BR102012018505A2 - Métodos de otimização automática para testes de reservatório - Google Patents

Abstract

MÉTODOS DE OTIMIZAÇÃO AUTOMÁTICA PARA TESTES DE RESERVATÓRIO Um método de deterniinação de um parâmetro de reservatório de uma formaçào subterrânea, compreendendo: iniciar um pulso de pressão inicial na formação subterrânea; iniciar uma série de pulsos de pressào subsequentes na formação subterrânea até que o parâmetro de reservatório possa ser determinado, em que cada pulso de pressão subsequente é otimizado utilizando modelos de simulação numérica e/ou analítica, e determinar o parâmetro de reservatório.

Description

MÉTODOS DE OTIMIZAÇÃO AUTOMÁTICA PARA TESTES DE

RESERVATÓRIO

REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos EUA No. 61/511.441, que foi depositado em 25 de julho de 2 011, e é aqui incorporado por referência na sua totalidade.

FUNDAMENTOS A presente descrição refere-se geralmente ao teste e avaliação de formações subterrâneas, e, mais particularmente, a métodos e aparelhos para testar e avaliar formações subterrâneas utilizando pulsos de pressão.

Pressão de formação é fundamental para avaliar o rendimento de hidrocarboneto de um reservatório. Sem uma estimativa da pressão de formação, há uma grande dose de incerteza no desenvolvimento de campos e os investimentos necessários. Virtualmente todos os métodos usados para calcular a quantidade de hidrocarboneto liquido recuperável são altamente dependentes da pressão de formação inicial. Otimização de desenvolvimento de campo também depende da estimativa de formação de pressão para verificar o esgotamento de reservatório e delinear a conectividade intervalos de produção.

Houve tentativas para encontrar as propriedades fundamentais de reservatórios de petróleo pesado, gás de xisto e areia apertada. No entanto, os estudos sobre os métodos de análise de pressão transitória aplicados para teste de formação e tipo sonda empacotador têm sido raramente relatados. Quando um típico teste de acúmulo e rebaixamento é aplicado, a pressão transitória leva muito tempo de acúmulo para resolver usando análise convencional ou uma correspondência de histórico para ser de valor prático nestes reservatórios de muito baixa mobilidade.

Outra complicação para testes em formações apertadas é que a pressão medida seja sobrecarregada e é maior do que a pressão de reservatório. A pressão fechada medida é geralmente assumida como sendo a pressão de formação, em uma formação permeável, bolo de lama pode formar rapidamente e é, normalmente, muito eficaz em retardar a invasão e manutenção da pressão de face de areia de poço perto do que a pressão de formação. No entanto, em formações de baixa mobilidade, em que pode não haver bolo de lama de vedação para isolar o reservatório de pressão hidrostática, esta suposição não é realista. Em formações apertadas, a taxa de invasão é abrandada pela formação, e bolo de lama pode formar lentamente ou pode não existir. Portanto, a pressão medida, nestes casos, é substancialmente maior do que a pressão de formação, como resultado da falta de bolo de lama de vedação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Uma compreensão mais completa das presentes modalidades e as vantagens das mesmas, pode ser adquirida com referência â descrição seguinte tomada em conjunto com os desenhos anexos. A Figura 1 é um gráfico representando a quantidade de tempo necessária para atingir uma pressão estabilizada em certas simulações. A Figura 2 é um gráfico representando a pressão transitória e tempo de estabilização, como uma função de uma permeabilidade de reservatório. A Figura 3 é um gráfico representando o perfil transitório de pressão e parâmetros de projeto para os testes de pulso, de acordo com certas modalidades da presente divulgação. A Figura 4 é um diagrama de fluxo de um algoritmo para otimizar parâmetros de pulsos múltiplos, de acordo com certas modalidades da presente divulgação. A Figura 5 é um gráfico representando o perfil transitório de pressão e parâmetros de projeto para os testes de pulso, de acordo com certas modalidades da presente divulgação. A Figura 6 é um algoritmo de teste de pulso automático, de acordo com certas modalidades da presente divulgação. A Figura 7 mostra os resultados de um teste de pulso automatizado, de acordo com certas modalidades da presente divulgação. A Figura 8 é um gráfico comparando os resultados de testes de pulso, de acordo com certas modalidades da presente divulgação. A Figura 9 mostra os resultados de um teste de pulso com duas sondas de observação aplicadas a um empacotador de escarranchar. A Figura 10 é uma ilustração de cálculos de pressão de sobrecarga em condições desequilibradas.

As Figuras 11 a 14 mostram a análise derivativa sobre os resultados dos testes de pulso automatizado, de acordo com certas modalidades da presente divulgação. A Figura 15 é um gráfico representando as pressões características de um teste de pulso, de acordo com certas modalidades da presente divulgação. A Figura 16 é um fluxograma de um algoritmo para a determinação de parâmetros de reservatório, de acordo com certas modalidades da presente divulgação.

As Figuras 17 e 18 são gráficos que comparam os parâmetros de reservatório reconstruídos e simulados, de acordo com certas modalidades da presente divulgação. A Figura 19 é uma ilustração de um método para realizar a transferência de calibração usando uma rede neural.

Enquanto modalidades da presente descrição foram representadas e descritas e são definidas por referência a modalidades exemplificativas da divulgação, tais referências não significam uma limitação da divulgação, e nenhuma tal limitação deve ser inferida. O assunto descrito é capaz de modificação considerável, alteração e equivalentes na forma e na função, tal como irá ocorrer para aqueles peritos na arte relevante e tendo o benefício da presente descrição. As modalidades ilustradas e descritas na presente descrição são apenas exemplos, e não exaustivas do âmbito da divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA A presente divulgação refere-se geralmente ao teste e avaliação de formações subterrâneas, e, mais particularmente, a métodos e aparelhos para testar e avaliar formações subterrâneas utilizando pulsos de pressão.

Uma das finalidades da presente descrição consiste em fornecer métodos e sistemas utilizados para testes de formação para reduzir o tempo de teste. Em certas modalidades, os métodos aqui discutidos podem ser especialmente adequados em formações de mobilidade muito baixa, tais como formações subterrâneas com óleos pesados ou rochas de reservatório de baixa permeabilidade. Em certas modalidades, estes métodos podem ser aplicados para produção e teste de haste de broca (DST), bem como o uso de ferramentas de poços, tais como as ferramentas de teste GeoTap e RDT. Os métodos aqui discutidos podem também ser aplicados a testes de laboratório de núcleos de rocha.

Modalidades ilustrativas da presente invenção são descritas em detalhe abaixo. No interesse da clareza, nem todas as características de uma implementação real são descritas nesta especificação. Será, naturalmente, apreciado que no desenvolvimento de qualquer tal modalidade real, numerosas decisões de aplicação especifica devem ser tomadas para alcançar os objetivos dos desenvolvedores específicos, tais como a conformidade com as restrições relacionadas com o sistema e negócios relacionados, que irão variar de uma aplicação para outra. Além disso, deve notar-se que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas que, no entanto, é uma tarefa rotineira para os vulgares peritos na arte tendo o benefício da presente divulgação. O custo operacional de teste de pressão através de métodos de DST convencionais ou ferramenta de fundo de poço como a ferramenta de descrição de reservatório (RDT) pode aumentar de forma significativa para formações apertadas devido ao tempo de estabilização de pressão muito prolongado. Simulações ilustradas na Figura 1 demonstram que, quando um rebaixamento convencional é seguido por um acúmulo, pode demorar várias horas a vários dias para atingir uma pressão estabilizada, dependendo das condições do poço e reservatório, configurações de ferramenta, e de outros parâmetros operacionais. Para reduzir o tempo de estabilização, uma parte do volume de linha de fluxo pode ser isolada com válvulas de retenção, o que pode reduzir o volume de armazenamento de fluido que reduz o acúmulo. A Figura 1 ilustra duas curvas de acúmulo diferentes, uma sem uma válvula de retenção e a outra com uma válvula de retenção. Como se pode ver pela Figura 1, a válvula de retenção reduziu o volume de linha de fluxo de 200 cc a 80 cc e reduziu o tempo de acúmulo de 26,182 seg (7,3 horas) para 16,313 seg (4,5 horas) . A estabilização pode ser alcançada mais rapidamente por injeção de uma pequena quantidade de fluido para a formação após rebaixamento em um curto intervalo de tempo, e pode tornar o declínio de pressão ou esvaziamento depois de começar a uma pressão próxima da pressão de formação o que converge ainda mais rápido para pressão de formação (isto é, 2,368 seg sem retenção e 1,224 segundos com retenção). Para os fins desta descrição, o processo que envolve rebaixamento de fluido e a injeção de fluido é referido como o teste de pulso e tem certas modalidades descritas anteriormente, em Publicação de Pedido de Patente EUA No. 2011/0094733. A simulação ilustrada na figura 1 baseia-se no pressuposto de que a pressão de pulso começa no reservatório. Em situações de testes práticos, o teste pode começar em tanto uma condição sobre equilibrada (maior do que a pressão de formação) ou subequilibrada (menos do que a pressão de formação). Para situações de ordem prática, a pressão de formação pode ser desconhecida e o teste de pressão pode começar com a pressão hidrostática. Uma vez que o pulso é aplicado, a formação pode retornar â pressão hidrostática ou superior e, em seguida, o esvaziamento pode demorar muito mais tempo do que se tinha iniciado a formação de pressão. A Figura 2 ilustra uma complicação adicional de testes onde o esvaziamento pode demorar horas ou mesmo dias, em formações com baixas permeabilidades. Como mostrado na Figura 2, um único pulso (único esvaziamento seguido por uma única injeção) pode funcionar para 0,001 (raD) reservatório, mas o tempo de estabilização com os parâmetros de projeto mesmo pode ser muito longo para a formação muito apertada (permeabilidade K = 0,0001 e 0,00001 (mD)). Além disso, a pressão de esvaziamento pode não ser a pressão de formação, porque, no caso do teste de poço aberto, a pressão hidrostática pode influenciar a pressão medida. Em uma condição desequilibrada isto é chamado a sobrecarga, desde que a pressão medida é superior à pressão de formação real. Uma condição semelhante existe para testes de subequilíbrio quando a pressão medida é influenciada pela pressão hidrostática. Estas considerações práticas podem introduzir parâmetros adicionais e a eficácia da aplicação do teste de pulso pode contar com a interação de múltiplos parâmetros de reservatório (como permeabilidade de formação, mobilidade de fluido, pressão hidrostática e propriedade de bolo de lama) e parâmetros de pulso, como tempo de pulso de injeção e rebaixamento e taxa de fluxo.

Em vez de utilizar um único pulso com parâmetros de projeto fixos, uma solução geral pode ser implementada por iniciar uma sequência de pulsos, em que cada pulso é otimizado em resposta a correspondência de parâmetros das condições de reservatório diversas. A otimização pode ser concebida para determinar as propriedades de reservatório incluindo a pressão estabilizada, pressão de formação real, mobilidade de formação, permeabilidade de formação, propriedades de bolo de lama e danos de formação. Em uma modalidade, a presente divulgação fornece um método básico que envolve iniciar um pulso de pressão, que é seguido por uma série de pulsos que são otimizados com modelos de simulação numérica e ou analítica para minimizar o tempo de operação e custo na determinação de parâmetros de reservatório.

Para facilitar uma melhor compreensão da presente invenção, os seguintes exemplos de certas modalidades são dados. De modo nenhum devem ser os seguintes exemplos de leitura para limitar ou definir o âmbito da invenção. Modalidades da presente descrição podem ser aplicáveis a furo de poços horizontais, verticais, desviados, ou de outra forma não linear em qualquer tipo de formação subterrânea. As modalidades podem ser aplicáveis a poços de injeção, assim como os poços de produção, incluindo os poços de hidrocarbonetos.

Otimização de projeto de teste de pulso pode ser um processo de modelagem avançado iterativo em que condicionamento de furo (parâmetros de poço, sobrecarga e propriedades de lama), parâmetros de reservatório (pressão e permeabilidade de formação, viscosidade de fluido e compressibilidade), especificações de ferramentas (raio de sonda equivalente, linha de fluxo e volume de câmara de teste) e tipo de fluxo (fluxo esférico ou cilíndrico / fluxo radial) são dados. A Figura 3 ilustra um perfil transitório de pressão típico e parâmetros de projeto para teste de pulso. Um método e processo de otimização de exemplo estão resumidos a seguir. A sequência de teste de pulso pode incluir uma série de rebaixamentos ou injeções onde cada um é seguido por um período de estabilização. O primeiro rebaixamento ou pulso de injeção pode ser determinado pelas condições de formação esperadas. Por exemplo, controles, tais como o rebaixamento de partida ou taxa de injeção podem ser aplicados e o rebaixamento ou injeção pode continuar até que uma desejada pressão, pressão transitória, ou volume seja obtido. Em outras modalidades, uma outra forma de controle de pulsos pode ser alcançada através da variação da taxa e volume durante o pulso para se obter uma pressão final desejada. Um tempo de acúmulo ou esvaziamento pode ser inserido entre o rebaixamento e os pulsos de injeção. Um período em que não existe um fluxo sendo induzido, referido como um tempo de estabilização, pode também ser introduzido. A pressão observada transitória durante este período sem fluxo pode ser usada para determinar os parâmetros de controle de pulso próximos ou otimizados (rebaixamento da injeção). Nas simulações analíticas, a resposta de pressão de um teste sequencial de rebaixamento, acúmulo, injeção, e esvaziamento pode ser expressa na equação (1) à equação (4) Pcm — Pf ~ Ps x f(tM, rd, cd, s ) (1) Pbu = Pdd + PsX fitbu’ rd> Cd’ s) (2) Pif = Pbu + Ps x rd,cd, s) (3) Pbd = Pij-Psx rd,cd, s) (4) onde Pfí Pdd, Pbu, P±j e Pbd são a pressão de reservatório, pressão de rebaixamento, pressão de injeção e pressão esvaziamento iniciais respectivamente, f é a resposta de pressão adimensional de um modelo de fluxo determinado pela duração do teste, raio de fonte, coeficiente de armazenamento de furo e fator de pelicula. O fator de conversão ps pressão é uma função da taxa de fluxo induzido, mobilidade de fluido e o raio equivalente da ferramenta. Durante o teste de pulso, a resposta de pressão medida no momento atual é uma superposição de resposta de pressão dos pulsos anteriores.

Em geral, após o primeiro rebaixamento ou injeção, a injeção otimizada ou taxa de fluxo de pulso de rebaixamento e volume podem ser menores do que ou igual ao pulso anterior. Um método de otimização pode compreender ter cada pulso subsequente movendo a pressão mais próxima a uma pressão estabilizada e minimizando o tempo de teste. A otimização de pulso pode também incluir modelo de sobrecarga e outros efeitos de fluxo não Darcy, tais como deslizamento, fluxo de transição e difusão. Uma vez que pulsos suficientes e nenhum períodos de fluxo são obtidos para determinação das propriedades desejadas de formação, o teste pode então ser terminado.

O seguinte é um exemplo de um método de otimização da sequência de pulsos utilizando um algoritmo genético. O primeiro parâmetro a ser otimizado pode ser o tempo de pulso de rebaixamento DDPT, que pode variar entre 10 segundos e 120 segundos. Dado o tempo de pulso de rebaixamento, a taxa de fluxo inicial para o primeiro rebaixamento e a primeira injeção pode ser selecionada a mesma, que é TVOL / DDPT, onde TVOL é o volume da câmara de teste. O segundo parâmetro a ser otimizado pode ser o tempo de descida de acúmulo (BUDT) entre cada rebaixamento e injeção, o qual pode variar entre 30 segundos e 120 segundos. O terceiro parâmetro a ser otimizado pode ser a relação entre a taxa de fluxo ao longo do segundo rebaixamento para primeira taxa de fluxo de injeção (Qdd2/Qijl), que pode variar de 0,2 a 1,0. O quarto parâmetro a ser otimizado pode ser a relação entre a segunda taxa de fluxo de injeção sobre a segunda taxa de fluxo rebaixamento (Qij2/Qdd2), variando de 0,2 a 1,0. O quinto parâmetro a ser otimizado pode ser a relação entre a terceira de taxa de fluxo de rebaixamento sobre a segunda taxa de fluxo de injeção (Qdd3/Qij2), que pode variar de 0,2 a 1,0. O sexto parâmetro a ser otimizado pode ser a relação entre a terceira taxa de fluxo de injeção sobre a terceira taxa de fluxo de rebaixamento (Qij3/Qdd3), que pode variar de 0,2 a 1,0. Um algoritmo genético pode ser usado para gerar os seis parâmetros descritos acima, e um gráfico de fluxo de exemplo para tal algoritmo é mostrado na Figura 4. Esta modalidade é mais adequada para projeto pré-trabalho -pulso com um padrão de pulso sequencial fixo, como mostrado na Figura 3.

Para otimizar os parâmetros de pulso de teste, tal como ilustrado na Figura 4, uma população de estimativas iniciais com combinações de parâmetros diferentes são criadas aleatoriamente primeiro e substituídas em um modelo de fluxo avançado individualmente para calcular a resposta de pressão em séries de tempo. Uma função de custo objetiva pode ser utilizada para avaliar o tempo de estabilização após uma sequência de pulsos predeterminada ser aplicada. Em seguida, as combinações de parâmetros de pulso dos exemplos são atualizadas com base em medições de desempenho por meio de um certo número de gerações, com utilização de operadores genéticos, tais como classificação, seleção, mutação e cruzamento para minimizar o tempo de estabilização. Se o desempenho de teste atende ao requisito ou outros critérios de parada são satisfeitos, o processo de otimização pode ser encerrado. Nesta aplicação, o tamanho de população padrão para computação evolutiva pode ser configurado para 30, ou seja, 30 combinações de parâmetros diferentes para cada geração. O número padrão de gerações pode ser 20 para uma solução de custo eficaz. A função objetiva utilizada para o projeto de teste de pulso pode ser uma medida reunida (soma algébrica, por exemplo) de tempo de estabilização composto de três itens. O primeiro item pode ser o erro relativo na formação de pressão no ponto após as terceiras injeções, o segundo item pode ser o erro relativo na formação de pressão no ponto 10 0 0 segundo depois, e o terceiro item pode ser o tempo medido no ponto de conclusão da terceira injeção, em horas, o que pode ter uma dimensão semelhante ao erro relativo da pressão de formação. Modelagem analítico avançada integrada com otimização GA é computacionalmente eficiente, e mais parâmetros podem ser incluídos na otimização com custo adicional muito limitado em tempo de computação. As soluções múltiplos classificadas podem também ser utilizadas como pontos de partida para mais complicadas e mais precisas simulações numéricas. Neste caso, um objetivo primário pode ser o de minimizar o tempo de teste para uma pressão estabilizada. No entanto, a medida de desempenho alternativa também pode ser introduzida para minimizar o tempo de estabilização e tornar parâmetros de pulso operacionalmente mais práticos. A Figura 5 ilustra as pressões transitórias e parâmetros de pulso otimizados sob três condições de teste. Para cada uma destas três condições de teste, a pressão de formação (137895145,9 Pa) e a permeabilidade (0,00001 mD) foram as mesmas. Para uma condição de teste, um BUDT selecionado manualmente foi utilizado após a primeira injeção. Para condição de teste 2, um BUDT otimizado foi utilizado. Assumiu-se que através de computação evolutiva, que convergiu rapidamente para uma pressão estável, que a pressão estabilizada foi a pressão de formação. Para condições de teste 3, o mesmo perfil, como mostrado na Figura 3 foi utilizado com BUDT inserido antes da primeira injeção. Em outros dois casos, no entanto, a injeção foi seguida imediatamente após a primeira utilização. Pode-se observar a partir da Figura 5, que os parâmetros de pulso otimizados podem alterar os valores como procedimento de teste varia. Na prática, físicas de ferramentas e rotina de controle podem impor restrições para a implementação real do teste de pulso. O algoritmo de otimização aqui divulgado com GA é capaz de fornecer uma solução robusta com base em qualquer padrão de resposta preferido do usuário. A otimização do projeto de pulso descrita acima pode ser uma abordagem baseada em simulação usando padrões de resposta especificados pelo usuário. No teste de campo, já que a pressão de formação e permeabilidade podem ser desconhecidas, a simulação baseada em otimização de parâmetros operacionais pode não ser plenamente aplicável. Para superar esta limitação, um método de teste de pulso automatizado, como mostrado na Figura 6, para aplicação no campo pode ser utilizado. Um teste de pulso, um rebaixamento seguido por um teste de injeção, pode ser aplicado à formação com um empacotador ou um testador de formação tipo sonda. Uma sonda de forma oval, uma almofada oval, ou uma sonda padrão também podem ser usadas. Em seguida, a fonte pode ser fechada, para gravar a pressão de retenção, durante o período sem fluxo. Com base nos dados de pressão, durante o período de retenção, uma decisão pode ser tomada para a decisão de aplicar o próximo rebaixamento ou teste de injeção, a taxa de fluxo dos quais pode ser uma fração da taxa de pulso inicial, seguida de um outro teste de retenção. Esta fração pode ser constante ou pode ser determinada pelo método de otimização. Após o que, um teste de retenção estendido pode ser realizado. Este processo pode continuar até que a diferença nos dados de pressão no início e no fim do período de retenção seja reduzida a um determinado limite, ou o número de iterações exceder um limite predeterminado.

Uma vantagem geral deste método é o de reduzir o tempo de estabilização da pressão com aplicação de um retorno de pressão adaptativo no sistema. Verificou-se que o efeito do armazenamento de poço e compressibilidade de fluido pode reduzir a queda de pressão e ultrapassar no rebaixamento e teste de injeção, respectivamente. Também verificou-se que a deterioração da asslntota de resposta de pressão pode também ser afetada. Portanto, o método de teste de pulso combinado com o sistema de realimentação de pressão e efeito de armazenamento de poço pode tornar o reservatório de pressão em formações apertadas. O método de teste de pulso automatizado foi testado com sucesso, considerando os efeitos de armazenamento de poço e a pressão desequilibrada em formações de petróleo pesado e gás apertado invadiu com a invasão filtrada de lama à base de água e óleo. O método testado utilizou realimentações de pressão sucessivas e pulsos automatizados para produzir uma pressão no intervalo de 0,5% da pressão de reservatório inicial enquanto diminuindo o tempo de espera por um fator de 10 para um testador de formação tipo empacotador. A Figura 7 indica os elementos de uma técnica automatizada de teste de pulso para atingir a estabilização da pressão de reservatório e mostra uma resposta representativa obtida realizando um teste de pulso automatizado. A Figura 8 compara o teste de pulso automatizado, com outros métodos. Especificamente, a Figura 8 compara o método de teste de pulso automatizado com um simples rebaixamento, um único teste de pulso, e um meio teste de pulso para a sonda de almofada oval. O tempo de estabilização de teste automatizado é mostrado como sendo 20 vezes mais rápido do que um método padrão.

Como demonstrado acima, o teste de pulso automatizado pode ser executado no campo com pressão de formação e permeabilidade determinadas no final do teste. Em alternativa, plotagens derivadas com um modelo de sobrecarga e técnicas de correspondência de caracterlsitca de pulso podem ser usadas como métodos alternativos. O termo "sobrecarga" é definido quando a pressão perto do poço é diferente da pressão de formação inicial, a qual é causada por uma pressão desequilibrada (a lama filtrada invade o reservatório) ou uma condição de perfuração de subequilíbrio (o reservatório sangra para o poço). Este efeito faz a pressão de formação perto da parede de furo muito mais elevada ou mais baixa do que a pressão distante de campo em formações apertadas. O efeito de sobrecarga pode ser medido pela adição de um indicador de pressão de observação após o ajuste do testador de formação tipo empacotador ou tipo sonda. A Figura 9 mostra a resposta de pressão de um empacotador de escarranchar com método de teste de pulso automatizado com um indicador de observação localizado fora da parede de empacotador e o outro na localização de empacotador. O número de sondas de observação pode ser aumentado para se obter mais informação sobre as propriedades de reservatório, tais como permeabilidade e anisotropia. Devido ao principio da sobreposição, a resposta de amplitude de pressão na sonda de observação exterior na Figura 9 torna-se maior com o passar do tempo, mesmo que a amplitude de sinal de pulso em localização de empacotador decline com o tempo.

As equações utilizadas em análises derivadas são descritas abaixo. A equação (5) pode ser usada para os cálculos de permeabilidade aplicados a areia apertada usando os dados de acúmulo anteriores . (5) onde qbu(t) é a taxa de invasão durante o per iodo de acúmulo, Pibu é a pressão inicial no inicio do período de acúmulo, P(t) é a pressão alterando com o tempo, rp é o raio de sonda equivalente, e ?? é o fator de forma.

Taxa de invasão durante o período de acúmulo pode ser calculada como: (6).

Para o tempo anterior, pode ser mostrado que: (7) , onde ? é uma constante; conhecendo a pressão durante o período de acúmulo, e um derivado seu, ? pode ser calculado como: (8) .

Permeabilidade de formação pode ser calculada como se segue: (9). A pressão de sobrecarga (APSC) é definida como a diferença entre a pressão de face de areia (Pss) e a pressão de formação (Pf) , como se mostra na equação 10 ou 11: (10), (11), na formação de areia apertada, não pode haver nenhum bolo de lama presente, por isso a pressão de face de areia (Pss) pode ser a mesma que a pressão hidrostática de lama (Pmh) ; qm é a perda de filtrado. A velocidade do fluido perto do poço pode ser definida como: (12), ela também pode ser escrita como: (13), que é a perturbação causada pelo elemento amortecedor bloqueando o escoamento da lama em torno da fonte; ?? é o fator de forma do elemento, e re é a correção geométrica local para efeitos não esféricas.

Combinando equações 11 e 13, a pressão de formação (Pf), pode ser: (14), onde Psb é a pressão estabilizada final no final do teste de acúmulo. Quanto mais rápido esta estabilização acontecer, mais rápido e mais preciso a pressão de formação pode ser recuperada. O teste de pulso automatizado ajuda a conseguir Psb mais rápido do que os métodos convencionais. A Figura 11 apresenta os dados de semiregistro de teste de pulso automatizado em uma formação sintética com um testador de formação tipo empacotador sob o efeito de sobrecarga. Os dados do teste de pulso também pode ser plotados em escala de tempo Horner ou outras escalas de tempo como uma prática padrão. As Figuras 12 a 14 ilustram a análise derivada em conjunto com o modelo de sobrecarga para estimar a pressão de reservatório e permeabilidade verdadeiras. A Figura 12 mostra a variação da resposta de pressão durante o teste de retenção final. A taxa de filtrado de invasão de lama filtrada pode ser calculada a partir da Equação (6) com o derivado de pressão obtido a partir da linha que é tangencial aos dados transitórios iniciais. Na realidade, qualquer dado de acúmulo (esvaziamento) intermediário pode ser usado para estimar a permeabilidade de reservatório a partir da inclinação da sua linha tangente. Na Figura 13, dois diferentes dados de períodos de retenção são analisados, e a permeabilidade obtida no segundo caso (0,0019 mD) é próxima do parâmetro de modelo real (0,001 mD). A Figura 13 fornece a pressão de reservatório verdadeira estimada por meio da análise convencional e modelo de sobrecarga respectivamente. Neste exemplo, o modelo de sobrecarga é aplicado â secção de retenção prolongada do teste de pulso automatizado para otimizar a determinação da pressão de reservatório. Tendo calculado a permeabilidade na Figura 13, a pressão inicial real pode ser determinada a partir da Equação (14) diretamente na Figura 14. Em comparação, a análise convencional utilizando a intercepção da linha tangencial dos dados de secção anteriores com eixo de pressão resulta em um relatório impreciso sobre a pressão de reservatório inicial. Note-se que, neste exemplo, a pressão de reservatório inicial verdadeira é de 137895145,9 Pa com 6894757,293 Pa de desequilíbrio, e a previsão usando modelo de sobrecarga e análise convencional é 137915830,1 Pa e 140480679,8 Pa, respectivamente, o que demonstra a importância da integração do pulso de teste automatizado, com modelo de sobrecarga.

Deve também notar-se que, nesta análise, os dados de sonda de observação obtidos fora da parede de empacotador não foram utilizados para calcular as propriedades de reservatório, mas podem ser usados para inferir mais informações do reservatório, e obter mais propriedades de reservatório, tais como permeabilidade verticais kv e horizontal kh e anisotropia kv / kh. Também podem ser usados com o método seguinte para coincidir com precisão as características. A técnica de correspondência de característica de pulso da presente divulgação pode ser considerada como um processo inverso de otimização do projeto de pulso e também implementada com algoritmo genético. No projeto de teste de pulso, vários parâmetros operacionais podem ser otimizados para os parâmetros de reservatório dados e configuração da ferramenta. Em correspondência de característica de pulso, a configuração de ferramenta e parâmetros de teste de pulso são fixos, e vários parâmetros de formação importantes, tais como a pressão de formação e porosidade, mobilidade de fluido (a relação entre a permeabilidade de reservatório e a viscosidade de fluido) e compressibilidade podem ser desenvolvidos através de GA para minimizar a diferença de pressão nos pontos característicos selecionados. Os pontos característicos são, basicamente, os pontos de comutação de pressão registrados durante o teste de pulso de campo, como mostrado na Figura 15. Pddl é a pressão no final do primeiro rebaixamento, Pbul é a pressão no primeiro acúmulo, Pijl é a pressão na primeira injeção, Pbdl é a pressão no primeiro esvaziamento, Pdd2 é a pressão no segundo esvaziamento; Pbu2 é a pressão no segundo acúmulo, Pij2 é a pressão na segunda injeção; Pbd2 é a pressão no segundo esvaziamento, Pdd3 é a pressão no terceiro rebaixamento, Pbu3 é a pressão no terceiro acúmulo, Pij3 é a pressão na terceira injeção, e Pstb é a pressão no ponto de estabilização de referência.

Parâmetros de reservatório múltiplos podem ser estimados através de correspondência de característica de pulso. A Figura 16 ilustra um fluxograma de um algoritmo para a determinação de parâmetros de reservatório de correspondência de característica de pulso com o uso de modelos analíticos / numéricos avançados e algoritmos genéticos. Considerando um exemplo com quatro parâmetros de reservatório desconhecidos (pressão de formação, mobilidade e compressibilidade de fluido, porosidade de reservatório), a faixa de dados dinâmica de cada parâmetro para pesquisa GA pode ser predeterminada com base no conhecimento prévio da incerteza de parâmetro. Os resultados de simulação utilizando os modelos numéricos e analíticos são resumidos nas Figuras 17 e 18. A Figura 18 mostra uma comparação dos parâmetros do reservatório reconstruídos e reais (simulado) por meio do teste de pulso com o modelo de análise. A Figura 22 mostra uma comparação entre a correspondência reconstruída e modelo de reservatório sintético real através do método de teste de pulso automatizado com o método numérico.

Geralmente para inversão de dados de teste de pulso, o método numérico poderia simular os experimentos de campo mais de perto por incluir geometria consideravelmente detalhada e condições de contorno adicionais, mas ele é limitado com computação de alta intensidade em prática padrão em relação ao uso modelo analítico baseado em inversão. Esta deficiência pode ser superada através de um mapeamento robusto, que compensa todos os fatores ambientais de furo e gera medições analiticamente equivalentes que podem ser processadas com um algoritmo de inversão rápido. Em uma modalidade, um algoritmo de transformação de dados de teste de pulso é implementado com uma rede neural (NN), utilizando pontos de pressão característicos simulados com os métodos numéricos e analíticos como entradas e saídas para o desenvolvimento do modelo. A Figura 19 mostra conceitualmente o algoritmo de transformação NN para converter pontos de pressão característicos (12 pontos neste exemplo) de simulações numéricas, que estão próximos análogos para teste de campo, para o mesmo número de pontos característicos obtidos a partir de simulações de análise. Note-se que o efeito de sobrecarga observado em simulações numéricas é compensado através da transformação, o que permite a inversão rápida sob condições analiticamente quase ideais. Nesta aplicação, os parâmetros de pulso são otimizados em primeiro lugar nos exemplos selecionados, e definidos para o mesmo para cada par de transformação de simulações numéricas e analíticas. Além disso, a sequência de pulsos requer um padrão fixo, ou seja, o mesmo número de testes de rebaixamento, retenção e injeção em ordem, aplicados a testes de campo.

Em certas modalidades, os métodos aqui discutidos podem utilizar uma sequência de pulso de rebaixamento / injeção para minimizar o tempo de estabilização de pré-teste. Estes métodos podem utilizar uma sequência de teste de pulso para minimizar o tempo necessário para determinar as propriedades de formação, como a pressão de formação, pressão de sobrecarga (sub ou desequilíbrio), mobilidade de formação, propriedades de lama de permeabilidade de formação da película e película de formação ou danos a partir da sequência de teste. Em certas modalidades, pelo menos uma sonda de controle adicional que é deslocada no sentido vertical ou horizontal pode também ser utilizada para determinar as propriedades de formação e para testes de otimização. Os métodos aqui discutidos podem integrar otimização de projeto, automação de teste, plotagem derivada, correspondência de característica e transferência de calibração em um único sistema. Os métodos aqui discutidos podem incorporar simulações analíticas e numéricas com técnicas de inteligência de computação e análise de dados de campo. Os métodos aqui discutidos podem utilizar qualquer método de retorno de pressão e sistema de controle para atingir a estabilização de pressão ou determinação de propriedade de formação.

Em certas modalidades, os modelos de fluxo analíticos e numéricos avançados podem ser utilizados para simular um teste de pulso dados os parâmetros de reservatório, parâmetros de pulso, e configuração de ferramenta. Por exemplo, em simulações analíticas, a resposta de pressão de sistema no tempo / pulso atual pode ser sobreposta com pulsos anteriores. Em certas modalidades, as simulações de teste de pulso podem incluir armazenamento de furo e fatores de película para o fluxo Darcy. A simulação de teste de pulso pode também incluir efeito anisotrópico e fluxo não Darcy, tais como o deslizamento, fluxo de transição e difusão.

Em certas modalidades, um algoritmo genético com o modelo avançado para a análise inversa pode ser utilizado para determinar os parâmetros de reservatório. Em certas modalidades, um algoritmo de transformação de dados analítico pode ser usado em conjunto com a análise inversa.

Por conseguinte, a presente invenção está bem adaptada para atingir os fins e vantagens mencionados, bem como aqueles que são inerentes a ela. As modalidades particulares descritas acima são apenas ilustrativas, como o presente invento pode ser modificado e praticado de maneiras diferentes, mas equivalentes evidentes para os peritos na arte tendo o benefício dos presentes ensinamentos. Além disso, nenhum limitação é destinada aos detalhes de construção aqui apresentados ou um desenho, exceto tal como descrito nas reivindicações que se seguem. Por conseguinte, é evidente que as modalidades particulares ilustrativas descritas acima podem ser alteradas ou modificadas e todas estas variações são consideradas dentro do âmbito e do espirito da presente invenção. Além disso, os termos nas reivindicações têm seu significado claro e comum, salvo disposição expressa e claramente definida pelo titular da patente. Os artigos indefinidos "um" ou "uma", tal como utilizados nas reivindicações, são aqui definidos para significar um ou mais do que um dos elementos que eles introduzem.

Claims (20)

1. Método de determinação de um parâmetro de reservatório de uma formação subterrânea caracterizado pelo fato de que compreende: iniciar um pulso de pressão inicial na formação subterrânea e iniciar uma série de pulsos de pressão subsequentes na formação subterrânea, para determinar o parâmetro de reservatório, em que cada pulso de pressão subsequente é otimizado utilizando pelo menos um de um modelo de simulação analítica e um modelo de simulação numérica.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada pulso de pressão subsequente é otimizado utilizando um método de otimização evolutivo genético.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de reservatório compreende pelo menos um parâmetro de reservatório selecionado a partir do grupo que consiste em pressão estabilizada, pressão de formação real, mobilidade de formação, compressibilidade de fluido, uma propriedade de bolo de lama e dano de formação.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pulso de pressão inicial e cada pulso de pressão subsequente são criados por um esvaziamento ou uma injeção.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada pulso de pressão é seguido por um período de estabilização.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a medição da pressão da formação subterrânea durante o período de estabilização.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a pressão medida da formação subterrânea durante o período de estabilização é utilizada para determinar o pulso de pressão subsequente.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada pulso de pressão subsequente move a pressão medida da formação subterrânea durante o período de estabilização mais perto de uma pressão estabilizada do que o pulso de pressão anterior.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pulso de pressão anterior continua a ser gerado até que a pressão desejada, pressão transitória, ou volume seja obtido.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pulso de pressão inicial é variado até uma pressão desejada ser obtida.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada pulso de pressão é seguido por uma tempo de acúmulo ou esvaziamento.

12. Método de determinação de um parâmetro de reservatório de uma formação subterrânea, caracterizado pelo fato de que compreende: iniciar um pulso de pressão inicial na formação subterrânea e iniciar uma série de pulsos de pressão subsequentes na formação subterrânea, para determinar o parâmetro de reservatório, em que um tempo de pulso de rebaixamento e um tempo de descida de acúmulo de cada pulso de pressão subsequente é otimizado utilizando pelo menos um de um modelo de simulação analítica e um modelo de simulação numérica.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o tempo de pulso de rebaixamento e tempo de descida de acúmulo de cada pulso de pressão subsequente é otimizado utilizando um método de otimização evolutivo genético.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o tempo de pulso de rebaixamento de cada pulso de pressão subsequente está na faixa de entre 10 segundos e 120 segundos.

15. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o tempo de descida de acúmulo de cada pulso de pressão subsequente está na faixa de 30 segundos a 120.

16. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o pulso de pressão inicial e os pulsos de pressão subsequentes são iniciados utilizando um testador de formação de empacotador de escarranchar, uma sonda padrão, ou uma sonda oval.

17. Método de determinação de um parâmetro de reservatório de uma formação subterrânea com uma pressão inicial caracterizado pelo fato de que compreende: (a) iniciar um pulso de pressão na formação subterrânea seguido por um periodo sem fluxo; (b) medir a pressão da formação subterrânea durante o periodo sem fluxo; (c) iniciar um pulso de pressão subsequente na formação subterrânea, em que o pulso de pressão subsequente é otimizado utilizando pelo menos um de um modelo de simulação analítica e um modelo de simulação numérica,- (d) repetir os passos (b) - (c) até que a diferença entre a pressão inicial da formação subterrânea e a pressão medida no passo repetido (b) seja reduzida a um certo limite, e (e) determinar o parâmetro de reservatório.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o pulso de pressão subsequente do passo (c) é otimizado através da otimização de um tempo de pulso de rebaixamento e um tempo de descida de acúmulo do pulso de pressão subsequente.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de reservatório compreende pelo menos um parâmetro de reservatório selecionado a partir do grupo que consiste em pressão estabilizada, pressão de formação real, mobilidade de formação, permeabilidade de formação, uma propriedade de bolo de lama e dano de formação.

20. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o pulso de pressão no passo (a) é iniciado utilizando um aparelho de formação de empacotador de escarranchar, uma sonda padrão, ou uma sonda oval.