物理系统及其不确定性的分级建模技术方案

本发明专利技术提供一种分级建模工具或方法，其表现碳氢化合物系统特性的全部范围，精确地包括影响该系统的不确定性和潜在事件。潜在事件可包括采取的行动和掌握的信息。分级建模工具可嵌入决策支持系统或以独立方式使用。本发明专利技术公开的方面可将精确（高细节）物理模型链接到精确不确定性表示，且然后简化该精确不确定性表示为物理模型和可用于优化器的不确定性的高速表示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数值优化，其中确定数值模型的自由参数，以便最终预测最小化或最大化，本专利技术用于评估、计划和/或管理物理系统。
技术介绍
本节介绍本
的不同方面，其可与公开的技术和方法关联。本节的结尾处提供了窗口文件的列表，并在下面引用。该讨论包括参考文献被认为辅助提供促进更好理 解本公开特定方面的框架。因此，本节应在该前提下阅读而不必当作对现有技术的承认。在石油或天然气储层开发和管理中所做的决策对经济结果是重要的。开发计划包括关于产量设施和潜在的后续延伸和连接的尺寸、时序和位置的决策。分配给每个油田中要钻探和完工的油气井设施和时序的数目、位置、路径也是重要决策。储层管理决策包括运营策略，如注入方案、井间生成率的分配、井加工处理(working over)、以及钻探新井。为获取或配置精确评估资源的经济潜力有重要性。这些决策/评估由于不确定性变得极为复杂，不仅是储层特性的不确定性，而且包括井以及设施特性的不确定性，和/或经济条件。帮助改进储层开发和管理的决策系统应解决不确定性。精确的储层开发和管理决策依赖于精确的储层、井、设施和响应这些决策的经济特性(系统)的预测。除了最简单的情形，这些决策依赖于评估影响相关特性的特性，且确定特性和特性之间的关系要求数值建模。改善的计算机性能最佳可包括在模型中的细节的量，且该增加的细节可导致更精确的储层和流体特性的预测，导致表示关键特征的复杂的、精密标度(米或更低量级)的模型。另一方面，不确定性的表示驱动对表示全范围参数空间的模型系综的需求。同时，给定计算技术的状态，产量情形的优化可要求使用代表性的、但更快运行的模型，这必然是较低详细的。因此同时需要详细的(“高保真度”)模型和高速模型。如果高速模型可校准并与高保真模型关联，则可满足对精度和速度的需求。然而，生成和校准模型可产生问题。该问题被不确定性的存在放大，因为在该情形中，不确定性表示也必须在以许多模型的高速表示和新模型的高保真表示之间校准，且在这些水平之间传播。因此，需要建模系统，该建模系统是精确的快速的，因此可使开发计划和储层管理决策可靠和快速。精确性最终是根据相关预期的(所有可能的不确定结果的加权平均值)作为应用于其上的条件和控制函数的储层流动响应确定的。现有方法中，模型输入倾向于以点对点方式处理。地震数据用于定义地下区域的结构，地理信息用于构建地层及其特性、等等。正常情形下，基于直觉和经验，模型适于当前需求。当不同的个体工作于不同物理方面时，建立不同模型，然后其需要组合到单个模型中。虽然有某些软件应用程序允许集成建模储层和设施(Beckner等人)，该领域中许多工作都聚焦于将物理模型集合到一起。需要更系统的建模方法，其包括相关物理学和不确定性。在某些复杂情形中，难于将以下面的方式提出的问题公式化，S卩，甚至单个、确定性模型可以合理时间量运行。然而，具有充分经验和判断的工程师通常可以充分的努力发现建立好模型或建立能够调节/校正从而确定充分精确结果的方式。为了探索不确定性空间，要求建立大量(数百、数千、或更多)模型，但这些可“出租”给大量中央处理单元(CPU)并分开解决。另一方面，优化技术太差具有非常差的优化问题尺寸的性能(如，要确定的决策数目)特征，通常成几何甚至幂指数增加。优化技术通常要求在大量情形(数百、数千、或更多)中生成模型结果。因此，当为单个确定性情形应用优化技术时，表示系统要优化从而运行更快的模型是有用的，如少于一 CPU秒。在优化或不确定性评估中，精确但快速的模型有助于获得正确的答案。当试图评估优化和不确定性时，快速模型几乎只在最琐碎情形中有帮助。图I示出模型细节(沿水平轴12测量的)和不确定性细节(沿垂直轴14测量的)之间平衡 的图形表示。有角度的线16表示计算能力限制。有角度线的位置取决于使用的计算系统。图I示出增加某些细节(沿水平轴I)限制可建模(沿垂直轴14)的不确定性范围，且增加不确定性细节限制可明确建模的物理细节。为了减小储层流动建模的计算要求，提升(upscaling)可用于链接粗(S卩，快速)模型和更精细尺度模型，且具体地，链接储层-地质模型(静态岩石和流体模型)到储层-流动模型。提升由确定粗尺度特性组成，该粗尺度模型提供对精细尺度特性的一定程度的保真度。即使对于单相流动(渗透性提升)，提升问题也没有完全解决。简单或复杂平均技术有瑕疵，这是由于实际岩石的几何复杂性导致的。流动基方法使用更好，且不会过度计算困难，只要可以使用具有相当局部化的方法(参看Khan和Dawson (2000), Stern和Dawson(1999))。然而，对于多相流动，提升方法是有问题的。开发来克服计算速度限制的经典技术导致特性严重依赖于假定的流动的模型。而且，基于两个基础，使用测量的岩石特性表示模型特性是有无效的。首先，要建模或表示的区域通常有多个岩石类型组成。第二，区域内流体流动在该区域内几乎不均匀。更近开发的用于多相流动的提升方法处理该情形(参看Jenny等人、Zhou等人(1997))。这些方法基本涉及在粗尺度上嵌入精细尺度解。精细尺度模型保持在其原始形式或另一种形式，并用于计算局部流动特性。然而，根据计算时间这些方法是昂贵的，且不能适当解决如何确定粗尺度特性。人们还没有广泛认识到粗尺度的模型特性中系统误差。Christie等人(2008)做了某些初步工作，但其比较箱式模型(tank model)和非常粗模型对许多应用是不足的。确定所有尺度的系统性误差需要适当验证和校准模型。上述方法暗示性或明确地假定精细模型是确定性的。对于通常在储层模型中发现的不确定性的水平，包括要建模系统中的不确定性，可使实现精确模型的能力复杂化。最常用的方法是建立小数目(通常仅一个或两个)的额外模型，其被当作表示系统中的不确定性，且对所有这些情形的储层工程或开发计划问题工作。近来的努力在表示不确定性方面做得更透彻，例如通过开发一系列单特性分布图或双特性互相关图。然而，现实中发现的实际地质学、地球物理学、和地球化学必须更复杂。除非数据丢失，不确定性随时间求解。因此，真实不确定性应单调减少。然而，观察到的不确定性可随着学习到关于储层的意外信息而经历增加。前面指“总”(场宽(field-wide))不确定性。对于储层以后进入生命期的旁通区域，局部不确定性(空间的特定区域)可保持大。如果形成邻近区域，且因此这些区域的特性已知，邻近旁通区域的不确定性是结构质量(通常通过地震数据评估的)和邻近区域可关联到旁通区域的程度的强函数。以前建模复杂开发计划或储层管理系统的试图聚焦于链接(但不完全集成)储层和设施模型。当使用基本集成的方法时，这样的努力基本是无需的，如Beckner等人(2001)的描述。使用链接的(未集成)建模方法使得分级建模困难，但非不能应用。下面是相关的参考文献。授予Hamman等人的美国专利No. 7373252 B2。 授予Khan等人的美国专利No. 6826520。授予Orangi等人的美国专利申请No. US2008/0133550 Al。授予Guyaguler 等人的美国专利申请 No. US2007/0299643 Al。授予Couet等人的美国专利申请No. US2007/0265815 Al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】2010.04.06 US 61/321,3581.ー种建立碳氢化合物管理系统分级模型的方法，包括识别建模维度，其中表示与所述碳氢化合物管理系统相关的已知參数和不确定性；通过为每个建模维度评估细节的地面实况水平生成地面实况模型；通过为每个建模维度评估细节的充分精细水平生成充分精细模型；评估表达所述充分精细模型中模型实例结果的參数空间；使用计算机，运行地面实况模型实例从而生成地面实况模型的结果，选择所述地面实况模型实例以表示所述參数空间的所需区域；通过为通常在所述细节的地面实况水平和细节的充分精细水平之间的每个建模维度识别细节的第一中间水平生成第一中间模型；使用计算机，运行第一中间模型实例从而生成所述第一中间模型的结果，所述第一中 间模型实例被选择以表示所述參数空间的所需区域；通过比较所述第一中间模型的结果和所述地面实况模型的結果，确定是否所述第一中间模型相对所述地面实况模型被充分校准；当所述第一中间模型没有相对所述地面实况模型被充分校准吋，通过识别通常在每个建模维度的所述细节的地面实况水平和每个建模维度的所述细节的第一中间水平之间细节的第二中间水平，生成第二中间模型，运行第二中间模型实例生成所述第二中间模型的结果，通过比较所述第二中间模型的结果和所述地面实况模型的結果，确定是否所述第二中间模型相对所述地面实况模型被充分校准；当所述第一和第二中间模型之一相对所述地面实况模型被充分校准时，连接所述第一和第二中间模型之一到所述充分精细的模型；以及输出所述充分精细模型、所述第一中间模型实例以及所述第二中间模型实例中的ー个或更多模型实例。2.根据权利要求I所述的方法，其中全部已知的所述參数和不确定性在建模维度中表示。3.根据权利要求I所述的方法，其中与所述模型目的相关的所述不确定性在单个建模维度中表示。4.根据权利要求I所述的方法，其中与所述模型目的相关的所述不确定性在多于ー个建模维度中表示。5.根据权利要求I所述的方法，进ー步包括用所述输出的模型实例生成模型替代品，所述模型替代品接近所述碳氢化合物管理系统。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述模型替代品包括接近所述碳氢化合物管理系统的ー个或更多等式或公式。7.根据权利要求5所述的方法，进ー步包括输入所述生成的模型替代品到优化子程序中；以及输出所述优化器的結果。8.根据权利要求I所述的方法，进ー步包括重复完成下面步骤，直到所生成的中间模型中的ー个相对所述地面实况模型被充分校准通过识别每个建模维度的两个前面生成的细节水平之间细节的额外中间水平，生成额外的中间模型；通过比较所述额外中间模型的结果和所述地面实况模型的結果，确定是否所述额外中间模型相对所述地面实况模型被充分校准。9.根据权利要求I所述的方法，其中与所述建模维度中的一个关联的所述细节的地面实况水平与和所述建模维度中的另ー个关联的所述细节的地面实况水平不同。10.根据权利要求I所述的方法，其中所述细节的地面实况水平是可完全建模所述碳氢化合物管理系统的细节的最粗糙水平，以至该细节的最粗糙水平的进ー步的精细基本不影响所述碳氢化合物管理系统的预定特性。11.根据权利要求I所述的方法，其中由建模维度表示的所述已知參数包括地质细节、流体表示、产量表示、经济建模、以及政治考虑中的ー个或多个。12.根据权利要求I所述的方法，其中所述第一中间模型的结果和所述地面实况模型的结果包括分隔化、连通性、通道化、井排水体积、井产量率指标、井临界产率、储层间产率指标、含水层指标以及气驱和水驱稳定数中至少ー个。13.根据权利要求I所述的方法，其中连接所述第一和第二中间模型之一到所述充分精细模型包括(a)识别具有所述细节的最粗糙水平的所述中间模型，且所述中间模型相对所述地面实况模型直接或间接被充分校准；(b)如果剩余生成的模型中没有可相对所述相对地面实况模型充分校准的中间模型而被充分校准的，则生成第一额外中间模型，其具有通常比所述相对地面实况模型充分校准的中间模型更粗糙的细节水平；(c)当所述第一额外中间模型不能相对所述相对地面实况模型充分校准的所述中间模型而被充分校准，则生成第二中间模型，其具有比所述第一额外中间模型更精细的细节水平，且其相对所述第一额外中间模型被充分校准；Cd)当所述额外中间模型可相对所述相对地面实况模型充分校准的所述中间模型而被充分...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·米福林，M·B·雷，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：
国别省市：