專利名稱：用于模擬成熟油氣田的產量模擬器的制作方法
用于模擬成熟油氣田的產量模擬器技術領域
本發(fā)明的技術領域是油氣田的開發(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建能夠相對于開采參數(shù)預測采出量的可靠模擬器的方法。
背景技術：
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)，這是因為任何新投資的凈現(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投資越來越少的時間和精力。然而，即使在很少的投資下，仍然可以提高對整個熟油田的所謂的“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)略選擇已經使壓力和飽和度產生一些不均勻性。這些可能被徹底重訪并因此開采參數(shù)被轉變。相對于成熟油氣田，過去已經探索了許多開采手段，并且可以應用學習過程可以以低風險執(zhí)行轉變參數(shù)。
當前已知兩種現(xiàn)有技術方法來模擬油氣田的特性并預測響應于給定組的應用開米參數(shù)而開米的預期量。
稱作“網格模擬”或“有限元模擬”將儲層分成多個100，000個單元(單元、流程線...)，每一個單元攜帶多個參數(shù)(滲透率、孔隙度、原始飽和度...)，并將自然規(guī)律應用于所述單元中的每一個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。作腫為隨后進一步提及的Vapnik學習理論的結果，預測的期望風險沒有被適當?shù)亟缦?由于Φ 項)，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為是可靠的。實際上，廣泛地認為對于這種網格模型，良好的歷史擬合不能保證良好的預測存在億萬種方式與歷史數(shù)據(jù)匹配，從而產生提供良好預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，遞減曲線或物質平衡。然而，這被大大簡化而不能正確地考慮儲層的有關物理學和地質概況，具體地不能考慮復雜的相互作用和現(xiàn)象。在此情況下，預測期望風險R沒有被最小化，這是因為可能不能達到良好的匹配(試驗風險Remp項保持較大)。發(fā)明內容
總之，本發(fā)明代表太復雜模擬方法與太簡單模擬方法之間的適當折衷。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鍵現(xiàn)象，而不需要變得太復雜，由此不需要對太多的歷史數(shù)據(jù)進行校準。
Vapnik統(tǒng)計學習理論定義可以在哪一種條件下設計這種模擬器。這種模擬器可以被設計成使得所述模擬器遵守可靠預測能力的條件。
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)進行充分良好地匹配并驗證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都提供可靠的參量，使得這種情形可以被適當?shù)叵嗷ケ容^，并且可以根據(jù)具體的判據(jù)選擇適當?shù)那樾?。因為所有開采情形將提供可靠的參量，因此所選擇的一個情形也將提供可靠的開采預測，并因此使得開采油氣田變得低風險并成為開采油氣田的優(yōu)選途徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，當對于大于現(xiàn)有值的P %，Iin 一 ο1] #*11 乂 φ并且相對于同一時間區(qū)間[T1-XyJ1]的累積采油量精確到達時，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時間的米出量，
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時間的相同米出量，
[T1-Xy, T1]是包括在時間T1之前的最近X年的時間區(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)。
當認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，這種特征允許實際限定該情形為顯示令人滿意的預測性能的候選方案。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，X = 5, ε I = O. 2, ε 2 = O. 15和ρ = 90%。
這種特征允許設計條件，該條件下歷史數(shù)據(jù)可以被認為是精確的；其給出了可被預期用于令人滿意的預測量的精度的量級。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，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)中可獲得的獨立測量值的數(shù)量。這種特征允許設計條件(當它們可以被計算時)，以實現(xiàn)令人滿意的預測能力。 根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，Vapnik條件通過相對于N年進行由以下步驟確定的令人滿意的盲試(blind test)被驗證
-確定相對于在T-Ny前的時間區(qū)間與歷史數(shù)據(jù)匹配的開采模擬器；
-在時間區(qū)間[T_Ny，T]上的給定采出參數(shù)的情況下，預測在同一時間區(qū)間[T_Ny， T]的采出量，
-當對于大于現(xiàn)有值的
權利要求
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時間的作為開采參數(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，并顯示良好的預測可靠性，所述預測可靠性能夠根據(jù)統(tǒng)計學習理論由與所述參數(shù)α相關聯(lián)的低預測期望風險R(a)表征。
2.根據(jù)權利要求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推導出來的因此所述開采模擬器能夠展示低預測期望風險R( α )，R(a)是與參數(shù)a相關聯(lián)的預測期望風險，Remp(a)是與參數(shù)a相關聯(lián)的通過與歷史數(shù)據(jù)HD的匹配過程確定的經驗風險， 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)權利要求1所述的開采模擬器，其中當對于大于現(xiàn)有值的
4.根據(jù)權利要求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年進行由以下步驟確定的令人滿意的盲試被驗證-確定相對于在T-Ny前的時間區(qū)間與歷史數(shù)據(jù)匹配的開采模擬器；-在時間區(qū)間[T-Ny，T]上的給定采出參數(shù)的情況下，預測在同一時間區(qū)間[T-Ny，T] 的采出量，|r-f· .-當對于所有值的I]—-M-1Sg1并且在同一 [T-Ny，T]時間區(qū)域
7.根據(jù)權利要求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)權利要求1-7中任一項所述的開采模擬器，其中，Vapnik條件是當如果
9.根據(jù)權利要求8所述的開采模擬器，其中，ε=0.05，η = 2和N =3。
10.根據(jù)權利要求1所述的開采模擬器，通過以下步驟進行構建-限定初始詳細儲層分隔、巖石特性、儲層物理學定律和井物理學定律；-使所述儲層分隔、巖石特性、儲層物理學定律和井物理學定律尺度上升直到所述 Vapnik條件被驗證；以及-通過在開采模擬器候選方案中進行選擇來優(yōu)化所述開采模擬器，所述候選方案最小化預測期望風險R(a)。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，通過以下步驟使所述儲層分隔尺度上升-將儲層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;-將顯示均質巖石特性的相鄰基本部分Gab分成子地質G。，其中e€p...C} ο
12.根據(jù)權利要求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相對于每一個子地質G。平均化巖石特性RP。，其中V。是子地質G。的體積。
13.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，儲層物理學定律被尺度上升，使得所述儲層物理學定律與子地質G。的函數(shù)參數(shù)一起應用，其中與子地質G。相關聯(lián)的空間和時間尺度被確定，使得相關聯(lián)的方案空間以良好的水平與歷史數(shù)據(jù)的復雜性一致。
14.根據(jù)權利要求1所述的開采模擬器，通過以下步驟進行構建-限定初始粗糙儲層分隔、巖石特性、物理學儲層定律和井物理學定律；-在保持所述Vapnik條件被驗證的同時，使所述儲層分隔、巖石特性、物理學儲層定律和井物理學定律尺度下降，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行選擇來優(yōu)化所述開采模擬器，所述候選方案最小化預測期望風險R(a)。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，所述儲層分隔通過以下步驟被尺度下降-從整個儲層開始；-將所述儲層分成子地質G。，其中ct’i1...€}，其中特性的實質變化存在于所述子地質之間的界限周圍。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，巖石特性通過相對于每一個子地質G。限定新的單獨的巖石特性而被尺度下降。
17.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，儲層物理學定律被尺度下降使得所述儲層物理學定律與子地質G。的函數(shù)參數(shù)一起應用，并且其中與子地質G。相關聯(lián)的空間和時間尺度被確定使得相關聯(lián)的方案空間以良好的水平與歷史數(shù)據(jù)的復雜性一致。
18.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，儲層物理學定律由流體的動量守恒和質量守恒(Navier-) Stokes方程推導出，所述流體形成在作為多孔介質的巖石模型中，所述多孔介質僅由其每子地質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)權利要求18所述的方法，其中所述儲層物理學定律包括以下公式
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中，儲層物理學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)權利要求20所述的方法，其中儲層物理學定律進一步包括由以下公式給出的相定律XV 二是子地質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)權利要求10所述的方法，其中井物理學定律包括以下公式Q# =71.(15 ,.,I/*〕其中Grifc是子地質C中每一口井k處每一個時間t時相爐的采出量，Tkc是子地質c中每一口井k的傳遞函數(shù)，PPktc是在時間t時應用于子地質C中的井k的開采參數(shù)，以及 〃 是子地質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-構建根據(jù)權利要求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出的增益值的最優(yōu)開采參數(shù)；以及-應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)值或儲藏量。
25.根據(jù)權利要求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)相匹配并驗證Vapnik條件。
文檔編號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