多种流体的共享状态方程表征的制作方法

多种流体的共享状态方程表征的制作方法
【专利摘要】本公开提供在具有共同表面网络的多储层系统中的流体生产的模拟中对流体进行建模的系统和方法。针对耦接到所述共同表面网络的多个储层的每个储层中的流体来确定压力?体积?温度(PVT)数据。基于所述对应PVT数据来产生表示所述多个储层上的所述流体中的每种流体的共享状态方程(EOS)表征。基于所述流体的所述共享EOS表征来计算表示每个储层中的所述流体的属性的数据。当确定所述计算数据并不匹配与每个储层中的所述流体相关联的所述PVT数据时，基于所述计算数据与所述PVT数据之间的差异来调整所述共享EOS表征。
【专利说明】多种流体的共享状态方程表征
[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化ared Equation of State化aracterization of Multiple Fluids"(用于多种流体共享状态方程表征的过 程)的美国临时专利申请第61/951，831号的权益，所述申请的全部内容W引用的方式并入 本文中。 发明领域
[0003] 本公开一般来说设及地下矿床的采收，并且更具体来说设及通过共同表面网络从 多个储层进行地下油气矿床的采收。
[0004] 背景
[0005] 当通过共同设施网络来生产多个储层时，整合表面和次表面建模的能力对于油田 开发和优化来说可能是至关重要的。共享设施网络施加组合生产无法超越的约束、确定流 动线路中的压降W及销售和回注流的构成和体积。流动线路中的压降在深水油田开发中尤 为重要，其中流动线路较长，并且从多个储层进行的生产可能流过同一个立管。
[0006] 通常，已经独立地得到运些储层的流体表征。在每一种情况下，选择适当的流体表 示形式，其提供准确性和计算效率的最优组合。两个最普通的流体表征是状态方程化0S)模 型和黑油模型。
[0007] 油气流体实际上可能由数百种不同组分构成。当使用EOS进行建模时，工程师必须 指定拟组分的数目（通常是5至12)和它们的EOS属性。拟组分是实际组分的组合。或者，黑油 建模设及在表中指定许多共同工程测量值，所述测量值随着压力而改变。但是，其内在地是 具有两个拟组分的模型。最终结果是利用可变数目的拟组分对不同的连接储层进行建模， 所述拟组分中的一些可能是共同的。但是，即使共同的拟组分可能在不同的储层中会具有 不同的流体属性。
[000引虽然已经撰写了大量关于匹配单一流体的论文，但是几乎没有任何论文是专注于 匹配一组流体。在大多数情况下，作者都试图利用单一 EOS模型来匹配多种流体。在极其罕 见的情况下，他们将流体与同一组分组匹配，但是允许组分具有不同属性。例如，一种普遍 的方法是使流体具有相同组分和相同属性，但是每个组分具有不同的量。但是，运种方法只 有在流体W某种方式相关时(例如，同一石油储层内的气顶或关联油环中的流体)才是有用 的。
[0009] 附图简述
[0010] 下文将参考附图来详细描述本公开的说明性实施方案。
[0011] 图1A和图1B示出适合于从次表面储层进行油气生产和勘探的生产井的示例。
[0012] 图2是用于模拟具有共同表面网络的多储层系统中的流体生产的示例性系统的方 框图。
[0013] 图3是示出具有共同表面网络的多储层系统的示例的图。
[0014] 图4是在具有共同表面网络的多储层系统中产生多种流体的共享状态方程化0S) 表征的示例性方法的流程图。
[0015] 图5是其中可W实施本公开的实施方案的示例性计算机系统的方框图。
[0016] 所示出的图仅是示例性的并且不旨在断言或暗示对其中可W实现不同实施方案 的环境、架构、设计或过程的任何限制。
[0017]说明性实施方案的描述
[0018] 本公开的实施方案设及使用多种流体的共享状态方程化0S)表征来模拟具有共同 表面网络的多储层系统中的流体生产。虽然本文中是参考针对特定应用的说明性实施方案 来描述本公开，但是应理解的是，实施方案并不受限于此。本公开的描述已经出于说明和描 述的目的来呈现，但是并非意图为详尽性的或者受限于所公开形式的实施方案。在不背离 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普通技术人员来说将是明显 的。提供本文中所描述的说明性实施方案是用W解释本公开的原理和其实际应用，并且使 本领域其他普通技术人员能够理解所公开的实施方案可W按照特定实施方式或用途的需 要进行修改。权利要求书的范围意欲广泛地涵盖所公开的实施方案和任何此类修改。详细 描述中所列举的任何实际数据值都是仅出于说明性目的而提供的，并且本公开的实施方案 并不意在受限于此。因此，考虑到本文呈现的详细程度，实施方案的操作行为将在理解实施 方案的修改和变化是可能的情况下来进行描述。
[0019] 在本文的详细描述中，提及"一个实施方案V'实施方案"、"示例实施方案'等等表 明所描述的实施方案可W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。另外，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，使得此类特征、结构或特 性结合其他实施方案起作用是在本领域的技术人员知识范围内的。
[0020] 除非上下文明确地指出，否则本文所用的单数形式"一个"、"一种"和"所述"意欲 同样包括复数形式。将进一步理解，术语"包括"和/或"包含"在用于本说明书和/或权利要 求书中时，规定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或附 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。W下权利要求书中的全 部装置或步骤的相应结构、材料、动作W及同等物加上功能要素意图包括用于执行所述功 能的任何结构、材料或动作W及具体主张的其他要求保护的要素。
[0021] 公开的实施方案和其优点通过参考附图被最好地理解，其中相同的数字被用于各 个附图的相同和对应的部分。基于下面的附图及详述的描述，对于本领域的普通技术人员 来说，所公开的实施方案的其他特征和优点将会或将变得明显。运意味着全部此类附加特 征和优点包括在所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W实现不同实施方案的环境、架构、设计或过程的任何限制。
[0022] 如上文所指明的，所公开的实施方案设及在模拟具有共同表面网络的多储层系统 中的流体生产期间使用多种流体的共享EOS表征。如下文将进一步详细描述的，来自多个油 气储层的储层流体可W通过共同表面网络的共同聚集点或共享设施来生产。因此，来自不 同储层、流入到共同聚集点中的非均质流体可W组合或混合在一起。因此，来自不同储层、 流入到共同聚集点中的非均质流体可W组合或混合在一起。在一个示例中，所公开的实施 方案可W用来在多储层系统中模拟流体生产期间计算共同表面网络内共同聚集点或其他 点上的混合流体的属性。其中可W实现所公开的实施方案的储层模拟器的一个示例是可从 德克萨斯州休斯敦的Landmark Graphics Co巧oration购得的Η链:貼憑集成储层和表面模 拟器。
[0023] 在一个实施方案中，模拟可W部分地基于生产系统数据，所述生产系统数据包括 从每个油气储层内钻凿的井(例如，W用于油气储层的生产井的形式)的井下收集的各种测 量值。另外，可W钻凿多个生产井W便触及地下储层流体。可W从每个生产井定期收集所测 量的井数据，W便跟踪储层中的变化条件，正如下文将参照图1Α和图1Β中所示出的生产井 示例而进一步详细描述的。
[0024] 图1Α是具有已经钻入到储层地层中的井眼102的示例性生产井100Α的图。井眼102 可W在地层内的任何方向上钻凿到任何深度。例如，井眼102可W钻凿到一万英尺或更深的 深度，并且还可W根据特定实施方式的需要而针对穿过地层的任何距离进行水平操纵。生 产井100Α也包括都通过水泥103而紧固到适当位置的套管头104和套管106。防喷器(Β0Ρ) 108禪接到套管头104和生产井口 110，它们一起密封在井口中并且使得流体能够W安全受 控方式从井中提取。
[0025] 所测量的井数据可W周期性地从生产井100Α进行取样和收集并且与来自储层内 其他井的测量值进行组合，从而使得能够监视和评估储层的总体状态。可W使用许多不同 的井下和表面仪器来取得运些测量值，所述井下和表面仪器包括但不限于溫度和压力传感 器118W及流量计120。额外装置也可W直列地禪接到生产油管112,所述额外装置包括(例 如)井下节流嘴116(例如，用于改变流体流量限制的级别）、电动潜油累化SP)122(例如，用 于抽吸从ESP 122和生产油管112外部的射孔125流动的流体）、ESP马达124(例如，用于驱动 ESP 122) W及封隔器114(例如，用于将封隔器下面的生产区带与井100A的其他部分隔离）。 额外表面测量装置可W用来测量(例如)油管头压力和ESP马达124的电功率消耗。
[0026] 图1B是展示图1A的生产井100A的替代实施方案的图，所述替代实施方案包括许多 与井100A相同的部件，但是已经针对人工气举进行了调适。如图1B中所展示的，除井100A的 上述部件之外，生产井100B还包括气举喷射器忍轴126。在一个实施方案中，气举喷射器忍 轴126与生产油管112直列地禪接，W便控制流入到位于地上或者位于井中接近井口 110的 表面上的、生产油管112的一部分中的注入气流量。尽管未在图1B中展示，但是气举生产井 100B也可W包括与图1A中针对生产井100A所展示的仪器相同类型的井下和表面仪器，W便 提供上述测量值。
[0027] 如图1A和图1B中所展示的，沿着生产油管112的装置中的每一个禪接到电缆128， 所述电缆128可W附接到生产油管112的外部部分。电缆128可W主要用来向禪接至其的装 置提供电力。电缆128也可W用来提供信号路径(例如，电气路径或光学路径），通过所述信 号路径，可W将控制信号从表面引导到井下装置，也可W将遥测信号从井下装置引导到表 面。各别控制信号和遥测信号可W由处于生产井的表面上的控制单元132来发送和接收。控 制单元132可W通过防喷器108禪接到电缆128。在一个实施方案中，现场人员可W使用控制 单元132来在本地控制和监视井下装置，例如，经由与控制单元132集成的终端或控制面板 处提供的用户界面。另外或替代地，井下装置可W由远程处理系统140来控制和监视。处理 系统140可W用来为与油田中每个储层相关联的生产井提供各种监控和数据采集(SCADA) 功能。例如，远程操作员可W使用处理系统140来发送适当命令W便控制针对控制单元132 的井场操作。控制单元132与处理系统140之间的通信可W经由一个或多个通信网络，例如， w无线网络(例如，蜂窝网络）、有线网络(例如，通向互联网的电缆连接)或无线网络和有线 网络组合的形式。
[00%]如图1A和图1B中所示，处理系统140可W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）。尽管在图1A和图1B中仅展示一个计算装置和一个数据存储装 置，但应了解的是，处理系统140可W包括额外计算装置和数据存储装置。可W使用具有至 少一个处理器、存储器W及能够经由通信网络而向控制单元132发送数据并从控制单元132 接收数据的网络接口的任何类型计算装置来实施计算装置142。在一个实施方案中，计算装 置142可W是一种类型的服务器。此类服务器的示例包括但不限于web服务器、应用服务器、 代理服务器和网络服务器。在一些实施方式中，计算装置142可W表示服务器机群中的一组 计算装置。
[0029] 在一个实施方案中，控制单元132可W经由通信网络而周期性地向处理系统140发 送井场生产数据W便处理和存储。此类井场生产数据可W包括(例如）如上文所述的、来自 各种井下装置的生产系统测量值。在一些实施方式中，可W使用控制单元132的远程终端单 元(RTU)来发送此类生产数据。在一个实施方案中，数据存储装置144可W用来存储从控制 单元132接收的生产数据。在一个示例中，数据存储装置144可W用来存储历史生产数据，包 括在一段时间上得到或计算的实际和模拟生产系统测量值的记录，例如，多个模拟时间步 骤，正如下文将进一步详细描述的。
[0030] 虽然生产井100A和100B是在单一储层的情境下来描述的，但应注意的是，本文所 公开的实施方案并不受限于此，并且所公开的实施方案可W施加到在具有共同表面或聚集 网络的多储层生产系统中从多个储层进行的流体生产，正如下文将参照图3而进一步详细 描述的。因此，类似于控制单元132的多个表面控制单元可W用来将生产系统数据从生产系 统中的不同储层的各别井场发送给处理系统140。除了上述SCADA功能之外，处理系统140也 可W用来处理所接收的数据W及模拟多储层系统中的流体生产，正如下文将进一步详细描 述的。
[0031] 图2是用于模拟多储层系统中的流体生产的示例性系统200的方框图。例如，系统 200可W用来实施处理系统（例如像上文所述的、图1A和图1B的处理系统140)，用于处理与 生产系统中的每个储层相关联的生产井的表面控制单元（例如，图1A和图1B的控制单元 132)所发送的井场数据。如图2中所示，系统200包括储层模拟器210、存储器220、用户界面 230化1)和网络接口 240。储层模拟器210包括流体模型产生器212、流动模拟器214和数据呈 现单元216。在一个实施方案中，储层模拟器210和其部件(包括流体模型产生器212、流动模 拟器214和呈现单元216)、存储器220、UI 230 W及网络接口 240可W经由系统200的内部总 线而通信地彼此禪接。
[0032] 在一个实施方案中，可W使用具有至少一个处理器和用于存储可由处理器执行的 数据和指令的处理器可读存储介质的任何类型计算装置来实施系统200。此类计算装置的 示例包括但不限于台式计算机、工作站、服务器、计算器集群(例如，在服务器机群中）或者 相似类型的计算装置。此类计算装置也可W包括输入/输出（I/O)接口 W便经由用户输入装 置（未图示）来接收用户输入或命令。用户输入装置可W是但并不受限于（例如）鼠标、 QWERTY或T9键盘、触摸屏、图形输入板或麦克风。I/O接口也可W包括显示接口 W便在禪接 到计算装置或与计算装置集成的显示器(未图示)上输出或呈现信息。
[0033] 虽然在图2中仅展示储层模拟器210、存储器220、UI 230和网络接口240,但应了解 的是，系统200可W按照特定实施方式的需要而包括额外部件、模块和/或子部件。还应了解 的是，储层模拟器210和其部件可W软件、固件、硬件或其任何组合实施。此外，应了解的是， 储层模拟器210或其部分的实施方案可W经过实施而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、埋置式系统、网络式装置、移动装置或者能够实行 本文所述功能的其他类型处理器或计算机系统。
[0034] 在一个实施方案中，系统200可W使用网络接口240而经由网络204来与不同的装 置和其他系统通信。网络204可W是用来在不同计算装置之间传送信息的任何类型网络或 网络的组合。网络204可W包括但不限于有线（例如，W太网）或无线（例如，Wi-Fi或移动电 信）网络。另外，网络204可W包括但不限于局域网络、中域网络和/或广域网络(如互联网）。
[0035] 在一个实施方案中，系统200可W使用网络接口240而经由网络204来向井场控制 和监视装置(例如像上文所述的、图1A和图1B的表面控制单元132)发送信息W及从井场控 制和监视装置接收信息。此类信息可W包括(例如)经由网络204而从井场控制和监视装置 发送给系统200的生产系统数据。同样地，各种控制信号和命令可W通过系统200经由网络 204而发送给井场控制和监视装置，例如，用于控制井场操作或从所述装置请求井场生产系 统数据的目的。在一些实施方式中，此类控制信号可W呈遥测信号的形式，所述遥测信号是 使用集成在系统200的网络信息240内的遥测收发器来发送的。
[0036] 在一个实施方案中，系统200发送给井场处的装置的控制信号或命令可W基于经 由UI 230而从用户202接收的输入。用户202可W经由用户输入装置(例如，鼠标、键盘或触 摸屏）和禪接到系统200的显示器而与UI 230进行交互，W便配置、控制或监视生产系统模 拟的执行。根据储层模拟器210经由UI 230接收的用户输入，可W经由如上文所述的网络 204而从井场控制和监视装置请求和接收生产系统数据。从所述装置接收的数据可W由储 层模拟器210在生产系统模拟中加 W处理和使用。模拟的结果随后可W由呈现单元216经由 UI 230而呈现给用户202。
[0037] 在一个实施方案中，除了可由用于实施本文所公开的生产系统模拟功能的储层模 拟器210和其部件(包括流体模型产生器212、流动模拟器214和呈现单元216)访问的各种其 他类型数据之外，存储器220也可W用来存储来自上述示例中的装置的生产系统数据。存储 器220可W是禪接到集成电路的任何类型记录介质，所述集成电路控制对记录介质的访问。 记录介质可W是但不限于（例如）半导体存储器、硬盘或者相似类型的存储器或存储装置。 在一些实施方式中，存储器220可W是系统200可经由网络接口 240和网络204而访问的远程 基于云的存储位置。
[0038] 在图2所示的示例中，存储在存储器220中的数据可W包括生产数据222、流体数据 224和模拟数据226。如下文将进一步详细描述的，储层模拟器210可W使用生产数据222、流 体数据224和模拟数据226的组合来针对生产系统模拟的给定时间步骤而导出一组期望的 操作点。
[0039] 生产数据222可W包括(例如)实际和/或模拟生产系统测量值。实际生产系统测量 值可W包括(例如)来自多储层系统中的各个生产井的表面和井下井测量值。此类测量值可 W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，在井射孔附近的井下位置 处、沿着生产柱、在井口处W及在聚集网络内所取得的压力、体积、溫度和流体流量测量值。 同样地，模拟测量值可w包括但不限于(例如)压力、溫度和流体流量的估算值。此类估算值 可W基于(例如)来自一个或多个前述时间步骤的模拟结果来确定。
[0040]流体数据224可W表示不同的储层流体组分(例如，重质原油、轻质原油、甲烧等） 和相关属性，包括(例如)它们的比例、各种成分的流体密度和粘度、压力和溫度或者其他数 据。
[0041 ]在一个实施方案中，流体模拟产生器212可W基于对应的生产数据222和流体数据 224而针对多储层系统中的每个储层来产生流体模型。例如，流体模型产生器212可W基于 实际和模拟生产系统测量值(例如，来自一个或多个先前的模拟时间步骤）W及与每个储层 相关联的流体组分表征而确定针对储层的每种流体组分或每组组分的参数。针对每种组分 或每组组分的所得模型随后可W施加到已知的状态变量来计算储层内、井筒射孔或"井底" 处W及生产系统的共同聚集网络内的每个模拟点或"网格块"上的未知状态变量。运些未知 变量可W包括但不限于(例如)每个网格块的液相体积比、溶解气油比和地层体积系数。
[0042] 在一个实施方案中，测量和计算所得的流体组分状态变量可W作为输入提供给流 动模拟器214, W便模拟穿过多储层生产系统的流体流动。通向流动模拟器214的额外输入 可W包括(例如）与生产系统和其约束条件相关的各种浮动参数、固定参数和表征数据。浮 动参数可W包括(例如)各种强化采油化OR)参数，包括但不限于气举喷射率、储层气体喷射 率和储层液体喷射率。固定参数的示例可W包括设施约束条件(例如，生产能力极限）和单 独井的默认生产率。储层表征数据可W包括(例如)描述储层地层(例如，在钻井期间和/或 在测井之前预先收集的日志数据)和地层特性(例如，孔隙率)的地质数据。上述流体组分状 态变量连同其他模拟输入、参数和生产系统约束条件一起，可W作为模拟数据226存储在存 储器220中。
[0043] 在一个实施方案中，流动模拟器214可W采用一组完全禪合方程来执行模拟和确 定生产系统的最佳操作设置，从而使得可W在不超出任何设施约束条件的情况下随着时间 而最大化储层的生产。方程可W表征为"完全禪合的"，因为用于全部储层W及聚集网络的 全部方程可W同时求解，而不是单独求解储层和聚集网络W及在储层与聚集网络解之间进 行迭代来确定每组方程的适当边界条件(即，松散禪合）。
[0044] 在一个实施方案中，完全禪合方程可W与各种数值分析技术中的任何技术(例如， 牛顿-拉夫逊方法)一起使用而针对每个网格块来确定一组质量和/或体积平衡值。所述方 程也可W用来确定穿过生产系统的流体流量，并且提供包括操作设置的解，所述操作设置 显现各种生产系统约束条件，例如，一个或多个设施约束条件、聚集网络约束条件、井约束 条件或储层约束条件。此外，所述方程可W由流动模拟器214用来在模拟时间步骤的末尾处 确定更新后流体属性(例如，针对每个网格块的更新后流体组分质量和体积值）。更新后参 数中的至少一些可W提供为(例如）后续模拟时间步骤的预先时间步骤数据。另外，流动模 拟器214所执行的模拟可W针对多个不同时间步骤中的每一个进行重复，其中针对给定时 间步骤的模拟结果用来更新下一个时间步骤的模拟。
[0045] 在整个生产系统中已知流体状态的情况下，可W使用表示储层、井筒中射孔和聚 集网络的质量/体积平衡方程来模拟流体的流动。在一个实施方案中，表示聚集网络的设施 方程包括节点处的摩尔平衡方程、液压方程、约束方程和成分方程。用于设施方程的独立变 量包括节点的压力和成分W及针对连接的摩尔流动速率。
[0047]
[0046] 全方程组可W表示如下：
0)
[004引其中R表示残差，并且A表示用于生产系统模拟的牛顿迭代雅可比行列式 (Jacobian)"A含有残差相对于变量X的导数，其中xr包括网格块摩尔和压力，X泡括射孔流 动速率，并且Xf包括设施节点成分和压力W及设施连接的总摩尔流动速率。第一行方程表 示表示储层方程(模拟穿过储层的流体流动），第二行表示射孔方程(模拟穿过射孔的流体 流动），并且第Ξ行表示设施方程(模拟穿过聚集网络的流体流动）。
[0049]在一个实施方案中，储层方程包括呈如下形式的摩尔平衡方程：
[00 加]
(2)
[0051] 其中每个储层网格块r的组分i的残差Rri在方程的完全收敛下被驱动至零。对于组 分i来说，巧&和巧胃S是储层网格块面部上的摩尔流动速率，ai是累积速率，Gi是产生速率， 并且Qrpi是储层网格块r与穿过射孔P的井筒之间的射孔流动速率(对于生产来说为正，对于 喷射来说为负KQrpi在网格块r内的射孔上累加。独立变量是每个组分i的质量(单位为摩 尔）W及网格块压力。除了摩尔平衡方程之外，在至少一些说明性实施方案中体积平衡方程 用W约束孔隙体积，从而使得其等于流体体积。运可W写成如下的残差形式：
[0052]
(3)
[0053] 其中ncr是储层拟组分的数目，Vpr是孔隙体积，并且Vh是网格块r的流体体积。
[0054] 在至少一些说明性实施方案中，射孔方程表示为储层网格块内的每个射孔的流动 方程。W具有相同数目拟组分的单一储层和聚集网络的简单情况来开始，针对生产射孔的 射孔方程可W使用流动方程来表示：
[00 巧]
(4)
[0056] 其中Qrpi是针对网格块r内的射孔P的流体拟组分i的射孔流动速率，Cp是井筒常数 (等于井指数乘W渗透率-厚度乘积），A Φρ是渗透率-厚度乘积（即，针对射孔P从储层到井 筒的势差），并且其中对于网格块r内的相m来说，krelrm是相对渗透率，]irm是粘度，Prm是密 度，并且Zrmi是流体拟组分i的摩尔分数。类似地，针对喷射射孔的射孔方程可W使用流动方 程来表示：
[0057]
(5)
[005引其中堪流体涧度(例如，网格块相涧度或端点涧度的总和是射孔喷射流 体密度，并且Zrpi是井筒中的节点处的组分摩尔分数。
[0059]上述模拟是假设其中多个储层禪接到共同表面或聚集网络的生产系统的构造。此 类聚集网络可W包括(例如）多个节点，其中在所述节点与各个储层网格块之间存在连接。 节点可W表示聚集网络和/或各个储层的生产井内的相关部件或装置(例如像下文将描述 的、图3的分离器310)的物理位置。连接可W表示管道或流量控制装置，例如，累、压缩器、阀 或相似类型的装置。此类生产系统构造的示例展示于图3中。
[0060] 上述模拟是假设其中多个储层禪接到共同表面或聚集网络的生产系统的构造。此 类聚集网络可W包括(例如）多个节点，其中在所述节点与各个储层网格块之间存在连接。 节点可W表示聚集网络和/或各个储层的生产井内的相关部件或装置的物理位置。连接可 W表示管道或流量控制装置，例如，累、压缩器、阀或相似类型的装置。此类生产系统构造的 示例展示于图3中。
[0061] 图3是示出包括共同表面或聚集网络的示例性多储层系统的图。如图3中所示，一 组N个储层302-1至302-N通过聚集网络320禪接在一起。来自每个井的单独井线路304(1至 N)禪接到对应储层节点306(1至N)，其中每个节点通过储层线路305(1至N)禪接到共同节点 308。共同节点308可W (例如)通过立管30則尋从储层302-1至302-N生产的混合流体提供给 处理设施300。在共同节点308处生产的通过立管309的混合流体可W包括从任何数目的储 层302-1至302-N(例如，全部储层或其任何子组）生产的流体。在展示的示例中，处理设施 300包括分离器310,所述分离器310从设施立管309接收混合产物并且将所述产物分离成 水、油和气。运些分离的产物分别储存在储水器312中、储油器316中和储气器314中W供后 续使用和/或进一步向下游输送(例如，输送到精炼设施）。或者，分离产物中的一些可W用 来帮助从储层去除产物。例如，分离气和/或水中的一部分可W作为强化采油化OR)操作的 一部分被再次注入到一个或多个储层中，正如图3中虚线箭头所指示的。
[0062] 最大化图3的多储层生产系统中的流体生产可能设及控制每个单独井的生产，从 而使得所述井或选定组井的组合生产在处理设施300的操作极限内并且在不超出任何生产 系统约束条件的情况下提供最大可能的控(例如，油和/或气)产量。在一个实施方案中，随 着时间最大化流体生产并且使得处理设施300能够在其极限内运作的最佳井操作点可W根 据多储层系统中的流体生产的模拟结果来确定。例如，如上文所述的、图2的储层模拟器210 可W用来基于生产系统测量值、储层表征W及与储层302-1至302-N和处理设施300相关的 约束条件，而从图3的多储层系统中的流体生产的模拟中识别最佳井操作点。在一些实施方 式中，此类操作点可W表示为一组联立完全禪合方程的解，正如上文所描述的。
[0063] 除了使用模拟结果来确定最佳井操作点和最大化多储层系统中的流体生产之外， 储层工程师(例如，图2的储层模拟器210的用户202)还可能对改善模拟本身的计算效率和 模拟结果的准确性感兴趣。如下文将进一步详细描述的，本文所公开的流体建模和生产模 拟技术可W允许通过使用表示从上述多储层生产系统的不同储层生产的混合流体的共享 或共同EOS表征，而针对模拟实现此类改善。因此，此类共同表征的优点包括促进共同表面 网络中的点上的混合流体属性的计算，在所述点上流体源可能来自禪接到所述网络的不同 石油储层。
[0064] 图4是使用多种流体的共享EOS表征来模拟具有共同表面网络的多储层系统中的 流体生产的示例性方法400的流程图。出于论述目的，将使用上述图3的多储层系统来描述 方法400，但是并不意在受限于此。如图4中所示，方法400包括步骤402、404、406、408、410、 412、414和416。但是，应注意的是，方法400可W按照特定实施方式的需要包括额外步骤来 执行本文所公开的技术。方法400的步骤可W使用例如像上文所述的、图2的储层模拟器210 来实施，但是方法400并不意在受限于此。
[0065] 方法400可W用来(例如)表征多储层系统内的多个储层(例如，图3的储层302-1至 302-N)上的多种流体或流体组。在一个实施方案中，所述多种流体的EOS表征可W基于与共 同表面网络中的不同点上的流体行为相关的原始实验室数据来产生。但是，此类数据可能 不可用，特别是针对在表面网络中来自不同储层源的流体混杂的部分中感兴趣的成分、溫 度和压力范围。在许多情况下，可用的唯一信息是已经由不同操作员或科学家针对每种储 层流体建立的EOS表征。但是，先前建立的EOS表征可能具有明显不同数目的组分和组分属 性。无论此类差异如何，它们仍然可W用来产生合成实验室数据集，所述数据集继而可W用 来为流体创建新的EOS表征，正如下文将参照方法400的步骤而进一步详细描述的。在一个 实施方案中，新的EOS表征将仅适用于来自多储层系统中的不同储层的、网络中的共享点上 生产的多种流体。对于共同表面网络中的、只从单一储层生产流体的其他点来说，原始的或 先前建立的、与特定储层的流体相关联的EOS表征可W代为使用。
[0066] 方法400开始于步骤402,其包括确定共同表面网络中的多种流体的压力-体积-溫 度(PVT)数据。在一个实施方案中，步骤402中的PVT数据可W基于现有原始实验室数据来确 定，W便匹配共同表面网络中的、从不同储层生产的流体可W混合或混杂在一起的点上的 流体行为。例如，步骤402可W包括在共同或共享点中使用的期望溫度和压力条件范围中选 择现有PVT数据，在所述共同或共享点上混合流体生产于共同表面网络中。或者，在此类数 据可能不可用的情况下，步骤402可W包括基于如上文所述的、先前针对储层流体建立的 EOS表征而在期望的压力和溫度条件范围内产生人工或合成PVT数据。
[0067] 方法400随后继续进行到步骤404,在运个示例中步骤404包括针对每种储层流体 或流体组来定义具有一组共同轻质组分的共同表征。在一个实施方案中，可W定义所述组 共同轻质组分。此类共同组中的轻质组分的示例包括但不限于下列化合物：二氧化碳 (州2)、硫化氨化25)、氮气（肥）、甲烧（(：1)、乙烧（〔2)、丙烷（〔3)、正下烧（11〔4)、异下烧 (iC4)、正戊烧(η巧）、异戊烧(i巧)和正己烧(C6)。在一个实施方案中，针对全部储层流体定 义的所述组轻质组分也可W具有相同EOS属性，除了相对于重质组分来说的相互作用系数。 因此，上文列举的化合物可W在全部流体表征上具有(例如)相同的属性(例如，同样的EOS 属性）。在一些实施方式中，EOS属性可W由用户（例如像上文所述的、图2的储层模拟器210 的用户202)来设置。
[006引在步骤406中，可W针对每种储层流体或流体组的C7 +重质组分的分部 (fractions)定义不同的表征。在一个实施方案中，可W使用概率分布函数来定义C7+重质 组分，所述概率分布函数针对从C7到某个预定上限(例如，范围从C45至C200)的每个碳数来 提供分子量和摩尔分数。应了解的是，各种技术中的任何一种都可W用来表征C7+分部。在 一个实施方案中，针对每种流体的C7+分部表征可W利用如下约束条件来定义:总体分子量 匹配每种流体的C7+分部的比重。但是，分子量可W发生（例如）某个百分比（例如，20%)的 变化，W便用于匹配特定流体的饱和压力的目的。在步骤408中，步骤406中所定义的C7+表 征可W经过调整而针对每个单独流体组来匹配PVT数据，即，不考虑共同流体组分。
[0069] 在步骤410中，可W针对C7+范围的流体组分来确定一组共同组分。在一个实施方 案中，所述共同组分可W基于用户输入来确定，例如，经由如上文所述的、图2的储层模拟器 210的UI 230接收的用户输入。例如，用户可W指定在C7+范围中匹配的一组组分。对于共同 的组分来说，可能要求它们必须在多种表征上具有相同的流体属性（不包括相互作用系 数）。在一个实施方案中，共同组分可W通过使用各种熟知技术中的任何一种来将指定组分 转换成共同数据集而确定。此类技术可W包括但不限于(例如）：确定一组通过分子量范围 进行分组的共同组分;对于每种流体来说，通过将单独组分的属性合在一起来计算共同组 分的属性，其中组分的属性可W通过所述组分的摩尔分数来加权；W及，对于流体之间的每 个共同组分来说，通过使用分配给每种流体的加权因子来计算每个组分的平均属性。同一 个加权因数可W用于每个属性。可W计算的属性的示例包括但不限于摩尔分数、分子量、临 界溫度、临界压力和偏心因子。
[0070]但是，与常规表征技术对比来说，所公开的实施方案可W使用表示C7+范围中的组 分的一组不同组分。在一个实施方案中，每种流体可W包括至少一个与其他储层流体不同 的独特重质组分。
[0071 ] 在一个实施方案中，组分混合或分组过程使用化euh-Prausnitz技术来针对新的 控对导出新的相互作用系数，所述化euh-Prausnitz技术可W通过如下方程来表示：
[0072]
[0073] 其中ku是组分i与j之间的相互作用系数，A是经验常数(例如，0.18)，并且vci是组 分i的临界摩尔体积。
[0074] 方法400随后可W继续进行到步骤412,其包括尝试将数据与新的流体表征重新匹 配。在一个实施方案中，步骤412可W包括确定测量数据与计算数据之间的差异的总和是否 超出预定公差范围或阔值。举例来说，所述过程可能测量特定压力和溫度下的密度并且将 其与计算值进行比较。运个差异附加到其他测量差异和计算差异的误差上。在一个实施方 案中，误差可W基于属性的重要性来加权。所述过程会将汇总差异与公差范围进行比较来 确定匹配是否合意。在步骤414中，如果确定匹配是合意的，方法400针对感兴趣范围中的额 夕FC7+分部来重复步骤410。如果匹配不合意，方法400继续进行到步骤416,在步骤416中最 终确定表征，例如，供模拟期间使用。
[0075] 因此，所公开的实施方案为多种流体的共享状态方程表征提供新颖有效的过程， 所述过程使得能够预测共同表面网络中的组合流体。所公开的实施方案与现有方法之间的 一个差异在于，只要流体一进入共同区域现有方法便需要转换，而无论流体是否混合，即， 尝试匹配储层和表面两者中的全部PVT数据，而所公开的实施方案将会让流体的原始描述 存留，直到它们到达存在实际混合的点上。换句话来说，所公开的实施方案受限于仅匹配共 同表面网络中的数据，并且将会让原始表征来计算单独储层中和表面网络的、没有流体混 杂的区段中的相行为。运显著地提高成功机会。
[0076] 所公开的实施方案相对于先前机制来说的另一个独特方面在于，现有机制需要流 体中的每种流体都具有相同数目的组分（即，每种流体必须转换成相同数目的组分），而所 公开的实施方案将会具有一些共同组分并且可能针对每个储层而具有一个或多个独特组 分。运个(运些)独特标记组分将会使得所述过程能够预测混合。运个表征意在用于灵活的 数值储层模拟器中，诸如但不限于可从德克萨斯州休斯敦的Landmark Graphics Corporat ion购得的Nexus?储层模拟器，其中组分组可W在表面网络内针对不同储层而 不同。
[0077] 所公开的实施方案可W实施于(例如）如上文所述的集成储层和表面网络模拟器 内。所公开的实施方案可W用作(例如)计算从来自不同储层的流体W不同比例的混合中产 生的流体的流体属性的基础。因此，所公开的实施方案可w允许操作员保持其原始流体表 征，而同时为混合具有明显不同表征的流体建立合理基础。
[0078] 图5是其中可W实施本公开的实施方案的示例性计算机系统500的方框图。系统 500可W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W及移动装置。系统500，除其他部件外，包括处理器510、主存储器502、次级存储单元 504、输入/输出接口模块506和通信接口模块508。
[0079] 处理器510可W是能够执行用于进行所公开的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使得系统500能够 接收用户输入(例如，从键盘和鼠标）W及将信息输出至一个或多个装置诸如但不限于打印 机、外部数据存储装置和音频扬声器。系统500可W任选地包括单独的显示模块511，W便使 得能够在集成的或外部的显示装置上显示信息。例如，显示模块511可W包括用于提供与一 个或多个显示装置相关联的增强型图形、触摸屏和/或多点触摸功能的指令或硬件(例如， 图形卡或忍片）。
[0080] 主存储器502为存储当前执行的指令/数据或被预取用于执行的指令/数据的易失 性存储器。次级存储单元504是用于存储持久性数据的非易失性存储器。次级存储单元504 可W是或包括任何类型的数据存储部件，诸如硬盘驱动器、闪存驱动器或存储器卡。在一个 实施方案中，次级存储单元504存储计算机可执行代码/指令和用于使用户能够进行所公开 的实施方案的特征和功能的其他相关的数据。
[0081] 例如，根据所公开的实施方案，次级存储单元504可W持久性地存储可执行代码/ 指令520,用W执行上述过程来使用修改式黑油模型计算共同表面网络中的不同流体的混 合。可执行代码/指令520随后在执行期间由处理器510从次级存储单元504加载到主存储器 502, W用于执行所公开的实施方案。另外，次级存储单元504可W存储其他可执行代码/指 令和数据522,诸如但不限于用于与所公开的实施方案一起使用的储层模拟应用（例如， Nexus?储层模拟软件）。
[0082] 通信接口模块508使系统500能够与通信网络530进行通信。例如，网络接口模块 508可W包括网络接口卡和/或无线收发器，其用于使得系统500能够通过通信网络530和/ 或直接与其他装置发送和接收数据。
[0083] 通信网络530可W是包括一个或多个W下网络的组合的任何类型网络:广域网络、 局域网络、一个或多个专用网络、互联网、电话网络(诸如公共交换电话网（PSTN))、一个或 多个蜂窝网络和/或无线数据网络。通信网络530可W包括多个网络节点（未描绘），诸如路 由器、网络接入点/网关、交换机、DNS服务器、代理服务器和有助于装置之间的数据/通信的 路由的其他网络节点。
[0084] 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W 用于执行所公开实施方案的特征。例如，根据所公开的实施方案，系统500可W从数据库532 查询用于创建储层模型的测井信息。此外，在某些实施方案中，系统500可W充当用于一个 或多个客户端装置的服务器系统或用于与一个或多个装置/计算系统(例如，集群、网格)进 行对等通信或并行处理的同等系统。
[0085] 如上文所述，包括本文所公开的修改式黑油建模技术的本公开实施方案特别可用 于计算具有共同表面网络的多储层系统中生产的混合流体的属性。在本公开的一个实施方 案中，一种在具有共同表面网络的多储层系统中进行流体生产的计算机实施的方法包括： 针对禪接到共同表面网络的多个储层的每个储层中的流体来确定压力-体积-溫度(PVT)数 据;基于针对每个储层中的流体的对应PVT数据来产生表示所述多个储层上的流体中的每 种流体的共享状态方程化0S)表征;基于流体的共享EOS表征来计算表示每个储层中的流体 的属性的数据;确定计算数据是否匹配与每个储层中的流体相关联的PVT数据；W及，当确 定计算数据并不匹配PVT数据时，基于计算数据与PVT数据之间的差异来调整共享EOS表征。
[0086] 在另外实施方案中，PVT数据是基于共同表面网络内的溫度和压力条件范围内的 现有数据。在又一实施方案中，PVT数据是基于先前建立的、与每个储层中的流体相关联的 EOS表征来产生。在又一实施方案中，所述方法包括定义一组具有同样EOS属性的共同轻质 组分，W供全部流体表征使用。在又一实施方案中，所述方法包括针对所述多个储层的每个 储层中的流体来定义C7+表征。在又一实施方案中，所述方法包括调整C7+分部的分子量W 便匹配其饱和压力。在又一实施方案中，所述方法包括通过调整每种流体的C7+表征来针对 每个流体组单独匹配每个PVT数据，而不考虑共同组分。在又一实施方案中，所述方法包括 针对C7+分部来确定共同组分组W及施加混合规则来确定共同组分的构成和属性。
[0087] 在本公开的另一实施方案中，一种用于为储层模拟模型定义非线性岩相的系统包 括至少一个处理器，并且禪接到处理器的存储器具有存储在其中的指令，当由处理器执行 时，所述指令致使处理器执行包括W下的功能:针对禪接到共同表面网络的多个储层的每 个储层中的流体来确定压力-体积-溫度(PVT)数据;基于针对每个储层中的流体的对应PVT 数据来产生表示所述多个储层上的流体中的每种流体的共享状态方程化0S)表征;基于流 体的共享EOS表征来计算表示每个储层中的流体的属性的数据;确定计算数据是否匹配与 每个储层中的流体相关联的PVT数据；W及，当确定计算数据并不匹配PVT数据时，基于计算 数据与PVT数据之间的差异来调整共享EOS表征。
[0088] 在本公开的又一实施方案中，一种计算机可读存储介质具有存储在其中的指令， 当由计算机执行时，所述指令致使计算机执行包括W下的多个功能:针对禪接到共同表面 网络的多个储层的每个储层中的流体来确定压力-体积-溫度(PVT)数据;基于针对每个储 层中的流体的对应PVT数据来产生表示所述多个储层上的流体中的每种流体的共享状态方 程化0S)表征;基于流体的共享EOS表征来计算表示每个储层中的流体的属性的数据;确定 计算数据是否匹配与每个储层中的流体相关联的PVT数据；W及，当确定计算数据并不匹配 PVT数据时，基于计算数据与PVT数据之间的差异来调整共享EOS表征。
[0089] 虽然关于上述实施方案的具体细节已被描述，但是上述硬件和软件描述仅旨在作 为示例实施方案，而且并不旨在限制所公开的实施方案的结构或实施方式。例如，尽管系统 500的许多其他内部部件并未展示，但是本领域的普通技术人员将理解此类部件和其互连 为人们所熟知。
[0090] 另外，如上文所概述的，所公开的实施方案的某些方面可W体现为使用一个或多 个处理单元/部件执行的软件。所述技术的程序方面可W被看作通常呈一种机器可读介质 上携带或体现于其中的可执行代码和/或关联数据形式的"产品"或"制品"。有形的非暂时 性"存储"类型介质包括任何或全部的存储器，或用于计算机、处理器等的其他存储装置，或 其关联的模块，诸如可W在任何时候为软件编程提供存储装置的各种半导体存储器、磁带 驱动器、磁盘驱动器、光盘或磁盘等。
[0091] 另外，附图中的流程图和方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施方式的架构、功能性和操作。也应注意到，在一些替代实施方式 中，方框中提到的功能可W不按附图中提到的顺序出现。例如，连续展示的两个方框实际上 可W大致上同时执行，或者运些方框有时可W按相反的顺序执行，运取决于所设及的功能 性。也应指出的是，方框图和/或流程图图解的每个方框W及方框图和/或流程图图解中的 方框的组合可W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 令的组合来实施。
[0092] 上述具体的示例实施方案并不意在限制权利要求书的范围。示例实施方案可W通 过包括、不包括或组合本公开中所描述的一个或多个特征或功能来修改。
【主权项】
1. 一种在具有共同表面网络的多储层系统中的流体生产的模拟中对流体进行建模的 计算机实施的方法，所述方法包括： 针对耦接到所述共同表面网络的多个储层的每个储层中的流体来确定压力-体积-温 度(PVT)数据； 基于针对每个储层中的所述流体的所述对应PVT数据，产生表示所述多个储层上的所 述流体中的每种流体的共享状态方程(EOS)表征； 基于所述流体的所述共享EOS表征来计算表示每个储层中的所述流体的属性的数据； 确定所述计算数据是否匹配与每个储层中的所述流体相关联的所述PVT数据；以及 当确定所述计算数据并不匹配所述PVT数据时，基于所述计算数据与所述PVT数据之间 的差异来调整所述共享EOS表征。2. 如权利要求1所述的方法，其中所述PVT数据是基于所述共同表面网络内的温度和压 力条件范围内的现有数据。3. 如权利要求1所述的方法，其中基于先前建立的、与每个储层中的所述流体相关联的 EOS表征来产生所述PVT数据。4. 如权利要求1所述的方法，其还包括定义一组具有同样EOS属性的共同轻质组分，以 供全部流体表征使用。5. 如权利要求4所述的方法，其还包括针对所述多个储层的每个储层中的所述流体来 定义C7+表征。6. 如权利要求5所述的方法，其还包括调整C7+分部的分子量以便匹配其饱和压力。7. 如权利要求6所述的方法，其还包括通过调整每种流体的所述C7+表征来针对每个流 体组单独匹配每个PVT数据，而不考虑共同组分。8. 如权利要求7所述的方法，其还包括针对所述C7+分部来确定共同组分组，并且施加 混合规则来确定共同组分的构成和属性。9. 一种在具有共同表面网络的多储层系统中的流体生产的模拟中对流体进行建模的 系统，所述系统包括： 至少一个处理器；以及 耦接到所述处理器的存储器，其具有存储在其中的指令，当由所述处理器执行时，所述 指令致使所述处理器执行包括以下的功能： 针对耦接到所述共同表面网络的多个储层的每个储层中的流体来确定压力-体积-温 度(PVT)数据； 基于针对每个储层中的所述流体的所述对应PVT数据，产生表示所述多个储层上的所 述流体中的每种流体的共享状态方程(EOS)表征； 基于所述流体的所述共享EOS表征来计算表示每个储层中的所述流体的属性的数据； 确定所述计算数据是否匹配与每个储层中的所述流体相关联的所述PVT数据；以及 当确定所述计算数据并不匹配所述PVT数据时，基于所述计算数据与所述PVT数据之间 的差异来调整所述共享EOS表征。10. 如权利要求9所述的系统，其中所述PVT数据是基于所述共同表面网络内的温度和 压力条件范围内的现有数据。11. 如权利要求9所述的系统，其中所述PVT数据是基于先前建立的、与每个储层中的所 述流体相关联的EOS表征来产生的。12. 如权利要求9所述的系统，其中由所述处理器执行的所述功能还包括以下功能：定 义一组具有同样EOS属性的共同轻质组分，以供全部流体表征使用。13. 如权利要求12所述的系统，其中由所述处理器执行的所述功能还包括以下功能:针 对所述多个储层的每个储层中的所述流体来定义C7+表征。14. 如权利要求13所述的系统，其中由所述处理器执行的所述功能还包括以下功能：调 整C7+分部的分子量以便匹配其饱和压力。15. 如权利要求14所述的系统，其中由所述处理器执行的所述功能还包括以下功能:通 过调整每种流体的所述C7+表征来针对每个流体组单独匹配每个PVT数据，而不考虑共同组 分。16. 如权利要求15所述的系统，其中由所述处理器执行的所述功能还包括以下功能:针 对所述C7+分部来确定共同组分组，并且施加混合规则来确定共同组分的构成和属性。17. -种计算机可读存储介质，其具有存储在其中的指令，当由计算机执行时，所述指 令致使所述计算机执行包括以下的多个功能： 针对耦接到所述共同表面网络的多个储层的每个储层中的流体来确定压力-体积-温 度(PVT)数据； 基于针对每个储层中的所述流体的所述对应PVT数据，产生表示所述多个储层上的所 述流体中的每种流体的共享状态方程(EOS)表征； 基于所述流体的所述共享EOS表征来计算表示每个储层中的所述流体的属性的数据； 确定所述计算数据是否匹配与每个储层中的所述流体相关联的所述PVT数据；以及 当确定所述计算数据并不匹配所述PVT数据时，基于所述计算数据与所述PVT数据之间 的差异来调整所述共享EOS表征。18. 如权利要求17所述的计算机可读存储介质，其中所述PVT数据是基于所述共同表面 网络内的温度和压力条件范围内的现有数据。19. 如权利要求17所述的计算机可读存储介质，其中所述PVT数据是基于先前建立的、 与每个储层中的所述流体相关联的EOS表征来产生的。20. 如权利要求17所述的计算机可读存储介质，其中由所述计算机执行的所述功能还 包括以下功能:定义一组具有同样EOS属性的共同轻质组分，以供全部流体表征使用。
【文档编号】E21B44/00GK105980657SQ201580008274
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年3月12日
【发明人】T·王, G·弗莱明
【申请人】界标制图有限公司