储层构型和连通性分析制造技术

一种交互式系统和操作该系统以定义和评价烃储层的模型的方法。该储层模型根据诸如地震测量、测井记录等外部信息而被定义，并且基于地层区域、区域之间的连接、井和射孔这样的元素。使用边界元方法来确定压力干扰响应，该压力干扰响应与响应于以单位流量生产流体的单个射孔在射孔处的压力相对应。然后，这些压力干扰响应与生产期间获得的测量井流量做卷积，以得到在一个或多个被关注井处的井孔压力的估计。所估计的井孔压力可与井下压力测量值比较以验证储层模型，或者提醒使用者修改模型并重复对模型的评价。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及油气生产的领域。更具体而言，本专利技术的实施例涉及用于井和储层管 理目的的生产现场测量的分析。
技术介绍
当前的经济形势强调优化烃(hydrocarbon)生产的必要性。考虑到按照历史标准， 钻新井和运营已有井的成本高，主要因为新的生产井必须钻得极深并且还因为发现和开采 储层的其它物理障碍，这样的优化尤其重要。这些高经济利益需要经营者为有效管理油气 储层和有效管理生产现场内的各个井而投入大量资源。例如，给定油气田或储层的生产优化涉及关于井的数目和布置的决策，这种决策 包括是否增加井或关闭井。例如涉及将水或气注入到储层中的二次和三次开采作业需要关 于是开始还是停止这种操作的决策，以及关于多少井将用作注入井及这些井在油气田中的 位置的决策。如果钻井和生产活动已经将井孔表面填塞到已减慢生产的程度，则ー些井可 能需要井处理，诸如井孔压裂(fracturing)。在一些情况下，通过长时间段关闭ー个或多个 井可改进生产，在这种情况下，生产优化可能需要重新安排整个生产现场。进行所有这些行 动的目的是以最少成本来最大化生产。如从这些实例显而易见和本领域中已知的，生产现 场的优化是复杂的问题，涉及许多变量并提供了许多选择。当今的生产储层的地下“构型(architecture)”的复杂性和不可预测性加剧了这 个问题。如上所述，在陆地或海上，如今的油气储层通常位于极深度处或者在其它方面困难 的地理位置处，因为那些容易到达的储层已经被开发和生产。这样极大深度和相对不可接 近性限制了用于表征含烃储层的结构和位置的必要的间接方法的精确度和准确度。此外， 许多储层的地下结构呈现出复杂性，诸如岩石变化的孔隙度和滲透率，以及诸如在储层中 分隔地层并使地下流体流动复杂化的断裂和断层。如在本领域中已知的，随着所关注的深 度的増加，用于精确地描绘地下地层的结构和内容物的地震勘探、磁测和重力测量的常规 探测技术的能力变得更差。因此，虽然地震探测和类似技术提供了重要的信息，从这些信息可推断地下的结 构和性质，但这种信息充其量具有相对粗糙的空间分辨率。对于其中盐和类似特征或地层 减弱了或扭曲了地震能量的那些区域来说，这些测量的分辨率甚至更粗糙。因此，对由地震 測量和类似测量提供的地下特征的结构和连通性的了解必然是不准确的。常规的测井记录提供关于在探井、开发井和生产井的钻进期间和之后地下地层的位置和性质的重要信息。这些测井记录产生了关于地下地层的深度、厚度和材料性质的直接信息。然而，从测井记录中获得的信息仅在井的特定位置处是有效的，在任何远离井的位置处则几乎不能提供对储层内的可见性(visibility)。此外，随着新开发的地层的所关注深度的增加，钻进和记录探井的成本也增加。因为这些原因，测井记录仅提供对许多新开发储层和生产储层的地下结构、构型和连通性的有限认识。近些年来，在改进对油气生产中涉及的参数的测量和分析方面已经取得进步，目标是改进生产决策。例如，在井口处和在将集中处理设施与井口互连的地面管线中部署的表面压力计和流量计现在常常实际上连续地进行监测。此外，可靠的井下压力传感器现在常常被插入到生产管柱中并在生产期间留在井孔中。这些传感器甚至在升高的井下温度和压力下的改善的可靠性已经使得能够广泛部署在生产期间连续监测井下压力的实时井下压力传感器。如在本领域中已知的，井下压力和流量随时间的演化方式提供了对井周围的区域中的储层压力的认识。储层压力是了解储层和了解如何优化生产的重要参数，因为油和气将流入井孔井下(并且因而在表面处离开井)的流量强烈地依赖于储层压力和由井孔中的 流体施加的背压之间的差异。随时间推移，从井中抽取的油或气的体积通常将降低储层压力并且生产率将降低。井下压力和流量随时间的演化依赖于遍及储层的岩石性质(例如渗透率、孔隙度等)、储层内的流动障碍和储层边界。同样地，通过分析井下压力的瞬态行为和井的生产率，有可能获得有关这些性质的信息。虽然这些井下压力测量数据对了解储层行为理论上是有价值的，常规技术表征和评价储层构型和连通性的能力仍然是略微有限的。如本领域中已知和上文所述的，井下测量压力随时间的演化与来自井的流量密切相关，并且也依赖于渗透性、储层不均匀性、断层、边界的储层性质，而且依赖于如上所述的被井抽取的储层间隔的总体形状和体积。由于压力分析的目标是了解储层性质，因此希望最小化流量变化对井压力行为的影响，这可通过以恒定的井流量使井流动来进行。在这种情况下，井下压力对恒定的流量的响应是有用的特性，因为它反映储层性质并且不受流量变化影响。不幸地，长时间保持井的流量精确地恒定是困难的。相反，井流量通常随时间变化。此外，压力对流量变化的响应具有很大的时间常数，并且因此在井的流量史中的很久以前的阶段影响其目前的井下压力。出于表征储层的目的，从井获得恒定流量压力响应的一种方法是在井已经生产一段较长的时间之后执行“关井(shut-in)”或“压力恢复(pressure build-up)”试井。这种从井底测量的压力数据恢复储层性质的方法更一般地称为压力瞬态分析(“PTA”)。根据该方法，所分析的井以合理的恒定非零流量流动一段时间，然后被关闭一段时间同时测量井下压力。由于在“关井”阶段期间井流量基本上恒定为零，因此在关井阶段期间的井底压力的瞬态行为主要反映储层性质。通常在单井试井中包括若干个关井和压降间隔。用于从这些可变流量数据恢复压力响应的技术是本领域中已知的。一种常规方法把压力对一系列流量的响应看作若干恒定流量情况的叠加；所得的压力响应接着在“叠加时间(superposition time)”内被绘图，并且可被容易地分析。然而，PTA试井从生产损失的角度看是代价高的，并且还需要经营者的大量投入以在恒定流量下执行关井和操作，尤其是考虑到这种试井所需的时间段(可延续几天或几周)。在流动开始后的最初时间段期间，储层边界对动态压力行为没有影响，因为井 生产的影响还没有到达储层边界。在这种“无限作用(infinite-acting)”假设下的压 力响应分析在表征接近井的地层的性质时是有用的，并且在储层边界的影响出现之前 对所关注的半径是有效的。在观察储层边界对压力响应的影响的时间之后，“边界控制 (boundary-dominated) ”响应的常规压力瞬态分析可提供对这些边界的一些认识。例如，压 力响应与在无限作用假设下的预期相偏离的时间可指示储层边界离井孔的距离。此外，在 边界控制情况下的压力响应的属性可指示边界是“不流动(no-flow)”型，还是相反地边界 与一些诸如含水层的其它压力源邻接。然而，常规压力瞬态分析提供有关储层的详细结构 的重要信息的能力受到压力测量缺乏方向性的限制。检测和分析这些边界影响所需的极其 长的试井时间也限制了有效的可分析边界控制压力响应数据的数量。压力-流量反卷积(Deconvolution)是用于从井下压力测量值识别给定井的恒 定流量压力响应的另一种已知方法，该压力测量值是在生产期间或在流量事实上不恒定的 其它时间段收集的。在 Levitan 等人的 “Practical Considerations for Pressure-Rate Deconvolution of Well-Test Dat本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.08.14 US 61/233,8971.一种用来自地中的一个或多个井的井下测量值来交互推导和验证烃储层的计算机化模型的方法，所述方法包括 接收数据，所述数据对应于在至少一个被关注井的井孔处随时间推移采集的井下测量值，并且对应于来自包括所述被关注井的多个井的流量； 从使用者接收识别烃储层的属性的输入，所述属性包括地层区域的形状和性质、地层区域之间的连接、以及进入所述地层区域的井的位置； 操作计算机以通过求解对应于所识别的储层属性的结构的流体流动问题来评价所述储层中的多个井中的每一个与所述储层中的所述至少一个被关注井之间的压力响应； 操作计算机以把对应于来自所述多个井的测量流量的数据叠加到所评价的压力响应，以计算随时间推移在所述至少一个被关注井处的模拟井下压力； 把随时间推移在所述被关注井处的所述模拟井下压力和对应于在所述至少一个被关注井处的随时间推移采集的井下测量值的数据相比较； 在所述比较步骤之后，从使用者接收修改所述储层属性的输入；和 然后对该对应于所修改的储层属性的结构重复所述操作和比较步骤。2.根据权利要求I所述的方法，其中所述识别的储层属性还包括多个射孔，每个射孔对应于所述井之一与所述地层区域之一的交叉； 其中操作所述计算机以评价压力响应的步骤包括 响应于在每个射孔处的单位流量计算在每个射孔处的压力干扰响应。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述计算步骤包括 在所述地层区域的每一个的边界处定义多个边界节点； 对所述射孔的每一个射孔，为该射孔分配单位流量并为所述多个射孔中的其它射孔分配零流量，以及求解方程组以响应于在该射孔处的单位流量评价在每一个所述边界节点处的压力；和 然后，对于所选射孔位置执行下述步骤 选择所述多个射孔中的干扰射孔； 响应于在所选干扰射孔处的单位流量检索来自所述求解步骤的在每一个所述边界节点处的压力；和 根据所检索到的边界节点压力评价在所选射孔位置处的压力，以得出在所述所选射孔位置处的对来自所述干扰射孔的单位流量的压力干扰响应；和 对所述多个射孔中的作为干扰射孔的每一个，重复所述选择操作、检索操作和评价操作。4.根据权利要求3所述的方法，其中至少两个或多个所述地层区域在公共边界处连接到一起； 并且其中所定义的多个边界节点包括在所述公共边界处的公共边界节点。5.根据权利要求4所述的方法，其中三个或更多个地层区域共用在所述公共边界处的公共点； 并且所述方法进一步包括 在所述公共点处定义不流动区域，所述不流动区域定义对不超过两个所述地层区域为公共的公共边界节点。6.根据权利要求2所述的方法，其中操作所述计算机以评价压力响应的步骤进一步包括 对于多个射孔中的每一个，根据所计算的压力干扰响应推导对来自所述多个井的每一个的单位流量的井级压力干扰响应。7.根据权利要求6所述的方法，其中操作计算机以叠加数据的步骤包括 来自所述多个井的所测量流量与所述井级压力干扰响应做卷积以推导在所述被关注井处的预测压力。8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括 对于多个射孔的每一个，根据所计算的压力干扰响应推导对来自所述多个井的每一个的单位流量的井级流量响应；和 来自所述多个井的所测量流量与所述井级流量响应做卷积以推导在所述被关注井处的所述射孔中的每一个的射孔流量。9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括 在与所述多个井的完井时间相对应的时间段内定义时间网格点； 在每一个所述时间网格点处，求解包括表达时域射孔流量变化的方程的方程组，所述时域射孔流量变化由对应于公共井中射孔的地层区域的初始压力的差异引起； 根据在每一个所述时间网格点处的所述求解步骤，评价所述射孔流量变化中的残差； 重复所述求解步骤和评价步骤，直到所述残差满足收敛判据； 然后把地层区域的初始压力的差异引起的所述射孔流量变化与对应于所测量流量的射孔流量组合；和 然后响应于所组合的射孔流量评价在被关注井处的射孔压力。10.根据权利要求2所述的方法，其中操作计算机以叠加数据的步骤包括 在对应于来自所述多个井的所测量流量的时间段内定义时间网格点； 在每一个所述时间网格点处，求解方程组以推导在所述时间网格点处的射孔流量，所述方程组包括对于对应的井流量约束时域射孔流量和压力导数的方程，以及约束在对应井内的射孔压力并包括湍流表达式的方程； 评价与所述方程组中的所评价的射孔流量中的差异相对应的残差； 重复所述求解步骤和评价步骤，直到所述残差满足收敛判据；和对于所述多个井中的至少一个，评价在所述时间段内的井下压力。11.一种计算机系统，包括 接口，所述接口用于接收与来自一个或多个烃井的测量值相对应的测量数据； 输入装置，所述输入装置用于接收来自所述系统的使用者的输入； 一个或多个中央处理器，用于执行程序指令，其中所述一个或多个中央处理器耦合到所述接口和所述输入装置；和 程序存储器，所述程序存储器耦合到所述一个或多个中央处理器，用于存储包括程序指令的计算机程序，所述程序指令在由所述一个或多个中央处理器执行时使所述计算机系统进行多个操作，所述多个操作用来自地中的一个或多个井的井下测量值来交互推导和验证烃储层的计算机化模型，所述多个操作包括 经由所述接口接收测量数据，所述测量数据对应于在至少一个被关注井的井孔处随时间推移采集的井下测量值，并且对应于来自包括所述被关注井的多个井的流量； 从使用者接收识别烃储层的属性的输入，所述属性包括地层区域的形状和性质、地层区域之间的连接、以及进入所述地层区域的井的位置； 通过求解对应于所识别的储层属性的结构的流体流动问题来评价所述储层中的多个井中的每一个与所述储层中的所述至少一个被关注井之间的压力响应； 把对应于来自所述多个井的测量流量的数据叠加到所评价的压力响应，以计算随时间推移的在所述至少一个被关注井处的模拟井下压力； 把随时间推移在所述被关注井处的所述模拟井下压力和对应于在所述至少一个被关注井处的随时间推移采集的井下测量值的数据相比较； 在所述比较操作之后，从使用者接收修改所述储层属性的输入；和 然后对该对应于所修改的储层属性的结构重复所述评价操作、叠加操作和比较操作。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述识别的储层属性进一步包括多个射孔，每个射孔对应于所述井之一与所述地层区域之一的交叉； 其中所述评价操作包括 响应于在每个射孔处的单位流量计算在每个射孔处的压力干扰响应。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述计算操作包括 从使用者接收输入，所述输入定义在所述地层区域的每一个的边界处的多个边界节占. 对于所述射孔的每一个，为所述射孔分配单位流量并为所述多个射孔中的其它射孔分配零流量，和求解方程组以响应于在所述射孔处的所述单位流量评价在每一个所述边界节点处的压力；和 然后，对于所选射孔位置执行下述步骤 选择所述多个射孔中的干扰射孔； 响应于在所述所选干扰射孔处的单位流量检索根据所述求解步骤在每一个所述边界节点处的所述压力；和 根据所述检索到的边界节点压力评价在所选射孔位置处的所述压力，以得出对来自所述干扰射孔的单位流量的在所选射孔位置处的压力干扰响应；和 对所述多个射孔中的作为干扰射孔的每一个，重复所述选择操...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·M·利维坦，
申请(专利权)人：BP北美公司，
类型：发明
国别省市：