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1、10申请公布号CN103097657A43申请公布日20130508CN103097657ACN103097657A21申请号201180043103022申请日2011082612/876,72720100907US12/955,50420101129USE21B49/0020060171申请人沙特阿拉伯石油公司地址沙特阿拉伯宰赫兰72发明人拉里SK冯穆赫勒M梅兹格阿尼74专利代理机构北京律盟知识产权代理有限责任公司11287代理人章蕾54发明名称用以产生非结构化网格且进行并行储集层模拟的机器、计算机程序产品和方法57摘要本文描述一种用以针对多种模拟模型大小实现可扩展并行储集层模拟的机器、计。
2、算机程序产品和方法。所揭示的发明的一些实施例包含一种机器、方法和所实施的软件，其用于使用用于所述储集层模拟的多个子域来执行界定储集层或油/气田的网格的并行处理、使用多个单元中的每一者的特性和在至少一个子域内的位置对所述单元的局部单元索引重新排序的并行过程以及模拟所述储集层的至少一个生产特性的并行过程。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2013030786PCT申请的申请数据PCT/US2011/0492902011082687PCT申请的公布数据WO2012/033650EN2012031551INTCL权利要求书3页说明书13页附图16页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申。
3、请权利要求书3页说明书13页附图16页10申请公布号CN103097657ACN103097657A1/3页21一种用于模拟由储集层的网格界定的多个油气井的生产特性的机器，所述机器包括第一应用服务器，其具有处理器和非暂时存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，且所述计算机可读指令可在所述处理器上操作，所述第一应用服务器执行将所述网格分为多个子域的过程以及为所述多个子域中的单元中的每一者指派索引的过程；所述计算机可读指令包括从地表下土壤的地质特性创建多个单元，所述多个单元具有与对应于所述地质特性的多个点中的每一者等距形成的面，减除不活动的任何网格单元，并将剩余单元分为多个子域，以及为所述单元中。
4、的每一者指派原始索引；至少一个单独应用服务器，其具有处理器以及上面存储有计算机可读指令的存储器，所述至少一个应用服务器被指派至少一个子域且包含计算机程序产品，所述计算机程序产品可在所述存储器上操作，以用于执行使用所述单元的特性以及在所述至少一个子域内的位置对所述多个单元中的每一者的局部单元识别参考进行重新排序的过程以及模拟所述储集层的至少一个生产特性的过程；所述计算机可读指令包括为所述子域中的所述多个单元中的每一者创建初始局部单元识别参考，每一局部单元识别参考被映射到所述多个单元中的每一者的原始索引，使用网格数据、井数据和渗透性数据来产生所述子域中的所述多个单元中的每一者之间的可透性特性，其中。
5、所述网格数据、井数据和渗透性数据是使用所述初始局部单元识别参考读取到所述单独应用服务器的所述存储器中的，确定邻近于所述子域的至少一个其它子域，以及所述多个网格单元中的哪些网格单元与所述至少一个其它子域的网格单元共享至少一个面，根据所述网格单元是否与所述至少一个其它子域的网格单元共享至少一个面来对所述多个网格单元中的每一者重新编索引，以及根据所述多个网格单元中的每一者的所述可透性来对所述多个网格单元中的每一者重新编索引，且在与邻近于具有所述一个其它子域的所述子域的所述至少一个其它子域共享至少一个面的所述网格单元之间传输模拟数据。2根据权利要求1所述的机器，其中所述地质特性包含深度、多孔性、可透性。
6、、岩石区、岩石性质和渗透性中的至少一者。3根据权利要求1或2所述的机器，其中所述第一应用服务器和所述单独应用服务器在安全网络上连接在一起，且形成计算机群集。4根据权利要求1或2所述的机器，其中所述第一应用服务器和所述单独应用服务器在广域网上连接在一起，使得所述第一应用服务器和所述单独应用服务器彼此远距离定位。5根据权利要求2、3或4所述的机器，其中文件服务器将地质特性存储在用于所述多个特性中的每一者的单独字段中，且所述应用服务器使用所述计算机程序产品存取所述字段中的每一者以运行模拟计算。6根据权利要求1、2、3或4所述的机器，其进一步包括文件服务器，所述文件服务器将网格数据、井数据和渗透性数据。
7、以及地质特性存储在其上的非暂时存储器中，所述文件服权利要求书CN103097657A2/3页3务器上存储有数据库计算机程序产品，允许所述第一应用服务器和所述单独应用服务器使用所述数据库计算机程序产品存取所述数据。7根据权利要求6所述的机器，其中所述多个子域中的每一者的模拟结果被并行写入并基于全局单元索引的全局表格存储在所述文件服务器中的数据库中。8一种计算机实施的方法，其用于致使计算机执行将界定储集层的网格分为多个子域和多个单元的过程、使用所述单元的特性和在所述至少一个子域内的位置来对所述多个单元中的每一者的局部单元识别参考进行重新排序的过程以及模拟所述储集层的至少一个生产特性的过程；所述计算。
8、机实施的方法执行以下步骤从地表下上壤的地质特性创建所述多个单元，所述多个单元具有与对应于所述地质特性的多个点中的每一者等距形成的面；减除不活动的任何网格单元，并将剩余单元分为多个子域；为所述单元中的每一者指派原始索引；为所述子域中的所述多个单元中的每一者创建初始局部单元识别参考，每一局部单元识别参考被映射到所述多个单元中的每一者的原始索引；使用网格数据、井数据和渗透性数据来产生所述子域中的所述多个单元中的每一者之间的可透性特性，其中所述网格数据、井数据和渗透性数据是使用所述初始局部单元识别参考读取到单独应用服务器的存储器中的；确定邻近于所述子域的至少一个其它子域，以及所述多个网格单元中的哪些网。
9、格单元与所述至少一个其它子域的网格单元共享至少一个面；根据所述网格单元是否与所述至少一个其它子域的网格单元共享至少一个面来对所述多个网格单元中的每一者重新编索引；根据所述多个网格单元中的每一者的所述可透性对所述多个网格单元中的每一者重新编索引；以及在与邻近于具有所述一个其它子域的所述子域的所述至少一个其它子域共享至少一个面的所述网格单元之间传输模拟数据。9根据权利要求8所述的计算机实施的方法，其中所述地质特性包含深度、多孔性、可透性、岩石区、岩石性质和渗透性中的至少一者。10根据权利要求8或9所述的计算机实施的方法，其中在连接在一起以形成计算机群集的第一应用服务器和单独应用服务器上实施所述计算。
10、机实施的方法。11根据权利要求10所述的计算机实施的方法，其中所述第一应用服务器和所述单独应用服务器在广域网上连接在一起，使得所述第一应用服务器和所述单独应用服务器彼此远距离定位。12根据权利要求10或11所述的计算机实施的方法，其中文件服务器将地质特性存储在用于所述多个地质特性中的每一者的单独字段中，且所述应用服务器使用计算机程序产品存取所述字段中的每一者以运行模拟计算。13根据权利要求10或11所述的计算机实施的方法，其中文件服务器存取网格数据、井数据和渗透性数据以及地质特性并将之存储在其上的数据库中，所述文件服务器上存储有数据库计算机程序产品，允许所述第一应用服务器和所述单独应用服务器使。
11、用所述数据库程序产品存取井特性或地质特性。权利要求书CN103097657A3/3页414根据权利要求13所述的计算机实施的方法，其中并行写入所述多个子域中的每一者的模拟结果，并将其以基于全局单元索引的全局表格存储在所述数据库中。15一种计算机程序，其包括适于在所述程序在计算机上运行时执行根据权利要求8到14中任一权利要求所述的所有步骤的计算机程序代码构件。16根据权利要求15所述的计算机程序，其体现于计算机可读媒体上。权利要求书CN103097657A1/13页5用以产生非结构化网格且进行并行储集层模拟的机器、计算机程序产品和方法技术领域0001本发明涉及油气储集层模拟，且更明确地说，涉及用。
12、以针对多种模拟模型大小实现油气储集层的可缩放并行处理的机器、计算机程序产品和方法。背景技术0002地下地质体或地层含有多阶段、多成分流体，且因此，原油储集层可含有石油、天然气、水和若干组成化合物，可对其进行建模以预测来自储集层的流体流，这也被称为储集层模拟。可在钻井之前或之后运行储集层模拟模型，以确定各种方法的生产速率等。0003当前储集层建模技术创建由多个网格单元组成的储集层的数值网格，并处理每一网格单元的有限体积中的数据。因为储集层可能非常大且复杂，且网格单元可能数以百万计到超过十亿，因此模拟模型运行起来可能花费若干小时到数天。合乎需要的运行时间是以分钟计到最多几小时，因为历史匹配通常需要。
13、数百次运行。因此，沙特阿美石油公司SAUDIARAMCO的POWERSTM程序被创建以使用并行计算来加速数据处理。如由POWERSTM程序执行的并行计算将数值网格划分为多个域，其中每个域由多个网格单元组成。所述数值网格为结构化网格，这意味着可将每一网格单元描述为相同的，即每一内顶点是随固定数目个单元而来，且每一单元由固定数目个面和边界定。结构化网格可使用笛卡尔坐标I，J，K或某一其它类似映射方法来定位用于数据处理的网格单元。为了运行所述模拟，将使用地质模型多孔性、渗透性等描述的岩石性质以及岩层的几何形状和与井身有关的数据读取到每一计算机中。因为将域细分为若干有限体积或网格单元，所以接着为每一网。
14、格单元构造质量、动量和能量的守恒等式。这些平衡等式表示存储在网格块中的这些量因块间通量而产生的变化的离散时间速率，以及所述量因正被建模的物理和化学过程而产生的源汇，且因此这些平衡等式为涉及复杂函数的一组离散非线性偏微分等式。最后，通过将映射方法用于所述网格，每一计算机可安排与其它计算机的串扰以模拟经过所述域的流。图1展示其中安置有多边井的储集层的现有技术二维结构化网格。如可看到，每一网格单元是均匀的，与网格单元的地质特征或网格单元与井的接近性无关。0004遗憾的是，储集层具有沉积成因，且具有多个层，所述层各处具有厚度和深度变化，其并不整齐地遵循结构化网格的图案。举例来说，一层可能因缺乏沉积或后。
15、续侵蚀而局部消失，这被称为尖灭。并且，随地质时间的过去的抬升地壳的上升和下陷地壳的下降可导致所述层的断层和压裂。除储集层的复杂性之外，可能将复杂的井钻入储集层中以从中提取流体，或将流体注入其中以维持压力或增强采油操作，即这些井可为多分支的。简单地说，结构化网格在这些情况下并不产生准确的流模型。为了准确性，需要经建立以表示地质层和井的更好的非结构化网格，其将表示断层、压裂、尖灭和井几何形状。0005为了创建非结构化网格，将油气储集层细分为非均匀的基本有限体积，即网格单元或网格块。这些网格单元可具有可变数目的面和边，所述面和边经定位以尊重地质结构的物理边界以及嵌入储集层内的井几何形状。因此，这些地。
16、图可能非常复杂。非结构化网说明书CN103097657A2/13页6格化方法的实例包含维诺VORONOI图，即其中每一单元具有相比于任何其它维诺位点或点较靠近一个维诺位点或点的面和边的网格。图2是二维维诺网格的实例。虽然非结构化网格较准确地反映地质体的地质特征，但为了使用并行处理技术来执行非结构化网格模拟，必须用可由处理每一域的计算机存取的全局散列表代替全局坐标系例如，I，J，K笛卡尔编索引，以安排单元和域串扰。遗憾的是，用于具有例如数千万到超过十亿个单元的模型的全局散列表可压倒并行计算机中的每一者的存储器。0006除现有技术储集层网格的问题之外，模拟具有多边井的储集层需要较多的数据输入并使用。
17、较复杂的算法，且用于这些类型的生产方法的模拟模型可能非常繁琐，即使使用POWERSTM系统也是如此。这些等式的计算复杂性因通常为数千万到数亿个网格单元的地质模型大小而进一步复杂化。由于寻找对具有多阶段不连续性的数百万到几十亿个非线性偏微分等式的解是计算复杂度很高的，因此通常经由被称为尺度提升的过程即，用于多个网格单元的岩石性质的平均化以比地质模型粗略的尺度建立储集层模拟模型。虽然计算上较高效，但尺度提升使模拟模型变得不准确。非常希望开发可直接使用原始地质模型而无需尺度提升且同时可尊重复杂的井几何形状和地质学的模拟系统。0007因此，本发明中的机器、方法和程序产品构成通过将非结构化网格用于复杂的。
18、储集层和多边井且在无尺度提升的情况下在地震尺度地质模型下使用结构化网格来进行所要模型大小从小模型到超过十亿个单元的模型的可缩放并行储集层模拟的促成技术。发明内容0008鉴于前述内容，本发明的各种实施例有利地提供一种用于促进多个网格类型和模拟类型的并行储集层模拟的机器、程序产品和方法，且其不需要使用全局散列表来定位网格单元以用于在超级计算机的计算节点之间传送，本文将计算节点描述为应用服务器。0009更具体地说，本文描述界定具有在模拟由储集层的网格界定的多个油气井的至少一个生产特性的每一应用服务器上运行的多个可执行代码的多个应用服务器的机器的实施例，所述网格由多个具有边界的单元组成，所述边界由地质。
19、特性、复杂的井几何形状以及所述储集层的用户指定的单元大小界定。所述应用服务器具有处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可在所述处理器上操作。在每一应用服务器上执行的软件代码共同致使所述应用服务器执行将网格其单元已先前被编索引，且连续地存储在计算机磁盘上分为多个子域的过程，每一子域最佳含有几乎相等数目的单元，以基于待使用的用户指定数目的应用服务器进行处理；以及为每一应用服务器指派所述多个子域之中的子域的所有权的过程。计算机可读指令可包括从地表下土壤的地质特性和井几何形状创建多个单元，所述多个单元具有与对应于所述地质特性和井几何形状的多个点中的每一者等距形成的面，减除。
20、不活动的任何网格单元；以及将剩余单元分为多个子域，且为所述单元中的每一者指派原始索引；且至少一个单独应用服务器具有处理器和上面存储有计算机可读指令的存储器。至少一个应用服务器可被指派至少一个子域且包含计算机程序产品，所述计算机程序产品可在存储器上操作，用于执行使用单元的特性和在至少一个子域内的位置对所述多个单元中的每一者的局部单元识别参考重新排序的过程，以及模拟储集层的至少一个生产特性的过程。此些计算机可读指令可包括为子域中的多个单元中的每一者创建初始局部单元识别参考，每一局部单元识别参考映射到所述说明书CN103097657A3/13页7多个单元中的每一者的原始索引；使用网格数据、井数据和渗。
21、透性数据产生子域中的多个单元中的每一者之间的可透性特性，使用初始局部单元识别参考将所述网格数据、井数据和渗透性数据读取到单独应用服务器的存储器中；确定邻近于所述子域的至少一个其它子域，以及所述多个网格单元中的哪些网格单元与至少一个其它子域的网格单元共享至少一个面；根据网格单元是否与至少一个其它子域的网格单元共享至少一个面来对多个网格单元中的每一者重新编索引；根据多个网格单元中的每一者的可透性对多个网格单元中的每一者重新编索引；以及在用于与邻近于具有所述一个其它子域的子域的至少一个其它子域共享至少一个面的网格单元的应用服务器之间传输模拟数据。0010本发明还描述根据本发明的示范性实施例的计算机程。
22、序产品。所述示范性计算机程序产品可在机器群集上操作，其中每一机器界定一个计算机且存储在计算机的存储器中，所述计算机程序产品可执行将界定储集层的网格分为多个子域和多个单元的集合过程；使用单元的特性和在至少一个子域内的位置对所述多个单元中的每一者的局部单元识别参考进行重新排序的过程；以及模拟储集层的至少一个生产特性的过程。计算机程序产品可执行以下步骤从地表下土壤的地质特性和井几何形状创建多个单元，所述多个单元具有与对应于所述地质特性和井几何形状的多个点中的每一者等距形成的面；减除不活动的任何网格单元，并将剩余单元分为多个子域；为所述单元中的每一者指派原始索引；为所述子域中的所述多个单元中的每一者创。
23、建初始局部单元识别参考，每一局部单元识别参考映射到所述多个单元中的每一者的原始索引；使用网格数据、井数据和渗透性数据来产生所述子域中的所述多个单元中的每一者之间的可透性特性，使用所述初始局部单元识别参考将所述网格数据、井数据和渗透性数据读取到所述单独应用服务器的所述存储器中；确定邻近于所述子域的至少一个其它子域，以及所述多个网格单元中的哪些网格单元与所述至少一个其它子域的网格单元共享至少一个面；根据所述网格单元是否与所述至少一个其它子域的网格单元共享至少一个面来对所述多个网格单元中的每一者重新编索引；根据所述多个网格单元中的每一者的所述可透性对所述多个网格单元中的每一者重新编索引；以及在与邻近。
24、于具有所述一个其它子域的所述子域的所述至少一个其它子域共享至少一个面的所述网格单元之间传输模拟数据。0011本发明还描述根据本发明的示范性实施例的计算机实施的方法，其用于执行将界定储集层的网格分为多个子域以供处理的过程、使用所述单元的特性和在所述至少一个子域内的位置来对所述多个单元中的每一者的局部单元识别参考重新排序的过程，以及模拟所述储集层的至少一个生产特性的过程。所述计算机实施的方法可执行以下步骤从地表下土壤的地质特性和井几何形状创建多个单元，所述多个单元具有与对应于所述地质特性和井几何形状的多个点中的每一者等距形成的面；减除不活动的任何网格单元，并将剩余单元分为多个子域；为所述单元中的每。
25、一者指派原始索引；为所述子域中的所述多个单元中的每一者创建初始局部单元识别参考，每一局部单元识别参考映射到所述多个单元中的每一者的原始索引；使用网格数据、井数据和渗透性数据来产生所述子域中的所述多个单元中的每一者之间的可透性特性，使用所述初始局部单元识别参考将所述网格数据、井数据和渗透性数据读取到所述单独应用服务器的所述存储器中；确定邻近于所述子域的至少一个其它子域，以及所述多个网格单元中的哪些网格单元与所述至少一个其它子域的网格单元共享至少一个面；根据所述网格单元是否与所述至少一个其它子域的网格单元共享说明书CN103097657A4/13页8至少一个面来对所述多个网格单元中的每一者重新编索。
26、引；根据所述多个网格单元中的每一者的所述可透性对所述多个网格单元中的每一者重新编索引；以及在与邻近于具有所述一个其它子域的所述子域的所述至少一个其它子域共享至少一个面的所述网格单元之间传输模拟数据。0012因此，如本文将在下文描述，所述机器、计算机程序产品和方法的实施例允许使用复杂的地质、井和生产特性以及超过十亿个网格单元进行的可缩放并行储集层模拟。附图说明0013为了可更详细地理解将变得明显的本发明的特征和优点以及其它内容，上文已参考本发明的实施例简要概述了本发明的较特定描述，实施例在附图中说明，附图形成本说明书的一部分。然而，将注意，图式仅说明本发明的各种实施例，且因此将不被视为限制本发明。
27、的范围，因为其还可包含其它有效实施例。0014图1是根据现有技术的结构化网格中的多边井的近似井几何形状的图，其中网格未根据产生特性而最佳化；0015图2是根据现有技术且在本发明中使用的非结构化网格中的多边的近似井几何形状，其中网格根据生产特性而最佳化；0016图3A是根据本发明实施例的用于使用并行计算来处理模拟的分布式网络的图；0017图3B是根据本发明实施例的非结构化/结构化储集层模拟的并行处理的数据和工作流图；0018图4A是根据本发明实施例的分布式网络中所使用的应用服务器的框图；0019图4B是根据本发明实施例的展示可在其上操作的各种组件且用于分布式网络中的应用服务器的图；0020图5A。
28、是上面安装有存储器和本发明的实施例的程序产品的预处理器计算机的图；0021图5B是上面安装有存储器和本发明的实施例的程序产品的应用服务器的图；0022图5C是可在图5A的本发明的实施例的预处理服务器和应用服务器上操作的计算机程序的操作的系统流程图；0023图6是展示根据本发明实施例的子域及其邻域的图；0024图7是展示根据本发明实施例的细分为子域的非结构化网格的图；0025图8是展示根据本发明实施例的子域的图，其展示所述子域的内部区、内晕区和外晕区；0026图9是展示根据本发明实施例的子域的图，其展示用于网格单元的示范性全局单元编号；0027图10是子域的图，其展示根据网格单元在子域内或外晕区。
29、内的位置的网格单元排序的第一排列；0028图11是展示根据本发明实施例的子域的局部图表的表，其展示子域的外区中的单元的局部单元识别编号与连接到子域的所述外区中的所述单元的单元的全局单元识别编号的关系；0029图12是展示根据本发明实施例的子域之间的连接性的表；说明书CN103097657A5/13页90030图13是展示根据本发明实施例的子域内的单元的连接性的表；0031图14是根据本发明实施例的子域的图，其展示根据网格单元在子域的内部区、子域的内晕区或子域的外晕区中的位置对网格单元的局部编号中的单元排序的第二排列；0032图15是根据本发明实施例的子域6的图，其展示根据单元的可透性对网格单元。
30、的局部编号中的单元排序的第三排列；0033图16是展示根据本发明实施例的基于排除自身连接的最终排列的局部单元ID的连接性的表；以及0034图17是根据本发明实施例的用于子域的局部单元ID到全局单元ID的映射。具体实施方式0035下文现在将参考其中展示本发明实施例的附图来更全面地描述本发明。然而，本发明可以许多不同形式体现，且不应被解释为限于本文所陈述的所说明实施例；相反，提供这些实施例是为了使本发明将为透彻且完整的，且将向所属领域的技术人员完全传达本发明的范围。相同编号始终指代相同元件。0036图3A和3B描述界定本发明的机器的实施例的示范性连网计算机群组。然而，如所属领域的技术人员将认识到，。
31、本发明的发明性机器、程序产品和方法可在各种各样的计算机硬件上实施，从单个PC工作站到图3B和4B中所说明的大规模并行高性能超级计算机，涉及数千个计算机节点上的数千个处理核心。由此，虽然本文中未具体描述这些实施例，但它们包含在本发明的范围内。参看图3A和3B详细描述示范性的发明性机器。所述示范性机器由以下各项组成预处理服务器302，用于产生和管理储集层网格并将网格数据引导到存储装置中；多个应用服务器304，用于接收网格、井生产和完成数据，并处理储集层模拟；文件服务器306，用于管理模拟数据、储集层网格、地质数据、井生产数据以及井完成数据并将其存储在存储器中的文件或数据库中；后处理服务器308，用。
32、于处理完成的模拟数据；工作站310，用于检视由应用服务器304和计算机网络316产生的模拟和井性能数据，以用于将预处理服务器302、应用服务器304、文件服务器306和后处理服务器308连接到工作站310。0037如图所示，机器可使用至少一个文件服务器306来管理井生产和完成数据、网格数据和模拟数据，且允许预处理服务器302、后处理服务器308和多个应用服务器304将数据上载到文件服务器306和从文件服务器306下载数据。文件服务器306可包含数据库，例如井完成数据库314、井轨迹调查数据库316、地质模型数据库318和用户网格化输入数据库320，其各自将数据提供给预处理服务器302；存储由预。
33、处理服务器302产生且输入到应用服务器304中的网格几何形状、网格地质性质、网格井射孔、模型数据、井历史的数据库或文件；存储由应用服务器304产生且输入到后处理服务器308中的输出地图、井输出和性能计算的数据库或文件；以及存储从后处理服务器308输出的3D视觉化数据、井绘图分析和历史匹配分析的数据库或文件。文件服务器306可为网络附接存储装置NAS、存储区域网络SAN或直接存取存储装置DAS或其任何组合，包括例如多个硬盘驱动器。文件服务器306还可允许各种用户工作站310存取和显示存储在其上的数据。因此，如此项技术中已知，文件服务器308上可存储有数据库管理系统，例如控制数据库例如314/31。
34、6/318/320中的数据的组织、存储、管理和检索的一组软件程序，如此项技术中已说明书CN103097657A6/13页10知。0038数据库314/316/318/320以及存储在文件服务器306中的任何其它数据库或文件可为如图所示的单独数据库，或同一数据库，且井完成数据例如井生产、完成和注入数据、地质数据例如流体动态、岩石孔隙度等以及模拟数据例如完成或部分完成的网格或模拟可存储在文件服务器存储器的单独部分中的多个数据库、表格或字段中。如所属领域的技术人员将了解，文件服务器306向预处理服务器302、应用服务器304中的每一者以及工作站310提供经由例如数据库管理软件或其它应用程序对数据库的。
35、存取。此外，代替或除文件服务器306之外还可使用数据库服务器存储数据库，且此配置在本发明的范围内。在一些配置中，文件服务器306可经配置以使得存储模拟数据和动态模拟结果的输出快照的数据文件的组织与用以运行模拟模型的应用服务器304的数目无关。由此，本发明性方法可产生编索引系统以进行并行分散的I/O，其中每一应用服务器304读取数据并将模拟的其部分的结果写入到文件服务器中的确切位置即，数据文件。在此实施例中，与所使用的应用服务器的数目无关，存储在数据文件中的数据和结果总是相同。在一些应用中，井和储集层数据可存储在数据库中，但从网格器315输出的网格数据的全部或一部分可存储在编入索引的文件中，且以。
36、全局单元编索引来组织，所述全局单元编索引不随用以运行模型例如，压缩稀疏行CSR格式的应用服务器304的数目而变。0039如此项技术中已知，CSR格式存储指示模型中的网格单元的空间连接性的数据。因此，在此些实施例中，图3B中所表示的一些数据库和文件可将CSR格式用于数据集。在这点上，可使用CSR协议来界定数据集阵列参数。由网格器315创建的数据集存储在文件服务器306中，且可由数据集类型、数据秩、数据集维数和单位界定，数据集类型、数据秩、数据集维数和单位接着可由应用服务器304读取以执行模拟。文件服务器306可一起存储足够的数据集以利用本发明的3D非结构化网格来完全且唯一地界定储集层几何形状。0。
37、040返回到图3A，工作站310使用例如通信网络315连接到机器300。工作站310可为如此项技术中已知的任何个人计算机PC，且可运行与本文论述的连网系统兼容的UNIX、哩纳克斯LINUX、或某一其它操作系统。此外，工作站310可存取存储在预处理和后处理服务器上的计算机程序产品，以输入模拟或处理参数。举例来说，位于工作站310处的模拟工程师可通过存储在工作站上或可在工作站上存取的软件应用程序来手动选择流体参数、生产特性，即运行具有各种井类型例如具有不同数目和大小的侧边的多边井、储集层或模拟大小、岩石特征等的模拟。从工作站输入的数据可存储在文件服务器306的存储器、预处理服务器302的存储器或后。
38、处理服务器308的存储器上，以供在储集层模拟期间存取。如监视模拟可能需要，储集层工程师还可在应用服务器304上存取模拟数据部分或完整、模拟特性、运行时间、处理器速度、计算进程运行等。如所属领域的技术人员将了解，工作站310有可能通过通信网络与单独的网或网络服务器介接以存取所述模拟。0041通信网络315将工作站310、机器300和各种连网组件连接在一起。如所属领域的技术人员将了解，计算机网络315可使用局域网“LAN”或广域网“WAN”或其组合来连接所有系统组件。举例来说，预处理服务器302、文件服务器306、应用服务器304和后处理服务器308可私下连网，以允许计算节点之间较快的通信和较好的。
39、数据同步，或可使用LAN来连网预处理服务器302、应用服务器304、文件服务器306和后处理服务器308，其中说明书CN103097657A107/13页11网络服务器未图示使用WAN来与工作站310介接。因此，虽然未描绘所有此些配置，但所有配置均在本发明的范围内。0042举例来说，至少一个预处理服务器302和应用服务器304执行本发明的发明性方法的功能，且用以执行储集层模拟。另外，尽管表示为一个服务器，但预处理服务器302可为多个服务器，例如可配置为多个单独的应用服务器和一个网络服务器，创建非结构化3维储集层网格，并为分布式计算机指派网格的一部分以供处理，如在下文中将论述。应用服务器304针。
40、对加载到服务器中以供处理的网格单元中的每一者执行模拟处理功能。如所属领域的技术人员将了解，虽然描绘为应用服务器，但应用服务器304中的每一者可为可由个别储集层工程师用来存取数据的工作站。然而，所属领域的技术人员将了解，本文所述的并行处理技术是作为实例，且本发明的方法和网格化软件可在串行处理环境中使用。重要的是，如网格计算中已知，每一应用服务器执行井历史和网格数据的分布式读取以供处理。如所属领域的技术人员将了解，存取文件服务器302的每一应用服务器仅读取关于一个进程节点的数据。0043如图3A中所示，文件服务器306连接到应用服务器304的网络。将应用服务器304描绘为单独连网在TCP/IP网络。
41、上，其允许计算节点之间的快速通信，但取决于群集架构，应用服务器304和预处理服务器302两者可单独连网。举例来说，可将应用服务器304配置为网格群集，其中每一应用服务器上加载有单独软件，其从文件服务器306读取计算数据以执行数据处理。或者，如所属领域的技术人员将认识到，应用服务器304可配置为计算群集或贝奥武夫BEOWULF群集，其中预处理服务器302或类似的服务器使用允许数据交换的通信库将文件分布到应用服务器304。如所属领域的技术人员还将认识到，存在若干用于部署分布式计算系统的不同方法，且所有这些方法均在本发明的范围内。此外，对于预处理服务器302和应用服务器304中的每一者，所述系统架构。
42、可支持多种操作系统和通信软件。举例来说，优尼克斯UNIX、哩纳克斯LINUX、微软计算群集MICROSOFTCOMPUTECLUSTER等是可用以形成与本文预期的超级计算机类似的超级计算机的操作系统的实例，且可使用消息传递接口MPI介接或并行虚拟机PVM软件库来提供本文中的服务器之间的通信，在下文详细论述此情况。0044现在将描述示范性预处理服务器302。预处理服务器可存取文件服务器，以获得例如来自井完成数据库314、井轨迹调查数据库316、地质模型数据库318和用户网格化输入数据库320的数据。预处理服务器302可使用非结构化网格产生软件来执行初步计算和网格产生。举例来说，网格器315预处理。
43、来自数据库的数据，以网格化储集层，并使用例如由乔治卡里皮斯GEORGEKARYPIS在明尼苏达大学生产且在HTTP/GLAROSDTCUMNEDU/GKHOME/VIEWS/METIS可供下载的用于分割网格的METIS软件应用程序来分割网格以供处理。应用服务器304使用网格来处理储集层模拟，其输出可接着由后处理服务器308解译。具体地说，后处理服务器308存取模拟器结果，包含地图输出、井输出和性能输出，其可存储在文件服务器306上，且产生用户友好的数据显示。举例来说，后处理服务器上可加载有软件，其提供储集层的3D视觉化、储集层内的井绘图，且产生模拟结果与历史模拟相比较的分析。如所属领域的技术人。
44、员将了解，虽然为了简单起见而描绘为单独的服务器，但预处理服务器和后处理服务器可配置为同一服务器或服务器群集。最后，工作站310可存取后处理服务器308或文件服务器306，以例如修改、指定、控制、上载、下载或指导任何输出说明书CN103097657A118/13页12软件。如所属领域的技术人员将了解，上文论述的实施例具有存储在预处理服务器302上的井历史软件、网格数据软件、地图输出软件和性能输出软件，但这些软件可不只是存储在服务器或计算机上。0045图5A详细描述预处理服务器302的结构。预处理服务器302包括存储器405、程序产品407、处理器以及输入/输出装置“I/O装置”未图示。I/O装置。
45、经由网络将预处理服务器302连接到文件服务器306、应用服务器304和分布式计算机308，且可为任何I/O装置408，包含但不限于通过PCI总线连接到母板的网络卡/控制器，或内建到母板中以将预处理服务器302连接到网络314的硬件。I/O装置连接到处理器未图示。处理器是预处理服务器302的“大脑”，且由此执行程序产品407，并结合I/O装置而工作以将数据引导到存储器405，且将来自存储器405的数据发送到网络。以此方式，处理器还可使程序产品407可用于应用服务器304和工作站310。处理器可为适于用在预处理服务器302中的任何市售处理器或多个处理器，例如多核处理器、微架构呐黑勒姆NEHALEM。
46、、AMDOPTERONTM多核处理器等。如所属领域的技术人员将了解，处理器还可包含允许预处理服务器302连接到显示器未图示和键盘的组件，其将允许用户直接存取处理器和存储器405。存储器405可存储若干预处理和后处理软件应用程序，以及与本文所述的方法有关的井历史和网格数据。由此，如处理本发明的实施例所需，存储器405可由非易失性存储器例如，硬盘、快闪存储器、光盘等和易失性存储器例如，SRAM、DRAM、SDRAM等两者组成。如所属领域的技术人员将了解，虽然将存储器405描绘为在例如预处理服务器302的母板上，但存储器405还可为连接到预处理服务器405的单独组件或装置，例如快闪存储器。存储器40。
47、5还可存储工作站310可存取且在预处理服务器302上运行的应用程序。0046重要的是，如网格计算中已知，预处理服务器302创建非结构化网格和网格分区并计算单元性质以供存储在文件服务器306上，使得网格可供应用服务器304存取以进行处理。如所属领域的技术人员将了解，存取文件服务器306的每一应用服务器仅被允许读取与一个子域以及所述子域的邻近单元有关的数据。此外，如所属领域的技术人员将认识到，展示为上面存储有多个应用程序的预处理服务器302可仅存取存储在文件服务器上的数据，以计算用以保存在预处理服务器上的网格数据以及处理速度。0047使用例如如MPI介接等通信软件，每一预处理服务器302可与文件服。
48、务器306通信，且文件服务器306可与应用服务器304通信。如此项技术中已知，MPI介接伴有多个库功能，其包含但不限于发送/接收操作、在笛卡尔或类似图表的逻辑数据处理304或非结构化拓扑之间选择、组合计算的部分结果、使应用服务器针对子域之间的数据交换而同步，以及获得与网络有关的信息，例如计算会话中的进程的数目、应用服务器304映射到的当前处理器身份、逻辑拓扑中可接入的相邻进程等。重要的是，如此项技术中已知，MPI介接软件可结合多种软件语言而操作，包含C、C、FORTRAN等，从而允许程序产品326被编程或与以不同计算机语言编程的多个计算机软件程序产品介接，以获得较大可缩放性和功能性，例如其中将。
49、预处理服务器302实施为运行用于预处理算法的单独程序的多个服务器的实施方案。0048图4A、4B和5B详细描述应用服务器304的结构，应用服务器304使用高速企业内部网TCP/IP连接而链接在一起。类似于预处理服务器302，每一应用服务器304包括说明书CN103097657A129/13页13存储器400、程序产品326、处理器401以及输入输出装置“I/O”403。I/O装置403经由网络将应用服务器304连接到文件服务器308、其它应用服务器304以及预处理服务器302，且可为任何I/O装置403，包含但不限于通过PCI总线连接到母板的网络卡/控制器，或内建到母板中以将应用服务器304连接到网络未图示的硬件。如可看到，I/O装置403连接到处理器401。处理器401是应用服务器304的“大脑”，且由此执行程序产品404，且结合I/O装置403而工作以将数据引导到存储器400，且将来自存储器400的数据发送到网络。处理器401可为适于用在应用服务器中的任何市售处理器或多个处理器，例如多核处理器、微架构呐黑勒姆NEHALEM、AMDOPTERONTM多核处理器等。如所属领域的技术人员将了解，处理器401还可包含允许应用服务器304连接到显示器未图示和键盘的组件，其将允许用户直接存取处理器401和存储器400，但应用服务器304的此些配置可降低计算群集的处理速度。0049存储器4。