用于使用联接的井筒-储层模型的最佳icd配置的算法
【专利说明】用于使用联接的井筒-储层模型的最佳I CD配置的算法
[0001] 发明背景 1.发明领域
[0002] 本公开总体设及地下沉积物的回收，并且更具体地说，设及用于通过使用算法最 佳化沿水平井筒的流入控制设备参数来提高油井的产量的方法和系统。
[0003] 2.相关技术讨论
[0004] 与垂直井相反，水平井筒通常受到操作者的喜欢，用于开发狭窄的含油岩层W便 最大化与产油带的接触。然而，如在图1中所描绘的，运些井遭受早期水和气体朝向根部的 锥形，因为流动的摩擦压力沿水平部分下降。此外，渗透性的变化可导致沿水平部分的不平 衡的流入并加速早期见水和见气W及不均衡的井下流入。运些条件可限制扫描效率并降低 从水平井的控回收，留下旁路油。
[000引为了克服上述问题，流入控制设备（ICD)被用来在不理想的环境中增加水平井的 性能。ICD被设计来通过平衡完井整个长度的流入来改善完井性能和效率。通过使用ICD，可 能创建能够有效延迟见水/见气同时因此提高油回收的均匀生产剖面。
[0006] 附图简述
[0007] 本发明的说明性实施方案参考所附的图在下文被详细描述，所述所附的图W参考 的方式被并入本文中并且其中：
[0008] 图1为示出根据公开实施方案的不使用流入控制设备的水平井的实例的图；
[0009] 图2为示出根据公开实施方案的使用流入控制设备的水平井的实例的图；
[0010] 图3为比较根据公开实施方案的使用流入控制设备的水平井W及不使用流入控制 设备的水平井的油产量对含水量的图表；
[0011] 图4为描绘根据公开实施方案的用于确定沿水平井的流入控制设备参数的当前过 程的流程图；
[0012] 图5为描绘根据公开实施方案的用于确定沿水平井的流入控制设备参数的算法过 程的流程图；
[0013] 图6描绘在井筒垂直面中示出根据公开实施方案的井筒和含水层的草图；
[0014] 图7为描绘根据公开实施方案的流入控制设备最佳化算法的流程图；
[0015] 图8为示出根据公开实施方案的井筒中的计算过的速度剖面的实例的图表；
[0016] 图9为示出根据公开实施方案的沿井筒的计算过的ICD分布函数的实例的图表；
[0017] 图10为示出根据公开实施方案的对应于图9的ICD分布函数的ICD孔直径的变化的 实例的图表;W及
[0018] 图11为示出用于实现公开实施方案的系统的一个实施方案的框图。
[0019] 详述
[0020] 公开实施方案包括一种用于通过最佳化沿水平井筒的流入控制设备参数来提高 油井的产量的系统和方法。公开实施方案及其优势通过参考附图中的图1-11得到更好理 解，相同数字用于各附图中相似及对应部分。基于下面的附图及详述，对于本领域普通技术 人员来说，公开实施方案的其他特征和优点将会更加明显。运意味着所有此类另外特征和 优点被包括在本公开的实施方案的范围内。另外，所示出的附图仅是示例性的，并非旨在断 言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。
[0021] 如上所述，流入控制设备的使用能够有效地延迟见水/见气，同时因此提高油回 收。作为实例，图3描绘比较根据公开实施方案的使用流入控制设备的水平井W及不使用流 入控制设备的水平井的油产量对见水的图表。在所描绘的实例中，虚线曲线310和320分别 描绘不使用流入控制设备的水平井的油产量和见水。如从图表可W看出的，虚线曲线320迅 速上升并因此致使油产量(虚线曲线310)快速下降。相反，油产量曲线330和见水曲线340分 别指示使用流入控制设备来创建沿水平部分的平衡流入的水平井的油产量和见水。如图所 示，流入控制设备的使用通过延迟见水导致油产量的增加。尽管图3示出井产量对见水，但 也通过延迟见气来实现类似的结果。
[0022] 既然已经示出ICD的益处，公开实施方案解决如何最好地放置和/或配置ICDW实 现水平井的最佳产量的问题。首先，图4描绘用于确定沿水平井的流入控制设备参数的当前 过程400。在过程400中，在步骤410,在井筒模拟器中建造井筒的模型。井筒模拟器的一个实 例是购自Landmark绘图公司的肥Tool?模拟软件。在所述步骤期间，某些井和储层参数，诸 如但不限于含水量、渗透性W及外壳模型被配置在井筒模拟器软件中。在步骤420,用户配 置/修改井筒模拟器软件中的ICD参数。例如，在一个实施方案中，用户可手动配置用于井筒 的ICD的数量、各种ICD沿井筒的放置W及ICD利用的类型。例如，用户可W W配置具有相同 设计的ICD的沿井筒的均匀分布开始。在步骤430,用户基于输入的ICD参数启动模拟。随后， 用户在步骤440分析流入剖面并在步骤450确定结果是否令人满意。如果结果令用户不满 意，那么用户可W通过修改步骤420中的ICD参数中的一个或多个来重复所述过程。如果结 果令人满意，那么在一个实施方案中，可在步骤460A输出结果并且将其用作用于场中最佳 ICD放置的引导。在另一实施方案中，如步骤460B中所示出的，可将所完成的模型输出到储 层模拟器工具中W执行时间相关的模拟，所述储层模拟器工具诸如但不限于，也购自 Landmark绘图公司的Nexusi巧储层模拟软件。
[0023] 与当前过程400相比较，图5示出描绘根据公开实施方案的用于确定沿水平井的用 于最佳化产量的ICD参数的算法过程500的流程图。过程500W步骤510的在井筒模拟器中建 造井筒模型开始。类似于当前过程，在所述步骤期间，某些井和储层参数，诸如但不限于含 水量、渗透性W及外壳模型被配置在井筒模拟器软件中。然而，代替当前手动试错过程，过 程500在步骤520执行ICD最佳算法W便确定最佳的ICD参数。如上文所描述的，运些ICD参数 可包括，但不限于，用于井筒的ICD的数量、各种ICD的沿井筒的放置W及被利用的ICD的类 型。在一个实施方案中，由于不同的孔密度、孔直径、孔类型、孔距离、孔数量等，ICD类型可 导致不同的压降。一旦最佳的ICD参数被确定，在一个实施方案中，它们可在步骤530A被输 出并直接用于实际的完井设计。可替代地或另外，在一些实施方案中，如在步骤530B所指示 的，可将结果作为完井模型的一部分输出W输入到储层模拟器工具中，W便执行时间相关 的模拟。
[0024] 为了帮助示出一种开发ICD最佳算法的方法，图6描绘在井筒垂直面中示出井筒和 含水层的草图。在一个实施方案中，使用靠近井筒的含水层水运动的简单模型来实现ICD最 佳算法。井筒的典型水平尺寸化)为千米的数量级，而井筒与含水层之间的典型距离(Lr)通 常不超过几十米。在运些条件下，在一个实施方案中，可忽略油和水的水平运输并且井筒周 围的压力场是对数的，使得在井筒的垂直面中，如图6中所示，可通过下述方程描述到井筒 的水运输：
[0027] 其中
[0028] 化是油的密度，
[0029] 和kw是水的粘度、密度和岩层渗透性，
[0030] Yw是水的垂直速度，
[0031 ] y是垂直坐标，
[0032] g是重力加速度，
[0033] 丫是岩层孔隙率，
[0034] Vy是井筒平面中的上升水锋面的速度，
[0