一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法及系统与流程

1.本发明涉及油气田开发技术领域，更具体地，涉及一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法及系统。


背景技术：

2.数字孪生系统是近年来工业领域追逐的热点。其核心内容即为真实工业系统的虚拟映像。该映像存在于计算机当中，不仅能够实时反映真实工业系统的各种状态，而且能够有效预测其未来的变化趋势，因此具有广阔的应用和发展前景。油气田一体化数字孪生系统，一般指的是在计算机中复现出整个油气田一体化模型。该模型即包括地下的油气藏、油井，也包括地面的管网系统、集输站、处理站等。
3.在本发明技术之前，现有的油气藏模块过程中，尚未形成真正的数字孪生系统，仅有部分研究建议以等比例和实际坐标对于油气藏模型进行显示。但由于油藏的体积很大、管线的距离很长，导致油气田级别的数字孪生模型的空间尺度非常大。相比之下，采油平台、集输站、处理站等的体积非常小。按照实际坐标进行显示会造成这些对象完全查看不到的问题。此外，考虑到油气藏的各个区块和层级之间存在相互关联的情况，如何自动的调节实现油气藏关键信息孪生展示是一个难点。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明提出了一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法及系统，通过提供一套能够自适应关联显示状态关键程度的一个动态坐标变换调整方式，实现最快速的向用户传达出该系统各个部件的运行状态。
5.根据本发明实施例第一方面，提供一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法。
6.在一个或多个实施例中，优选地，所述一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法包括：获得油气田实际物理系统俯视图，进行平面区域划分；实时计算各个区域的关键程度和重要度；根据所述关键程度和所述重要度调整所述平面区域的显示面积；将全部的所述平面区域进行多边形拆分，获得多个三角形，根据所述三角形进行仿射变换；获得多边形内纵向油气的底层分布，获得纵向区域划分；根据所述纵向区域划分获得底层拆分展示的油气田数字孪生展示界面。
7.在一个或多个实施例中，优选地，所述获得油气田实际物理系统俯视图，进行平面区域划分，具体包括：获取油气田实际物理系统的全部连接对象；对全部的对象进行划分，包括4类对象：地下油气藏地质模型、管线模型、油气井模
型和人工建筑模型；将利用多边形轮廓线依次将全部的对象包围，形成平面区域划分。
8.在一个或多个实施例中，优选地，具体包括：获取每个区域的油藏量，利用第一计算公式计算平均油藏量；根据第二计算公式计算单位时间的损坏次数；利用第三计算公式计算单位时间的用户关注次数；利用第四计算公式计算每个i区域对应的x区域关键程度；利用第五计算公式计算每个区域的重要度；利用第六计算公式计算每个区域的关键程度；所述第一计算公式为：其中，di为第i区域的平均油藏量，yi为第i区域的油藏量，mi为第i区域的面积；所述第二计算公式为：其中，ci为第i区域单位时间的损坏次数，cj为单位时间第j个元件的损坏次数，ni为第i区域的元件数量；所述第三计算公式为：其中，gi为第i区域单位时间的用户关注次数，gj为单位时间第j个元件的用户关注次数；所述第四计算公式为：其中，ji为单位时间内i区域发生故障的次数，g
xi
为单位时间的第x区域与第i区域同时会发生故障的次数，g
xi
为i区域的x区域关键程度；所述第五计算公式为：其中，c为平均关注度，zi为第i区域的重要度；所述第六计算公式为：其中，li为第i区域关键程度，n为区域总数。
9.在一个或多个实施例中，优选地，所述根据所述关键程度和所述重要度调整所述平面区域的显示面积，具体包括：根据所述关键程度和所述重要度，利用第七计算公式计算第一目标面积；利用第八计算公式计算长度更新比例；利用第九计算公式计算每个区域的目标更新系数；所述第七计算公式为：其中，mi为第i区域的第一目标面积，m
i0
为第i区域的初始面积。
10.所述第八计算公式为：整体对角长度其中，bi为所述长度更新比例；所述第九计算公式为：其中，ki为第i区域的目标更新系数，k
x
为第x区域的更新系数，m
all
为总体纵向长度，lm
i0
为第i区域的初始面积对应的纵向长度。
11.在一个或多个实施例中，优选地，所述将全部的所述平面区域进行多边形拆分，获得多个三角形，根据所述三角形进行仿射变换，具体包括：根据全部的所述平面区域获取全部的多边形；将多边形拆解为三角形；判断每个三角形所在区域的更新系数；建立调整前后三角形之间的仿射变换关系；对所述三角形进行仿射变换，形成更新后的平面分布。
12.在一个或多个实施例中，优选地，所述获得多边形内纵向油气的底层分布，获得纵向区域划分，具体包括：获得与多边形对应的纵向剖面图；对所述纵向剖面图进行划分，形成若干个纵向区域。
13.在一个或多个实施例中，优选地，所述根据所述纵向区域划分获得底层拆分展示的油气田数字孪生展示界面，具体包括：根据经验设置每个纵向区域的转换系数；利用线性变换进行纵向坐标变换；使得所述纵向剖面图映射为纵向目标修正图；根据所述目标修正图进行油气田数字孪生界面的纵向展示。
14.根据本发明实施例第二方面，提供一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换系
统。
15.在一个或多个实施例中，优选地，所述一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换系统包括：平面划分模块，用于获得油气田实际物理系统俯视图，进行平面区域划分；程度分析模块，用于实时计算各个区域的关键程度和重要度；映射调整模块，用于根据所述关键程度和所述重要度调整所述平面区域的显示面积；命名修正模块，用于将全部的所述平面区域进行多边形拆分，获得多个三角形，根据所述三角形进行仿射变换；纵向划分模块，用于获得多边形内纵向油气的底层分布，获得纵向区域划分；纵向修正模块，用于根据所述纵向区域划分获得底层拆分展示的油气田数字孪生展示界面。
16.根据本发明实施例第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面中任一项所述的方法。
17.根据本发明实施例第四方面，提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机程序指令，其中，所述一条或多条计算机程序指令被所述处理器执行以实现本发明实施例第一方面中任一项所述的方法。
18.本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明方案中，为了最快速的向用户传达出该系统各个部件的运行状态，提供了自动的美观、清晰、直观油气藏关键状态展示和调整。
19.本发明方案中，为了能够更加精确的反应动态过程，对动态过程进行了自适应的评估，将评估结果作为展示关联参数的调整基准，实现高效可靠的快速动态展示。
20.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
21.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法的流程图。
24.图2是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的获得油气田实际物理系统俯视图，进行平面区域划分的流程图。
25.图3是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的实时计算各个区域的关键程度和重要度的流程图。
26.图4是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的根据所述关键程度和所述重要度调整所述平面区域的显示面积的流程图。
27.图5是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的将全部的所述平面区域进行多边形拆分，获得多个三角形，根据所述三角形进行仿射变换的流程图。
28.图6是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的获得多边形内纵向油气的底层分布，获得纵向区域划分的流程图。
29.图7是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的根据所述纵向区域划分获得底层拆分展示的油气田数字孪生展示界面的流程图。
30.图8是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换系统的结构图。
31.图9是本发明一个实施例中一种电子设备的结构图。
具体实施方式
32.在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.数字孪生系统是近年来工业领域追逐的热点。其核心内容即为真实工业系统的虚拟映像。该映像存在于计算机当中，不仅能够实时反映真实工业系统的各种状态，而且能够有效预测其未来的变化趋势，因此具有广阔的应用和发展前景。油气田一体化数字孪生系统，一般指的是在计算机中复现出整个油气田一体化模型。该模型即包括地下的油气藏、油井，也包括地面的管网系统、集输站、处理站等。
35.在本发明技术之前，现有的油气藏模块过程中，尚未形成真正的数字孪生系统，仅有部分研究建议以等比例和实际坐标对于油气藏模型进行显示。但由于油藏的体积很大、管线的距离很长，导致油气田级别的数字孪生模型的空间尺度非常大。相比之下，采油平台、集输站、处理站等的体积非常小。按照实际坐标进行显示会造成这些对象完全查看不到的问题。此外，考虑到油气藏的各个区块和层级之间存在相互关联的情况，如何自动的调节实现油气藏关键信息孪生展示是一个难点。
36.本发明实施例中，提供了一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法及系统。该方案通过提供一套能够自适应关联显示状态关键程度的一个动态坐标变换调整方式，实现最快速的向用户传达出该系统各个部件的运行状态。
37.根据本发明实施例第一方面，提供一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方
法。
38.图1是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法的流程图。
39.在一个或多个实施例中，优选地，所述一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法包括：s101、获得油气田实际物理系统俯视图，进行平面区域划分；s102、实时计算各个区域的关键程度和重要度；s103、根据所述关键程度和所述重要度调整所述平面区域的显示面积；s104、将全部的所述平面区域进行多边形拆分，获得多个三角形，根据所述三角形进行仿射变换；s105、获得多边形内纵向油气的底层分布，获得纵向区域划分；s106、根据所述纵向区域划分获得底层拆分展示的油气田数字孪生展示界面。
40.在本发明实施例中，解决思路在于，如何进行油气田的信息的可靠、有效和关注关键信息的自动调整与展示，这个过程中核心是通过关联度、重要度，实时纵向坐标和横向坐标的调整，进而将连接的地层分开展示，实现直观且有效的对于油气田的数字孪生展示。
41.图2是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的获得油气田实际物理系统俯视图，进行平面区域划分的流程图。
42.如图2所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述获得油气田实际物理系统俯视图，进行平面区域划分，具体包括：s201、获取油气田实际物理系统的全部连接对象；s202、对全部的对象进行划分，包括4类对象：地下油气藏地质模型、管线模型、油气井模型和人工建筑模型；s203、将利用多边形轮廓线依次将全部的对象包围，形成平面区域划分。
43.在本发明实施例中，在整个实际物理系统的俯视图上，进行平面上的区域划分：所谓平面上的划分，即将所有需要进行显示的区域，都归属到不同的多边形中。此处所述的多边形，包括三角形、四边形及由任意多点围成的多边形。由于每个多边形都是后续平面坐标变换的基本单元，因此进行平面划分的原则是：1）将需要保持物理外观不变的实体划分到同一个多边形内；2)划分后的多边形所构成的区域，需要完全涵盖所有可能显示的对象在平面上的投影区域；3)多边形之间不能交差、嵌套；4)空间上相连接的多边形，相连接的部分需要共用顶点。
44.图3是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的实时计算各个区域的关键程度和重要度的流程图。
45.如图3所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述实时计算各个区域的关键程度和重要度，具体包括：s301、获取每个区域的油藏量，利用第一计算公式计算平均油藏量；s302、根据第二计算公式计算单位时间的损坏次数；s303、利用第三计算公式计算单位时间的用户关注次数；s304、利用第四计算公式计算每个i区域对应的x区域关键程度；s305、利用第五计算公式计算每个区域的重要度；
s306、利用第六计算公式计算每个区域的关键程度；所述第一计算公式为：其中，di为第i区域的平均油藏量，yi为第i区域的油藏量，mi为第i区域的面积；所述第二计算公式为：其中，ci为第i区域单位时间的损坏次数，cj为单位时间第j个元件的损坏次数，ni为第i区域的元件数量；所述第三计算公式为：其中，gi为第i区域单位时间的用户关注次数，gj为单位时间第j个元件的用户关注次数；所述第四计算公式为：其中，ji为单位时间内i区域发生故障的次数，g
xi
为单位时间的第x区域与第i区域同时会发生故障的次数，g
xi
为i区域的x区域关键程度；所述第五计算公式为：其中，c为平均关注度，zi为第i区域的重要度；所述第六计算公式为：其中，li为第i区域关键程度，n为区域总数。
46.本发明实施例中，重点获得了在进行数字孪生展示过程中的关联程度和重要度因子的计算过程，这个重要程度和关联度进行面积的更新运算和修正，真正的解决由于关注程度不同，在不同区域的单一元器件和故障与关注度的平衡，并结合不同区域之间的故障情况，评估重要度和关联度。单个的油气藏模型、油气集输站和处理场站的模型，其外观不能随意发生扭曲、变形，因此都被划归在了单一的多边形中。
47.图4是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的根据所述关键程度和所述重要度调整所述平面区域的显示面积的流程图。
48.如图4所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述根据所述关键程度和所述重要
度调整所述平面区域的显示面积，具体包括：s401、根据所述关键程度和所述重要度，利用第七计算公式计算第一目标面积；s402、利用第八计算公式计算长度更新比例；s403、利用第九计算公式计算每个区域的目标更新系数；所述第七计算公式为：其中，mi为第i区域的第一目标面积，m
i0
为第i区域的初始面积。
49.所述第八计算公式为：整体对角长度其中，bi为所述长度更新比例；所述第九计算公式为：其中，ki为第i区域的目标更新系数，k
x
为第x区域的更新系数，m
all
为总体纵向长度，lm
i0
为第i区域的初始面积对应的纵向长度。
50.在本发明实施例中，由于总体的显示面积是有限的，因此为了保障每次信息的更新不会产生部分的更新面积超过原始的显示面积要求的情况，首先确定了具体的面积更新的比例，进而根据更新比例进行了不同的目标更新系数的修正，使得最终获得的更新过程以原始的纵向长度为基础进行更新，但是又保障了油气藏模拟过程中的纵向长度不超过预设的限度。
51.图5是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的将全部的所述平面区域进行多边形拆分，获得多个三角形，根据所述三角形进行仿射变换的流程图。
52.如图5所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述将全部的所述平面区域进行多边形拆分，获得多个三角形，根据所述三角形进行仿射变换，具体包括：s501、根据全部的所述平面区域获取全部的多边形；s502、将多边形拆解为三角形；s503、判断每个三角形所在区域的更新系数；s504、建立调整前后三角形之间的仿射变换关系；s505、对所述三角形进行仿射变换，形成更新后的平面分布。
53.在本发明实施例中，将所有多边形拆分为三角形，并建立调整前后三角形之间的仿射变换关系：如果划分时使用了四边形、五边形等多边形来划分区域，则需要将其拆分成多个三角形。拆分的方法可以是任意的，但需要确保的是调整前后网格的拆分方法是一致的。需要说明的是，由于变换前后拆分方法一致，因此获得的三角形数量也是一样的。故接下来即可建立变换前后相对应三角形之间的仿射变换矩阵。
54.图6是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的获得多边形内纵向油气的底层分布，获得纵向区域划分的流程图。
55.如图6所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述获得多边形内纵向油气的底层分布，获得纵向区域划分，具体包括：s601、获得与多边形对应的纵向剖面图；s602、对所述纵向剖面图进行划分，形成若干个纵向区域。
56.在本发明实施例中，之所以需要进行模型垂向上坐标的调整，是因为对油气田一体化模型来说，其中的油气藏模型一般位于地下数千米以下，现在的通行的做法，是将纵向的坐标轴进行压缩（例如让纵向的坐标轴尺度为水平方向的0.1倍）。但由于油气藏模型自身的高度一般都在100m以内，将纵向缩小后，往往使得用户肉眼无法察觉到油气藏自身构造的起伏。因此，需要一种新的方法来对模型的纵向坐标进行变换处理。因为对纵向的缩放主要针对的就是油气井与油气藏模型。
57.图7是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换方法中的根据所述纵向区域划分获得底层拆分展示的油气田数字孪生展示界面的流程图。
58.如图7所示，在一个或多个实施例中，优选地，所述根据所述纵向区域划分获得底层拆分展示的油气田数字孪生展示界面，具体包括：s701、根据经验设置每个纵向区域的转换系数；s702、利用线性变换进行纵向坐标变换；s703、使得所述纵向剖面图映射为纵向目标修正图；s704、根据所述目标修正图进行油气田数字孪生界面的纵向展示。
59.在本发明实施例中，对每个区域，建立一个纵向坐标（z坐标）变换公式：从实用的角度出发，该公式一般都应是一个线性的公式，即z’=az b的形式，其中a、b都是系数，系数a控制了该段区域纵向上的压缩比例，系数b是一个高度调节因子，改变不同区域之间的相对位置。a、b的取值需要结合实际模型的情况给出，对每个区域中的模型包括油气藏模型和井轨迹的z坐标依次进行修改。使不同地层之间的距离被拉大了，每个地层更加明显。将相邻的储层可以拆开来显示，以上即纵向坐标调整的全部过程。
60.根据本发明实施例第二方面，提供一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换系统。
61.图8是本发明一个实施例的一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换系统的结构图。
62.在一个或多个实施例中，优选地，所述一种油气田级别数字孪生模型空间坐标变换系统包括：平面划分模块801，用于获得油气田实际物理系统俯视图，进行平面区域划分；程度分析模块802，用于实时计算各个区域的关键程度和重要度；映射调整模块803，用于根据所述关键程度和所述重要度调整所述平面区域的显示面积；命名修正模块804，用于将全部的所述平面区域进行多边形拆分，获得多个三角形，根据所述三角形进行仿射变换；纵向划分模块805，用于获得多边形内纵向油气的底层分布，获得纵向区域划分；
纵向修正模块806，用于根据所述纵向区域划分获得底层拆分展示的油气田数字孪生展示界面。
63.在本发明实施例中，模块化设计实现对于一个油气田数字孪生的纵向和横向划分，完成高效、可靠和直观的油气藏数字孪生展示。
64.根据本发明实施例第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面中任一项所述的方法。
65.根据本发明实施例第四方面，提供一种电子设备。图9是本发明一个实施例中一种电子设备的结构图。图9所示的电子设备为通用油气田级别数字孪生模型空间坐标变换装置。如图9所示，电子设备900包括中央处理单元(cpu)901，其可以根据存储在只读存储器(rom)902中的计算机程序指令或者从存储单元908加载到随机访问存储器(ram)903中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram 903中，还可存储电子设备900操作所需的各种程序和数据。cpu 901、rom 902以及ram903通过总线904彼此相连。输入/输出(i/o)接口905也连接至总线904。
66.电子设备900中的多个部件连接至i/o接口905，包括：输入单元906、输出单元907、存储单元908，处理单元901执行上文所描述的各个方法和处理，例如本发明实施例第一方面描述的方法。例如，在一些实施例中，本发明实施例第一方面描述的方法可被实现为计算机软件程序，其被存储于机器可读介质，例如存储单元908。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 902和/或通信单元909而被载入和/或安装到电子设备900上。当计算机程序加载到ram 903并由cpu 901执行时，可以执行本发明实施例第一方面描述的方法的一个或多个操作。备选地，在其他实施例中，cpu901可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为本发明实施例第一方面描述的方法的一个或多个动作。
67.本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明方案中，为了最快速的向用户传达出该系统各个部件的运行状态，提供了自动的美观、清晰、直观油气藏关键状态展示和调整。
68.本发明方案中，为了能够更加精确的反应动态过程，对动态过程进行了自适应的评估，将评估结果作为展示关联参数的调整基准，实现高效可靠的快速动态展示。
69.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
70.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
71.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特
定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
72.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
73.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。