СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В ПОДЗЕМНЫХ ПЛАСТАХ
SYSTEMS AND METHODS FOR DYNAMIC VISUALISATION OF FLUID VELOCITY IN UNDERGROUND FORMATIONS

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящим заявлен приоритет по заявке на патент США №13/753420, поданной 29 января 2013 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ЗАЯВЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО ИССЛЕДОВАНИЙ, ФИНАНСИРУЕМЫХ ИЗ ФЕДЕРАЛЬНОГО БЮДЖЕТА
[0002] Не применимо.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0003] Настоящее изобретение в целом относится к системам и способам динамической визуализации скорости текучей среды в подземных пластах. Более конкретно, изобретение относится к динамической визуализации скорости текучей среды в подземных пластах путем отображения частицы в различных местах расположения на линии тока, которая представляет путь текучей среды и скорость текучей среды в подземном пласте.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0004] В области добычи нефти и газа подземный пласт углеводородов разрабатывается, когда в пласте пробуривается одна или больше буровых скважин, и жидкие углеводороды (например, нефть и газ) извлекаются из пласта через буровые скважины. В данном случае буровую скважину обычно называют эксплуатационной скважиной или продуктивным источником. Текучая среда, как правило вода, может вводиться в пласт в одной или больше точек на удалении от эксплуатационной скважины для вытеснения жидких или газообразных углеводородов, что приводит к выталкиванию их из пласта через эксплуатационную скважину. Точка, в которой вода вводится в пласт, обычно называется нагнетательной скважиной или источником нагнетания.
[0005] Удаление жидких и/или газообразных углеводородов на эксплуатационной скважине и закачивание воды в эксплуатационную скважину устанавливает режим потока текучей среды в пласте, который может зависеть от силы тяжести. Поток текучей среды в пласте может быть смоделирован как функция времени, чтобы прогнозировать, как добыча жидких и/или газообразных углеводородов из конкретной эксплуатационной скважины будет колебаться в течение срока службы пласта.
[0006] Используя методы, хорошо известные в данной области, может быть создана математическая модель потока текучей среды в данном пласте. Эти методы, однако, не точны и, чтобы прийти к оцениваемому раствору, могут быть реализованы с использованием других численных методов, например методов линий тока и методов конечных разностей.
[0007] Традиционные методы линий тока используются главным образом для расчета линий тока, также называемых моделью линий тока, которая представляет путь текучей среды в подземном пласте между одним источником нагнетания и продуктивным источником и скорость текучей среды для каждой соответствующей линии тока. Для визуализации скорости текучей среды для заданной линии тока в подземном пласте линии тока маркировались цветом, базируясь на заранее определенных временных шагах. Участок линии тока с цветной маркировкой обновляется, чтобы отображать скорость текучей среды. Например, часть линии тока может быть окрашена красным цветом, чтобы иллюстрировать участок, по которому частица, представляющая скорость текучей среды для линии тока, уже прошла, а другая часть линии тока может быть окрашена синим цветом, чтобы иллюстрировать участок, по которому частица еще должна пройти.
[0008] Были разработаны другие, улучшенные методы для визуализации потока текучей среды в подземных пластах. Один метод отображает линии тока путем присвоения каждой линии тока для визуальной анимации свойства, такого как, например, скорость текучей среды, которому могут быть назначены цветовые и размерные коды, чтобы показать компоненты фазы, уровень, объем, статистические данные и многие другие свойства. Скорость текучей среды вдоль линии тока, таким образом, может отображаться в виде шариков, например, катящихся вдоль линии тока со скоростью, равной скорости различных типов текучей среды. Шарики или другие объекты, представляющие скорость текучей среды для линии тока, могут выпускаться через регулярные интервалы времени и могут перемещаться вдоль линии тока со скоростью, представляющей фактическую скорость текучей среды или некое другое назначенное свойство. Однако эти методы могут приводить к заграждению части линии тока на изображении или могут быть ограниченными в сложных, компактных моделях линии тока, где объекты, представляющие скорость текучей среды, должны изображаться рядом с соответствующей линией тока. В таком случае необходимая визуализация скорости текучей среды ограничена до такой степени, что объекты не могут быть изображены на соответствующей линии тока и могут быть изображены только за пределами сложной, компактной модели линии тока.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009] Настоящее изобретение описано ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами, на которых:
[0010] Фиг. 1 - блок-схема, иллюстрирующая один вариант осуществления способа для реализации настоящего изобретения.
[0011] Фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая один вариант осуществления способа для реализации шага 106, показанного на фиг. 1.
[0012] Фиг. 3 - изображение, иллюстрирующее два примера линий тока А и В.
[0013] Фиг. 4 - изображение линий тока А и В, иллюстрирующее результат метода, показанного на фиг. 2.
[0014] Фиг. 5 - изображение линий тока А и В, дополнительно иллюстрирующее результат метода, показанного на фиг. 2.
[0015] Фиг. 6 - изображение линий тока А и В, дополнительно иллюстрирующее результат метода, показанного на фиг. 2.
[0016] Фиг. 7 - блок-схема, иллюстрирующая один вариант осуществления системы для реализации настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0017] Предмет настоящего изобретения описан с учетом специфики, однако само описание не предназначено для ограничения объема изобретения. Таким образом, предмет изобретения может также быть воплощен другими способами для включения различных шагов или сочетаний шагов, аналогичных описанным в настоящем документе, в сочетании с другими методами. Кроме того, хотя термин «шаг» может использоваться в настоящем документе для описания различных элементов применяемых способов, термин не должен интерпретироваться как означающий, что какой-либо описанный здесь конкретный порядок среди различных шагов или между ними ограничивается описанием конкретного порядка, если не указано иное. Хотя следующее описание относится к нефтяной и газовой промышленности, системы и способы согласно настоящему изобретению не ограничиваются ею и могут также применяться в других отраслях для достижения аналогичных результатов.
[0018] Следовательно, настоящее изобретение преодолевает один или больше недостатков в предшествующем уровне техники путем создания систем и способов для динамической визуализации скорости текучей среды в подземных пластах с помощью отображения частицы в различных местах расположения на линии тока, которая представляет путь текучей среды и скорость текучей среды в подземном пласте.
[0019] В одном варианте осуществления настоящее изобретение включает в себя способ динамической визуализации скорости текучей среды в подземном пласте, который включает в себя: a) отображение множества линий тока в модели линий тока, причем каждая линия тока представляет путь текучей среды в подземном пласте; b) отображение частицы на каждой линии тока во время начала моделирования, базируясь на скорости текучей среды для соответствующей линии тока; c) удаление частицы, отображаемой на каждой линии тока во время начала моделирования или в другое время моделирования; d) отображение другой частицы на каждой линии тока в другое время моделирования, базируясь на скорости текучей среды для соответствующей линии тока, причем каждое другое время моделирования представляет собой сумму временного шага, умноженного на количество раз выполнения шаг d), и времени начала моделирования; и e) повторение шагов c) и d) для каждого другого времени моделирования, которое меньше, чем время окончания моделирования, используя компьютерное обрабатывающее устройство.
[0020] В другом варианте осуществления настоящее изобретение включает в себя энергонезависимое устройство программоносителя, реально несущее исполняемые компьютером команды для динамической визуализации скорости текучей среды в подземном пласте, и выполняемые для реализации: а) изображения множества линий тока в модели линий тока, причем каждая линия тока представляет путь текучей среды в подземном пласте; b) изображения частицы на каждой линии тока во время начала моделирования, базируясь на скорости текучей среды для соответствующей линии тока; c) удаление частицы, изображаемой на каждой линии тока во время начала моделирования или в другое время моделирования; d) изображение другой частицы на каждой линии тока в другое время моделирования, базируясь на скорости текучей среды для соответствующей линии тока, причем каждое другое время моделирования представляет собой сумму временного шага, умноженного на количество раз выполнения шага d), и времени начала моделирования; и е) повторения шагов с) и d) для каждого другого времени моделирования, которое меньше, чем время окончания моделирования.
Описание способа
[0021] Со ссылками на фиг. 1 показана блок-схема одного варианта осуществления способа 100 для реализации настоящего изобретения. Способ 100 может использоваться для изображения пути текучей среды и фактической скорости текучей среды или пропорциональной скорости текучей среды для соответствующей линии тока при заранее определенных временных шагах приращения.
0
1
[0022] На шаге 102 линии тока рассчитываются для модели подземного пласта, используя методы моделирования, хорошо известные в технике. Линии тока представляют модель линии тока между одним или больше источниками нагнетания и одним или больше продуктивными источниками. Скорость текучей среды для каждой линии тока представлена частицей, координаты которой сохранены в пространстве с заранее определенными интервалами времени между двумя заранее определенными моментами времени, представленными временем, когда моделирование начинается, (Т), и временем, когда моделирование оканчивается, (T). Путь текучей среды каждой частицы представлен соответствующей линией тока.
[0023] На шаге 104 линии тока отображены, используя клиентский интерфейс и/или видеоинтерфейс, описанный дополнительно в ссылке на фиг. 7.
[0024] На шаге 106 динамическая визуализация частицы выполняется на изображаемых линиях тока. Один вариант осуществления способа реализации данного шага дополнительно описан в ссылке на фиг. 2.
[0025] На шаге 108 способ 100 определяет, останавливать ли выполнение динамической визуализации частицы, базируясь на выходном сигнале клиентского интерфейса и/или видеоинтерфейса, описанном дополнительно в ссылке на фиг. 7. Если динамическая визуализация частицы должна прекратить выполнение, способ 100 оканчивается. Если динамическая визуализация частицы не должна прекратить выполнение, способ 100 возвращается к шагу 106.
[0026] Теперь со ссылками на фиг. 2 изображен один вариант осуществления способа 200 для выполнения шага 106 по фиг. 1.
0
1
1
0
0
1
[0027] На шаге 201 инициализируется временной шаг DT. Временной шаг DT может быть инициализирован с заранее определенным временным шагом DT, используя клиентский интерфейс и/или видеоинтерфейс, описанный дополнительно в ссылке на фиг. 7, или временным шагом DT по умолчанию. В любом случае временной шаг DT представляет равные приращения между Т и Т, которые являются некоторой частью Т-Т. Временной шаг DT может быть оптимально рассчитан, используя скорость текучей среды для каждой линии тока и число пикселей, необходимых для отображения каждой линии тока, чтобы достичь продолжительной, непрерывной визуализации частицы между Т и Т, которая представляет фактическую скорость текучей среды или пропорциональную скорость текучей среды для линии тока.
0
[0028] На шаге 202 время Т инициализируется в момент Т, который представляет время начала моделирования.
1
1
1
[0029] На шаге 204 способ 200 определяет, является ли Т меньше, чем Т. Если Т не меньше, чем Т, способ 200 возвращается к шагу 108. Если Т меньше, чем Т, способ 200 продолжается до шага 206.
[0030] На шаге 206 создается перечень (линий тока) для сохранения линий тока, рассчитанных на шагах 102 по фиг. 1.
[0031] На шаге 208 способ 200 определяет, является ли пустым список (линий тока). Если список (линий потока) не пустой, способ 200 продолжается до шага 212. Если список (линий тока) пустой, способ 200 продолжается до шага 210.
[0032] На шаге 210 Т приращивается на DT, и способ 200 возвращается к шагу 204. Т может приращиваться путем прибавления Т и DT.
[0033] На шаге 212 первая линия тока в списке (линий тока) определяется и называется линия тока S.
[0034] На шаге 214 способ 200 определяет, отображается ли частица на линии тока S. Если на линии тока S нет отображаемой частицы, способ 200 продолжается до шага 218. Если на линии тока S отображается частица, способ 200 продолжается до шага 216.
[0035] На шаге 216 частица, отображаемая на линии тока S, удаляется с изображения.
[0036] На шаге 218 частица, представляющая скорость текучей среды, изображена на линии тока S в момент времени Т, базируясь на скорости текучей среды для линии тока S. Поскольку место расположения частицы, изображаемой на линии тока S в момент времени Т, базируется на скорости текучей среды для линии тока S, частицы, изображаемые на других линиях тока в момент времени Т, могут изображаться в различных местах расположения, если скорость текучей среды для каждой линии тока иная, чем скорость текучей среды для линии тока S. Частица, не большая, чем пиксель, требует изображения линии тока S и может отображаться как белый пиксель, напоминающий свет на линии тока S, или любой другой цвет, отличающий частицу от других пикселей, требующих изображения на линии тока S.
[0037] На шаге 220 линия тока S удаляется из списка (линий тока), и способ 200 возвращается к шагу 208.
[0038] Хотя способ 200 выполняется на линии тока по базису линии тока, результаты способа 200 могут быть отображены для всех линий тока в списке (линий тока) одновременно i) после того, как каждый список (линий тока) освобождается, используя результаты кэширования или ii) после того, как каждый список (линий тока) освобождается, используя имеющиеся на рынке графические ускорители. Как вариант, способ 200 может быть модифицирован для выполнения динамической визуализации частиц на изображаемых линиях тока в каждом списке (линий тока) одновременно.
[0039] Со ссылками на фиг. 3 показано изображение двух примеров линий тока, где скорость текучей среды для линии тока А примерно в три раза больше, чем скорость потока текучей среды для линии тока В.
0
0
0
1
[0040] На фиг. 4 изображение линий тока А и В иллюстрирует результаты для списка (линий тока) согласно способу 200. Частица 400А, представляющая скорость текучей среды для линии тока А, показана в момент времени Т, и частица 400В, представляющая скорость текучей среды для линии тока В, показана в момент времени Т. Каждая частица изображена на соответствующей линии тока от Т до Т, которая представляет направление текучей среды, протекающей вдоль пути текучей среды.
0
0
[0041] На фиг. 5 изображение линий тока А и В иллюстрирует результаты для второго списка (линий тока) согласно способу 200. Частица 400А удалена с изображения, а частица 500А, представляющая скорость текучей среды для линии тока А, изображена в момент времени Т+DT. Аналогично, частица 400В удалена с изображения, а частица 500В, представляющая скорость текучей среды для линии тока В, изображена в момент времени Т+DT. Скорость текучей среды для линии тока А, представленная частицей 500А, примерно в три раза больше, чем скорость текучей среды для линии тока В, представленной частицей 500В. Скорость текучей среды может быть фактической скоростью текучей среды для каждой соответствующей линии тока, или она может быть пропорциональной фактической скорости текучей среды для каждой соответствующей линии тока.
0
[0042] На фиг. 6 изображение линий тока А и В иллюстрирует результаты для третьего списка (линий тока) согласно способу 200. Частицы 500А и 500В удалены с изображения, а частицы 600А и 600В, представляющие скорость текучей среды для линий тока А и В соответственно, изображены в момент времени Т+2 (DT). Разность в скорости текучей среды между линиями тока А и В становится более очевидной и ощутимой с каждым освобожденным списком (линий тока), как показано разницей в местах расположения частицы 600А и частицы 600В.
[0043] Таким образом, настоящее изобретение улучшает визуализацию скорости текучей среды для каждой линии тока без необходимости в цветовой схеме или таблице, поскольку скорость текучей среды представлена изображением частицы в различных местах расположения в различные соответствующие моменты времени линии тока. Кроме того, изображаемые частицы на каждой соответствующей линии тока не заграждают изображение линий тока, особенно в сложной компактной модели линии тока.
Описание системы
[0044] Настоящее изобретение может быть реализовано с помощью исполняемой компьютером программы команд, такой как программные модули, как правило, называемые программными приложениями, исполняемыми компьютером. Программное обеспечение может включать в себя, например, подпрограммы, программы, объекты, компоненты и структуры данных, которые выполняют конкретные задачи или реализуют отдельные абстрактные типы данных. Программное обеспечение формирует интерфейс, чтобы позволить компьютеру реагировать в соответствии с источником входных данных. DecisionSpace Desktop, которая является коммерческим программным приложением, выпускаемым компанией Landmark Graphics Corporation, может использоваться как приложение для интерфейса для осуществления настоящего изобретения. Программное обеспечение может также взаимодействовать с другими кодовыми сегментами для инициации множества задач в ответ на данные, полученные в сочетании с источником полученных данных. Другие кодовые сегменты могут обеспечить компоненты оптимизации, включающие, помимо прочего, нейронную сеть, моделирование недр, воспроизведение истории, оптимизацию, визуализацию, управление данными, моделирование пласта и экономику. Программное обеспечение может сохраняться и/или переноситься на каком-либо из множества запоминающих устройств, таких как компакт-диск, магнитный диск, память на цилиндрических магнитных доменах и полупроводниковое запоминающее устройство (например, различные типы ОЗУ или ПЗУ). Кроме того, программное обеспечение и его результаты могут передаваться через различные каналы передачи, такие как оптоволокно, металлическая проводка, и/или через различные сети, такие как Интернет.
[0045] Кроме того, специалистам в данной области должно быть понятно, что изобретение может быть осуществлено на практике с помощью множества конфигураций компьютерной системы, включая портативные приборы, мультипроцессорные системы, электронные устройства на основе микропроцессора или программируемые потребителем, миникомпьютеры, универсальные вычислительные машины и др. Для использования в настоящем изобретении приемлемо любое количество компьютерных систем и компьютерных сетей. Изобретение может быть осуществлено в среде распределенных вычислений, где задачи выполняются с помощью удаленных обрабатывающих устройств, которые связаны с помощью сети связи. В среде распределенных вычислений программные модули могут быть расположены как на локальных, так и на удаленных сохраняемых на компьютере носителях, включая запоминающие устройства. Следовательно, настоящее изобретение может быть реализовано в связи в разнообразной аппаратурой, программным обеспечением или их сочетанием, в компьютерной системе или другой обрабатывающей системе.
[0046] Со ссылками на фиг. 7 показана блок-схема одного варианта осуществления системы для реализации настоящего изобретения на компьютере. Данная система содержит вычислительный блок, иногда называемый вычислительной системой, который включает в себя запоминающее устройство, прикладные программы, клиентский интерфейс, видеоинтерфейс и блок обработки данных. Вычислительный блок является лишь одним примером подходящей вычислительной среды и не направлен на ограничение какого-либо объема использования или функциональных возможностей настоящего изобретения.
[0047] Запоминающее устройство, в первую очередь, хранит прикладные программы, которые также могут описываться как программные модули, содержащие исполняемые компьютером команды, выполняемые вычислительным блоком для реализации настоящего изобретения, описанного здесь и показанного на фиг. 1-2. Следовательно, запоминающее устройство включает в себя модуль динамической визуализации частиц, который делает возможным выполнение способов, показанных и описанных со ссылками на фиг. 1-2, и объединяет функциональные возможности из остальных прикладных программ, показанных на фиг. 7. В частности, модуль динамической визуализации частиц может использоваться для выполнения шага 106 на фиг. 1. Запоминающее устройство также включает приложение DecisionSpace Desktop, которое может быть использовано в качестве приложения интерфейса для выполнения шагов 102, 104 и 108 на фиг. 1. Хотя в качестве приложения интерфейса может быть использовано DecisionSpace Desktop, вместо него могут использоваться другие приложения интерфейса, или в качестве самостоятельного приложения может использоваться модуль динамической визуализации частиц.
[0048] Хотя вычислительный блок показан как имеющий универсальное запоминающее устройство, он, как правило, включает в себя разнообразные машиночитаемые носители. В качестве примера, а не ограничения, машиночитаемый носитель может содержать компьютерную запоминающую среду и средства связи. Вычислительная системная память может включать в себя компьютерные запоминающие среды в виде энергозависимой и/или энергонезависимой памяти, такой как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Базовая система ввода-вывода (BIOS), содержащая базовые подпрограммы, которые помогают передавать информацию между элементами в вычислительном блоке, например, во время пуска, как правило, сохраняется в ПЗУ. ОЗУ, как правило, содержит данные и/или программные модули, которые являются мгновенно доступными для вычислительного блока и/или обрабатываемыми в данный момент на нем. В качестве примера, а не ограничения, вычислительный блок включает в себя операционную систему, прикладные программы, другие программные модули и данные программы.
[0049] Компоненты, показанные в запоминающем устройстве, также могут быть включены в другие съемные/несъемные, энергозависимые/энергонезависимые компьютерные запоминающие среды, или они могу быть реализованы в вычислительном блоке с помощью интерфейса прикладных программ (API) или облачных вычислений, которые могут постоянно находиться в отдельном вычислительном блоке, связанном через компьютерную систему или сеть. Только в качестве примера, жесткий диск может считывать или записывать данные на несъемных, энергонезависимых магнитных носителях, накопитель на магнитных дисках может считывать или записывать данные на съемном, энергонезависимом магнитном диске, и накопитель на оптических дисках может считывать или записывать данные на съемном, энергонезависимом оптическом диске, таком как ПЗУ на компакт-диске или других оптических носителях. Другие съемные/несъемные, энергозависимые/энергонезависимые компьютерные запоминающие среды, которые могут быть использованы в примере операционной среды, могут включать, помимо прочего, кассеты с магнитной лентой, карты флэш-памяти, универсальные цифровые диски, цифровой видеомагнитофон, твердотельное ОЗУ, твердотельное ПЗУ и др. Накопители и связанные с ними компьютерные запоминающие среды, описанные выше, обеспечивают хранение машиночитаемых команд, структур данных, программных модулей и других данных для вычислительного блока.
[0050] Клиент может вводить команды и данные в вычислительный блок с помощью клиентского интерфейса, который может быть устройствами ввода данных, например, клавиатурой и координатно-указательным устройством, обычно называемым мышью, шаровым манипулятором или сенсорной панелью. Устройства ввода данных могут включать в себя микрофон, джойстик, спутниковую антенну, сканнер или др. Эти и другие устройства ввода данных часто связаны с блоком обработки данных через клиентский интерфейс, который соединен с системной шиной, но могут быть связаны посредством другого интерфейса и шинных структур, таких как параллельный порт или универсальная последовательная шина (USB).
[0051] Монитор или другой тип устройства отображения может быть связан с системной шиной посредством интерфейса, такого как видеоинтерфейс. Графический пользовательский интерфейс (GUI) также может использоваться с видеоинтерфейсом для получения команд от клиентского интерфейса и передачи команд к блоку обработки данных. В дополнение к монитору компьютеры могут также включать в себя другие периферийные устройства вывода данных, такие как динамики и принтер, которые могут быть подсоединены через периферийный интерфейс вывода данных.
[0052] Хотя многие другие внутренние компоненты вычислительного блока не показаны, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что такие компоненты и их взаимосвязи хорошо известны.
[0053] Хотя настоящее изобретение описано в связи с предпочтительными в настоящий момент компонентами, специалистам в данной области должно быть понятно, что оно не предназначено для ограничения этими вариантами осуществления. В связи с этим предполагается, что в раскрытых вариантах осуществления могут быть выполнены различные альтернативные варианты осуществления и модификации без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, определяемыми прилагаемыми пунктами формулы и теорией эквивалентов.