い断層経路から１スペース空けた後で続行する。坑井軌道が断層線と交差する場合、最も近い点は交点となる。それ以外の工程は本出願人による先の同時係属中の米国特許出願第１４／１７１，８１５号明細書に従い実行する。
【００４８】
工程１８０では、貯留層格子点が坑井点からユーザ指定の距離内に含まれる場合、マルチレベル四分木格子点の生成を開始する。連続する四分木レベルの各点は、前のレベルより高い優先順位を有する。四分木点の優先順位は、坑井格子点および断層格子点よりも低いが、他の全種類の格子点よりも高い優先順位を有する。
【００４９】
坑井に局所的格子細分化を適用し、坑井軌道付近をさらに細分化することもできる。坑井の両側面に沿う細分化格子点の優先順位は、四分木点よりも高く、坑井点や断層点よりも低い優先順位となる。
【００５０】
工程１９０は格子点最適化の前工程であり、格子点配置工程で生成した格子点の格子点集合を選択する。各カテゴリの全格子点を対象に、格子点位置や所与の優先順位値を考慮してマージする。２つの格子点の間隔が、該当領域で必要とされる間隔より小さい場合、衝突が生じる。衝突が生じると、高い優先順位の格子点が、低い優先順位の点に取って代わる。この工程は、上記参照で援用の関連する相互参照の出願における同様の方法に加え、断層点と坑井点を含む衝突点の優先順位階層制度を用いて実行する。結果として得た格子点集合を、次の三角形分割工程に利用できる。点の配置と優先順位付けを組み合わせることにより高品質な格子が得られ、数的な貯留層シミュレーションに優れると同時に、モデルで指定の内部境界や格子間隔を尊重することができる。
【００５１】
工程２００では、結果として得た点集合に非拘束ドロネー三角形分割を適用する。この工程では係る格子点を保持し、それ以外の点の挿入や除去は必要ない。工程２１０で縮退した辺を除去し、工程２２０で垂直二等分またはＰＥＢＩ格子であるドロネー三角形分割の双対を生成する。この工程は、前述の、参照により援用される関連相互参照出願における同様の方法工程に従い実行する。
【００５２】
工程２３０では、ボロノイ格子の非構造格子データ記述を生成する。工程１６０で処理した坑井穿孔間隔と坑井軌道を用いて穿孔位置を計算し、ボロノイセルインデックスと出入口位置を決定する。孔隙率および浸透率などの、各ボロノイセルの静的特性を計算する。本発明の非拘束複雑内部境界非構造格子化により、これらの非構造データで出力データセットを形成する。このデータセットは完結しており、データ処理システムＤの貯留層シミュレータＲに送ることができる。貯留層シミュレータＲは、非構造格子シミュレーションを実行する並列貯留層シミュレータであることが好ましく、本出願人によるＧｉｇａＰＯＷＥＲＳなどが挙げられる。
【００５３】
［交差断層のデータ記述および断層Ｚ線索引（インデクシング）方法論］
本出願人による先の米国特許第８，４６３，５８６号明細書は、２．５次元非構造ボロノイ格子幾何形状データを説明している。以下のセクションでは、複雑な断層を記述する追加データおよび方法と、いわゆるトランスミシビリティ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）と呼ぶ流体接続係数（ｆｌｏｗ−ｔｅｒｍ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｆａｃｔｏｒ）を断層面にわたって構築する関連する並列方法を説明する。格子の連結を表現する分散並列３次元非構造グラフを構築しつつ、断層のトランスミシビリティを構築してトランスミシビリティを判定することは本発明の不可欠な部分である。
【００５４】
シミュレーション領域内は、複数の断層表面を有する可能性がある。複数の断層表面は、Ｚ線ペアの集合で記述する。Ｚ線ペアは、断層地塊両側の地質学的層準に対する深さを記述する。断層表面は、他の断層表面と交差していてもしていなくてもよい。複数の断層表面が交差すると、複数のＺ線が重なる断層軌跡を形成し得るが、各層準に対する深さは、互いに異なっていてもよい。
【００５５】
図４Ａから図４Ｅは、一部の断層線および断層表面を例示する５つの上面図である。図４Ａは、２つの断層地塊４０ａ、４０ｂにある断層の断層線またはＺ線４０を示す。図４Ｂは、３つの断層地塊４１ａ、４１ｂ、４１ｃにある２本の断層線４１、４２を示す。図４Ｃは、４つの断層地塊４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄにある２本の断層線４３、４４を示す。図４Ｄは、６つの断層地塊４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆにある３本の断層線４５、４６、４７を示す。図４Ｅは、５つの断層地塊４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４８ｅにある３本の断層線４８、４９、５０を示す。図４Ａから図４ＥのＺ線は、湾曲した線であってもよく、垂直である必要はないことに留意されたい。以下、説明の簡素化のため例として垂直なＺ線を使用し、断層Ｚ線をベースＺ線と関連付ける構成とインデックス参照を説明する。
【００５６】
図５はデータ構成を示しており、Ｚ線データとインデックス参照を例示する。インデックス参照は、断層Ｚ線をベースＺ線と関連付ける。ボロノイ格子の非断層頂点は、１つのＺ線のみを有する。ボロノイ格子の断層頂点は、２つ以上の一致したＺ線を有するが、各層準が交差する深さは異なる。これらのＺ線データは、２つのセクションに分割される。先頭セクションは、ベースＺ線用であり、末尾セクションは、断層Ｚ線用である。セル柱の各ボロノイセルの頂点位置はＺ線で記述する。ボロノイセルの頂点リストにおけるＺ線の数は、ベースＺ線または断層Ｚ線であり得る。断層Ｚ線参照と呼ぶ整数配列を記憶し、断層Ｚ線に対応するベースＺ線数に索引（インデックス）をつける。各断層Ｚ線は、ベースＺ線参照を有する。この例では、図４Ｂの断層線１および断層線２の交点に３つのＺ線が示されている。Ｚ線データは、モデルの各地質学的層準に対する深さを含有する。各断層Ｚ線のベースＺ線インデックスを記憶する整数配列が存在する。この例では、断層Ｚ線Ｂに対するベースＺ線Ａ、断層Ｚ線Ｃに対するベースＺ線Ａのインデックス参照を図５に示す。
【００５７】
図６は、ボロノイセル柱６０と５つの隣接セル柱６２を例示する。ボロノイセルの中心は６４、ボロノイセルの頂点は６８で示す。破線６６は、２次元相互連結グラフの局所的部分を概略的に表している。
【００５８】
［並列分散グラフ構築方法および接続係数（トランスミシビリティ）の計算］
並列計算では、シミュレーション領域を同数またはほぼ同数のボロノイセル柱に分割する。分割数は、シミュレーションを実行する分散コンピューティングプロセス数と同数である。ボロノイセル柱の分割区画には断層面を含んでも含まなくてもよい。コンピューティングプロセスは担当のボロノイセル柱のデータだけを必要とする。
【００５９】
全シミュレーション領域の連続空間として全域的データをディスクファイルに記憶する。これをディスク記憶装置への全域的データ記憶と呼ぶ。並列コンピュータシミュレーションで各コンピューティングプロセスは、担当の格子区画とハロー（ｈａｌｏ）と呼ぶ細長いゴーストセルに属するデータをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に記憶するだけでよい。これらのデータには索引システムが必要であり、索引システムは領域区画の各局所的セルが全域的データ空間のどこにあるかを割り当てる。局所的セルの数は、所与のデータセットによりシミュレーションごとに変わり得る。本出願人による先の米国特許第８，３８６，２７７号明細書および第８，４３３，５５１号明細書が、上記達成のためのデータおよび機構を議論している。
【００６０】
断層連結データと断層連結方法を特に参照して全域的入力データから分散並列グラフを構築し、断層のトランスミシビリティを計算する方法を本発明により実行する。断層連結データおよび断層連結方法は分散型で局所的である。
【００６１】
図７のフローチャートＢは、本発明の流動シミュレーションに用いる並列グラフと接続係数（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｆａｃｔｏｒ）を構築するためデータ処理システムＤ（図１６）が実行する基本的なコンピュータ処理シーケンスと、本発明の典型的な実施形態で行われる計算方法論とを示す。
【００６２】
工程４０１では、ボロノイセル柱の２次元接続性グラフを読み出す。ボロノイセル柱の隣接セルへの接続性は、双方向グラフで記述し、圧縮行格納方式（ＣＳＲ）で記憶する。５つの隣接セル柱を有するセル柱の上面図を図６に例示する。白丸６４は、セルの中心を表し、黒点６８は、セルの頂点に配置されたＺ線を表す。
【００６３】
工程４０３では、ボロノイセル柱の接続グラフをｎ個のサブドメインに分割する。グラフ分割では、柱のアクティブセル数をノード重みとして使用する。Ｋ分割方法は、エッジカットを最小にしつつ、２次元グラフを同じ作業量で同じ大きさのＮ個の区画に分割する。各ボロノイセル柱の各頂点のＺ線数を頂点リストとして記憶する。隣接グラフとも呼ぶボロノイセル柱接続グラフと頂点リストの両方を局所的区画番号化する。局所的番号から全域的番号へデータ参照を構築し記憶する。この情報により、工程４０５の各プロセスｉを事前設定し、ディスクデータ記憶装置のデータ要素を抽出、処理できる。
【００６４】
工程４０７は各プロセスの並列読み出し工程であり、例えばプロセスｉは担当のデータ区画のみを読み出す。この段階では、セル順序を指定しないため、局所的Ｚ線順序に基づいて読み出す。工程４０９は、局所から全域への参照を構築して３次元並列分散グラフの構築を促進し、ボロノイセル間の連結を表し、流動シミュレーションに使用できるようにする。
【００６５】
本発明では、広域データ配列を記憶、要求しない。これは何十億ものボロノイセルを扱うことがある超大規模シミュレーションモデルでは明白な利点である。なぜなら典型的なＨＰＣクラスタの計算ノードの利用可能なＲＡＭは、１つの広域的データ配列で圧倒される可能性があるためである。
【００６６】
工程４１１では、外側のＤｏループで局所的非構造隣接グラフを用いて、セルごとにすべての局所的連結リストを調べる。セルに多孔区画が１つ以上ある場合に、このループに含める。３種類の連結、すなわち垂直連結、水平連結、コロケート連結を識別する。垂直連結については、工程４１３でセル面積とトランスミシビリティを計算し、工程４１５で非構造グラフをインクリメントし、新しいトランスミシビリティ値を記憶する。同様に、コロケートセル（多重孔隙率多重浸透率）については、工程４１７で形状係数およびトランスミシビリティを計算し、工程４１９でグラフをインクリメントし、トランスミシビリティを記憶する。
【００６７】
連結が水平連結の場合、工程４２１では合致する隣のボロノイセル柱を検索する。各連結面は、２つのボロノイセル隣接頂点のＺ線座標と深さで描写する。各セルについて内側のＤｏループでセルｉのすべての隣接セルｊを調べる。次いで、内側の二重Ｄｏループでセルの頂点インデックス対を調べる。セルｉは時計回り、隣接セルｊは反時計回りで調べ、セルｉとセルｊで共有する境界を探す。これを図８に示す。各ボロノイセルのセル頂点対４２２は、図示のように、一方は時計回りに、他方は反時計回りに巡回し、幾何形状データから連結グラフを構築する。これにより断層線両側の共通辺を位置決めできる。頂点インデックスは、Ｚ線インデックスである。インデックスが断層インデックスの場合、ベースインデックスを参照して合致するものを見つける。工程４２３ではこのように断層連結を識別する。セルｉと隣接セルｊとの間に共通境界が見つかった場合、二重のＤｏループを出る。
【００６８】
連結が断層連結の場合、工程４２５を実行する。セル辺を規定する２つのＺ線の連続するＺ線２点で、そのセル、辺、層にセル側面を与える。側面は、４つの空間点で画定する四辺形となる。隣接セル辺については、隣接柱ｊｃの非ゼロ（ＮＺ）ループで隣接セル柱のすべての層を調べる。隣接セル辺を規定する２つのＺ線の連続するＺ線２点で、隣接セルｊ、隣接辺、隣接層にセル側面を与える。
【００６９】
工程４２７および４２９では、隣接柱ループで隣接セル側面を調べ、セルｉとセルｉに接近した任意の隣接セルｊとが重なる領域をすべて見つけ、計算する。重なり領域が存在し、断層のトランスミシビリティ乗数が非ゼロである場合、２セルの間の接続係数、すなわち、トランスミシビリティを計算する。セルｉと隣接セルｊ間のトランスミシビリティＴｉｊは、次のように計算する。
【数１】
0006360193.tif 000002
ここで、Ｆｍｕｌｔは、断層のトランスミシビリティ乗数であり、Ｔｉは、セルｉのトランスミシビリティの半分を寄与し、以下の形を有する。
【数２】
0006360193.tif 000003
ここで、
【数３】
0006360193.tif 000004
は、セルｉとセルｊとの有向重なり領域である。ｄｉは、セルの中心からセルｉ側面の中心までの有向距離であり、
【数４】
0006360193.tif 000005
は、セル側面に対して法線方向の浸透率である。
【００７０】
断層のトランスミシビリティを形成するための重なり領域の計算を図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃにさらに示す。左の断層地塊４３０（図９Ａ）の各セルに共通辺が見つかると、対応するＺ線の深さを用いて、右の断層地塊４３０ｂ（図９Ｂ）の各セルとの重なる可能性のある領域を見つける。各セル側面は、４つのコーナーポイント座標で記述する。重なるセル側面があると、断層連結４３０ｃ（図９Ｃ）が表示４３０ｄに示される。工程４３１で連結グラフをインクリメントし、計算したトランスミシビリティを記憶する。工程４３３は、隣接するＺ線の深さ比較を行い、隣接列の深さ上面が当該柱深さ方向の底面より下になった場合にＮＺループを出る。
【００７１】
連結が断層連結ではない場合、工程４３５を実行する。この場合、
【数５】
0006360193.tif 000006
は単純に、トランスミシビリティを計算するためのセル側面積となる。断層のトランスミシビリティ乗数Ｆｍｕｌｔは使わない。他の項は、上式で述べたものと同じ意味を有する。工程４３７で連結グラフをインクリメントし、計算したトランスミシビリティを記憶する。
【００７２】
行列での解法では、セル順序、つまり接続グラフの順序を並べ替えて、行列方程式の解法を拡張する。この実施態様については、本出願人による先の米国特許第８，３８６，２７７号明細書および第８，４３３，５５１号明細書に説明されている。
【００７３】
本発明は、シミュレーション領域の２種類の内部境界を同時に尊重する。種類１の境界は、坑井軌道であり、ボロノイセル中心の軌跡でトレースする。種類２の境界は、断層線などの領域の不連続部分であり、ボロノイセル辺でトレースする。両種類の境界は、シミュレーション領域の場所内で交差、密集していてもよい。ユーザは境界付近の格子点密度を指定して最適に制御できる。
【００７４】
本発明は、格子点を最適に生成および優先順位付けするものであり、最適な点集合となるよう格子点の衝突を解決する。最適な点集合は、非拘束ドロネー三角形分割で使用する。垂直二等分（ＰＥＢＩ）法でボロノイ双対格子を生成する。結果として得られる離散化は直交であり、所望のボロノイ格子セル密度で内部境界を最適に尊重する。この離散化により、有限体積法（ＦＶＭ）で２点流束近似（ＴＰＦＡ）する場合に、正確で効率的、信頼が高く数値収束の良好な離散化を貯留層シミュレーションにもたらすことができる。
【００７５】
本発明の格子化方法論は、複数種類の内部境界（複雑な坑井、断層、および他の不連続部分）を含む領域（貯留層またはフィールド）の非構造格子を生成するものであり、貯留層シミュレータの前処理となる構成要素である。本発明は、非構造格子シミュレーションのワークフローの機能単位である。
【００７６】
非構造格子シミュレーションでは、特定の非構造データセットを必要とする。例えば非構造格子の幾何形状および接続係数データ、生成した非構造格子における坑井軌道および坑井仕上げの幾何形状、Ｚ線データ空間における断層情報などが挙げられる。本出願人による米国特許第８，３８６，２２７号および前述の同時係属中の米国特許出願第１４／１７１，８１５号明細書は、上記非構造データセットのための情報の一部を提供する。本発明は並列貯留層シミュレーションを行うため、追加的な断層Ｚ線関係データを提供し、そのデータを活用した並列分散グラフの生成方法および断層面のセル間接続係数（トランスミシビリティ）の計算方法を提供する。
【００７７】
本発明による貯留層シミュレーションは成功裏に行われ、構造格子を用いる従来技術の方法と比較した場合に、結果の改善を証明してきた。ケーススタディとして、２つの貯留層に、種類１の内部境界を７０個、種類２の内部境界を２１個有し、その一部が交差する全フィールドシミュレーションモデルを用いる例を挙げる。
【００７８】
同じ非拘束ボロノイ格子化法で、２つの非構造格子化を行った。図１０Ａの第１の格子化では、種類１の内部境界のみに本発明の格子化を表示しており、格子が断層線４４０ａおよび４４０ｂを尊重しておらず、このためボロノイセル辺が種類２の境界の幾何形状に一致しない。坑井群４４２ａおよび４４２ｂ付近の格子は、種類１（坑井の幾何形状）を尊重しているが、種類２（断層の幾何形状）を尊重していない。図１０Ｂは、種類１および種類２の内部境界の両方をモデリングするために本発明を適用した格子化の表示が示されている。断層線４４４ａおよび４４４ｂ付近の格子は、断層の幾何形状を尊重している。坑井群４４６ａおよび４４６ｂ付近の格子は、種類１および種類２の境界の両方を尊重している。図１０Ｂは、非拘束ボロノイ格子化法が、すべての内部境界（種類１および種類２の両方）に一致する最適な解と、ターゲットとした貯留層シミュレーション要件を満たす望ましい格子サイズおよび間隔とを達成していることを明確に示している。
【００７９】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、図１０Ａの貯留層モデル格子化の拡大図であり、ケーススタディに用いた２つの貯留層のうち第１の貯留層を示す。図１１Ａの格子位置４４８は、種類２の境界を尊重しておらず、図１１Ｂの格子位置４５０は、両方の種類の境界を尊重していることを明確に示している。図１２Ａおよび図１２Ｂは、ケーススタディの２つの貯留層のうちの第２の貯留層を示す図１０Ｂの貯留層モデル格子化の拡大図である。図１２Ａの格子位置４５２は、種類２の境界を尊重しておらず、図１２Ｂの格子位置４５４は、両方の種類の境界を尊重していることを明確に示している。
【００８０】
図１３は、図１１Ｂのさらなる拡大図であり、図１４は、図１２Ｂのさらなる拡大図である。図１３および図１４は、種類１および種類２の境界が一部の領域で重なり密集する領域４５６および領域４５８の詳細を示し、本発明により、格子衝突の近傍で良質なボロノイセルを最適に配置できることを示している。
【００８１】
本出願人によるＧｉｇａＰＯＷＥＲＳシミュレータを用いた並列貯留層シミュレーションを、生成した非構造格子モデルに対して行った。図１５は、ある１つのタイムステップにおける、貯留層の１つの層におけるガス飽和を示している。断層線位置４６０ａ〜４６０ｅおよび坑井の軌道位置４６２ａ〜４６２ｃで特定の内部幾何形状周囲のボロノイ格子表現を明確に確認できる。このモデルでは、断層が塞がっているため、坑井で貯留層から排出される際、流体は断層表面を横断して流れることができない。より正確な挙動予測を得るには、封塞断層など貯留層の不連続部分の坑井付近の流動を正確に表現することが非常に重要である。
【００８２】
［データ処理システム］
図１６に示すように、データ処理システムＤは、マスターノードプロセッサ５０２と、プロセッサ５０２に接続されて、動作命令、制御情報およびデータベースレコードを記憶するメモリ５０４とを有する、コンピュータ５００を備える。データ処理システムＤは、インテルもしくはアドバンスト・マイクロ・デバイセズ（ＡＭＤ）製などのノードを有するマルチコアプロセッサ、またはＨＰＣ  Ｌｉｎｕｘクラスタコンピュータであることが好ましい。データ処理システムＤはまた、ニューヨーク州アーモンクにあるアイビーエム（ＩＢＭ）または他の製造元から入手し得るものなど、好適な処理能力を有する任意の従来型メインフレームコンピュータであってもよい。場合により、データ処理システムＤはまた、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、または任意の他の好適な処理装置など、好適な処理能力を有する任意の従来型コンピュータであってもよい。本目的のために、多数の市販のデータ処理システムおよび各種コンピュータが使用され得ることが理解されるべきである。
【００８３】
オペレータやユーザは、ユーザインターフェース５０６を通じてプロセッサ５０２にアクセスでき、プロセッサ５０２は本発明に得られた処理結果の出力データまたはレコードを出力グラフィックユーザディスプレイ５０４で表示する。出力ディスプレイ５０４には、プリンタおよび出力ディスプレイスクリーンといったコンポーネントが含まれ、グラフ、データシート、グラフィック画像、データプロットなどの形態で印刷出力情報や可視表示を出力レコードまたは画像として提供する。
【００８４】
コンピュータ５００のユーザインターフェース５０６はさらに、好適なユーザ入力装置または入出力制御ユニット８０を備え、ユーザが情報およびデータベースレコードに対し制御またはアクセスし、コンピュータ５００を操作できるようにする。データ処理システムＤはデータベース５１２をさらに含み、データはコンピュータメモリに記憶されている。コンピュータメモリは内部メモリ５０４であってもよく、データベースサーバ５２０に５１６で示すような外部メモリやネットワークで接続されたメモリ、またはネットワークに非接続のメモリであってもよい。
【００８５】
データ処理システムＤは、コンピュータ５００の非一時的メモリ５０４に記憶したプログラムコード５２２を備える。本発明のプログラムコード５２２は、コンピュータ実行可能命令の形態であり、本発明の貯留層シミュレーションにおける交差断層および複雑な坑井のモデリングをデータプロセッサ５０２が実行できるようにする。
【００８６】
コンピュータメモリ５０４はまた、貯留層シミュレータモジュールＲ、本出願人による先の同時係属中の出願による非構造格子化モジュールＵ、さらにプロセッサ５０２で操作および処理するデータベース５１２からのデータのコンピュータ動作命令を非一時的な形態で記憶する。
【００８７】
プログラムコード５２２は、マイクロコード、プログラム、ルーチン、またはコンピュータ実行可能記号言語の形態であってもよく、データ処理システムＤの機能を制御し、動作を命令する順序付動作の特定セットを提供することに留意すべきである。プログラムコード５２２の命令は、データ処理システムＤのメモリ５０４に記憶されてもよいし、フロッピーディスク、磁気テープ、従来のハードディスクドライブ、電子的な読み出し専用メモリ、光学記憶装置、またはコンピュータ利用可能非一時的媒体を格納した他の適切なデータ記憶装置に記憶されてもよい。プログラムコード５２２はまた、図示のように、サーバ９０などのデータ記憶装置上に非一時的コンピュータ可読媒体として含まれてもよい。
【００８８】
データ処理システムＤは、単一のＣＰＵから構成されていてもよく、またはコンピュータメモリや、データ処理して入力データから出力データを得る他のハードウェアといった図６に示すようなコンピュータクラスタから構成されてもよい。クラスタは、ネットワーク接続したノードと呼ぶコンピュータの集まりである。通常、クラスタは１つまたは２つのヘッドノードまたはマスターノード５０２を有するものであり、処理ノード５２４と呼ぶ他のノードのアクティビティを同期するために使用する。すべての処理ノード５２４は同じコンピュータプログラムを実行し、貯留層を表す格子の異なるセグメントに独立して機能する。
【００８９】
したがって、本発明による貯留層シミュレーションのモデリングでは、複数のデータソースやデータベースからのフィールド、貯留層、断層、坑井の詳細に関する入力データ、地質学的モデル、シミュレーションモデルを組み合わせて入力データとして提供する。入力データには、シミュレーションエンジニアが指定した各ゾーンや領域の格子サイズを制御する制御パラメータや、四分木細分化等の格子化オプションも含む。
【００９０】
次に、本発明の格子化方法を適用する。本発明の格子化方法は、貯留層シミュレーションの格子サイズや品質要件だけでなく、領域内の複数種類の内部境界を同時に尊重する。モデルデータファイルとして、生成した格子情報、坑井穿孔情報、断層記述、補間特性データをディスクメモリに書き込む。
【００９１】
ディスクメモリに記憶したモデルデータファイルが並列非構造格子貯留層シミュレーションの入力ファイルとなる。続いて並列貯留層シミュレーションでは、複数のコンピューティングプロセスは、好ましくはクラスタコンピュータでシミュレーション問題を解決する。クラスタの各プロセスで、サブドメインと呼ぶ領域区画の計算を行う。並列グラフ生成方法およびトランスミシビリティ計算方法を使用して、流動シミュレーションのセル間接続係数情報を構築できる。
【００９２】
本発明は、本出願人による同時係属中の米国特許出願第１４／１７１，８１５号明細書の処理方法論を拡張したものであり、非構造坑井付近モデリング能力を強化し、非構造格子貯留層シミュレーションフレームワークで断層や他の不連続部分等の複雑な内部境界を含めるようにしたものである。本発明により非構造格子化処理が向上し、統合された格子モデリングを提供し、複雑な坑井、断層、大規模なフラクチャ、または他の種類の不連続部分の組み合わせといった複数型の内部境界モデリングの正確なモデリングを提供できる。本発明は、複雑な格子平滑化工程を必要とせず、拘束条件を適用することなく、高品質で境界と一致した格子を作成する。
【００９３】
本出願人による同時係属中の米国特許出願第１４／１７１，８１５号明細書の衝突点除去方法論をさらに改善し、内部境界格子点を含むことができる。非拘束ボロノイ格子化で領域内のすべての内部境界格子点は、重み付けした値を割り当てられる。次に、互いに接近しすぎている衝突内部境界格子点を除去する格子点最適化手順を行う。内部境界付近の格子密度要件をより満たす内部境界格子点に、より高い優先順位を与えることで、格子密度と内部境界モデリング要件との両方を同時に満たすことができる。その結果、内部境界格子点間の間隔を最適に維持し、所望の角度、形状の三角形を生成し、貯留層シミュレーションの近似をより良好なものとすることができる。
【００９４】
当業者であれば本明細書で言及した結果を再現、取得し得るよう本発明を十分に説明してきたとはいえ、本明細書における本発明の主題、技術分野の当業者であれば、本明細書における請求において記載されていない、以下の特許請求の範囲に記載した事項を必要とする、修正を実行して、これらの修正を既定の方法論もしくはその性能および利用に適用し得るものであり、そのような構造は、本発明の範囲内に包含されるものとする。
【００９５】
添付の特許請求の範囲において説明する本発明の趣旨または範囲から逸脱することなしに、上に詳細に説明した本発明に改良および修正がなされ得ることが留意および理解されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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