專利名稱：用于模擬成熟油氣田的產(chǎn)量模擬器的制作方法
用于模擬成熟油氣田的產(chǎn)量模擬器技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是油氣田的開發(fā)。更具體地，本發(fā)明涉及一種在成熟油田的具體情況下構(gòu)建能夠相對于開采參數(shù)預(yù)測采出量的可靠模擬器的方法。
背景技術(shù)：
成熟油氣田存在在投資和人力資源分配兩者上的特殊挑戰(zhàn)，這是因?yàn)槿魏涡峦顿Y的凈現(xiàn)值被成熟度削弱。因此，在支持油田開發(fā)的油藏研究中可能會(huì)投資越來越少的時(shí)間和精力。然而，即使在很少的投資下，仍然可以提高對整個(gè)熟油田的所謂的“基線”或“一切照常”特性的開采。在操作油氣田的方式上的以前的戰(zhàn)略選擇已經(jīng)使壓力和飽和度產(chǎn)生一些不均勻性。這些可能被徹底重訪并因此開采參數(shù)被轉(zhuǎn)變。相對于成熟油氣田，過去已經(jīng)探索了許多開采手段，并且可以應(yīng)用學(xué)習(xí)過程可以以低風(fēng)險(xiǎn)執(zhí)行轉(zhuǎn)變參數(shù)。
當(dāng)前已知兩種現(xiàn)有技術(shù)方法來模擬油氣田的特性并預(yù)測響應(yīng)于給定組的應(yīng)用開米參數(shù)而開米的預(yù)期量。
稱作“網(wǎng)格模擬”或“有限元模擬”將儲(chǔ)層分成多個(gè)100，000個(gè)單元(單元、流程線...)，每一個(gè)單元攜帶多個(gè)參數(shù)(滲透率、孔隙度、原始飽和度...)，并將自然規(guī)律應(yīng)用于所述單元中的每一個(gè)以模擬油氣田中的流體的特性。在這種情況下，從其中選擇模擬器的方案S的空間的所謂的Vapnik-ChervonenkiS、V C維h非常大。因此，即使用于熟油田，h可得到的歷史數(shù)據(jù)中的測量數(shù)據(jù)的數(shù)量m相對較小，并且比值一相對于I表現(xiàn)得非常大。作腫為隨后進(jìn)一步提及的Vapnik學(xué)習(xí)理論的結(jié)果，預(yù)測的期望風(fēng)險(xiǎn)沒有被適當(dāng)?shù)亟缦?由于Φ 項(xiàng))，并且即使這種模擬器提供與歷史數(shù)據(jù)非常良好的吻合，這種模擬器也不能被認(rèn)為是可靠的。實(shí)際上，廣泛地認(rèn)為對于這種網(wǎng)格模型，良好的歷史擬合不能保證良好的預(yù)測存在億萬種方式與歷史數(shù)據(jù)匹配，從而產(chǎn)生提供良好預(yù)測的較大的不確定性。
相反，第二種方法使用過簡化模型，例如，遞減曲線或物質(zhì)平衡。然而，這被大大簡化而不能正確地考慮儲(chǔ)層的有關(guān)物理學(xué)和地質(zhì)概況，具體地不能考慮復(fù)雜的相互作用和現(xiàn)象。在此情況下，預(yù)測期望風(fēng)險(xiǎn)R沒有被最小化，這是因?yàn)榭赡懿荒苓_(dá)到良好的匹配(試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)Remp項(xiàng)保持較大)。發(fā)明內(nèi)容
總之，本發(fā)明代表太復(fù)雜模擬方法與太簡單模擬方法之間的適當(dāng)折衷。這僅對以歷史數(shù)據(jù)HD的形式傳輸充分的過去信息的成熟油田是有用的，以允許對用于稱為油田開采模擬器的候選者構(gòu)建空間S，所述空間S足夠大以考慮油田中的成為問題的所有關(guān)鍵現(xiàn)象，而不需要變得太復(fù)雜，由此不需要對太多的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)。
Vapnik統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論定義可以在哪一種條件下設(shè)計(jì)這種模擬器。這種模擬器可以被設(shè)計(jì)成使得所述模擬器遵守可靠預(yù)測能力的條件。
本本發(fā)明的目的是一種開米模擬器，用于模擬成熟油氣田從而提供每一相、每一口井、每一層(或一組層)和每一時(shí)間的作為開采參數(shù)的函數(shù)的采出量，其中所述開采模擬器與所述成熟油氣田的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行充分良好地匹配并驗(yàn)證Vapnik條件。所述Vapnik條件確保每一相、每一口井、每一層(或一組層)和每一時(shí)間的所述采出量是精確的。這將允許該模擬器的使用者根據(jù)不同的開采參數(shù)采取不同的開采情形，所述開采情形中的每一個(gè)都提供可靠的參量，使得這種情形可以被適當(dāng)?shù)叵嗷ケ容^，并且可以根據(jù)具體的判據(jù)選擇適當(dāng)?shù)那樾巍Ｒ驗(yàn)樗虚_采情形將提供可靠的參量，因此所選擇的一個(gè)情形也將提供可靠的開采預(yù)測，并因此使得開采油氣田變得低風(fēng)險(xiǎn)并成為開采油氣田的優(yōu)選途徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，當(dāng)對于大于現(xiàn)有值的P %，Iin 一 ο1] #*11 乂 φ并且相對于同一時(shí)間區(qū)間[T1-XyJ1]的累積采油量精確到達(dá)時(shí)，獲得與歷史數(shù)據(jù)的匹配，其中
Q^ith是由開米模擬器確定的每一相#、每一口井、每一層或一組層和每一個(gè)時(shí)間的米出量，
O * 是在歷史數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的每一相、每一口井、每一層或一組層和每一個(gè)時(shí)間的相同米出量，
[T1-Xy, T1]是包括在時(shí)間T1之前的最近X年的時(shí)間區(qū)間，
T1是可獲得歷史數(shù)據(jù)(HD)的最后日期，
Mt,τ表示Z相對于時(shí)間區(qū)間[T1, T2]的模數(shù)，
ε I是小于I的正數(shù)，
ε2是小于I的正數(shù)，以及
P是接近100%的正數(shù)。
當(dāng)認(rèn)為模擬器可以提供令人滿意的歷史匹配(其作為必要條件)時(shí)，這種特征允許實(shí)際限定該情形為顯示令人滿意的預(yù)測性能的候選方案。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，X = 5, ε I = O. 2, ε 2 = O. 15和ρ = 90%。
這種特征允許設(shè)計(jì)條件，該條件下歷史數(shù)據(jù)可以被認(rèn)為是精確的；其給出了可被預(yù)期用于令人滿意的預(yù)測量的精度的量級(jí)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，Vapnik條件被表示為一S OJ其中m ,h是方案的空間S的Vapnik-Chervonenkis維度,從方案的空間S中選擇模擬器，
以及
m是歷史數(shù)據(jù)中可獲得的獨(dú)立測量值的數(shù)量。這種特征允許設(shè)計(jì)條件(當(dāng)它們可以被計(jì)算時(shí))，以實(shí)現(xiàn)令人滿意的預(yù)測能力。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，Vapnik條件通過相對于N年進(jìn)行由以下步驟確定的令人滿意的盲試(blind test)被驗(yàn)證
-確定相對于在T-Ny前的時(shí)間區(qū)間與歷史數(shù)據(jù)匹配的開采模擬器；
-在時(shí)間區(qū)間[T_Ny，T]上的給定采出參數(shù)的情況下，預(yù)測在同一時(shí)間區(qū)間[T_Ny， T]的采出量，
-當(dāng)對于大于現(xiàn)有值的
權(quán)利要求
1.一種用于模擬成熟油氣田的開米模擬器，從而提供每一相、每一口井、每一層或一組層以及每一個(gè)時(shí)間的作為開采參數(shù)的函數(shù)的采出量，其中所述開采模擬器由在方案空間內(nèi)的一組參數(shù)α限定，與所述成熟油氣田的歷史數(shù)據(jù)相匹配，并顯示良好的預(yù)測可靠性，所述預(yù)測可靠性能夠根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論由與所述參數(shù)α相關(guān)聯(lián)的低預(yù)測期望風(fēng)險(xiǎn)R(a)表征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采模擬器1，所述開采模擬器由在方案空間內(nèi)的一組參數(shù)α限定，由于所述開采模擬器最小化由Vapnik不等式尺+ — ,δ推導(dǎo)出來的因此所述開采模擬器能夠展示低預(yù)測期望風(fēng)險(xiǎn)R( α )，R(a)是與參數(shù)a相關(guān)聯(lián)的預(yù)測期望風(fēng)險(xiǎn)，Remp(a)是與參數(shù)a相關(guān)聯(lián)的通過與歷史數(shù)據(jù)HD的匹配過程確定的經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)， δ是接近零的正數(shù)，且1-δ限定不等式成立的概率，以及 Φ是由以下公式限定的函數(shù)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采模擬器，其中當(dāng)對于大于現(xiàn)有值的
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開采模擬器,其中,X= 5, ε I = O. 2, ε 2 = O. 15和ρ = 90%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采模擬器，其中，Vapnik條件被表示為
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采模擬器，其中，Vapnik條件通過相對于N年進(jìn)行由以下步驟確定的令人滿意的盲試被驗(yàn)證-確定相對于在T-Ny前的時(shí)間區(qū)間與歷史數(shù)據(jù)匹配的開采模擬器；-在時(shí)間區(qū)間[T-Ny，T]上的給定采出參數(shù)的情況下，預(yù)測在同一時(shí)間區(qū)間[T-Ny，T] 的采出量，|r-f· .-當(dāng)對于所有值的I]—-M-1Sg1并且在同一 [T-Ny，T]時(shí)間區(qū)域
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開采模擬器，其中，P= 90%，ε1 = 0.1和ε2 = 0.1以及N =3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的開采模擬器，其中，Vapnik條件是當(dāng)如果
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開采模擬器，其中，ε=0.05，η = 2和N =3。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采模擬器，通過以下步驟進(jìn)行構(gòu)建-限定初始詳細(xì)儲(chǔ)層分隔、巖石特性、儲(chǔ)層物理學(xué)定律和井物理學(xué)定律；-使所述儲(chǔ)層分隔、巖石特性、儲(chǔ)層物理學(xué)定律和井物理學(xué)定律尺度上升直到所述 Vapnik條件被驗(yàn)證；以及-通過在開采模擬器候選方案中進(jìn)行選擇來優(yōu)化所述開采模擬器，所述候選方案最小化預(yù)測期望風(fēng)險(xiǎn)R(a)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過以下步驟使所述儲(chǔ)層分隔尺度上升-將儲(chǔ)層G分隔成基本部分Gab，使得G = 01^,,<,且對于@ b)_,(a, b,)Grfi 作=0其中a€(丨,..A}描述χ-y區(qū)域,而b€!{1 ...B}描述z層;-將顯示均質(zhì)巖石特性的相鄰基本部分Gab分成子地質(zhì)G。，其中e€p...C} ο
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述巖石特性通過以下步驟被尺度上升根據(jù)公式 ^.1f RPit相對于每一個(gè)子地質(zhì)G。平均化巖石特性RP。，其中V。是子地質(zhì)G。的體積。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，儲(chǔ)層物理學(xué)定律被尺度上升，使得所述儲(chǔ)層物理學(xué)定律與子地質(zhì)G。的函數(shù)參數(shù)一起應(yīng)用，其中與子地質(zhì)G。相關(guān)聯(lián)的空間和時(shí)間尺度被確定，使得相關(guān)聯(lián)的方案空間以良好的水平與歷史數(shù)據(jù)的復(fù)雜性一致。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采模擬器，通過以下步驟進(jìn)行構(gòu)建-限定初始粗糙儲(chǔ)層分隔、巖石特性、物理學(xué)儲(chǔ)層定律和井物理學(xué)定律；-在保持所述Vapnik條件被驗(yàn)證的同時(shí)，使所述儲(chǔ)層分隔、巖石特性、物理學(xué)儲(chǔ)層定律和井物理學(xué)定律尺度下降，直到開采模擬器與歷史數(shù)據(jù)相匹配為止；以及-通過在開采模擬器候選方案中進(jìn)行選擇來優(yōu)化所述開采模擬器，所述候選方案最小化預(yù)測期望風(fēng)險(xiǎn)R(a)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述儲(chǔ)層分隔通過以下步驟被尺度下降-從整個(gè)儲(chǔ)層開始；-將所述儲(chǔ)層分成子地質(zhì)G。，其中ct’i1...€}，其中特性的實(shí)質(zhì)變化存在于所述子地質(zhì)之間的界限周圍。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，巖石特性通過相對于每一個(gè)子地質(zhì)G。限定新的單獨(dú)的巖石特性而被尺度下降。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，儲(chǔ)層物理學(xué)定律被尺度下降使得所述儲(chǔ)層物理學(xué)定律與子地質(zhì)G。的函數(shù)參數(shù)一起應(yīng)用，并且其中與子地質(zhì)G。相關(guān)聯(lián)的空間和時(shí)間尺度被確定使得相關(guān)聯(lián)的方案空間以良好的水平與歷史數(shù)據(jù)的復(fù)雜性一致。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，儲(chǔ)層物理學(xué)定律由流體的動(dòng)量守恒和質(zhì)量守恒(Navier-) Stokes方程推導(dǎo)出，所述流體形成在作為多孔介質(zhì)的巖石模型中，所述多孔介質(zhì)僅由其每子地質(zhì)c每一相f的平均孔隙度、滲透率和相對滲透率表征。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述儲(chǔ)層物理學(xué)定律包括以下公式
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，儲(chǔ)層物理學(xué)定律還包括由以下公式給出的流體或氣體與巖石之間的熱傳遞定律
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中儲(chǔ)層物理學(xué)定律進(jìn)一步包括由以下公式給出的相定律XV 二是子地質(zhì)C處的相卩的粘度，所述粘度是局部壓力P和局部溫度T的函數(shù)，P9k是子地質(zhì)c處的相,的密度，所述密度是局部壓力P和局部溫度T的函數(shù)，子地質(zhì)c處的相#的相對滲透率系數(shù)，所述相對滲透率系數(shù)是局部壓力P和局部溫度T的函數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中井物理學(xué)定律包括以下公式Q# =71.(15 ,.,I/*〕其中Grifc是子地質(zhì)C中每一口井k處每一個(gè)時(shí)間t時(shí)相爐的采出量，Tkc是子地質(zhì)c中每一口井k的傳遞函數(shù)，PPktc是在時(shí)間t時(shí)應(yīng)用于子地質(zhì)C中的井k的開采參數(shù)，以及 〃 是子地質(zhì)c中井k處的相-的速度。
23.一種用于優(yōu)化開發(fā)成熟油氣田的方法，包括以下步驟-構(gòu)建根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采模擬器；-對所述開采模擬器迭代多次以得到優(yōu)化由所述采出量推導(dǎo)出的增益值的最優(yōu)開采參數(shù)；以及-應(yīng)用如此獲得的所述最優(yōu)開采參數(shù)以開發(fā)所述油氣田。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述優(yōu)化的增益值是所述油氣田的凈現(xiàn)值或儲(chǔ)藏量。
25.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述凈現(xiàn)值NPV使用以下公式被確定
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開采模擬器(2)，用于模擬成熟油氣田，從而提供每一相、每一口井、每一層(或一組層)和每一時(shí)間的作為開采參數(shù)(PP)的函數(shù)的采出量其中所述開采模擬器(2)與所述成熟油氣田的歷史數(shù)據(jù)(HD)相匹配并驗(yàn)證Vapnik條件。
文檔編號(hào)G01V1/00GK103003718SQ201180029441
公開日2013年3月27日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月16日
發(fā)明者吉恩-馬克·歐利, 布魯諾·海因茨, 休斯·德圣杰曼 申請人:Foroil公司