井裂缝建模制造技术

本公开内容涉及油气藏的数值模拟，特别是用于对靠近井眼的裂缝中的流体流动进行建模的方法。本发明专利技术描述了用于多组分多相流的快速求解器及其在可编程电子自动机上的实施方式。

Well fracture modeling

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】井裂缝建模
技术介绍
在井周围引起裂缝以增强流体流动是油气藏的操作中使用的常见技术。它比所谓的“压裂”早了数十年，这是指来自诸如页岩的非常规油藏中的烃回收。通常，在高压下将裂缝液和支撑剂的混合物注入井中。这创建了一组(通常)从井眼传播至周围岩石中的竖直裂缝，该裂缝—由于支撑剂的作用—即使在注入停止之后仍然保持开放。因此，该井的影响范围有效扩大使得无需钻新井就能够提高烃的产量。多相多组分油藏模拟器全部是基于数值求解由达西定律导出的一组偏微分方程。在每个时间步长，采用迭代法通常为牛顿法以最小化所寻求解x的多维残差函数r(x)。根据定义，r(x)＝0表示x是微分方程的精确解。根据用于求解这些方程即显式的、混合显式的/隐式的或完全隐式的方程的离散化类型，适用不同的数学稳定性标准，这限制了该方法的效率。也就是说，他们在时间步长Δt上设置了上限，通过该时间步长Δt可以传播解，x(t)→x(t+Δt)。广义上讲，隐式方法以要求解更多的方程为代价比显式方法允许更大的Δt，并且Δt在数值范围上与油藏内最小的网格单元体积大致成比例。与典型的网格单元大小和多孔岩石内部的流体通量进行比较，裂缝是小体积和高通量的区域。这就是到目前为止油藏模拟软件一直努力将井裂缝以既有效又准确的方式并入油藏流体流量的计算中的理由。一些现有模型对于做出准确的预测过于简单。其他模型将他们的准确性基于裂缝周围的油藏的细粒度离散化，这通常以高性能为代价。现有技术包括如下：·网格化方法这是对流入井裂缝并在井裂缝内侧的流动进行建模的最直接实现方式。它包括调整(tailor)油藏网格使得其通过包含沿裂缝的薄的高渗透性单元来求解裂缝。适用没有修改的求解方法。通常，由于裂缝网格单元的小体积，因此该方法受到非常小的时间步长Δt或迭代求解器的收敛问题。专利US7925482B2[1]描述了一种针对具有水力裂缝的油藏的有限元求解器。为了克服效率限制中的一些，它在裂缝内部应用了一些相混合规则以有效解决单相有限元问题。·井型方法在专利US9390204B2[2]中描述了这种方法并且在专利US8682628B2[3]中以更抽象的术语描述了这种方法。它采用了已知的多段井方法以求解井眼内部的流体流至裂缝内部的流。它有效地将裂缝建模为具有交错连接至油藏中的管道以及限定的在入口点之间的摩擦，这限制了沿裂缝的流动。在嵌套的三级回路中求解耦合的油藏-井-裂缝方程组，其中需要迭代解以获得在每个级处的多相多组分流。所需要的是一种计算通过井裂缝的狭窄孔径的多组分多相流的方法，该方法是准确的但是不会妨碍油藏模拟器的整体性能。此外，需要用于建立和控制大型井裂缝方程组的工具。最后，在模拟这样的方程组时获得的大量模拟数据需要可视的监测和数据评估平台。本专利技术的目的本专利技术的目的是开发用于结合显著的速度和显著的精度两者的沿井轨迹和跨井轨迹的裂缝的新颖方法。使用如以上限定的特征在于所附独立权利要求中所提出的方法来获得该目的。
技术介绍
中提到的网格化方法和井型方法两者都太慢以至于不能实际用于具有许多井的油田。它被嵌入在完整的可视化工作流程中，从井裂缝计划到模拟结果的评估。主要特征是：1.井裂缝的完整生命周期建模，从用户友好的裂缝事件的图形化设置到TempestMORE油藏模拟器中的嵌入式模拟再到裂缝及其特性的3D可视化。2.完全耦合的具有裂缝流的非迭代解的井/裂缝方程组。3.用户限定的内部裂缝网格分辨率，与油藏网格分辨率无关—其中计算成本仅受内部裂缝网格节点的数目限制。4.通用公式实现与外部建模工具相结合以实现裂缝特性。
技术实现思路
本专利技术涉及在US9390204B2和US8682628B2中讨论的井型方法，即我们在油藏求解器的每个迭代i中基于状态Xi求解井/裂缝子方程组。为了克服通常由精细网格离散化引起的性能限制，本专利技术不需要在迭代井求解器内部进行单独的裂缝求解器迭代。本专利技术的方法通过求解方程的小的线性方程组来找到裂缝解。通过构造，保证该方程组具有解，该解由有效的分解算法计算出—增加模型的整体稳健性。在图1中示意性地描绘了完整算法。附图说明为了更彻底地理解本专利技术，参照以下描述和附图，这些描述和附图通过示例的方式示出本专利技术：图1示出了根据本专利技术使用的过程；以及图2示出了根据本专利技术使用的节点网格。具体实施方式根据本专利技术，对在油藏中的流体流进行迭代地求解。通常，数值方法的细节可以在D.Peaceman的数值油藏模拟的基础[4]的书中找到并且此处提出的创新在于裂缝流的计算及其与地层和出井油气流的耦合。为了使整个方程组从时间t演化至时间t+Δt，在以下指令上进行迭代，直到找到所选择的总容错内的解或已经达到最大迭代次数为止。在已经达到最大迭代次数的情况下，时间步长大小Δt被认为是不可解的并且以新的时间步长Δt'＜Δt对该过程进行重复。迭代指令为：1.计算对于每个油藏单元的净组分和相关联的流体体积变化。流入和流出都是来自其他油藏单元或井连接以及到达其他油藏单元或井连接，并且其计算可能需要2.在给定边界条件的情况下，对每个井进行迭代解，该边界条件由所有连接的油藏单元的状态设置。通过改变井压直到在给定的公差内满足所有井控目标或已经达到最大迭代次数为止，获得每个井的解。求解每个井可能需要3.在边界条件下的内部井裂缝压力的单个直接(非迭代)计算，边界条件由在第一次井迭代时的井压和与连接至裂缝的所有油藏单元的状态设置。对所找到的解进行缩放以匹配每个后续井迭代中的井压。该解确定了从油藏通过裂缝进入井的组分比。下一节将详细描述该方法。井裂缝被建模为承受压力pi的节点i和承受空隙流的与内部节点上的未知压力Pin以及内部节点与外部节点之间的未知流量的链接(i，j)的网络。参见图2用于示出不同的节点类型。求解井裂缝发生在三个阶段：1.我们通过对相邻网络节点之间的单相达西流进行建模来找到内部节点压力，其中，μij＝μji表示针对节点i与j之间的链接的空隙电导率，并且ρij＝ρji是该链接中的平均流体密度。2.针对与具有正压降的油藏单元相关联的每个外部节点j，我们根据在第一步骤中确定的压降来计算流向相邻内部节点i的组分，其中，ccfj是几何连通性因子并且是针对节点j的组分迁移率。ccfj是描述裂缝平面与油藏网格单元j之间的交点的纯几何数字，而组分迁移率编码单元j中的流体特性。3.针对具有负压降的每个外部节点，我们将相/组分流基于储罐模型。也就是说，可以通过平均所有流入的分数来确定针对井流体作为整体的分数，并且然后将拆分应用于所有流出。4.为了获得通过每个井眼节点流入井中的裂缝组分，我们对前两个步骤中获得的所有流量进行求和，并且根据井眼节点的相对压降来分配分数。内部节点与外部节点之间的传导性是时间隐式计算的，而两个内部节点之间的传导性是时间显式更新的。通常，我们允许在节点深度di与dj之间进行静水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于计算在井眼的附近的裂缝中的流动条件的方法，井裂缝由描述了与地质地层相交的流动路径的节点和链接的二维网络限定，所述地质地层根据三维网格单元限定并且允许在地层网格单元与所述裂缝之间以及从所述裂缝至所述井的流体流动，所述方法包括：/na)井流的迭代解取决于来自所述地层的边界条件，井底压力从一个迭代调整至下一个迭代，直到所有井约束均满足给定精度或所选择的迭代次数为止。/nb)在每个迭代中，这都涉及所述裂缝流量的非迭代解，所述非迭代解取决于井压和来自所述地层网格单元的边界条件，对于所述裂缝中的空隙流的线性方程组的压力解限定了针对每个单元裂缝连接的各个压降，所述压力解确定了所述地层与所述裂缝之间的组分比。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170908 NO 201714471.一种用于计算在井眼的附近的裂缝中的流动条件的方法，井裂缝由描述了与地质地层相交的流动路径的节点和链接的二维网络限定，所述地质地层根据三维网格单元限定并且允许在地层网格单元与所述裂缝之间以及从所述裂缝至所述井的流体流动，所述方法包括：
a)井流的迭代解取决于来自所述地层的边界条件，井底压力从一个迭代调整至下一个迭代，直到所有井约束均满足给定精度或所选择的迭代次数为止。
b)在每个迭代中，这都涉及所述裂缝流量的非迭代解，所述非迭代解取决于井压和来自所述地层网格单元的边界条件，对于所述裂缝中的空隙流的线性方程组的压力解限定了针对每个单元裂缝连接的各个压降，所述压力解确定了所述地层与所述裂缝之间的组分比。


2.根据权利要求1所述的方法，包括非线性模型的应用以影响权利要求1步骤b中提到的所述边界条件。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，在权利要求1步骤a中的井压值的调整涉及牛顿迭代过程。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述给定精度在由10-6的相对偏差限定的阈值的范围内，并且优选地在由10-6的相对偏差限定的阈值内。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述井约束由包括对于每个网格单元的各个压力和流体成分数据的数据限定。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·克里斯托夫·林斯，米凯莱·塔罗尼，
申请(专利权)人：罗克斯软件解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO