用于计算公用地表网络中的混合流体的性质的简化组成模型 |
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| 申请号 | CN201580008421.1 | 申请日 | 2015-03-12 | 公开(公告)号 | CN106062713A | 公开(公告)日 | 2016-10-26 |
| 申请人 | 兰德马克绘图国际公司; | 发明人 | 特里·王; G·弗莱明; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提出模拟在具有公用地表网络的多储层系统中的 流体 开采的系统和方法。将流体的 状态方程 (EOS)特性与表示所述多储层系统内的每一储层的流体的不同组分的解集总EOS模型相匹配。部分地基于每一储层的所述解集总EOS模型，针对所述公用地表网络中的至少一个模拟点来模拟所述多储层系统中的流体开采。如果在模拟期间在模拟点处所开采的流体是来自不同储层的混合流体，那么生成表示所述混合流体的一个或多个内插表，并且基于所述生成的内插表来计算所述混合流体的性质。否则，使用对应于储层的解集总EOS模型来计算流体的性质，所述流体是从所述储层开采的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种模拟在具有公用地表网络的多储层系统中的流体开采的计算机实现的方法，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 用于计算公用地表网络中的混合流体的性质的简化组成模型[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求2014年3月12日提交的题为“Procedure for Using Simplified Compositional Models for Calculating Properties of Mixed Fluids in a Common Surface Network”的美国临时专利申请号61/951,825的权益，所述申请以全文引用方式并入本文。 [0003] 公开领域 [0005] 背景 [0006] 当通过公用设施网络开采多个储层时，整合对地表和地下的建模的能力可对油田开发和最优化非常重要。共享的设施网络施加联合开采所无法超出的约束，确定流动线路中的压降以及销售流和回注流的组成和体积。流动线路中的压降在深水油田开发中尤其重要，在深水油田开发中，流动线路较长，并且来自多个储层的开采可流过同一立管。 [0007] 常常独立地得出这些储层的流体特性。在每一情况下，选择提供精确度与计算效率的最优组合的适当流体表示。两个最常见的流体特性是状态方程(EOS)和黑油模型。 [0008] 烃流体可实际上由数百种不同的组分组成。当使用EOS来建模时，工程师必须指定伪组分的数目(通常为5至12个)和伪组分的EOS性质。伪组分是实际组分的组合。可选地，黑油建模涉及在表中指定随压力而变化的的若干常见工程测量结果。然而，所述模型固有地是具有两个伪组分的模型。最终结果是，使用可变数目个伪组分来建模不同的已连接储层，所述伪组分中的一些可以是常见的。然而，即使常见的伪组分也可能在不同储层中具有不同流体性质。 [0010] 以下参照附图详细描述本公开的说明性实施方案。 [0011] 图1A和图1B示出适于从地下储层开采和探测烃的开采井的实例。 [0012] 图2是用于模拟具有公用地表网络的多储层系统中的流体开采的示例性系统的框图。 [0013] 图3是示出具有公用地表网络的多储层系统的实例的图。 [0014] 图4是使用EOS组成模型来模拟流体开采并且计算在具有公用地表网络的多储层系统中所开采的流体的性质的示例性方法的流程图。 [0015] 图5是可实现本公开的实施方案的示例性计算机系统的框图。 [0016] 示出的图仅是示例性的并且不旨在主张或暗示对其中可实现不同实施方案的环境、体系结构、设计或过程的任何限制。 [0017] 说明性实施方案的描述 [0018] 本公开的实施方案涉及使用简化组成模型来模拟流体开采并且计算在具有公用地表网络的多储层系统中所开采的混合流体的性质。尽管本文参照用于特定应用的说明性实施方案来描述本公开，但应理解，实施方案不限于此。本公开的描述已经出于说明和描述的目的来提供，但是并不意图是详尽的或受限于所公开形式的实施方案。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域一般技术人员来说将是显而易见的。本文所描述的说明性实施方案被提供来解释本公开的原理和本公开的实际应用，并且允许其他本领域一般技术人员理解可根据需要针对特定实现方式或用途来修改所公开实施方案。权利要求书的范围意图广泛地覆盖所公开实施方案和任何这种修改。详述中列出的任何实际数据值仅出于说明目的被提供，并且本公开的实施方案并不意图限于此。因此，考虑到本文呈现的详细程度，将在理解实施方案的修改和变体是可能的情况下描述实施方案的操作行为。 [0019] 在本文的详述中，提及“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”等等表明所描述的实施方案可包括特定特征、结构或特性，但是每个实施方案可能不一定包括所述特定特征、结构或特性。此外，此类短语不一定是指同一实施方案。此外，当结合实施方案来描述特定特征、结构或特性时，应当认为，无论是否明确描述，结合其他实施方案实现此类特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内。 [0020] 除非上下文明确地另外指出，否则本文所用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”意图同样包括复数形式。将进一步理解，术语“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”在本说明书和/或权利要求书中使用时，规定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。以上权利要求书中的所有装置或步骤加功能要素的对应结构、材料、操作以及同等物意图包括用于执行所述功能的任何结构、材料或操作以及具体要求保护的其他要求保护的要素。 [0021] 通过参考附图更好地理解所公开实施方案和其优点，在附图中，类似数字用于各种附图的类似和对应部分。在查阅下面的附图及详述后，对于本领域一般技术人员来说，本公开的实施方案的其他特征和优点将会更加明显。旨在所有此类附加特征和优点包括在所公开实施方案的范围内。另外，示出的附图仅是示例性的，并且不旨在主张或暗示对其中可实现不同实施方案的环境、体系结构、设计或过程的任何限制。 [0022] 所公开实施方案涉及使用状态方程(EOS)组成模型和/或黑油模型来模拟在具有公用地表网络的多储层系统中的流体开采。如将在下文更详细描述的，可通过公用地表网络的公用收集点或共享设施来开采来自多个烃储层的储层流体。因此，可将来自不同储层的流入公用收集点中的异质流体组合或混合在一起。在一个实例中，所公开实施方案可用来在模拟多储层系统中的流体开采期间计算在公用地表网络内的公用收集点或其他点处的混合流体的性质。可实现所公开实施方案的储层模拟器的一个实例是可购自得克萨斯州休斯顿的兰德马克绘图公司的 整合式储层和地表模拟器。 [0023] 在实施方案中，模拟可部分地基于开采系统数据，所述数据包括从每一烃储层内所钻凿的井的井下所收集的各种测量结果，例如呈油储层和气体储层形式的开采井的井。此外，可钻凿多个开采井，用于提供对地下储层流体的通路。可从每一开采井定期收集所测量的井数据，以追踪储层中的变化状况，如以下将关于图1A和图1B中所示出的开采井实例而更详细描述的。 [0024] 图1A是示例性开采井100A的图，所述开采井100A具有已钻凿到储层地层中的井眼102。在所述地层内可将井眼102钻凿至任何深度并且在任何方向上钻凿。例如，根据特定实现方式的需要，可将井眼102钻凿至一万英尺或更深的深度，并且此外，可使所述井眼穿过所述地层水平前进任何距离。开采井100A还包括套管头部104和套管106，这两者都通过水泥103紧固在适当位置。防喷器(BOP)108耦接至套管头部104和开采井口110，所述套管头部和所述开采井口共同密封在井口中，并且允许以安全和受控的方式从井中抽出流体。 [0025] 可从开采井100A周期性地采样和收集所测量的井数据，并且将所述井数据与来自储层内的其他井的测量结果组合起来，从而允许监测和评估储层的总体状态。可使用若干不同井下和地表仪器来取得这些测量结果，所述仪器包括但不限于温度和压力传感器118以及流量计120。还可将附加装置同轴耦接至开采油管112，所述附加装置包括例如井下节流装置116(例如用于改变流体流量限制的等级)、电动潜水泵(ESP)122(例如用于抽取从ESP 122和开采油管112外部的穿孔125流动的流体)、ESP马达124(例如用于驱动ESP 122)，以及封隔器114(例如用于将封隔器下方的开采区与井100A的其余部分隔离开)。附加的地表测量装置可用来测量例如ESP马达124的油管头压力和电力消耗。 [0026] 图1B是展示图1A的开采井100A的替代性实施方案的图，所述替代性实施方案包括许多与井100A相同的部件，但适于人工气举。如图1B中所示出，除井100A的上述部件之外，开采井100B还包括气举注入器芯轴126。在实施方案中，气举注入器芯轴126与开采油管112同轴耦接，以便控制进入开采油管112的一部分的注入气流，所述开采油管位于地面上方或位于井口110附近的井的地表处。尽管未在图1B中展示，但气举开采井100B还可包括与图1A中针对开采井100A所示出的相同类型的井下仪器和地表仪器，用于提供上述测量结果。 [0027] 如图1A和图1B中所示出，沿着开采油管112的装置中的每一个耦接至电缆128，所述电缆可附接至开采油管112的外部部分。电缆128可主要用来对所述电缆所耦接至的装置提供电力。电缆128还可用来提供信号路径(例如电路径或光路径)，可通过所述信号路径将控制信号从地表引导至井下装置以及将遥测信号从井下装置引导至地表。可通过位于开采井的地表处的控制单元132来发送和接收相应的控制信号和遥测信号。控制单元132可通过防喷器108耦接至电缆128。在实施方案中，油田工作人员可使用控制单元132在本地控制和监测井下装置，例如经由在与控制单元132集成的终端面板或控制面板处提供的用户接口。此外或可选地，可通过远程处理系统140来控制和监测井下装置。处理系统140可用来提供针对与油田中每一储层相关联的开采井的各种监视控制和数据采集(SCADA)功能性。例如，远程操作者可使用处理系统140来发送合适的命令，用于控制对控制单元132的井场操作。 控制单元132与处理系统140之间的通信可经由一个或多个通信网络，所述通信网络例如呈无线网络(例如蜂窝网络)、有线网络(例如到因特网的电缆连接)或无线网络与有线网络的组合的形式。 [0028] 如图1A和图1B中所示出，处理系统140可包括计算装置142(例如服务器)和数据存储装置144(例如数据库)。尽管图1A和图1B中仅示出一个计算装置和一个数据存储装置，但应了解，处理系统140可包括附加的计算装置和数据存储装置。可使用具有至少一个处理器、存储器以及网络接口的任何类型的计算装置来实现计算装置142，所述网络接口能够经由通信网络将数据发送至控制单元132并且从控制单元132接收数据。在实施方案中，计算装置142可以是一种类型的服务器。这种服务器的实例包括但不限于网页服务器、应用服务器、代理服务器以及网络服务器。在一些实现方式中，计算装置142可表示服务器机群中的计算装置的群组。 [0029] 在实施方案中，控制单元132可经由通信网络将井场开采数据周期性地发送至处理系统140，用于处理和存储。这种井场开采数据可包括例如如上文所描述的来自各种井下装置的开采系统测量结果。在一些实现方式中，可使用控制单元132的远程终端单元(RTU)来发送这种开采数据。在实施方案中，数据存储装置144可用来存储从控制单元132接收的开采数据。在一个实例中，数据存储装置144可用来存储历史开采数据，所述历史开采数据包括在一段时间(例如多个模拟时间步长)内获得或计算出的实际和模拟开采系统测量结果，如以下将更详细地描述。 [0030] 尽管在单个储层的情境中描述了开采井100A和100B，但应注意，本文所公开的实施方案不限于此，并且可应用所公开实施方案来从具有公用地表网络或收集网络的多储层开采系统中的多个储层进行流体开采，如将在下文关于图3更详细地描述。因此，类似于控制单元132的多个地表控制单元可用来将开采系统数据从开采系统中的不同储层的相应井场发送至处理系统140。除上述的SCADA功能性之外，处理系统140可用来处理所接收的数据并且模拟多储层系统中的流体开采，如将在下文更详细地描述。 [0031] 图2是用于模拟多储层系统中的流体开采的示例性系统200的框图。例如，系统200可用来实现处理系统，例如如上文所描述的图1A和图1B的处理系统140，所述处理系统用于处理通过与开采系统中的每一储层相关联的开采井的地表控制单元(例如，图1A和图1B的控制单元132)发送的井场数据。如图2中所示出，系统200包括储层模拟器210、存储器220、用户接口(UI)230以及网络接口240。储层模拟器210包括流体模型生成器212、流动模拟器214以及数据呈现单元216。在实施方案中，储层模拟器210和它的部件(包括流体模型生成器212、流动模拟器214以及呈现单元216)、存储器220、UI 230以及网络接口240可经由系统 200的内部总线可通信地彼此耦接。 [0032] 在实施方案中，可使用具有至少一个处理器和处理器可读存储介质的任何类型的计算装置来实现系统200，所述处理器可读存储介质用于存储数据和可由处理器执行的指令。这种计算装置的实例包括但不限于台式计算机、工作站、服务器、计算机集群(例如服务器机群中)或类似类型的计算装置。这种计算装置还可包括输入/输出(I/O)接口，用于经由用户输入装置(未示出)接收用户输入或命令。用户输入装置可以是例如且不限于鼠标、QWERTY或T9键盘、触摸屏、手写板或麦克风。I/O接口还可包括显示器接口，用于在耦接至计算装置或与计算装置集成的显示器(未示出)上输出或呈现信息。 [0033] 尽管在图2中仅示出储层模拟器210、存储器220、UI 230以及网络接口240，但应了解，系统200可根据特定实现方式的需要包括附加的部件、模块和/或子部件。还应了解，可在软件、固件、硬件或其任何组合中实现储层模拟器210和它的部件。此外，应了解，可实现储层模拟器210或其部分的实施方案，以在任何类型的处理装置上运行，所述处理装置包括但不限于计算机、工作站、嵌入式系统、网络装置、移动装置或能够执行本文所描述的功能性的其他类型的处理器或计算机系统。 [0034] 在实施方案中，系统200可使用网络接口240来经由网络204与不同装置和其他系统通信。网络204可以是用来在不同计算装置之间传达信息的任何类型的网络或网络的组合。网络204可包括但不限于有线(例如以太网)网络或无线(例如Wi-Fi或移动电信)网络。此外，网络204可包括但不限于局域网、中域网和/或诸如因特网的广域网。 [0035] 在实施方案中，系统200可使用网络接口240来经由网络204将信息发送至井场控制和监测装置并且从井场控制和监测装置接收信息，所述井场控制和监测装置例如如上文所描述的图1A和图1B的地表控制单元132。这种信息可包括例如经由网络204从井场控制和监测装置发送至系统200的开采系统数据。同样，可通过系统200经由网络204将各种控制信号和命令发送至井场控制和监测装置，例如用于控制井场操作或从装置请求井场开采系统数据的目的。在一些实现方式中，此类控制信号可呈使用遥测收发器发送的遥测信号的形式，所述信号集成在系统200的网络信息240内。 [0036] 在实施方案中，通过系统200发送至井场处的装置的控制信号或命令可以基于经由UI 230从用户202所接收的输入。用户202可经由用户输入装置(例如鼠标、键盘或触摸屏)和耦接至系统200的显示器与UI 230交互，以配置、控制或监测开采系统模拟的执行。根据储层模拟器210经由UI 230所接收的用户输入，可经由网络204从井场控制和监测装置请求和接收开采系统数据，如上文所描述。在开采系统模拟中可由储层模拟器210处理和使用从装置接收的数据。随后可经由UI 230通过呈现单元216向用户202显示模拟的结果。 [0037] 在实施方案中，除可由储层模拟器210和它的部件(包括流体模型生成器212、流动模拟器214以及显示单元216)访问的各种其他类型的数据之外，存储器220可用来存储来自以上实例中的装置的开采系统数据，用于实现本文所公开的开采系统模拟功能性。存储器220可以是耦接至集成电路的任何类型的记录介质，所述集成电路控制对所述记录介质的访问。记录介质可以是例如且不限于半导体存储器、硬盘或类似类型的存储器或存储装置。 在一些实现方式中，存储器220可以是远程基于云的存储位置，其可由系统200经由网络接口240和网络204访问。 [0038] 在图2中所示出的实例中，存储在存储器220中的数据可包括开采数据222、流体数据224以及模拟数据226。如以下将更详细地描述，储层模拟器210可使用开采数据222、流体数据224以及模拟数据226的组合，来得出用于开采系统模拟的给定时间步长的一组所需操作点。 [0039] 开采数据222可包括例如实际和/或模拟开采系统测量结果。实际开采系统测量结果可包括例如来自多储层系统中的各种开采井的地表和井下的井测量结果。此类测量结果可包括但不限于在流体与来自其他储层的流体混合的点之前，在井穿孔附近、沿开采柱、在井口处以及集油管网内井下取所得的压力、温度以及流体流量测量结果。同样，模拟测量结果可包括，例如且不限于，压力、温度以及流体流量的估计值。可基于例如来自一个或多个先前时间步长的模拟结果来确定此类估计。 [0040] 流体数据224可表示不同储层流体组分(例如重原油、轻原油、甲烷等等)和有关性质，所述性质包括例如所述组分的针对各种组成、压力以及温度的比例、流体密度以及粘度，或其他数据。在实施方案中，流体数据224可包括黑油模型数据和/或EOS模型数据，例如呈一个或多个数据表形式的EOS模型数据，所述EOS模型数据表示多储层开采系统内的每一储层的流体。 [0041] 在实施方案中，流体模型生成器212可基于对应的开采数据222和流体数据224来生成针对多储层系统中的每一储层的流体模型。例如，流体模型生成器212可基于实际和模拟开采系统测量结果(例如来自一个或多个先前模拟时间步长)和与每一储层相关联的流体组分特性，来确定针对储层的每一流体组分或组分群组的参数。针对每一组分/群组的所得模型随后可应用于已知状态变量，以计算在储层内的每一模拟点或“网格块”处的、在井筒穿孔或“井底”处的以及在开采系统的共同集油管网内的未知状态变量。这些未知变量可包括，例如且不限于，每一网格块的液体体积分数、溶解气油比以及地层体积系数。 [0042] 在实施方案中，可提供测量和计算出的所得流体组分状态变量来作为至流动模拟器214的输入，用于模拟穿过多储层开采系统的流体的流量。至流动模拟器214的附加输入可包括例如与开采系统和它的约束相关的各种浮动参数、固定参数以及特性数据。浮动参数可包括例如各种强化采油(EOR)参数，所述EOR参数包括但不限于气举注入率、储层气体注入率以及储层液体注入率。固定参数的实例可包括设施约束(例如开采能力限制)和单独井的默认开采率。储层特性数据可包括例如描述储层地层的地质数据(例如先前在井的钻凿和/或先前测井期间所收集的测井数据)和地层特性(例如孔隙率)。可将上述流体组分状态变量与其他模拟输入、参数以及开采系统约束一起作为模拟数据226存储在存储器220中。 [0043] 在实施方案中，流动模拟器214可采用一组完全耦合的方程来进行模拟，并且确定针对开采系统的最优操作设定，以使得可随着时间的推移使储层的开采最大化而不会超出任何设施约束。将所述方程表征为“完全耦合的”，因为可同时求解针对所有储层和收集网络的所有方程，而不是分别求解储层和收集网络并且在储层解与收集网络解之间迭代，以确定针对每一组方程的适当边界条件(即松散耦合)。 [0044] 在实施方案中，完全耦合的方程可与各种数值分析技术(例如牛顿-拉夫森(Newton-Raphson)方法)中的任一种一起使用，以确定每一网格块的一组质量和/或体积平衡值。所述方程还可用来确定穿过开采系统的流体的流量，并且提供包括服从各种开采系统约束(例如一个或多个设施约束、收集网络约束、井约束或储层约束)的操作设定的解。此外，所述方程可由流动模拟器214用来在模拟时间步长结束时确定更新后的流体性质(例如，每一网格块的更新后的流体组分质量和体积值)。可将更新后的参数中的至少一些提供为用于随后的模拟时间步长的先前时间步长数据。此外，可针对多个不同时间步长中的每一个重复由流动模拟器214进行的模拟，其中使用给定时间步长的模拟结果来更新下一时间步长的模拟模型。 [0045] 在已知整个开采系统中的流体的状态的情况下，可使用表示储层、井筒中的穿孔以及收集网络的质量/体积平衡方程来模拟流体的流动。在实施方案中，表示收集网络的设施方程包括节点处的摩尔平衡方程、液压方程、约束方程以及组成方程。设施方程的独立变量包括节点的压力和组成，以及连接的摩尔流动速率。 [0046] 整个方程系统可如下表示： [0047] [0048] 其中R表示残差，并且A表示开采系统模拟的牛顿迭代的雅可比(Jacobian)。A含有残差相对于变量x的导数，其中xr包括网格块摩尔量和压力，xp包括穿孔流动速率，并且xf包括设施节点组成和压力以及设施连接的总摩尔流动速率。方程的第一行表示储层方程(模拟穿过储层的流体流动)，第二行表示穿孔方程(模拟穿过穿孔的流体流动)，并且第三行表示设施方程(模拟穿过收集网络的流体流动)。 [0049] 在实施方案中，储层方程包括以下形式的摩尔平衡方程： [0050] [0051] 其中在方程完全收敛时使每一储层网格块r的组分i的残差Rri为零。对组分i而言，Fi流入和Fi流出是横跨储层网格块面的摩尔流动速率，ai是累积速率，Gi是生成速率，并且Qrpi是穿过穿孔p在储层网格块r与井筒之间的穿孔流动速率(对开采而言为正，对注入而言为负)。Qrpi是对网格块r内的穿孔求和。独立变量是每一组分i的质量(摩尔)和网格块压力。除摩尔平衡方程之外，在至少一些说明性实施方案中，体积平衡方程操作来约束孔隙体积以使得所述孔隙体积等于流体体积。这可以残差形式写为： [0052] [0053] 其中ncr是储层伪组分的数目，VPr是孔隙体积，并且VFr是网格块r的流体体积。 [0054] 在至少一些说明性实施方案中，将穿孔方程表达为针对储层网格块内的每一穿孔的流量方程。从具有相同伪组分数目的单个储层和收集网络的更简单情况开始，可使用流量方程来表达针对开采穿孔的穿孔方程， [0055] [0056] 其中Qrpi是网格块r内的穿孔p的流体伪组分i的穿孔流动速率，Cp是井筒常数(等于井指数乘以渗透性厚度乘积)，ΔΦp是渗透性厚度乘积(即，针对穿孔p从储层到井筒的势差)，并且其中对网格块r内的相m而言，krelrm是相对渗透性，μrm是粘度，ρrm是密度，并且zrmi是流体伪组分i的摩尔分数。类似地，可使用流量方程来表达针对注入穿孔的穿孔方程，[0057] [0058] 其中 是流体流动性(例如网格块相流动性或端点流动性的总和)， 是穿孔注入流体密度，并且zrpi是井筒中的节点处的组分摩尔分数。 [0059] 上述的模拟假定开采系统的配置是：其中多个储层耦接至公用地表或收集网络。这种收集网络可包括例如多个节点，并且具有在所述节点与各种储层网格块之间的连接。 节点可表示在收集网络和/或各种储层的开采井内的相关部件或装置(例如，如以下将描述的图3的分离器310)的实体位置。连接可表示管道或流量控制装置，例如，泵、压缩机、阀或类似类型的装置。图3中示出此类开采系统配置的实例。 [0060] 图3是示出包括公用地表或收集网络的示例性多储层系统的图。如图3中所示出，通过收集网络320将N个储层302-1至302-N的群组耦接在一起。来自每一井的单独井线路304(1至N)耦接至对应的储层节点306(1至N)，其中每一节点通过储层管线305(1至N)耦接至公用节点308。公用节点308可将例如从储层302-1至302-N所开采的混合流体通过立管 309提供至处理设施300。通过立管309的在公用节点308处所开采的混合流体可包括从任意数目的储层302-1至302-N(例如所有储层或其子集)所开采的流体。在所示出的实例中，处理设施300包括分离器310，所述分离器接收来自设施立管309的混合产物，并且将产物分离成水、油以及气体。这些分离的产物分别存储在水存储器312、油存储器316以及气体存储器 314中，以便随后使用和/或向下游进一步传递(例如，传递至精炼设施)。可选地，分离的产物中的一些可用来协助去除来自储层的产物。例如，作为强化采油(EOR)操作的部分，可将分离的气体和/或水的一部分回注到一个或多个储层中，如在图3中通过虚线箭头所指示。 [0061] 使图3的多储层开采系统中的流体开采最大化可涉及控制每一单独井的开采，以使得所述井或所述井的选定群组的联合开采提供在处理设施300的操作限制内的最大可能的烃(例如，油和/或气体)开采量，而不会超出任何开采系统约束。在实施方案中，可根据多储层系统中的流体开采的模拟结果来确定最优的井操作点，这些井操作点随着时间的推移使流体开采最大化并且使处理设施300能够在其限制内操作。例如，如上文所描述的图2的储层模拟器210可用来基于开采系统测量结果、储层特性以及与储层302-1至302-N和处理设施300相关的约束，根据图3的多储层系统中的流体开采的模拟来识别最优的井操作点。在一些实现方式中，可将此类操作点表达为对一组同步的完全耦合的方程的解，如上文所描述。 [0062] 除使用模拟结果来确定最优的井操作点并且使多储层系统中的流体开采最大化之外，储层工程师(例如，图2的储层模拟器210的用户202)可能对提高模拟本身的计算效率和模拟结果的精确度感兴趣。如以下将更详细地描述，本文所公开的流体建模和开采模拟技术可通过使用修改的或简化的组成模型来允许针对模拟实现此类提高，所述组成模型表示从上述多储层开采系统的多个储层所开采的混合流体。 [0063] 参看图3，储层302-1至302-N中的每一个可与表示储层内流体的EOS模型相关联，所述EOS模型例如呈一个或多个EOS数据表的形式。在这个实例中，每一储层可具有可被开采到收集网络320中的至少两种流体组分，例如油组分和气体组分。在实施方案中，可出于模拟目的而假定储层302-1至302-N的气体组分是相同的，但是对每一储层而言油组分维持其单独性质。然而，应注意，在一些实现方式中，气体组分也可保持其单独性质，例如以便在处理冷凝储层时有更大的灵活性。 [0064] 如以下将关于图4中所示出的过程而更详细描述的，储层流体的EOS特性可用来产生针对多储层系统内的多个储层中的每一个的EOS模型。此外，可通过黑油模型来表示储层流体中的一些。在此情况下，需要附加的步骤以将黑油模型转换成EOS模型，以使得对每一储层而言，混合的基础将是EOS模型的混合。尽管针对多储层系统中的储层的EOS模型可具有至少一些共有的轻组分，但所公开实施方案不要求针对每一储层的EOS模型如在常规方法中那样具有相同的EOS组分，所述常规方法利用主控EOS模型，所述主控EOS模型具有可从单独储层的组分组扩展的组分组。根据所公开实施方案的EOS模型可具有至少一个重组分，本文中也称为多储层系统中的每一储层所独有的“标记组分”。此外，尽管本文所公开的实施方案可进行解集总，但所述解集总是在不使用完整EOS建模来计算混合流体的流体性质的情况下进行。相反，所公开实施方案使用标记组分来根据压力和标记组分生成性质表。 [0065] 图4是使用简化的组成模型来确定在具有公用地表网络的多储层系统中所开采的混合流体的性质的示例性方法400的流程图。出于论述目的，将使用以上所描述的图3的多储层系统来描述方法400，但方法400不意图限于此。如图4中所示出，方法400包括步骤402、404、406、408、410、412以及414。然而，应注意，方法400可根据特定实现方式的需要包括附加的步骤来进行本文所公开的技术。可通过例如如上文所描述的图2的储层模拟器210来实现方法400的步骤，但方法400不意图限于此。 [0066] 方法400在步骤402中开始，所述步骤包括将流体的EOS特性与针对多储层系统中的多个储层(例如，图3的储层302-1至302-N)中的每一个的EOS模型相匹配。针对每一储层的EOS模型可以EOS形式来表示储层的流体的不同组分。由针对每一储层的EOS模型表示的不同流体组分可包括，例如，横跨开采系统中的所有储层所共有的一个或多个轻流体组分，以及每一储层所独有的至少一个重流体组分(或标记组分)。在实施方案中，共有轻流体组分可以是气体组分，并且独有重油组分可以是油组分。 [0067] 方法400随后前进至步骤404，在所述步骤中，可在公用地表网络中的不同点处模拟多储层系统中的流体开采。模拟点可对应于例如公用地表网络中的不同节点(例如，图3的节点306-1至306-N)，如上文所描述。在步骤406中，针对步骤404中的每一模拟点，确定是否存在从不同储层所开采的混合流体。在步骤408中，步骤406中的确定结果可用来判断方法400将前进至步骤410还是步骤412。在实例中，如果在步骤406中确定在网络中的特定模拟点处的流体是从仅单个储层所开采的，那么方法400可从步骤408前进至步骤410。步骤410可包括使用对应于储层的EOS模型(来自步骤402)来计算流体性质，流体是从所述储层开采的。 [0068] 可选地，如果在步骤406中确定在所讨论的特定模拟点处存在来自不同储层的流体的混杂或混合，那么方法400可从步骤408前进至步骤412。步骤412包括基于针对不同储层中的每一个的对应EOS模型来生成一个或多个内插表，所述内插表表示经由公用地表网络从不同储层所开采的混合流体。在实施方案中，在此实例中可根据不同储层的压力和标记组分来生成内插表。在步骤414中，可使用来自步骤412的所生成内插表来计算混合流体的性质。 [0069] 在实施方案中，可通过使用各种表查找技术中的任一种基于标记组分和一个或多个内插表进行表查找，来计算混合流体性质。使用此类表查找技术的益处是，可使用在步骤412中所生成的内插表来代替相平衡计算，所述相平衡计算可以往往是针对混合流体的相行为计算的计算量最大的部分。例如，内插表可提供简化的组成模型，所述简化的组成模型可用来替代与常规相行为计算技术相关联的平衡闪蒸计算。可使用这种简化的闪蒸替代来确定混合流体的相分离，并且可使用基于标准EOS的表查找技术来计算单独相性质。可供使用的此类EOS闪蒸替代技术的实例包括但不限于： [0070] 1)使用组成相关的K值计算，其中根据一个或多个组分的压力、温度以及组成将K值列成表，所述一个或多个组分包括例如一个或多个标记组分，并且使用K值来确定相平衡，同时使用标准EOS技术来计算相性质； [0071] 2)使用EOS内插技术以用于简化的相平衡计算，其中根据组分中的一些的压力、温度以及组成将饱和压力、饱和压力下的K值、液体和蒸汽压缩性系数列成表，所述组分包括标记组分，同时可使用EOS计算来确定其他流体性质；以及 [0072] 3)根据与组成系结线路有关的油和气体组成使用内插表。 [0073] 在后一种技术中，可根据压力、温度以及总组分组成将相摩尔分数和相组成列成表。随后，可使用标准EOS技术来计算其他相性质。除所有标记组分之外，可包括组分中的一些或全部，例如作为内插值。 [0074] 现在将使用可能的数据结构的以下实例来进一步描述所公开实施方案，所述数据结构可针对单独储层并且针对上文所描述的混合流体模型来限定。 [0075] 例如，以下的表1示出针对储层1的黑油数据。表1中的黑油数据可提供例如储层1中的流体的黑油模型描述，所述黑油模型描述可被输入至储层模拟器，例如如上文所描述的图2的储层模拟器210，用于进行模拟。如以下的表1所示出，这个输入表的主数据列可用于压力(以psia计)、以MSCF/STB为单位的溶解气油比(Rs)，以及以STB/RB为单位的油地层体积系数(Bo)。尽管以下仅示出这三个主列，但应注意，实施方案不意图限于此，并且所述表可具有表示其他黑油数据参数的附加列，所述其他黑油数据参数包括，例如且不限于，气体FVF、溶解气油比、油粘度以及气体粘度。此外，不饱和数据可与压力中的至少一个相关联。 [0076] 表1：储层1的原始黑油模型数据 [0077]压力(psia) Rs(MSCF/STB) Bo(STB/RB) 3000 1.2 1.3 2000 0.8 1.2 1000 0.4 1.1 14.7 0.00001 1 [0078] 以下的表2示出储层2的流体组分性质，如通过储层的流体的EOS模型所表示。如以下所示出，表2可包括针对在模拟期间感兴趣的关键流体性质的数据列，所述流体性质包括，例如且不限于，分子量、临界温度以及临界压力。应注意，针对完整EOS模型描述的表可包括附加数据列，例如，针对每一组分的偏心系数、临界体积、等张比以及体积转换系数的列。还可使用交互作用系数的单独表。 [0079] 表2：储层2的EOS模型数据 [0080]组分名称 分子量 临界温度(R) 临界压力(psia) P1 18 300 550 P2 35 549.8 850 P3 44.1 665.7 616.3 P4 65 820 485 P5 90 950. 438. P6 200 1200 255 [0081] 在实施方案中，可生成来自不同储层的混合流体的EOS特性。这种EOS特性可包括例如一组轻组分(CO2、N2、H2S、C1、C2、C3、iC4、nC4、iC5、nC5、C6)和一组共有重组分(HC1、HC2)、储层1独有的两个重组分(R1H1和R1H2)，以及储层2独有的至少一个重组分(R2H1)。轻组分的实际数目可相同，但重组分的数目可以是特定实现方式所特有的。所述过程进行如上文在步骤1中所描述的特性程序。 [0082] 在一个实例中，可基于一组储层伪组分来生成公用EOS模型，储层伪组分是使用在储层1与储层2之间重叠的共有伪组分来限定的。“伪组分”中的每一个可表示例如任意数目的真实流体组分，所述真实流体组分共同集中或“集总”成可作为单独单元来处理的单个组分。使用重叠的共有伪组分可允许使用较大的但仍相对小的数目的共有伪组分(例如，少于所有储层伪组分的总数)将完全耦合的质量/体积平衡方程应用于多个储层、井以及收集网络。共有伪组分表示共有流体特性，所述共有流体特性包括充足的组分来表示不同储层中的多种流体的行为。 [0083] 在这个实例中，共有特性可基于将组分表达为共有伪组分，所述共有伪组分是基于组分的总体烃组成或最多为C45的碳原子数来限定的。所述一组轻组分CO2、N2、H2S、CI、C2、C3、nC4、iC4、nC5、iC5以及C6可与其普遍所接受性质一起使用，而C7+重组分是使用概率分布函数来限定的，所述概率分布函数提供从C7到C45的每一碳原子数的分子量和摩尔分数。应了解，各种技术中的任一种可用来限定C7+重组分。一旦确立了一组分子量和摩尔分数，就可针对每一共有伪组分计算沃森(Watson)或其他类型的特性系数，所述特性系数转而可用来计算每一共有伪组分的比重。应了解，各种技术中的任一种可用来计算伪组分比重且/或其他伪组分特性将对本领域一般技术人员显而易见，并且所有此类技术在本公开的范围内。还可计算每一共有伪组分的实沸点(TBP)。可使用若干关联技术中的任一种来组合分子量、TBP以及比重，以计算流体模型所需的临界性质。还可能需要通过关联来估计非零交互作用系数。 [0084] 在这个阶段，可使用大量伪组分，其数目远大于正常用来模拟储层和网络系统的常见数目。为了提高计算效率，在伪化过程中将组分集总在一起。例如，在这种情况下将储层1的重组分一起集总成两个伪组分R1H1和R1H2，而将储层2的重组分一起集总成伪组分R2H1。 [0085] 可能需要调整以以上方式所生成的临界性质和交互作用系数，以充分匹配每一储层的流体性质。可应用回归方法来调整流体参数的值。 [0086] 对混杂流体的计算而言，执行对来自两个EOS模型的组分进行混合或编织的额外步骤。在这种情况下，两个EOS模型共享相同的轻组分和轻组分性质，因此仅需要调整混合物中的轻组分的组成。使用简单编织，保持来自储层1的重组分R1H1和R1H2，以及来自储层2的R2H2。在混合步骤期间调整摩尔分数。 [0087] 可使用类似于以下的表3的数据表来表示基于上述流体组分特性的EOS模型，这个表可作为输入提供给储层模拟器(例如，如上文所描述的图2的储层模拟器210)。 [0088] 表3：来自不同储层的混合流体的EOS模型数据 [0089] [0090] [0091] EOS模型可随后用来生成组成计算的表，其中根据压力、温度以及组成(例如呈一个或多个内插参数的形式)将值列成表。仅要求将组分中的一些作为内插值是可能的，在这种情况下，可将标记组分作为内插值。例如，在一个实施方案中，在来自两个不同储层的混合流体的上述实例中，可将储层中的一个所特有的独有“标记”组分中的至少一个，例如R1H1，选择为内插参数。以下的表4至表6是针对内插参数的不同值所生成的表的实例，所述内插参数例如在这个实例中是标记组分(R1H1)。可将每一表中的相应油相和气相的组成表达为例如15个数字的列表，这15个数字对应于如以上的表3中所示出的剩余组分(即，除R1H1外)的值。取决于计算机制，代替组成和相分数，可将诸如K值或相Z系数的替代数据列成表。 [0092] 表4：摩尔分数R1H1＝0 [0093] [0094] 表5：摩尔分数R1H1＝0.5 [0095] [0096] [0097] 表6：摩尔分数R1H1＝1.0 [0098] [0099] 在以上实例中，可针对来自不同储层的混合流体添加其他内插参数，例如储层2的独有或特殊标记组分，例如R2H1。 [0100] 因此，所公开实施方案提供一种使用简化的组成模型来计算公用地表网络中的混合流体的性质的方法。与所公开实施方案形成对照，使用与公用网络相关的不同EOS模型和黑油模型的其他方法全部试图使用一组公用组分来将流体行为与单个状态方程模型相匹配。此外，所公开实施方案还与EOS模型相匹配，但不要求所有组分必须存在于每一流体内。此外，尽管其他方法随后将流体集总成井底处的公用EOS模型，但所公开实施方案经配置来生成多维内插表，其具有来自每一储层的特殊标记组分作为参数。在将代替EOS平衡计算的方法中使用这些表。 [0101] 因此，所公开实施方案比之现有方法的优点包括提高了计算效率，并且在某些情况下精确度更高。此外，在没有来自不同储层的流体的混杂的储层部分中，可使用原始EOS数据。可选地，还可在各处使用简化的表查找技术来获得计算效率和一致性。在从不同储层开采混合流体的网络的部分中，所公开实施方案可用作计算混合流体的性质的基础，所述混合流体是从以不同比例混合来自不同储层的EOS流体所产生的。所公开实施方案允许操作员保持其原始EOS特性，从而提供用于计算公用网络中的混合流体的性质的相对高效的方法。 [0102] 图5是可实现本公开的实施方案的示例性计算机系统500的框图。例如，系统500可用来实现如上文所描述的图2的系统200。系统500可以是任何类型的计算装置，包括但不限于，台式计算机、膝上型计算机、服务器、平板电脑以及移动装置。系统500包括处理器510、主存储器502、二级存储单元504、输入/输出接口模块506和通信接口模块508以及其他部件。 [0103] 处理器510可以是能够执行用于执行所公开实施方案的特征和功能的指令的任何类型或任何数目的单核处理器或多核处理器。输入/输出接口模块506使系统500能够接收用户输入(例如，从键盘和鼠标)并且向诸如但不限于打印机、外部数据存储装置和音频扬声器的一个或多个装置输出信息。系统500可任选地包括能够在集成的或外部的显示装置上显示信息的单独显示模块511。例如，显示模块511可包括用于提供与一个或多个显示装置相关联的增强图形、触摸屏和/或多触摸功能的指令或硬件(例如，图形卡或芯片)。 [0104] 主存储器502是存储当前正在执行的指令/数据或被预提取以便执行的指令/数据的易失性存储器。二级存储单元504是用于存储持久性数据的非易失性存储器。二级存储单元504可以是或包括诸如硬盘驱动器、闪存驱动器或存储卡的任何类型的数据存储部件。在一个实施方案中，二级存储单元504存储计算机可执行代码/指令以及用于使用户能够执行所公开实施方案的特征和功能的其他相关数据。 [0105] 例如，根据所公开实施方案，二级存储单元504可永久存储可执行代码/指令520，所述可执行代码/指令520用于执行如上文所描述的图4的方法400的步骤。可执行代码/指令520随后在由处理器510执行期间从二级存储单元504加载到主存储器502，以用于执行所公开实施方案。此外，二级存储单元504可存储其他的可执行代码/指令和数据522，诸如但不限于，与所公开实施方案一起使用的储层模拟应用程序(例如，储层模拟应用程序)。 [0106] 通信接口模块508使系统500能够与通信网络530通信。例如，网络接口模块508可包括网络接口卡和/或无线收发器，其用于使系统500能够通过通信网络530和/或直接利用其他装置发送和接收数据。 [0107] 通信网络530可以是包括以下网络中的一个或多个的组合的任何类型的网络：广域网、局域网、一个或多个专用网络、因特网、诸如公共交换电话网(PSTN)的电话网络、一个或多个蜂窝网络，和/或无线数据网络。通信网络530可包括多个网络节点(未描绘)，诸如路由器、网络接入点/网关、开关、DNS服务器、代理服务器，以及用于协助装置之间的数据/通信的路由的其他网络节点。 [0108] 例如，在一个实施方案中，系统500可与一个或多个服务器534或数据库532交互以用于执行所公开实施方案的特征。例如，系统500可从数据库532查询用于根据所公开实施方案创建储层模型的测井信息。另外，在某些实施方案中，系统500可充当用于一个或多个客户端装置的服务器系统，或者用于对等通信或与一个或多个装置/计算系统(例如，集群、网格)并行处理的对等系统。 [0109] 如上文所描述，本公开的实施方案对计算在具有公用地表网络的多储层系统中所开采的混合流体的性质尤其有用。在本公开的一个实施方案中，一种模拟在具有公用地表网络的多储层系统中的流体开采的计算机实现的方法包括：将流体的状态方程(EOS)特性与多储层系统内的多个储层中的每一个的解集总EOS模型相匹配，其中所述解集总EOS模型表示每一储层的流体的不同组分；部分地基于多个储层中的每一个的解集总EOS模型，针对公用地表网络中的至少一个模拟点来模拟多储层系统中的流体开采；确定在模拟期间在模拟点处所开采的流体是否是来自多个储层中的不同储层的混合流体；当确定模拟点处的流体不是从多个储层中的不同储层所开采的混合流体时，使用对应于多个储层中的一个的解集总EOS模型来计算流体的性质，所述流体是从多个储层中的一个开采的；以及当确定模拟点处的流体是从不同储层所开采的混合流体时，基于不同储层中的每一个的对应解集总EOS模型，生成表示经由公用地表网络从不同储层所开采的混合流体的一个或多个内插表，并且基于所述一个或多个内插表来计算混合流体的性质。 [0110] 在另一实施方案中，所述一个或多个内插表包括组成值，根据一个或多个内插参数将所述组成值列成表。在又一实施方案中，由每一储层的解集总EOS模型所表示的不同流体组分包括所述储层所独有的至少一个重流体组分。在又一实施方案中，不同流体组分还包括多个储层所共有的至少一个轻流体组分。在又一实施方案中，重流体组分是独有重油组分，并且轻流体组分是共有气体组分。在又一实施方案中，一个或多个内插表表示多个储层中的每一个的流体，所述流体与每一储层的与所述储层的流体压力有关的独有重油组分成比例。在又一实施方案中，使用一个或多个内插表来代替针对混合流体的相平衡计算，并且计算混合流体的性质包括使用一个或多个内插表来进行流体性质的表查找。在又一实施方案中，使用以下中的至少一个来进行表查找：一组列成表的组成相关的K值、EOS内插，或与混合流体的油组成和气体组成有关的组成系结线路。 [0111] 在本公开的另一实施方案中，一种用于限定储层模拟模型的非线性岩相的系统包括至少一个处理器和耦接至所述处理器的存储器，所述存储器具有存储在其中的指令，所述指令在由所述处理器执行时，导致所述处理器执行功能，所述功能包括以下功能：将流体的状态方程(EOS)特性与多储层系统内的多个储层中的每一个的解集总EOS模型相匹配，所述解集总EOS模型表示每一储层的流体的不同组分；部分地基于多个储层中的每一个的解集总EOS模型，针对公用地表网络中的至少一个模拟点来模拟多储层系统中的流体开采；确定在模拟期间在模拟点处所开采的流体是否是来自多个储层中的不同储层的混合流体；当确定模拟点处的流体不是从多个储层中的不同储层所开采的混合流体时，使用对应于多个储层中的一个的解集总EOS模型来计算流体的性质，所述流体是从多个储层中的一个开采的；以及当确定模拟点处的流体是从不同储层所开采的混合流体时，基于不同储层中的每一个的对应解集总EOS模型，生成表示经由公用地表网络从不同储层所开采的混合流体的一个或多个内插表，并且基于所述一个或多个内插表来计算混合流体的性质。 [0112] 在本公开的又一实施方案中，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有存储于其中的指令，所述指令在由计算机执行时，导致所述计算机执行多个功能，所述功能包括以下功能：将流体的状态方程(EOS)特性与多储层系统内的多个储层中的每一个的解集总EOS模型相匹配，所述解集总EOS模型表示每一储层的流体的不同组分；部分地基于多个储层中的每一个的解集总EOS模型，针对公用地表网络中的至少一个模拟点来模拟多储层系统中的流体开采；确定在模拟期间在模拟点处所开采的流体是否是来自多个储层中的不同储层的混合流体；当确定模拟点处的流体不是从多个储层中的不同储层所开采的混合流体时，使用对应于多个储层中的一个的解集总EOS模型来计算流体的性质，所述流体是从多个储层中的一个开采的；以及当确定模拟点处的流体是从不同储层所开采的混合流体时，基于不同储层中的每一个的对应解集总EOS模型，生成表示经由公用地表网络从不同储层所开采的混合流体的一个或多个内插表，并且基于所述一个或多个内插表来计算混合流体的性质。 [0113] 尽管已经描述关于上述实施方案的具体细节，但上述硬件和软件描述仅意图为示例性实施方案并且不意图限制所公开实施方案的结构或实现方式。例如，尽管系统500的许多其他内部部件未被示出，但本领域一般技术人员将理解，此类部件和其互连是众所周知的。 [0114] 此外，如上所述的公开实施方案的某些方面可被体现在使用一个或多个处理单元/部件执行的软件中。所述技术的程序方面可以被视为通常呈可执行代码和/或相关联数据的形式的“产品”或者“制品”，所述代码或数据被携带或体现在一种类型机器可读介质中。有形的非暂态“存储”型介质包括用于计算机、处理器等的任何或所有存储器或其他存储设备或者其相关联模块，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器、光盘或磁盘等，其可在任何时间提供对于软件编程的存储。 [0115] 此外，附图中的流程图和框图示出根据本发明的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的体系结构、功能性和操作。也应注意到，在一些替代实现方式中，方框中提到的功能可以不按附图中提到的顺序出现。例如，连续示出的两个方框实际上可以大致上同时执行，或者这些方框有时可以按相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能性。也应指出的是，框图和/或流程图图解的每个方框以及框图和/或流程图图解中的方框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。 [0116] 上述特定示例性实施方案不意图限制权利要求的范围。示例性实施方案可通过包括、执行或组合本公开中所描述的一个或多个特征或功能来修改。 |
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