СИСТЕМЫ, КОМПЬЮТЕРНО-РЕАЛИЗУЕМЫЕ СПОСОБЫ И КОМПЬЮТЕРНО-СЧИТЫВАЕМЫЕ ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРИБЛИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ ДРЕНИРОВАНИЯ СКВАЖИНЫ ДЛЯ ИМИТАТОРА КОЛЛЕКТОРА
SYSTEMS, COMPUTER-IMPLEMENTED METHODS AND COMPUTER-READABLE PROGRAM PRODUCTS TO COMPUTE APPROXIMATE WELL DRAINAGE PRESSURE FOR RESERVOIR SIMULATOR

Родственные заявки
Эта заявка является непредварительной и притязает на приоритет предварительной заявки США № 61/176,261, поданной 7 мая 2009 г., под названием "Systems, Computer Implemented Methods, and Computer Readable Program Products To Compute Approximate Well Drainage Pressure For A Reservoir Simulator", полностью включенной сюда в порядке ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение относится в целом к области адаптации модели, имитирующей нефтяной коллектор. В частности настоящее изобретение относится к области вычисления приближенных статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы в однородных и неоднородных коллекторах.
Уровень техники
Крупные нефтедобывающие компании, независимые нефтедобывающие компании, малые нефтедобывающие компании и консультанты по управлению нефтяными коллекторами обычно используют имитаторы коллектора при управлении коллектором. В частности, имитаторы коллектора нефтяного месторождения часто используются профессионалами в области нефтяной промышленности и нефтедобывающими компаниями для проектирования новых нефтяных месторождений, определения эффективных и продуктивных схем бурения, выбора оптимальных положений скважин, оценки режимов работы наземного оборудования и формулирования способов добычи. Адаптация модели является ключевой фазой в имитаторе коллектора, поскольку ее задачей является подтверждение модели, сгенерированной имитатором конкретного коллектора в качестве инструмента прогнозирования путем согласования ключевых переменных имитации коллектора с соответствующими измеренными данными нефтяного месторождения. В адаптации модели несколько ключевых переменных можно согласовывать с измеренными величинами из данных месторождения для подтверждения конкретной имитационной модели в качестве инструмента прогнозирования, например обводненностей, газовых факторов и статического давления в скважине.
Статическое давление в скважине, например, является особенно полезной переменной для подтверждения имитационной модели коллектора в качестве инструмента прогнозирования, и, соответственно, на статическое давление в скважине обращают особое внимание при адаптации модели. В частности, переменная давления является не только показателем энергии коллектора, но также указывает различные другие факторы, влияющие на отдачу коллектора. Соответственно, многие имитаторы коллектора проходят согласование по статическим давлениям в скважине до согласования по другим переменным.
При адаптации модели, например, давления в скважине, вычисленные с помощью имитатора, можно согласовывать с измеренными статическими давлениями в скважине из измеренных данных месторождения. Измеренные статические давления в скважине, в общем случае, получают из испытаний скважины на восстановление давления и сохраняют в корпоративных базах данных как данные месторождения. Эти испытания скважины на восстановление давления проводят с определенной периодичностью в течение срока эксплуатации скважины. В идеале, имитатор коллектора можно использовать, например, для имитации испытания скважины на восстановление давления для вычисления, таким образом, статических давлений в скважине в течение каждого интервала времени имитации, которые можно использовать для адаптации модели по измеренным давлениям в скважине в течение каждого соответствующего интервала времени для подтверждения целостности имитатора коллектора в качестве инструмента прогнозирования. Однако периодичность и количество таких испытаний скважины на восстановление давления, в общем случае, не совпадает с количеством смоделированных статических давлений в скважине, поскольку имитатор коллектора вычисляет статическое давление в скважине на каждом временном шаге или на каждой итерации имитации, настолько, что временные шаги коллектора значительно превышают количество фактических испытаний скважины на восстановление давления. Поэтому маловероятно, что при согласовании измеренных данных скважины с данными имитатора коллектора будет соблюдаться отношение один к одному по временной оси.
Как отмечено выше, испытания скважины на восстановление давления можно использовать для расчета статического давления в скважине для конкретной скважины, и для каждого испытания скважины на восстановление давления, статическое давление в скважине можно измерять и сохранять в базе данных месторождения. Однако эти испытания скважины на восстановление давления можно проводить только раз в месяц, и поэтому в сохраненных данных месторождения для адаптации модели будет наличествовать только одно показание статического давления в скважине на каждый месяц. Напротив, имитатор коллектора может генерировать, например, статическое давление в скважине на каждой итерации или на каждом шаге, и количество таких шагов может значительно превышать количество наблюдаемых, измеренных статических давлений в скважине для конкретной скважины. Таким образом, временные шаги или итерации имитатора конкретного коллектора, в общем случае, регулируются и значительно сокращаются для лучшего приближения к фактической частоте испытаний скважины на восстановление давления, проводимых при адаптации модели конкретного коллектора.
На практике, имитаторы коллектора используют давления блока сетки, усредненные по объему порового пространства, по блокам сетки, в которых скважина перфорирована (т.е. по перфорированным клеткам) для аппроксимации статического давления. Хотя эта аппроксимация может быть сколько-нибудь целесообразна для очень больших блоков сетки, авторы изобретения установили, что такая аппроксимация непригодна для блоков сетки меньшего размера, когда вокруг скважины используются локально уточненные сетки, поскольку ошибка становится значительной и подлежит коррекции. В технике известны различные поправочные коэффициенты для коррекции статического давления, оцененного с использованием давлений блока сетки, усредненных по объему порового пространства для перфорированных клеток для согласования с измеренными статическими давлениями в скважине, полученными при испытании скважины на восстановление давления. Однако эти поправочные коэффициенты выведены, в основном, для вертикальных скважин и, соответственно, не могут надлежащим образом применяться к многоствольным скважинам, скважинам максимального контакта с коллектором и многим новым типам скважин сложной формы. Тем не менее особенно в сценариях, где поправочные коэффициенты не могут надлежащим образом применяться, например для скважин сложной формы, можно использовать методы интерполяции для согласования количества испытаний скважины на восстановление давления и временных шагов имитатора. Однако использование методов интерполяции приводит к неэффективному использованию вычислительных ресурсов компьютера и может приводить к или иначе требовать неоправданного введения модификаторов проницаемости для согласования давлений в отсутствие реальной необходимости в какой-либо модификации характеристик коллектора.
Сущность изобретения
Ввиду вышеизложенного, авторы изобретения выявили необходимость в более точном вычислении имитированного статического давления в скважине для более точного подтверждения имитатора конкретного коллектора в качестве инструмента прогнозирования. Соответственно, различные варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают системы, программный продукт и способы для определения статического давления в скважине посредством имитации без необходимости в идентифицированных неэффективностях и требованиях к обширной обработке, характерных для традиционных систем, или необходимости проводить испытания скважины на восстановление давления для определения, например, нереалистичных модификаторов проницаемости или других нереалистичных поправочных коэффициентов.
Как указано выше, многие современные промышленные имитаторы генерируют среднее по объему порового пространства давление в скважине по блокам сетки, в которых конкретная скважина перфорирована (т.е. по перфорированным блокам сетки или клеткам). К сожалению, этот конкретный подход лишь в принципе позволяет вырабатывать точные приближения статических давлений в скважине для имитаций, где используются очень большие блоки сетки или клетки скважины. В случаях когда в конкретной имитации используется малый блок сетки вокруг конкретной скважины, традиционный способ дает сравнительно низкие статические давления в скважине для эксплуатационных скважин и сравнительно высокие давления для нагнетательных скважин, по сравнению со статическими давлениями в скважине, полученными из испытаний скважины на восстановление давления, проведенных для конкретного коллектора. Хотя можно вводить модификаторы проницаемости для коррекции заметных неточностей при согласовании измеренных статических давлений в скважине (например, хранящихся в качестве данных месторождения в базе данных) с соответствующими смоделированными статическими давлениями в скважине, авторы изобретения установили, что в большинстве случаев модифицировать характеристики коллектора не нужно. Таким образом, различные варианты осуществления настоящего изобретения позволяют избавиться от необходимости использовать нереалистичные модификаторы проницаемости для коррекции заметных неточностей в статическом давлении в скважине, которые, в конечном итоге, приводят к нереалистичной адаптации модели по статическому давлению в скважине.
Преимущественно, различные варианты осуществления настоящего изобретения представляют новые и практические системы, компьютерно-реализуемые способы и компьтерно-считываемые программные продукты для расчета приближенных статических давлений в скважине для скважины произвольной формы с использованием давлений блока сетки, усредненных по объему дренирования в объеме дренирования скважины произвольной формы, вычисленных из карт потока векторов потока коллекторного флюида, вычисленных полностью неявным параллельным имитатором коллектора, например на каждой ньютоновой итерации полностью неявного имитатора коллектора. Таким образом, различные варианты осуществления настоящего изобретения позволяют вычислять точную аппроксимацию истинных статических давлений в скважине на каждом временном шаге имитатора. Соответственно, различные варианты осуществления настоящего изобретения устраняют необходимость в имитации испытания скважины на восстановление давления или в использовании поправочных коэффициентов для коррекции имитированных динамических давлений блока сетки для согласования с измеренными статическими давлениями в скважине, полученными при испытании скважины на восстановление давления.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения объем дренирования одной или нескольких скважин можно оценивать из одного или нескольких расчетных векторов потока флюида и приближенные статические давления в скважине для одной или нескольких скважин можно затем вычислять путем взятия среднего по объему порового пространства динамических давлений блока сетки в объеме дренирования одной или нескольких скважин. Благоприятно, один или несколько векторов потока флюида можно вычислять на каждой итерации в численном имитаторе коллектора в рамках стандартных имитационных вычислений, и поэтому для расчета эффективного объема дренирования одной или нескольких скважин не требуется дополнительных, избыточных вычислений. В частности, различные варианты осуществления настоящего изобретения, например, позволяют отслеживать расчетные векторы потока и определять приближенный размер объема дренирования скважины. Динамически вычисленные давления блока сетки в объеме дренирования затем можно, например, усреднять по объему порового пространства для оценивания статического давления в скважине. Преимущественно, иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения хорошо работают с существующими имитациями нефтяного месторождения и могут применяться к любой конкретной форме скважины для точного расчета приближенных статических давлений в скважине, в то же время предотвращая введение нереалистичных модификаций проницаемости, которые нарушают точность адаптации модели, что в конечном итоге приводит к неточному показателю полезности имитатора конкретного коллектора в качестве инструмента прогнозирования.
В частности, варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя систему для определения статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы в однородных и неоднородных коллекторах. Согласно иллюстративному варианту осуществления системы, такая система может включать в себя компьютерный имитатор коллектора, имеющий совокупность процессоров, устройство ввода, устройство вывода, память, содержащую первую, вторую, третью, четвертую и пятую базы данных. Система также может включать в себя программный продукт определения потока флюида для определения потока флюида, программный продукт определения границ дренирования для определения трехмерных границ эффективного объема дренирования для каждой из одной или нескольких скважин и программный продукт определения статического давления в скважине для определения статического давления в скважине для каждой из одной или нескольких скважин в коллекторе.
Программный продукт определения потока флюида может включать в себя инструкции, которые при выполнении компьютерным имитатором коллектора предписывают компьютерному имитатору коллектора осуществлять операции вычисления совокупности векторов потока флюида на каждой из соответствующей совокупности границ раздела с совокупностью соседних блоков сетки для каждого из совокупности блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования каждой из одной или нескольких скважин, на каждой ньютоновой итерации имитатора коллектора на основе сетки конечных разностей, и сохранять совокупность векторов потока флюида в первой базе данных.
Программный продукт определения границ дренирования может включать в себя инструкции, которые при выполнении компьютерным имитатором коллектора предписывают компьютерному имитатору коллектора осуществлять различные операции для каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования соответствующего одного или нескольких сегментов скважины, каждая из которых ориентирована перпендикулярно направлению одного или нескольких сегментов скважины соответствующей одной или нескольких скважин и включает в себя грань перфорированного блока сетки и грань каждого из совокупности соседствующих с ним блоков сетки. Операции могут включать в себя, например, осуществление на каждом из совокупности блоков сетки, расположенных в каждом отдельном одном из совокупности направлений, задающих совокупность траекторий, выходящих наружу из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования: отслеживания знака каждого из совокупности расчетных векторов потока флюида для каждого из совокупности блоков сетки, расположенных вдоль соответствующей траектории, выходящей из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, сравнения величины фазового потока для каждого из совокупности блоков сетки, расположенных вдоль соответствующей траектории, выходящей из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, с величиной соответствующего фазового потока на перфорированном блоке сетки для соответствующей плоскости дренирования и определения расстояния каждого из совокупности блоков сетки, расположенных вдоль соответствующей траектории, выходящей из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования.
Операции также могут включать в себя определение положения каждой отдельной границы дренирования вдоль каждой соответствующей отдельной одной из совокупности траекторий, выходящих из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования для каждого из одного или нескольких сегментов скважины для каждой из одной или нескольких скважин, для оценивания, таким образом, эффективного объема дренирования каждой из одной или нескольких скважин, и сохранение определенной границы дренирования во второй базе данных. Положение каждой границы дренирования каждой отдельной плоскости дренирования определяется согласно варианту осуществления изобретения как одно из следующих положений, находящихся на меньшем расстоянии от перфорированного блока сетки анализируемой скважины, чем все остальные из следующих положений: положение блока сетки вдоль проходимой траектории, где смена знака соответствующего вектора потока флюида для блока сетки впервые встречается при прохождении траектории из перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, положение блока сетки вдоль проходимой траектории, где отношение фазовых потоков, а именно величины фазового потока (вдоль двух перпендикулярных осей) к величине соответствующего фазового потока на соответствующем перфорированном блоке сетки, впервые принимает значение ниже заранее заданного предельного отношения при прохождении соответствующей траектории от перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, и положение одного из совокупности блоков сетки вдоль соответствующей траектории из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, где расстояние соответствующего одного из совокупности блоков сетки до соответствующего перфорированного блока сетки впервые принимает значение, которое больше или равно заранее заданному предельному расстоянию, при прохождении соответствующей траектории от соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования.
Программный продукт определения статического давления в скважине может включать в себя инструкции, которые при выполнении компьютерным имитатором коллектора предписывают компьютерному имитатору коллектора осуществлять операции определения оценки эффективного объема дренирования каждой из одной или нескольких скважин в соответствии с соответствующими определенными границами дренирования каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования, связанных с соответствующей одной или несколькими скважинами, сохранения оценки эффективного объема дренирования каждой из одной или нескольких скважин в третьей базе данных, определения динамического давления блока сетки каждого из совокупности блоков сетки, содержащихся в соответствующем эффективном объеме дренирования каждой из одной или нескольких скважин, сохранения динамических давлений блока сетки в четвертой базе данных, определения усредненного по объему порового пространства динамического давления блока сетки, по меньшей мере, существенного подмножества совокупности блоков сетки, содержащихся в каждом соответствующем эффективном объеме дренирования каждой соответствующей скважины для задания, таким образом, оценочного статического давления в скважине для каждой из одной или нескольких скважин, и сохранения статического давления в скважине для каждой отдельной одной из одной или нескольких скважин в пятой базе данных.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя программный продукт моделирования коллектора для определения статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы в однородных и неоднородных коллекторах, обеспеченный в составе вышеописанной системы или как самостоятельный продукт, хранящийся на вещественном компьтерно-считываемом носителе, обеспеченном как отдельный продукт в окончательной форме. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения программный продукт может включать в себя набор инструкций, хранящихся на вещественном компьтерно-считываемом носителе, которые при выполнении компьютером предписывают компьютеру осуществлять операции: вычисления совокупности векторов потока флюида на каждой из соответствующей совокупности границ раздела с совокупностью соседних блоков сетки для каждого из совокупности блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования скважины, и выбора одной или нескольких плоскостей дренирования соответствующего одного или нескольких сегментов скважины, каждая из которых ориентирована перпендикулярно направлению соответствующего одного или нескольких сегментов скважины и включает в себя грань перфорированного блока сетки и грань каждого из совокупности соседствующих с ним блоков сетки.
Операции также могут включать в себя осуществление на каждом из совокупности блоков сетки, расположенных в каждом отдельном одном из совокупности направлений, задающих совокупность траекторий, выходящих наружу из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей одной из одной или нескольких плоскостей дренирования: отслеживания знака каждого из совокупности расчетных векторов потока флюида для каждого из совокупности блоков сетки, расположенных вдоль соответствующей траектории, выходящей из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, сравнения величины фазового потока для каждого из совокупности блоков сетки, расположенных вдоль соответствующей траектории, выходящей из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, с величиной соответствующего фазового потока на перфорированном блоке сетки для соответствующей плоскости дренирования и определения расстояния каждого из совокупности блоков сетки, расположенных вдоль соответствующей траектории, выходящей из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования.
Операции также могут включать в себя определение положения каждой отдельной границы дренирования вдоль каждой соответствующей отдельной одной из совокупности траекторий, выходящих из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования для каждого из одного или нескольких сегментов скважины, для оценивания, таким образом, эффективного объема дренирования скважины. Положение каждой границы дренирования каждой отдельной плоскости дренирования определяется согласно варианту осуществления изобретения как одно из следующих положений, находящихся на меньшем расстоянии от перфорированного блока сетки анализируемой скважины, чем все остальные из следующих положений: положение блока сетки вдоль проходимой траектории, где смена знака соответствующего вектора потока флюида для блока сетки впервые встречается при прохождении траектории из перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, положение блока сетки вдоль проходимой траектории, где отношение фазовых потоков, а именно величины фазового потока (вдоль двух перпендикулярных осей) к величине соответствующего фазового потока на соответствующем перфорированном блоке сетки, впервые принимает значение ниже заранее заданного предельного отношения при прохождении соответствующей траектории от перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, и положение одного из совокупности блоков сетки вдоль соответствующей траектории из соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, где расстояние соответствующего одного из совокупности блоков сетки до соответствующего перфорированного блока сетки впервые принимает значение, которое больше или равно заранее заданному предельному расстоянию, при прохождении соответствующей траектории от соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования.
Операции могут дополнительно включать в себя определение оценки эффективного объема дренирования скважины в соответствии с определенными границами дренирования, по меньшей мере, одной из одной или нескольких плоскостей дренирования, для идентификации, таким образом, блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования, определение динамического давления блока сетки каждого из совокупности блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования скважины, и определение усредненного по объему порового пространства динамического давления блока сетки, по меньшей мере, существенного подмножества совокупности блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования скважины для задания, таким образом, оценочного статического давления в скважине для скважины.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения программный продукт моделирования коллектора может включать в себя операции определения положения каждой отдельной границы дренирования вдоль каждой соответствующей отдельной одной из совокупности траекторий, выходящих из перфорированного блока сетки на плоскости дренирования сегмента скважины, для оценивания, таким образом, эффективного объема дренирования скважины. Для имитаций коллектора, где множественные скважины состязаются за отдачу флюида, эта операция может включать в себя определение положения соответствующей границы дренирования как положение одного из совокупности блоков сетки вдоль соответствующей траектории из перфорированного блока сетки, где смена знака соответствующего вектора потока флюида для одного из совокупности блоков сетки относительно знака соседнего ранее пройденного одного из совокупности блоков сетки вдоль соответствующей траектории впервые встречается при прохождении соответствующей траектории от перфорированного блока сетки на плоскости дренирования. Для имитаций коллектора, где множественные скважины не состязаются за отдачу флюида, в результате чего возможность впервые встретить изменение потока флюида не предполагается, положение соответствующей границы дренирования определяется как соответствующее одно из следующих положений, находящихся на меньшем расстоянии от перфорированного блока сетки, чем другие из следующих положений: положение одного из совокупности блоков сетки, расположенных вдоль соответствующей траектории из перфорированного блока сетки, где отношение фазовых потоков, а именно величины фазового потока соответствующего одного из совокупности блоков сетки к величине соответствующего фазового потока на перфорированном блоке сетки, впервые принимает значение ниже заранее заданного предельного отношения при прохождении соответствующей траектории от перфорированного блока сетки на плоскости дренирования, и положение одного из совокупности блоков сетки, расположенных вдоль соответствующей траектории из перфорированного блока сетки, где расстояние соответствующего одного из совокупности блоков сетки до перфорированного блока сетки впервые принимает значение, которое больше или равно заранее заданному предельному расстоянию, при прохождении соответствующей траектории от перфорированного блока сетки на плоскости дренирования. Преимущественно, данные положения можно использовать для определения оценочного статического давления в скважине скважины. Это можно сделать путем определения динамического давления блока сетки каждого из совокупности блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования скважины, как указано выше, и вычисления усредненного по объему порового пространства динамического давления блока сетки, по меньшей мере, существенного подмножества совокупности блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования скважины, для задания, таким образом, оценочного статического давления в скважине для скважины.
Варианты осуществления настоящего изобретения также могут включать в себя компьютерно-реализуемые способы для расчета совокупности приближенных статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы, например, путем оценивания эффективного объема дренирования одной или нескольких скважин из одного или нескольких расчетных векторов потока на каждой из совокупности ньютоновых итераций в полностью неявном имитаторе коллектора и вычисления давлений блока сетки, усредненных по объему дренирования, в оценочном объеме дренирования одной или нескольких скважин для задания, таким образом, оценочного статического давления в скважине для одной или нескольких скважин. В частности, такой компьютерно-реализуемый способ может включать в себя, например, этапы вычисления, в первом компьютерном процессе, совокупности векторов потока флюида на границах раздела одного или нескольких блоков сетки с совокупностью соседних блоков сетки на каждой ньютоновой итерации имитатора коллектора на основе сетки конечных разностей для одной или нескольких скважин и определения, в первом компьютерном процессе, направления течения коллекторного флюида к одной или нескольким скважинам путем анализа знака совокупности расчетных векторов потока флюида на каждой ньютоновой итерации имитатора коллектора на основе сетки конечных разностей для одной или нескольких скважин. Компьютерно-реализуемый способ согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также может включать в себя, например, этапы отслеживания знака совокупности расчетных векторов потока флюида для определения границы дренирования на каждой ньютоновой итерации имитатора коллектора на основе сетки конечных разностей для одной или нескольких скважин и в соответствии с этим определения трехмерных границ протяженности границы дренирования объема дренирования скважины.
Этап отслеживания знака совокупности расчетных векторов потока флюида для определения трехмерных границ протяженности границы дренирования объема дренирования скважины может дополнительно включать в себя, например, этап выбора, во втором компьютерном процессе, одной или нескольких плоскостей дренирования одного или нескольких сегментов скважины, которые включают в себя перфорированный блок сетки и перпендикулярны одному или нескольким из одного или нескольких сегментов скважины. Кроме того, для имитаций коллектора, где множественные скважины состязаются за отдачу флюида, этап определения трехмерных границ протяженности границы дренирования объема дренирования скважины также может включать в себя этап определения, во втором компьютерном процессе, для имитаций коллектора, где множественные скважины состязаются за отдачу флюида, границы дренирования на каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования в позиции, где знак соответствующего вектора потока флюида изменяется. Напротив, для других коллекторов, этап определения трехмерных границ протяженности границы дренирования объема дренирования скважины также может включать в себя этап определения, во втором компьютерном процессе, для имитаций коллектора, где множественные скважины не состязаются за отдачу флюида, границы дренирования на каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования путем сравнения одного или нескольких векторов потока флюида на плоскости дренирования вдоль двух перпендикулярных осей плоскости дренирования с потоком на перфорированном блоке сетки.
Кроме того, такой компьютерно-реализуемый способ согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения может дополнительно включать в себя, например, этапы вычисления, в третьем компьютерном процессе, оценки объема дренирования одной или нескольких скважин на каждой из совокупности ньютоновых итераций в полностью неявном имитаторе коллектора в соответствии с вычислением совокупности векторов потока флюида и отслеживания, в третьем компьютерном процессе, совокупности векторов потока флюида на каждой из совокупности ньютоновых итераций полностью неявного имитатора коллектора для каждой из одной или нескольких скважин для определения, таким образом, приближенного размера объема дренирования скважины. Способ также может включать в себя этапы определения, в третьем компьютерном процессе, одного или нескольких динамических давлений блока сетки в объеме дренирования каждой из одной или нескольких скважин на каждой из совокупности ньютоновых итераций полностью неявного имитатора коллектора, и вычисления, в третьем компьютерном процессе, совокупности статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин, например, на каждой ньютоновой итерации полностью неявного имитатора коллектора путем взятия среднего по объему порового пространства динамических давлений блока сетки для динамических блоков сетки в объеме дренирования одной или нескольких скважин.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения компьютерно-реализуемый способ определения совокупности приближенных статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы в коллекторе может включать в себя этапы вычисления для каждого из совокупности блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования скважины, совокупности векторов потока флюида на каждой из соответствующей совокупности границ раздела с совокупностью соседних блоков сетки и выбора одной или нескольких плоскостей дренирования соответствующего одного или нескольких сегментов скважины для скважины. Способ также может включать в себя определение положения каждой отдельной границы дренирования вдоль каждой соответствующей отдельной одной из совокупности траекторий, выходящих из соответствующего перфорированного блока сетки на каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования, для оценивания, таким образом, эффективного объема дренирования каждой из одной или нескольких скважин. Для имитаций коллектора, где множественные скважины состязаются за отдачу флюида, в результате чего возможность впервые встретить изменение потока флюида не предполагается, этап определения границы дренирования может включать в себя определение положения соответствующей границы дренирования как положение одного из совокупности блоков сетки вдоль соответствующей траектории от соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, где смена знака соответствующего вектора потока флюида для одного из совокупности блоков сетки относительно знака соседнего ранее пройденного одного из совокупности блоков сетки вдоль соответствующей траектории впервые встречается при прохождении соответствующей траектории от соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования. Кроме того, для имитаций коллектора, где множественные скважины не состязаются за отдачу флюида, этап определения границы дренирования может включать в себя определение положения соответствующей границы дренирования как соответствующее одно из следующих положений, находящихся на меньшем расстоянии от соответствующего перфорированного блока сетки, чем другие из следующих положений: положение одного из совокупности блоков сетки, расположенных вдоль соответствующей траектории от соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, где отношение фазовых потоков, а именно величины фазового потока соответствующего одного из совокупности блоков сетки к величине соответствующего фазового потока на соответствующем перфорированном блоке сетки, впервые принимает значение ниже заранее заданного предельного отношения при прохождении соответствующей траектории от соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, и положение одного из совокупности блоков сетки, расположенных вдоль соответствующей траектории от соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования, где расстояние соответствующего одного из совокупности блоков сетки от соответствующего перфорированного блока сетки впервые принимает значение, которое больше или равно заранее заданному предельному расстоянию, при прохождении соответствующей траектории от соответствующего перфорированного блока сетки на соответствующей плоскости дренирования. Способ также может включать в себя этапы определения оценки эффективного объема дренирования скважины в соответствии с определенными границами дренирования каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования для идентификации, таким образом, блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования, определения давления блока сетки каждого из совокупности блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования скважины, и определения усредненного по объему порового пространства динамического давления блока сетки, по меньшей мере, существенного подмножества совокупности блоков сетки, содержащихся в эффективном объеме дренирования скважины, для задания, таким образом, оценочного статического давления в скважине для скважины.
Краткое описание чертежей
Чтобы лучше понять эти и другие признаки и преимущества изобретения, обратимся к более конкретному описанию вариантов осуществления изобретения, приведенному со ссылкой на варианты осуществления, проиллюстрированные в прилагаемых чертежах, которые составляют часть этого описания изобретения. Однако также следует заметить, что чертежи иллюстрируют только различные варианты осуществления изобретения и поэтому не подлежат рассмотрению в плане ограничения объема изобретения, который может включать в себя и другие эффективные варианты осуществления.
Фиг. 1 - блок-схема системы для определения статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы в однородных и неоднородных коллекторах согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - трехмерное графическое представление ячейки приближенного объема дренирования в коллекторе для случая единичной скважины, в связи с чем границы дренирования аппроксимируются непрерывными прямыми линиями и объем дренирования упрощается до трехмерной ячейки согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 - графическое представление плоскости дренирования в описании блоков сетки конечных разностей коллектора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 - графическое представление профиля давления единичной скважины, выдающей флюид из большого коллектора согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 - таблица данных, включающая в себя данные, указывающие размеры коллектора, усредненные характеристики и дебит скважины для случая единичной скважины согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6 - логическая блок-схема компьютерно-реализуемого способа расчета совокупности приближенных статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 7 - логическая блок-схема компьютерно-реализуемого способа расчета совокупности приближенных статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 8 - разобранный вид трехмерного графического представления коллектора, демонстрирующий разложение на процессорные домены согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 - график вычисленного с помощью имитатора коллектора и наблюдаемого статического давления в скважине с использованием традиционного способа для случая единичной скважины с проницаемостью 500 миллидарси.
Фиг. 10 - график вычисленного с помощью имитатора и наблюдаемого статического давления в скважине с использованием традиционного способа для случая единичной скважины с проницаемостью 3000 миллидарси.
Фиг. 11 - график вычисленного с помощью имитатора статического давления в скважине с использованием традиционного способа и вычисленного с помощью имитатора статического давления в скважине с использованием способа согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения для единичной скважины, демонстрирующий остановку скважины на один день.
Фиг. 12 - график вычисленных с помощью имитатора статических давлений в скважине и наблюдаемых статических давлений в скважине для единичной скважины с проницаемостью 500 миллидарси согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 13 - график линий потока, генерируемый из вычисленных карт потока в ходе имитированного прогона имитатора коллектора для единичной скважины, демонстрирующий как линии потока или траектории потока, так и вычисленные с помощью имитатора приближенные ячейки дренирования для единичной скважины согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 14 - график контура потока нефти в направлении X, демонстрирующий снижение потока, которое используется при определении ячейки дренирования, изображенной на фиг. 13, согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения
Фиг. 15 - график фактической области дренирования скважины, где показаны траектории потока и вычисленные с помощью имитатора коллектора приближенные ячейки дренирования для пяти асимметрично расположенных эксплуатационных скважин согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 16 - график контуров эквипотенциальной поверхности и траекторий потока для пяти асимметрично расположенных эксплуатационных скважин согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 17 таблица данных, включающая в себя данные, указывающие усредненные характеристики пласта или материнской породы и размеры сетки для имитационной модели с пятью миллионами клеток согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 18 - график наблюдаемых статических давлений в скважине и дебитов воды, изображенный в виде скаттербокса, расчетных статических давлений в скважине, вычисленных согласно традиционному способу, и расчетных статических давлений в скважине, вычисленных согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 19 - график наблюдаемых статических давлений в скважине и дебитов воды, изображенный в виде скаттербокса, расчетных статических давлений в скважине, вычисленных согласно традиционному способу, и расчетных статических давлений в скважине, вычисленных согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
Ниже настоящее изобретение будет описано более полно со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют различные варианты осуществления изобретения. Однако это изобретение можно реализовать во многих различных формах, не ограничиваясь изложенными здесь вариантами осуществления. Напротив, эти варианты осуществления призваны сделать это раскрытие более полным и глубоким и полностью донести объем изобретения до специалистов в данной области техники. Совершенно очевидно, что различные принципы различных вариантов осуществления, рассмотренных ниже, можно применять по отдельности или в любой подходящей комбинации для получения желаемых результатов. Различные упомянутые выше характеристики, а также другие признаки и характеристики, более подробно описанные ниже, станут ясны специалистам в данной области техники по прочтении нижеследующего подробного описания различных вариантов осуществления и по рассмотрении прилагаемых чертежей. В нижеследующих чертежах и описании применяется сквозная система обозначений. Знак прим, если используется, указывает аналогичные элементы в альтернативных вариантах осуществления. Чертежи не всегда выполнены в масштабе. Некоторые признаки раскрытия могут быть изображены в увеличенном масштабе или в той или иной схематической форме, и некоторые детали традиционных элементов могут быть не показаны для ясности и лаконичности.
Благоприятно, варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают системы, компьютерно-реализуемые способы и компьтерно-считываемые программные продукты, позволяющие более точно вычислять или оценивать приближенные статические давления в скважине для скважины или скважин произвольной формы в однородных и неоднородных коллекторах по сравнению с традиционными способами. С этой целью различные варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя оборудование, программное обеспечение, программные продукты и этапы процесса для оценивания объема дренирования скважины или скважин произвольной формы. Соответственно, различные варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя оборудование, программное обеспечение, программные продукты и этапы процесса для оценивания или иного определения объема дренирования каждой скважины, которые могут обеспечивать моделирование, необходимое для обеспечения точного статического давления в скважине для соответствующей скважины. Согласно одному или нескольким иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения объем дренирования каждой скважины можно определять, например, путем анализа векторов потока флюида, вычисленных полностью неявным имитатором коллектора, например на каждой ньютоновой итерации полностью неявного имитатора коллектора. Таким образом, различные варианты осуществления настоящего изобретения можно применять для отслеживания расчетных векторов потока и для определения приближенного размера объема дренирования скважины. Динамически вычисленные давления блока сетки в объеме дренирования затем можно, например, определять и усреднять по объему порового пространства для оценивания статического давления в скважине.
Благоприятно, обеспечение такого точного статического давления в скважине посредством численного решения согласно одному или нескольким иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения может в итоге устранять необходимость в имитации испытания скважины на восстановление давления с помощью имитатора или необходимость в использовании поправочных коэффициентов для коррекции имитированных динамических давлений блока сетки для согласования с измеренными статическими давлениями в скважине, полученными при испытании скважины на восстановление давления. Кроме того, благоприятно, различные иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения хорошо работают с существующими имитациями нефтяного месторождения и могут применяться к любой конкретной форме скважины для точного расчета приближенных статических давлений в скважине, в то же время предотвращая введение нереалистичных модификаций проницаемости, которые нарушают точность адаптации модели, таким образом, в конечном итоге приводя к неточному показателю полезности имитатора конкретного коллектора в качестве инструмента прогнозирования.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения компонентные потоки можно вычислять, например, на каждой итерации имитатора коллектора в ходе вычислений временных шагов в полностью неявном имитаторе. Временные шаги, временные элементы, которые составляют полное время, могут варьироваться от нескольких часов до месяца в ходе имитации. Для дополнительного повышения точности различные варианты осуществления настоящего изобретения позволяют вычислять векторы потока флюида, объем или объемы дренирования и точную аппроксимацию истинных статических давлений в скважине на каждом временном шаге и/или на каждой ньютоновой итерации имитатора. Фазовые потоки для нефти, воды и газа также можно вычислять, например, на каждой итерации имитатора коллектора.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения компонентные потоки можно вычислять на границах раздела любой клетки блока сетки имитатора для конкретных шести соседей клетки, например для имитатора на основе сетки конечных разностей. В таких случаях знак вычисленных потоков может представлять направление течения нефти в скважине. Таким образом, различные варианты осуществления настоящего изобретения позволяют легко отслеживать знак потока для определения протяженности границы дренирования на конце сходящегося временного шага. Для осуществления такого отслеживания плоскость дренирования конкретного сегмента скважины, содержащего перфорированную клетку, можно выбрать как плоскость, перпендикулярную направлению конкретного сегмента скважины. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения предполагается, что граница дренирования на плоскости дренирования проходит там, где знак потока меняется. Это конкретное предположение, например, справедливо в большинстве часто распространенных ситуаций, где множественные эксплуатационные скважины состязаются за отдачу флюида. Тем не менее различные варианты осуществления настоящего изобретения позволяют переключаться на другие критерии остановки, когда расстояние между скважинами значительно превышает радиус дренирования. В таких необычных случаях фазовые потоки на плоскости дренирования вдоль двух перпендикулярных осей можно сравнивать с потоком на перфорированном блоке сетки (клетке). В такой конфигурации вычисление останавливается, когда отношение потока на данной клетке к потоку на перфорированной клетке падает ниже заранее заданного предела. Такое вычисление также может останавливаться, если расстояние между клеткой и перфорированной клеткой превышает заранее заданное расстояние.
Различные варианты осуществления настоящего изобретения позволяют использовать вышеупомянутые этапы для отыскания восточной и западной границ перфорированного блока сетки в плоскости YZ, верхней и нижней границ в плоскости XY и северной и южной границ в плоскости ZX. Однако на основании такой карты потока не всегда можно получить совершенные прямолинейные границы в направлениях X, Y и Z. Соответственно, в таких случаях границы дренирования можно аппроксимировать согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения непрерывными прямыми линиями и объем дренирования можно упростить до трехмерной приближенной ячейки объема дренирования, что, возможно, лучше всего показано на фиг. 2.
В частности, на фиг. 1-19 показаны иллюстративные системы, программные продукты и способы для определения статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы в однородных и неоднородных коллекторах. Что, возможно, лучше всего показано на фиг. 1, система согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, в порядке примера, может включать в себя компьютерный имитатор 30 коллектора, имеющий, по меньшей мере, один, а обычно совокупность процессоров 32, устройство ввода 34, устройство вывода 34 и память 40. Память 40 может включать в себя энергозависимую и энергонезависимую память, известные специалистам в данной области техники, включающую в себя, например, ОЗУ, ПЗУ и магнитные или оптические диски, и т.д. Также следует понимать, что иллюстративная конфигурация компьютера приведена в порядке примера и что можно использовать другие типы компьютеров, сконфигурированные согласно различным другим подходам, известным специалистам в данной области техники. Компьютер 30, схематически показанный, например, на фиг. 1, представляет единичный компьютер, сервер или кластер или ферму компьютеров или серверов, в том числе суперкомпьютеры с общей памятью (например, SGI Altix) и суперкомпьютеры с распределенной памятью (например, кластер бытовых ПК, IBM Blue Gene с массовым параллелизмом). Кроме того, процессор, схематически показанный на фиг. 1, представляет, например, единичный процессор, единичный процессор с множественными ядрами, множественные процессоры в отдельных корпусах, расположенные в одном компьютере и/или один или несколько таких процессоров, распределенных по множественным физически разделенным компьютерам, а также другие, известные специалистам в данной области техники.
Система также может включать в себя первую 92, вторую 94, третью 96, четвертую 98 и пятую 99 базы данных, хранящиеся во внутренней или внешней памяти, например на отдельном компьютере (не показан), например компьютере управления базами данных, доступном, по меньшей мере, одному процессору 32. Первая база данных 92 может включать в себя, например, совокупность векторов потока флюида, вторая база данных 94 может включать в себя, например, совокупность границ дренирования, третья база данных 96 может включать в себя, например, совокупность объемов дренирования, четвертая база данных 98 может включать в себя, например, совокупность давлений блока сетки, и пятая база данных 99 может включать в себя, например, совокупность расчетных статических давлений в скважине.
Такая система согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения также может включать в себя программный продукт 50 моделирования коллектора для определения статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы в однородных и неоднородных коллекторах. Программный продукт 50 моделирования коллектора может быть выполнен в форме микрокода, программ, процедур и символических языков, которые обеспечивают особое множество или множества упорядоченных операций, которые управляют работой оборудования и направляют его работу, как известно и понятно специалистам в данной области техники. Программный продукт 50 моделирования коллектора согласно варианту осуществления настоящего изобретения не обязан полностью находиться в энергозависимой памяти, но может избирательно загружаться, по мере необходимости, согласно различным подходам, как известно и понятно специалистам в данной области техники. Программный продукт 50 моделирования коллектора может включать в себя программный продукт 60 определения потока флюида, программный продукт 70 определения границ дренирования и программный продукт 80 определения статического давления в скважине, которые могут быть выполнены в форме модулей единого программного продукта, модулей одного или нескольких отдельных программных продуктов, отдельных самостоятельных продуктов в окончательной форме или других конфигураций, что понятно специалистам в данной области техники.
Специалистам в данной области техники очевидно, что модели имитации коллектора согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения можно формировать путем деления коллектора 101 на “блоки сетки конечных разностей”. Как, возможно, лучше всего показано на фиг. 2 и 3, каждый блок сетки 103 может напоминать “кирпич” в здании. Эти блоки или кирпичи 103, в общем случае, именуются вычислительными элементами. Для каждого вычислительного элемента имитатор или имитация коллектора вычисляет единичное значение переменной коллектора, например “давления” или “величины нефте-нефтяной насыщенности” и т.д. Различные входные переменные, используемые для осуществления различных расчетов, могут включать в себя проницаемость, пористость, длину блока сетки в трех измерениях (который можно рассматривать как прямоугольную призму или спичечный коробок), нефтенасыщенность, водонасыщенность, газонасыщенность, капиллярное давление, относительную проницаемость и характеристики флюидов, например вязкость и плотность флюидов в блоке сетки (блок сетки представляет губчатую породу, содержащую нефть, воду и газ). Тем не менее для простоты согласно предпочтительной конфигурации предполагается, что переменные, например давление блока сетки для каждого отдельного блока сетки 103, постоянны в этом блоке сетки (кирпиче). Например, если установлено или определено, что значение давления в блоке сетки 103 равно 2500 psi, считается, что это значение в общем случае существует в центральной точке блока сетки и, следовательно, не изменяется от точки к точке в пределах одного блока сетки.
Согласно иллюстративному варианту осуществления системы, как, возможно, лучше всего показано фиг. 1, программный продукт 60 определения потока флюида может, например, включать в себя инструкции, которые, при выполнении компьютерным имитатором коллектора 30, предписывают компьютерному имитатору коллектора 30 осуществлять операции вычисления совокупности векторов потока флюида на границах раздела одного или нескольких блоков сетки 103 с совокупностью соседних блоков сетки 103 на каждой ньютоновой итерации имитатора коллектора на основе сетки конечных разностей для одной или нескольких скважин 119, например, с помощью модуля 62 определения потока флюида, сохранять совокупность векторов потока флюида в первой базе данных 92, и определять направление течения нефти в одной или нескольких скважинах 119 путем анализа знака совокупности расчетных векторов потока флюида 107 на каждой ньютоновой итерации имитатора коллектора на основе сетки конечных разностей для одной или нескольких скважин 119, например, с помощью модуля 64 определения направления течения, составляющего часть программного продукта 60 определения потока флюида, программного продукта 70 определения границ дренирования и/или являющегося отдельным программным продуктом, например, в программном продукте 50 моделирования коллектора.
В частности, как, возможно, лучше всего показано фиг. 3, в качестве основы операции согласно иллюстративной конфигурации потоки 107 флюида через конкретную грань 105 каждого блока сетки 103 определяются как векторы 107, нормальные (перпендикулярные) к выбранной грани 105 блока сетки 103. Поток флюида (q), который выражается как скорость течения или потока флюида (например, нефтяной фазы) между двумя соседними блоками сетки 103 через конкретную грань 105 можно задать, например, уравнением Дарси как q=-(kA/Vis)Dp/Dx, где “k” - проницаемость породы на выбранной грани соответствующего блока сетки 103, “A” - площадь поверхности той же грани блока сетки 103, и "Vis" - вязкость нефти, "Dp" - разность давлений между центром блока сетки 103 и центром выбранного соседнего блока сетки 103, и “Dx” - расстояние между центрами блоков сетки. Эти потоки 107 имеют направления (от центрального блока сетки к, например, восточному соседу, западному соседу, северному соседу и т.д.). Поскольку потоки 107 между каждым соседним блоком сетки 103 вдоль грани 105 имеют направление и величину, они считаются векторными величинами и, таким образом, эквивалентно именуются “векторами потока”.
Согласно иллюстративному варианту осуществления системы программный продукт 70 определения границ дренирования и/или программный продукт 60 определения потока флюида может, например, включать в себя инструкции, которые при выполнении компьютерным имитатором коллектора 30 предписывают компьютерному имитатору коллектора 30 осуществлять операцию определения границ 110 трехмерной ячейки объема дренирования 111 (см. фиг. 2), проходящих вокруг одного или нескольких перфорированных блоков сетки 113 и совокупности соседних блоков сетки 103, путем отслеживания знака совокупности расчетных векторов потока флюида 107 вдоль плоскости дренирования 115 конкретного сегмента скважины 117, содержащегося в соответствующем перфорированном блоке сетки 113 для каждого перфорированного блока сетки 113, связанного с соответствующей скважиной 119. Согласно иллюстративной конфигурации, определения векторов потока флюида и/или границ дренирования можно производить на каждом сходящемся временном шаге и/или на каждой ньютоновой итерации имитатора коллектора на основе сетки конечных разностей для одной или нескольких скважин.
В качестве основы операции согласно иллюстративной конфигурации имитация делит коллектор 101 на множественные ареальные плоскости для формирования слоев 118, каждый из которых имеет количество (Nx) блоков сетки 103 в направлении “x” и количество (Ny) блоков сетки 103 в направлении “y”. Поскольку коллекторы являются трехмерными объемами, эти ареальные плоскости образуют вертикально уложенную стопку для описания коллектора в трех измерениях. Количество слоев 118 в вертикальном направлении обозначается (Nz). Поэтому имитатор коллектора состоит из Nz ареальных плоскостей, каждая из которых имеет Nx·Ny блоков сетки 103. Следовательно, суммарное количество блоков сетки 103 в имитаторе/имитации коллектора согласно иллюстративной конфигурации равно Nx·Ny·Nz. В примере вертикальной скважины ось вертикальной скважины проходит через все плоскости/слои 118 в положении скважины и перфорация скважины 119 будет располагаться в блоке сетки 103, через который проходит ось скважины, расположенном в одной из ареальных плоскостей. Когда скважина 119 выдает флюид из этой перфорации, она будет, в основном, дренироваться из этой конкретной ареальной плоскости. С учетом множественных перфораций в вертикальной скважине каждая перфорация будет предпочтительно дренироваться из соответствующей ареальной плоскости (например, грани соответствующего слоя 118) коллектора 101, в которой располагается соответствующая перфорация. Часть скважины 119, которая содержится в этой ареальной плоскости, именуется “сегментом скважины” 117, его конкретная ареальная плоскость, сама по себе, именуется “плоскостью дренирования” 115 (см., например, фиг. 3), и соответствующий блок сетки 103, где располагается перфорация, именуется перфорированным блоком сетки 113.
В частности, согласно варианту осуществления настоящего изобретения программный продукт 70 определения границ дренирования может включать в себя инструкции, которые при выполнении компьютерным имитатором коллектора 30 предписывают компьютерному имитатору коллектора 30 осуществлять операции выбора одной или нескольких плоскостей дренирования 115 одного или нескольких сегментов скважины 117, которые включают в себя перфорированный блок сетки 113 и перпендикулярны одному или нескольким из одного или нескольких сегментов скважины 117, с помощью, например, модуля 72 выбора плоскости дренирования, и определения границы дренирования 112 каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования 115, с помощью, например, модуля 74 определения позиции границы дренирования и трехмерных границ объема дренирования 111 с помощью, например, модуля 76 определения границ объема дренирования.
Согласно иллюстративной конфигурации программный продукт 70 определения границ дренирования также может включать в себя инструкции, которые, при выполнении компьютерным имитатором коллектора 30, предписывают компьютерному имитатору коллектора 30 осуществлять операции определения для имитаций коллектора, где множественные скважины 119 состязаются за отдачу флюида, границы дренирования 112 на каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования 115 в позиции, где знак соответствующего вектора потока флюида 107 меняется, и сохранения определенной границы дренирования 112 во второй базе данных 94.
В качестве основы операции согласно иллюстративной конфигурации имитатор/имитация коллектора состоит из временных шагов (интервалов времени полной истории или прогноза). На каждом временном шаге, имитатор/имитация решает нелинейные уравнения, описывающие давление и насыщенности для всего коллектора. При этом имитатор/имитация определяет значение давления, нефтенасыщенности, водонасыщенности и газонасыщенности для каждого блока сетки 103. Поскольку существует Nx·Ny·Nz блоков сетки 103, в примере, где существует 100·100·20 (т.е. 200,000) блоков сетки и предполагается, что каждый блок сетки 103 имеет четыре неизвестных (например, давление и три флюидных насыщенности), имитатор/имитация должен решать 800,000 уравнений с 800,000 неизвестными за временной шаг. Кроме того, поскольку соотношения между неизвестными являются нелинейными, уравнения сначала линеаризуются, например, методом Ньютона-Рафсона, благодаря чему на каждом временном шаге осуществляется от двух до четырех итераций или обычно. Благоприятно, при составлении этих уравнений направления и величины “векторов потока” вычисляются в явном виде на каждом блоке сетки 103. Такие значения можно отслеживать для обеспечения опорного положения границ 112 каждой плоскости дренирования 115, например, на конце сходящегося временного шага, и, таким образом, границ объема "ячейки" 111 дренирования.
Согласно иллюстративной конфигурации, программный продукт 70 определения границ дренирования также может включать в себя инструкции, которые, при выполнении компьютерным имитатором коллектора 30, предписывают компьютерному имитатору коллектора 30 дополнительно осуществлять операции определения, для имитаций коллектора, где множественные скважины 119 не состязаются за отдачу флюида, границы дренирования 112 на каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования 115 путем сравнения фазовых потоков на плоскости дренирования 115 вдоль двух перпендикулярных осей плоскости дренирования 115 с фазовым потоком на перфорированном блоке сетки 113, пока отношение фазового потока данного блока сетки 103 к фазовому потоку перфорированного блока сетки не превысит заранее определенный предел, и сохранения определенной границы дренирования 112 во второй базе данных 94.
Поскольку размеры блоков сетки 103 известны, можно легко вычислить расстояние между перфорированным блоком 113 и каждым блоком сетки 103. Соответственно, дополнительно или альтернативно, операцию определения границы дренирования 112 на каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования 115 можно осуществлять путем сравнения расстояния каждого последующего блока сетки 103 до перфорированного блока сетки 113 с заранее заданным расстоянием, пока расстояние данного блока сетки 103 до перфорированного блока сетки 113 не станет больше или равно заранее заданному предельному расстоянию. Эта процедура может быть особенно полезна для обеспечения стандартного положения границы дренирования в конкретном направлении или на конкретной траектории для задания, таким образом, границы “объема дренирования” в этом направлении, когда процесс проходит достаточное количество блоков сетки 103, не встречая смены знака и/или превышения отношения фазовых потоков и границы дренирования.
Независимо от конфигурации коллектора или количества перфораций в каждой скважине выполнение вышеописанных процедур для каждой перфорации каждой скважины 119 согласно иллюстративной конфигурации дает все необходимые данные для расчета объема дренирования скважины.
Программный продукт 80 определения статического давления в скважине согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения может включать в себя инструкции, которые, при выполнении компьютерным имитатором коллектора 30, предписывают компьютерному имитатору коллектора 30 осуществлять операции вычисления оценки объема дренирования 111 каждой из одной или нескольких скважин 119, например, на конце каждого сходящегося временного шага и/или на каждой из совокупности ньютоновых итераций в полностью неявном имитаторе коллектора в соответствии с вычислением границ 112 каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования 115 для определения, таким образом, приближенного размера объема 111 дренирования скважины и сохранения одной или нескольких вычисленных оценок объема дренирования 111 в третьей базе данных 96, с помощью, например, модуля 82 оценивания объема дренирования. В качестве основы операции согласно иллюстративной конфигурации и на основании вышеупомянутых подходов приближенный объем дренирования 111 можно вычислять суммированием объема каждого отдельного блока сетки 103 в объеме дренирования 111. Это вычисление дает объем дренирования 111, очень близкий к фактическому, но не в точности равный ему, поскольку используются блоки сетки конечных разностей. Блоки сетки конечных разностей 103 могут делить коллектор на неравные прямоугольные призмы или спичечные коробки (см., например, фиг. 4), где переменные коллектора, например давления, предполагаются постоянными в каждом блоке 103. В действительности, границы дренирования 110 могут представлять собой более сложные поверхности. Однако эти поверхности можно аппроксимировать плоскостями в имитаторах/имитациях конечных разностей. Если желательно, чтобы решение в конечных разностях было очень близко к фактическому решению, можно использовать блоки сетки 103 очень малого размера. Однако уменьшение размера приводит к увеличению количества неизвестных, подлежащих решению, что может значительно увеличивать стоимость, приводя к необходимости искать компромисс между точностью и эффективностью. Например, из-за использования более мелких сеток модель 200,000 блоков может увеличиться до 200 миллионов блоков, что значительно увеличивает вычислительную нагрузку на цифровом компьютере. Соответственно, при построении имитационных моделей инженеры будут использовать достаточное количество блоков сетки 103, чтобы компьютерное решение для объема дренирования 111 находилось в пределах инженерной точности с учетом ограниченных компьютерных ресурсов. На фиг. 2 показан такой приближенный объем дренирования или “ячейка” 111 для случая единичной скважины.
Программный продукт 80 определения статического давления в скважине может дополнительно включать в себя инструкции, которые, при выполнении компьютерным имитатором коллектора 30, предписывают компьютерному имитатору коллектора 30 осуществлять операции нахождения или иного определения динамических давлений блока сетки каждого блока сетки 113 в объеме дренирования 111 каждой из одной или нескольких скважин 119, например, на конце каждого сходящегося временного шага и/или на каждой из совокупности ньютоновых итераций полностью неявного имитатора коллектора и сохранения одного или нескольких динамических давлений блока сетки в четвертой базе данных 96 с помощью, например, модуля 84 определения давления. Программный продукт 80 определения статического давления в скважине может дополнительно включать в себя инструкции, которые, при выполнении компьютерным имитатором коллектора 30, предписывают компьютерному имитатору коллектора 30 осуществлять операции вычисления совокупности статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин 119, например, на конце каждого сходящегося временного шага и/или на каждой ньютоновой итерации полностью неявного имитатора коллектора путем взятия среднего по объему порового пространства динамических давлений блока сетки, по меньшей мере, существенной части блоков сетки 113, определенных как находящиеся в объеме дренирования 111 одной или нескольких скважин 119, и сохранения совокупности статических давлений в скважине в пятой базе данных 99 с помощью, например, модуля 86 расчета статического давления.
Варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя, например, компьютерно-реализуемый способ расчета совокупности приближенных статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы 119 в коллекторе 101. В порядке примера, как, возможно, лучше всего показано фиг. 6, такой компьютерно-реализуемый способ может включать в себя, например, этапы вычисления, в первом компьютерном процессе, совокупности векторов потока флюида на границах раздела одного или нескольких блоков или клеток сетки 103 с совокупностью соседних блоков сетки, например, на каждой ньютоновой итерации имитатора коллектора на основе сетки конечных разностей для одной или нескольких скважин 119 (блок 121) и определения, в первом компьютерном процессе, направления течения нефти в одной или нескольких скважинах 119 (см., например фиг. 13 и 15) путем анализа знака совокупности расчетных векторов потока флюида на каждой ньютоновой итерации имитатора коллектора на основе сетки конечных разностей для одной или нескольких скважин (блок 125).
Компьютерно-реализуемый способ согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также может включать в себя этап отслеживания знака совокупности расчетных векторов потока флюида 107 (блок 129) и определения границ дренирования 112 одной или нескольких плоскостей дренирования 115, например, на каждом сходящемся временном шаге и/или ньютоновой итерации имитатора коллектора на основе сетки конечных разностей для одной или нескольких скважин 119 (блок 130) для определения, таким образом, трехмерных границ 110 объема дренирования 111 одной или нескольких скважин 119.
Согласно варианту осуществления способа этап определения границ дренирования 112 включает в себя выбор, во втором компьютерном процессе, одной или нескольких плоскостей дренирования 115 одного или нескольких сегментов скважины 117, которые включают в себя перфорированный блок или клетку сетки 113 и перпендикулярны одному или нескольким сегментам скважины 117 (блок 132). Согласно другому варианту осуществления способа для имитаций коллектора, где множественные скважины 119 состязаются за отдачу флюида, этап определения границ дренирования 110 одного или нескольких объемов дренирования 111 может включать в себя этап определения, во втором компьютерном процессе, каждой границы дренирования 112 на каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования 115 в позиции, где знак соответствующего вектора потока флюида 107 меняется (блок 134). Напротив, для других имитаций коллектора, где скважины 119 не состязаются, этап определения трехмерных границ 110 одного или нескольких объемов дренирования 111 также может включать в себя этап определения, во втором компьютерном процессе, каждой границы дренирования 112 на каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования 115 путем сравнения одного или нескольких фазовых потоков на плоскости дренирования 115 вдоль двух перпендикулярных осей плоскости дренирования 115 с фазовым потоком на перфорированном блоке сетки 103 и/или путем сравнения расстояния соответствующего данного блока сетки 103 со стандартным расстоянием (блок 136). Наконец, как для имитаций коллектора, где множественные скважины 119 состязаются за отдачу флюида, так и для имитаций коллектора, где скважины 119 разнесены настолько, что не состязаются, этап определения границ дренирования 112 может включать в себя осуществление и повторение вышеописанных подэтапов для определения восточной и западной границ 112 в плоскости YZ, верхней и нижней границ 112 в плоскости XY и северной и южной границ 112 в плоскости ZX для каждого перфорированного блока сетки 113 для каждой скважины 119 до завершения (блок 138).
Кроме того, компьютерно-реализуемый способ согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения может дополнительно включать в себя, например, этапы вычисления, в третьем компьютерном процессе, оценки объема дренирования 111 одной или нескольких скважин 119, например, на каждом сходящемся временном шаге и/или на каждой из совокупности ньютоновых итераций в полностью неявном имитаторе коллектора в соответствии с определенными границами 112 плоскостей дренирования 115 (блок 140), определения динамических давлений блока сетки каждого блока сетки 103 в объеме дренирования 111 каждой из одной или нескольких скважин 119, например, на каждом сходящемся временном шаге и/или на каждой из совокупности ньютоновых итераций полностью неявного имитатора коллектора (блок 160), и вычисления, в третьем компьютерном процессе, статических давлений в скважине для каждой из одной или нескольких скважин 119, например, на каждом сходящемся временном шаге и/или на каждой ньютоновой итерации полностью неявного имитатора коллектора, путем определения среднего по объему порового пространства динамических давлений блока сетки каждого из совокупности блоков сетки 103 или, по меньшей мере, ее существенного подмножества, в объеме дренирования 111 соответствующей одной или нескольких скважин 119 (блок 170).
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, оценочное статическое давление в скважине для каждой из одной или нескольких скважин 119 равно оценочному среднему статическому давлению в скважине соответствующего эффективного объема дренирования (p_static), определенному согласно следующему вычислению:
p_static=[Sum(Vp(k))·P(k)]÷Sum(Vp(k)),
где:
k относится ко всем блокам сетки в эффективном объеме дренирования,
Vp(k) - объем порового пространства блока сетки k в эффективном объеме дренирования,
P(k) - динамическое давление блока сетки k и
Sum - оператор суммирования.
Благоприятно, такой компьютерно-реализуемый способ согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения, позволяющий осуществлять связь с одной или несколькими компьютерными базами данных для сохранения данных, используемых одним или несколькими из первого, второго и третьего компьютерных процессов, связанных с таким компьютерно-реализуемым способом. В частности, компьютерно-реализуемый способ может включать в себя, например, этапы сохранения, в первом компьютерном процессе, совокупности векторов потока флюида 107 в первой базе данных 92, сохранения, во втором компьютерном процессе, одной или нескольких определенных границ дренирования 112 во второй базе данных 94, сохранения, в третьем компьютерном процессе, одной или нескольких вычисленных оценок объема дренирования 111 в третьей базе данных 96, сохранения, в третьем компьютерном процессе, одного или нескольких динамических давлений блока сетки в четвертой базе данных 98, и сохранения, в третьем компьютерном процессе, совокупности статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин 119 в пятой базе данных 99.
Как, возможно, лучше всего показано фиг. 7, компьютерно-реализуемый способ согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения может включать в себя, например, осуществление для каждой из одной или нескольких скважин 119 этапа вычисления совокупности векторов потока флюида 107 на каждой из соответствующей совокупности границ раздела с соседними блоками сетки 103 вдоль каждой из одной или нескольких плоскостей дренирования 115 соответствующего одного или нескольких сегментов скважины 117 скважины 119 (блок 121'). Этапы также могут включать в себя для определения, таким образом, каждой границы дренирования 110 объема дренирования 111 скважины 119 осуществление выбора одной или нескольких плоскостей дренирования 115 скважины 119 для анализа потоков флюида (блок 181), прохождения каждого из совокупности блоков сетки 103, расположенных вдоль каждого из четырех перпендикулярных направлений на плоскости, задающих совокупность из четырех траекторий 120, выходящих из соответствующего перфорированного блока сетки 113 на соответствующей плоскости дренирования 115 (блок 183), с одновременным отслеживанием знака каждого из совокупности расчетных векторов потока флюида 107 для каждого из совокупности блоков сетки 103, расположенный вдоль каждой соответствующей траектории 120, отслеживания или иного сравнения величины фазового потока флюида для каждого из совокупности блоков сетки 103, расположенных вдоль соответствующей траектории 120 с величиной соответствующего фазового потока флюида на перфорированном блоке сетки 113 для соответствующей плоскости дренирования 115, и определения расстояния каждого из совокупности блоков сетки 103, расположенных вдоль соответствующей траектории 120, выходящей из соответствующего перфорированного блока сетки 113 на соответствующей плоскости дренирования 113.
Если знак потока флюида 107 меняется (блок 185), положение соответствующего блока сетки 103 (например, его границы раздела или центра, по желанию) вдоль соответствующей траектории 120 считается положением границы дренирования 112 соответствующей плоскости дренирования 115 (см. блок 187). В противном случае процесс сравнивает отношение величины фазового потока флюида для соответствующего блока сетки 103, расположенного вдоль соответствующей траектории 120, к величине соответствующего фазового потока флюида на перфорированном блоке сетки 113 для соответствующей плоскости дренирования 115 с заранее выбранным пределом (блок 191).
Если определено, что отношение оцениваемого фазового потока для блока сетки 103 ниже установленного предела (блок 191), то положение соответствующего блока сетки 103 вдоль соответствующей траектории 120 считается положением границы дренирования 112 соответствующей плоскости дренирования 115 (блок 187). В противном случае процесс сравнивает расстояние соответствующего блока сетки 103, расположенного вдоль соответствующей траектории 120, с заранее выбранным максимальным расстоянием.
Если определено, что расстояние оцениваемого блока сетки 103 больше или равно заранее выбранному пределу (блок 193), то положение соответствующего блока сетки 103 вдоль соответствующей траектории 120 считается положением границы дренирования 112 соответствующей плоскости дренирования 115 (блок 187). В противном случае процесс продолжает обход каждого из совокупности блоков сетки 103, расположенных вдоль соответствующих траекторий 120, выходящих из перфорированного блока сетки 113 на соответствующей плоскости дренирования 115 (блок 195), одновременно отслеживая знаки расчетных векторов потока флюида 107 для соответствующего блока сетки 103, расположенного вдоль соответствующей траектории 120, отслеживание или иное сравнение величины фазового потока флюида для соответствующего блока сетки 103 с величиной соответствующего фазового потока флюида на перфорированном блоке сетки 113 для соответствующей плоскости дренирования 115 и определение расстояния соответствующего блока сетки 103.
Согласно иллюстративной конфигурации по завершении обхода всех четырех траекторий (блок 197), если они еще не сохранены, процесс сохраняет данные положения и продолжает выполняться. На основании таких данных процесс может продолжать выполнять этапы определения оценки объема дренирования 111 каждой скважины 119 в соответствии с определенными границами дренирования 112 плоскости или плоскостей дренирования 115 для идентификации, таким образом, блоков сетки 103 коллектора 101, которые содержатся в соответствующем объеме дренирования 111 (блок 140'), определения динамического давления блока сетки каждого из блоков сетки 103, содержащихся в объеме дренирования 111 скважины 119 (блок 160'), и определения усредненного по объему порового пространства динамического давления блока сетки каждого из, по меньшей мере, существенного подмножества, совокупности блоков сетки 103, содержащихся в объеме дренирования 111 скважины 119, для задания, таким образом, оценочного статического давления в скважине для скважины 119 (блок 170').
Помимо функционирования с единичным имитатором коллектора варианты осуществления настоящего изобретения можно благоприятно применять к параллельным имитаторам коллектора. Например, как, возможно, лучше всего показано на фиг. 8, схема параллелизма в имитаторе/имитации коллектора может включать в себя разложение всего домена на множество трехмерных ячеек 201, которые включают в себя часть плоскости XY и, например, все слои 118, связанные с ячейкой 111 приближенного объема дренирования. Различные варианты осуществления, применяющие схему параллелизма, предусматривают обобществление информации, относящейся к скважине, между всеми процессорами 32 посредством межпроцессорной связи, которая может выполняться, например, с использованием стандартного протокола интерфейса передачи сообщений (MPI). Одна из основных трудностей, возникающих при вычислении объема дренирования 111, где информация, относящаяся к скважине, обобществляется между множественными процессорами 32, это трудности, возникающие при вычислении объема дренирования по причине прохождения потока в направлении X и Y при прохождении траектории между разными процессорами 32.
Преимущественно, иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения уменьшает вышеупомянутые трудности, например, за счет записи данных идентификации, расстояния и направления, когда внешние пределы границы домена 203 процессора 32 достигаются при прохождения по плоскости дренирования 112, например плоскости XY, начиная с перфорированного блока (клетки) сетки 113 в направлениях X или Y, и синхронизации таких данных с другими процессорами 32. Например, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, если граница процессорного домена 203 для процессора 32 достигается до границы дренирования в любом направлении, обход в текущем процессе останавливается и идентификация и положение блока (клетки) сетки 103 на границе процессорного домена 203 и его связь с конкретным перфорированным блоком сетки 113 могут захватываться за несколько порядков для всех скважин 119. Дополнительно, можно указывать направление (X или Y), в котором достигается процессорная граница. Затем, согласно варианту осуществления настоящего изобретения можно осуществлять единичную операцию сбора-рассеивания с использованием протокола MPI для синхронизации собранных данных для всех скважин 119 в коллекторе 101 на всех процессорах 32. Контур с длиной контура, равной количеству процессоров 32, можно задавать для каждого направления, если существует, по меньшей мере, одна скважина 119, граница дренирования 112 которой пересекает процессорную границу 203 в этом конкретном направлении. Таким образом, операцию поиска границы дренирования можно поднимать на всех процессорах 32 точно таким же образом, как это обычно делается, но только для одного конкретного направления. Таким образом, операцию сбора-рассеивания можно осуществлять всякий раз, когда граница дренирования 112 доходит до соседнего процессора 32 в конкретном направлении. Соответственно, описанный здесь процесс может продолжаться, например, либо пока не будет достигнута граница дренирования 112 без пересечения границы процессорного домена 203, либо пока не будет покрыт весь домен коллектора.
Как, возможно, лучше всего показано на фиг. 2, 4, 5, 13, 14, 15 и 16, в порядке примеров различных вариантов осуществления настоящего изобретения компьютерно-реализуемый способ расчета приближенного давления дренирования скважины для полностью неявного имитатора коллектора демонстрируется на иллюстративной имитационной модели с единичной вертикальной скважиной 119 (см., например, фиг. 2, 4, 11, 13, 12 и 14), на иллюстративной имитационной модели с множественными вертикальными скважинами 119, выдающими флюид с разными дебитами (см., например, фиг. 15 и 16), и на имитационном исследовании реального месторождения трещиновитого карбонатного коллектора с использованием пяти миллионов клеток (см., например, фиг. 17, 18 и 19). Рассмотрим, например, единичную вертикальную скважину 119, выдающую флюид из большого трехмерного коллектора 101 согласно профилю коллектора, показанному, например, на фиг. 4 и 5. В этом конкретном примере используется сетка 55×55×6 с постоянным размером воздушной сетки ∆x=∆y=200 м с вертикальной толщиной слоя 10, 10, 15, 15, 25, 25 футов соответственно. Дополнительно, начальное давление в коллекторе в этой иллюстративной имитации задается равным около 4,000 psi и имитация коллектора, на которой оно базируется, была создана выше его давления насыщения для прогонов испытания с вязкостью нефти около 0,5 сП. В целях этой иллюстративной имитации, вертикальная скважина 119, законченная во всех слоях 118, размещалась посередине модельного коллектора 101. Скважина 119 работала с постоянным дебитом 10,000 б/сут в течение периода в один год. На фиг. 4, например, показано распределение давления по причине такого постоянного дебита в однородном и изотропном трехмерном коллекторе.
Согласно фиг. 9 с использованием вышеописанного иллюстративного коллектора 101 традиционный способ вычисления давлений дренирования скважины для единичной вертикальной скважины в большом трехмерном коллекторе сравнивали для наблюдения данных давления, полученных из испытания скважины на восстановление давления. Как, возможно, лучше всего показано нижней, пунктирной линией 221, отражающей результаты традиционного способа, статические давления в скважине для этой иллюстративной скважины 119 были получены путем усреднения по объему порового пространства давлений блока сетки для перфорированных клеток (блоков сетки, в которых скважина перфорирована) на каждом временном шаге. Фактические статические давления в скважине для нескольких интервалов времени были получены имитацией испытаний скважины на восстановление давления в конце каждого месяца. Скважину останавливали на несколько дней, поэтому усредненные по объему порового пространства давления в скважине на блоке не изменялись. Предполагалось, что эти значения являются статическими давлениями в скважине, и они были, соответственно, отражены на графике верхней линией 223 на фиг. 9.
Обратившись к фиг. 9, можно видеть, что графики 221, 223, демонстрирующие приближенные давления дренирования скважины для единичной вертикальной скважины, вычисленные с использованием традиционного способа, и фактические статические давления в скважине, вычисленные с использованием имитированного испытания скважины на восстановление давления, различаются примерно на 100 psi. В итоге, если усредненные по объему порового пространства давления перфорированного блока сетки используются в качестве промежуточных значений для статических давлений в скважине согласно традиционному способу, результирующие ошибки адаптации модели могут в этом сценарии оказаться существенными, порядка 100 psi по сравнению с фактическими статическими давлениями в скважине. С использованием традиционного способа, как показано выше, для согласования смоделированных статических давлений в скважине (нижняя линия 221) с фактическими наблюдаемыми статическими давлениями в скважине (верхняя линия 223) значениями фактических данных, например проницаемости коллектора, нужно манипулировать, чтобы привести данные в достаточное соответствие с фактическими статическими давлениями в скважине. В этом примере, как, возможно, лучше всего показано на фиг. 10, проницаемость умножается на шесть в попытке осуществления адаптации модели, хотя этот множитель является нереалистичным. Таким образом, хотя манипуляция данными приводит к неплохому согласованию, результирующая проницаемость коллектора в имитации неверна, и, соответственно, может давать другие результаты отдачи месторождения для нефтегазовых резервов (GOR), обводненностей и поведения имитатора для случая реального коллектора.
Напротив, как, возможно, лучше всего показано на фиг. 11, способ согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения также применялся к вышеописанной иллюстративной единичной вертикальной скважине 119 для обеспечения сравнительных результатов. Согласно иллюстративному способу, отвечающему настоящему изобретению, давления блока сетки для блоков сетки в эффективном объеме дренирования 111, вычисленные из карт потока на каждом временном шаге, использовались для вычисления статических давлений в скважине, усредненных по объему дренирования, указанных сплошной линией 225 на фиг. 11. Статические давления в скважине, вычисленные с использованием традиционного способа, также показаны, например, пунктирной линией 227 на фиг. 11. Согласно фиг. 11 традиционный способ плохо прогнозирует статическое давление в скважине, тогда как иллюстративный способ согласно вариантам осуществления настоящего изобретения позволяет вычислить значительно более высокие статические давления в скважине порядка 100 psi. Для подтверждения правильности иллюстративного способа согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, иллюстративная скважина была остановлена в порядке имитации на несколько дней, что, возможно, лучше всего показано на фиг. 12. Согласно фиг. 12, статические давления в остановленной скважине, указанные как 223, особенно близки к давлениям, вычисленным иллюстративным способом согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, указанным как 225, и это указывает, что иллюстративный способ согласно вариантам осуществления настоящего изобретения правильно вычисляет статические давления в скважине без необходимости в произвольных поправочных коэффициентах, которые в конечном итоге приводят к повышенной неточности и нереалистичной модели коллектора. Заметим, что, как показано на фиг. 9-10, согласно этому конкретному сценарию для использования статических давлений в скважине, вычисленных с использованием традиционного способа для подтверждения пригодности имитатора коллектора в качестве предсказательной модели, коэффициент проницаемости модели нужно было умножать на коэффициент шесть, получая новое значение в три дарси, чтобы, таким образом, выполнить адаптацию модели по статическому давлению в скважине, которое отклоняется от фактических наблюдаемых статических давлений в скважине на 8 psi. В разных наборах условий можно ожидать, что потребуется определить и применить какой-либо другой коэффициент.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения линии потока можно генерировать из одной или нескольких вычисленных карт потока в течение прогона имитации. Линии потока могут быть полезны, например, для понимания границ объема 111 дренирования скважины. На фиг. 13, например, показаны линии потока 231 для иллюстративной единичной вертикальной скважины 119, подробно описанной выше. Дополнительно, на фиг. 13 показана ячейка приближенного объема области дренирования (в верхнем слое 118), используемая для вычисления усредненного по объему дренирования давления для скважины 119. Заметим, что область дренирования, показанная на фиг. 13, основана на снижении потока нефти до 5% значения потока нефти на перфорированном блоке сетки (клетке) 113, расположенном в центре фигуры. На фиг. 14 изображены контуры потока нефти в направлении X 233, которые показывают, например, уменьшение потока флюида, которое используется (отслеживается) для определения ячейки приближенного объема дренирования, изображенной на фиг. 13. Дополнительно, на фиг. 12 показана адаптация модели по статическому давлению в скважине согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Наблюдаемые статические давления в скважине, указанные как 223, вычислялись для этого примера из имитированных показателей восстановления давления, при остановке скважины на один день с использованием графика Хорнера. Можно видеть, что расчетные статические давления в скважине согласно варианту осуществления настоящего изобретения, указанные как 225, хорошо согласуются с наблюдаемыми статическими давлениями в скважине, и поэтому для получения точного имитированного статического давления в скважине в целях адаптации модели не требуется никаких коэффициентов модификации проницаемости.
Аналогично, полезные результаты можно получить, применяя способ согласно вариантам осуществления настоящего изобретения к множественным скважинам, выдающим флюид в одном и том же коллекторе. На фиг. 15, например, показано пять разных асимметрично расположенных иллюстративных эксплуатационных скважин 119, действующих в одном и том же иллюстративном модельном коллекторе 101. Иллюстративные скважины 119 заканчиваются вертикально во всех слоях 118 и выдают нефть с дебитами 1600 б/сут, 2100 б/сут, 1200 б/сут, 3200 б/сут и 1600 б/сут для скважин 119. Области дренирования 110 на плоскости дренирования 115, оцененные способом согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения, также в порядке примера проиллюстрированы на фигуре посредством штриховки и обозначены P00, P01, P02, P03 и P04 соответственно согласно конкретной нефтяной скважине 119, связанной с каждой областью дренирования 110. Линии потока 231 также построены на фиг. 15 для иллюстрации дренирования, связанного с каждой плоскостью дренирования 115. В частности, прямоугольные ячейки, показанные на фигуре и представляющие соответствующие области дренирования 110 каждой из скважин 119 в двух измерениях, поддерживаются линиями потока 231, которые при пересечении внешних границ дренирования области дренирования 110 указывают направление течения нефти. В порядке примера, следует заметить, что все области дренирования 110, изображенные на фигуре, согласуются с линиями потока 231. В порядке дополнительного примера, на фиг. 16, где показаны эквипотенциальные линии 235, перпендикулярные линиям потока 231, изображенным на фиг. 15, и указывающие области пространства, где каждая точка в области пространства имеет один и тот же потенциал, согласуются с областями дренирования 110, определенными для этого конкретного примера согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Иллюстративный способ согласно вышеописанным вариантам осуществления настоящего изобретения также можно реализовать, например, в большом трещиновитом карбонатном коллекторе. Например, можно построить имитационную модель с пятью миллионами блоков сетки согласно усредненным характеристикам пласта или материнской породы и размерам сетки, приведенным на фиг. 17. Соответственно, фиг. 18 и фиг. 19 иллюстрируют для каждой из разных скважин 119 адаптацию модели по статическим давлениям в скважине с использованием традиционного способа, а также иллюстративный способ согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Квадратики на фиг. 18 и 19 представляют измеренную отдачу нефтяного месторождения, а именно дебит воды в верхней части фигур и статические давления в скважине в нижней части фигур. В нижней части фигур нижняя линия 241 представляет отдачу, вычисленную с помощью имитатора на основании статических давлений в скважине согласно традиционному способу, а верхняя линия 243 представляет статические давления в скважине, вычисленные согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Можно видеть, что статические давления в скважине, вычисленные согласно традиционному способу, значительно отклоняются от измеренных статических давлений в скважине, указанных как 245. Таким образом, статические давления в скважине, вычисленные согласно традиционному способу, плохо прогнозируют фактическую отдачу скважины. Напротив, статические давления в скважине, вычисленные согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения, хорошо прогнозируют фактические, измеренные на месторождении, статические давления в скважине. Поэтому очевидно, что различные варианты осуществления настоящего изобретения благоприятно исключают необходимость в нереалистичных модификаторах проницаемости, которые в конечном итоге приводит к нереалистичной адаптации модели.
Различные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают следующие основные преимущества: (1) они позволяют получать более точные результаты, чем традиционные способы, для расчетных статических давлений в скважине по сравнению с фактически наблюдаемыми на месторождении данными статических давлений в скважине; (2) они экономичны для полностью неявного имитатора, поскольку варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают использование фазовых потоков, которые заранее вычислены в процессе полностью неявного имитатора, через границы клеток на каждой итерации для каждого временного шага; (3) они хорошо работают в имитациях нефтяного месторождения, одновременно предотвращая введение нереалистичных модификаций проницаемости; (4) они не ограничиваются какой-либо конкретной формой скважины; и (5) их можно преимущественно применять в среде параллельных имитаторов за счет переноса данных между процессами, когда объемы дренирования охватывают множественные процессорные домены.
Важно отметить, что, хотя варианты осуществления настоящего изобретения были описаны применительно к полнофункциональной системе, специалистам в данной области техники очевидно, что механизм, по меньшей мере, частей настоящего изобретения или его аспектов может распространяться в виде компьтерно-считываемого программного продукта, хранящегося на вещественном компьютерном носителе и компьтерно-считываемом носителе, содержащем или иначе вмещающем в себя инструкции в различных формах для выполнения на процессоре, процессорах и т.п., и что настоящее изобретение одинаково применяется независимо от конкретного типа сред передачи сигнала, используемых для фактического осуществления распространения. Заметим, что компьютерно-считываемый программный продукт может быть выполнен в форме микрокода, программ, процедур и символических языков, которые обеспечивают особое множество или множества упорядоченных операций, которые управляют работой оборудования и направляют его работу, как известно и понятно специалистам в данной области техники. Примеры компьютерно-считываемых носителей включают в себя, но без ограничения: энергонезависимые носители с жесткой кодировкой, например постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), CD-ROM и DVD-ROM, или стираемые, электрически перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ЭСППЗУ), носители записываемого типа, например флоппи-диски, жесткие диски, полупроводниковые диски, массивы жестких дисков, запоминающие устройства прямого подключения, CD-R/RW, DVD-RAM, DVD-R/RW, DVD+R/RW, носители на основе флэш-памяти, линейки памяти, HD-DVD, минидиски, лазерные диски, диски Blu-ray и другие, более новые типы запоминающих устройств, и среды передачи данных, например цифровые и аналоговые линии связи, известные и понятные специалистам в данной области техники, на которых могут храниться инструкции. Например, такие носители могут включать в себя рабочие инструкции и операционные инструкции, связанные с программным продуктом 50 моделирования коллектора и компьютерно-выполняемыми частями этапов способа согласно различным вариантам осуществления вышеописанных способов для определения совокупности приближенных статических давлений в скважине для одной или нескольких скважин произвольной формы 119 в коллекторе 101. Дополнительно, как отмечено выше, компьютерный имитатор коллектора 30, схематически показанный на фиг. 1, может представлять компьютер, или компьютерный кластер, или компьютерную ферму и не ограничиваться какими-либо отдельными физическими компьютерами. Количество компьютеров совместно с соответствующей емкостью хранилища и их архитектурой и конфигурацией можно увеличивать на основании использования, потребностей и требований к емкости системы. Дополнительно заметим, что процессор(ы) 32 не ограничивается каким-либо единичным процессором или типом процессора и может включать в себя любое количество центральных процессоров, микропроцессоров, графических процессоров, цифровых сигнальных процессоров, сетевых процессоров, сопроцессоров, процессоров данных, аудиопроцессоров и любых других электронных схем, которые могут выполнять компьютерно-считываемые инструкции способом, известным и понятным специалистам в данной области техники. Также заметим, что память 40 может включать в себя энергозависимую и энергонезависимую память, известные специалистам в данной области техники, включая, например, ОЗУ, ПЗУ и магнитные или оптические диски, и т.д.
В чертежах и описании изобретения, были раскрыты типичные предпочтительные варианты осуществления изобретения, и несмотря на употребление конкретных терминов термины используются исключительно с описательной целью, а не в целях ограничения. Изобретение было подробно описано с конкретной ссылкой на эти различные иллюстративные варианты осуществления. Однако очевидно, что возможны различные модификации и изменения в пределах сущности и объема изобретения, которые описаны в вышеприведенном описании изобретения и заданы в нижеследующей формуле изобретения.