使用物质平衡分组对储层系统的建模和管理技术方案

描述了一种对储层系统建模的方法和系统。该方法包括构建储层系统的储层模型。该储层模型包括储层和多个井。同时，构建一个或多个物质平衡分组，其中每个物质平衡分组包括多个井中至少一个井的一部分、储层的一部分以及至少一种井管理算法，以追踪各个物质平衡分组内的物质平衡。之后，基于物质平衡分组利用一模拟器模拟穿过储层模型的流体流动并报告结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
0002本专利技术描述了一种使用物质平衡分组(MBG)对储层(reservior)系统建模和管理的方法。特别地，本专利技术描述了在使用MBG的储层模拟器中对储层系统建模，以将井管理算法应用于储层系统模型，从而有效地管理储层系统的运行。
技术介绍
0003此部分意在介绍本领域的各个方面，这些方面可能与本技术的各个示例性实施例相关。相信这里的讨论可以提供有助于更好地理解本技术的特定方面的信息。因此，应当理解，对该部分的阅读应当从这个角度进行，而不必将其视为现有技术的准入条件。0004碳氢化合物诸如油和燃气的开采已经进行了许多年。为了开采这些碳氢化合物，通常在野外的地下位置钻一个或更多个井，该地下位置通常被称为地下储层、岩层(formation)或盆地。形成井眼是为了通过钻井操作提供流体从储层到地表的流动路径。可以在各种井管理策略中将这些井作为注入器和/或产出器(producer)来进行操作，从而从储层产出碳氢化合物。因此，储层系统可以包括储层和设备(facility)网络，设备网络包括与储层有关的井和地表(surface)设备(例如，管道、分离器、泵等)。0005为了模拟储层系统的运行，使用储层模拟器对储层和设备网络数字模型的多孔介质中的流体的产出、注入以及地下流动进行数字建模。经常通过由有限差分法、有限元法或其它数值方法求解的偏微分方程的离散化来对流体流动建模。离散化导致储层被分成表示储层和/或设备网络的一些部分的很多单元(或节点)。储层节点是储层依照以下属性的子分区压力(P)、岩石体积(Vrock)、气孔体积(Vpore)、温度(T)和成分的摩尔数(Zj)，假设以上属性在整个节点内是始终不变的。0006作为储层模拟的一部分，储层和设备网络数字模型的边界条件被设置以管理储层系统模型的速率和/或压力。可能随着模拟的进行而发生变化的这些边界条件基于储层的不同类型、井的不同类型、井网(wellpattern)、流体属性、岩石属性和经济效果发生变化。边界条件的确定通常被称为井管理或井管理策略，其通常由储层工程师限定，以管理从实际或模拟的碳氢化合物储层系统开采碳氢化合物。0007可以利用多个井管理策略来提高碳氢化合物产出的回收率和/或经济效果。例如，井管理策略可以利用一次采油(primary depletion)，一次采油利用储层的内在能量产出流体，或注入流体(例如，通常是水或气体)以代替碳氢化合物来产出流体。同样，井管理策略可能是保持储层内的压力。这种策略在气体冷凝物或退化储层中可能有用，其中液态碳氢化合物随着压力的下降脱离气相。液态部分通常是更有价值的，其移动通过多孔介质的难度更大；因此，将压力维持在露点以上有利于经济效益。另一种井管理策略可能涉及钻多个新井(例如，产出器、水注入器和/或气体注入器)来维持压力或者管理储层内的流体流动。而且，井管理策略可以利用增强的石油回收过程，该过程涉及蒸气注入、聚合物注入、CO2注入等。0008由于储层的大小和井间距离的大小，边界条件或井的操作的任何变化存在时间延迟。因此，井管理试图预测井的操作的变化(例如，在给定时间修改边界条件)在将来开采中对储层和其它井的影响。结果，储层工程师作为井管理策略的一部分必须确定在哪里添加产出井(例如，产出器)、在特定时间产出井的速率是多少、在哪里添加注入井(例如，注入器)以及在特定时间注入井的速率是多少。这些内容的确定进一步受到设置适当边界条件时应当考虑的众多约束条件的限制。常见的约束条件是最小/最大(min/max)石油产出速率、min/max气体产出/注入速率、最大水产出/注入速率、处理能力、泵送能力、气-油比例(GOR)、含水率(water cut)(例如，以地表体积单位为单位的水速率/(油速率+水速率))、各种成分的浓度以及经济约束条件。这些约束条件以及其它条件可能以不同水平存在于设备网络中，诸如在各个井、平台、场地、工程等上。而且，边界条件必须注重物质平衡约束条件。例如，如果要以特定速率将水注入到储层中，则必须提供与水注入速率一致的足够的水供应。0009通常在储层模拟中对流体的三种相(phase)进行建模。例如，对于碳氢化合物，两种碳氢化合物相包括碳氢化合物液相(例如，主要由倾向于为液态的较重的碳氢化合物成分构成)和碳氢化合物气相(例如，主要由倾向于为气态的较轻的碳氢化合物成分构成)。第三相是水相(例如，主要由水构成)。碳氢化合物相由多种不同类型的分子(例如，成分)构成。处于气相的气体倾向于具有较轻的分子重量，并且随着压力的增加是高度可压缩的，从而导致体积大大降低。而且，由于气相具有较低的密度和粘度，因此相对于液相和水相，它更快速地流过岩石中的孔隙空间。液相是不易压缩的，但是通常包含溶解的气态成分。随着压力增加，液相通常吸收更多的溶解气体，该气体随着分子从气相到油相的转换造成的压力的增加而使液相的体积增大。虽然对很多碳氢化合物储层系统来说，该相行为可能是有效的，但是一些碳氢化合物混合物可能以不同的方式作出响应。例如，对于气体冷凝物，随着压力下降，液态成分可能从气相冷凝。与液相和气相相比，水相相对来说是不可压缩的。然而，水相体积也是压力、温度和成分的函数。在储层模拟器中，通常利用处于三种相(例如，液相、气相和水相)的三种成分(例如，油、气体和水)对气-液-水平衡进行建模，这被称为黑油模型。另一种方案是使用状态方程，该方案被称为成分模型，可以为多种成分建模。无论如何，在储层模拟中，相的体积和流体流动是压力(P)、温度(T)和组成(Z)的函数。0010而且，如上所述，储层系统或碳氢化合物的模型可离散化为空间上的多个节点，以及被称为时步(time step)的时间增量。在储层系统模型中，井被连接到储层节点，任一储层节点的孔隙体积可使用多个相填充，并且流体从高地势向低地势流动。因此，储层节点和连接的井之间的流动受到地势差的驱动(例如，相压力与静压头之间的差)。为了将流体注入储层系统模型，井处的注入器压力必须大于储层节点处的储层压力。储层工程师可以指定边界条件(例如，其中一个相的压力或速率)，并且模拟器基于这些边界条件运行。同样，为了产出流体，井处的产出器压力必须小于储层节点处的储层压力。储层工程师可以指定边界条件(例如，井节点的压力或其中一个相的速率)，而模拟器可以基于这些边界条件运行，但是与指定相一起流动的非指定相的速率将是未知的，直至时步的计算完成。0011在每个时步，每个节点可以具有不同的条件组合(P，T，Z)。储层模拟器中的不同的条件组合一般以体积单位表示，诸如在共同的参考条件组合下(例如，标准条件60℉，14.67磅/平方英寸的环境压力(psia))油的桶数或气体立方英尺数。在共同的参考条件下，物质平衡方程可以以体积单位为单位来求解。因此，虽然一般在标准条件下以地表体积单位为单位测量和报告产出速率和注入速率，但是可以应用物质平衡方程以保持质量守恒。应当注意到，在每个时步，油相速率被指定为时步开始时产出器上的边界条件。基于时步开始时估计的水和气体的产出速率设置水和气体的注入速率。由于这些只是估计的，所以时步结束时的产出速率和指定注入速率之间的差异导致物质平衡中的误差。0012存在各种方式来确定注入器的速率。例如，亏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对储层系统进行建模的方法，该方法包括：　构建储层系统的储层模型，其中所述储层模型包括储层和多个井；　构建至少一个物质平衡分组，其中所述至少一个物质平衡分组包括所述多个井的至少一个井的一部分、所述储层的一部分以及至少一种井管理 算法，以追踪所述至少一个物质平衡分组内的物质平衡；　基于所述至少一个物质平衡分组利用模拟器模拟流过所述储层模型的流体流动；以及　报告所述模拟的结果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JE戴维森，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]