CN104272140A - 用于校准在储藏层建模中使用的渗透性的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于校准包括岩层的渗透性的储藏层特性的计算机系统和计算机实施的方法。该方法包括输入在一个或多个井中的多个对应的区带上的测量的渗透性K与流动区带厚度H的测量的乘积KH，以及输入从所述一个或多个井中获得的对于多个对应区带的每一个中的每个测量的乘积KH的孔隙度测井记录。该方法还包括读取孔隙度-渗透性数据点的云；对于每个区带，利用孔隙度-渗透性数据点的云从孔隙度测井记录计算预测的乘积KH；确定与每个区带对应的预测的KH与测量的KH之间的一个或多个加权系数；以及利用所述一个或多个加权系数校准与每个区带对应的测量的渗透性。

Description

用于校准在储藏层建模中使用的渗透性的系统和方法

技术领域

本发明一般关于计算方法，并且更具体地关于用于校准在储藏层建模中使用的渗透性的计算机系统和计算机实施的方法。

背景技术

许多传统模型和方法论用于计算或模拟在岩层中流体的流动以用于碳氢化合物产品的储藏层预测。例如，利用统计的孔隙度和渗透率的三维(3D)地质细胞储藏层模型可以被用于碳氢化合物产品的储藏层预测。但是，在此类地质细胞储藏层模型中的渗透性对于碳氢化合物预测一般不是预测性的，除非动态数据用于校准在具有分配给地质细胞模型单元的渗透性的岩芯塞中测量的渗透性。地质细胞模型单元的渗透性自然地是在大小上与从岩芯塞中获得的渗透性相比较更大的数量级。

用于执行此校准处理的一个传统方法是通过在储藏层模拟期间施加渗透性乘数以在被称为历史匹配的处理中匹配产品数据。但是，此方法是费时的并且资源密集的。此外，此校准处理通常在建立储藏层模型结束被执行并且不包含储藏层模型。因而，模型不由校准处理“校正”或增强。

因此，存在对补救在传统方法中的这些和其它缺陷的校准方法的需要。

发明内容

本发明的一个方面是提供用于校准包括岩层的渗透性的储藏层特性的计算机实施的方法。该方法包括输入在一个或多个井中的多个对应的区带上的测量的渗透性K和流动区带厚度H的测量的乘积KH，并且输入从所述一个或多个井中获得的对于多个对应区带的每一个中的每个测量的乘积KH的孔隙度测井记录。该方法还包括读取孔隙度-渗透性数据点的云；对于每个区带，利用孔隙度-渗透性数据点的云从孔隙度测井记录计算预测的乘积KH；确定与每个区带对应的预测的KH与测量的KH之间的一个或多个加权系数，以及利用所述一个或多个系数校准与每个区带对应的测量的渗透性。

本发明的另一个方面是提供用于校准岩层的渗透性的系统。该系统包括被配置为存储输入数据的计算机可读的存储器，所述数据包括在一个或多个井中的多个对应的区带上的测量的渗透性K和流动区带厚度H的测量的乘积KH，和从所述一个或多个井中获得的对于多个对应区带的每一个中的每个测量的乘积KH的孔隙度测井记录。该系统还包括与计算机可读的存储器通信的计算机处理器，计算机处理器被配置为：读取孔隙度-渗透性数据点的云；对于每个区带，利用孔隙度-渗透性数据点的云从孔隙度测井记录计算预测的乘积KH；确定与每个区带对应的预测的KH与测量的KH之间的一个或多个加权系数；以及利用所述一个或多个加权系数校准与每个区带对应的测量的渗透性。

本发明的又一个方面是提供用于校准岩层的渗透性的计算机实施的方法。该方法包括，将在一个或多个井中的多个对应的区带上的测量的渗透性K乘以流动区带厚度H的测量的乘积KH输入到计算机中；以及将从所述一个或多个井中获得的对于多个区带的每一个中的每个测量的乘积KH的渗透性测井记录输入到计算机中。该方法还包括由计算机对于每个区带从孔隙度测井记录计算预测的乘积KH；由计算机确定与每个区带对应的预测的KH与测量的KH之间的一个或多个加权系数；以及利用所述一个或多个加权系数校准与每个区带对应的测量的渗透性。

本发明的又一方面是提供用于校准岩层的渗透性的系统。该系统包括被配置为存储输入数据的计算机可读的存储器，所述数据包括在一个或多个井中的多个对应的区带上测量的渗透性K和流动区带厚度H的测量的乘积KH，和从所述一个或多个井中获得的对于多个区带的每一个中的每个测量的乘积KH的渗透性测井记录。该系统还包括与计算机可读的存储器通信的计算机处理器，计算机处理器被配置为：对于每个区带从孔隙度测井记录计算预测的乘积KH；确定与每个区带对应的预测的KH与测量的KH之间的一个或多个加权系数；以及利用所述一个或多个加权系数校准与每个区带对应的测量的渗透性。

虽然根据本发明的一个实施例的方法的各个步骤在上述段中被描述为按照特定顺序发生，但是本申请不被其中各个步骤发生的顺序约束。事实上，在可替换实施例中，各个步骤可以以不同于上面描述的或这里相反的顺序运行。例如，预期从第一模型变换到第二模型，或反之亦然；或从第三模型变换到第二模型，或反之亦然；或还从第三模型变换到第一模型，或反之亦然。

本发明的这些和其它目的、特征、和特性，以及结构的有关元件的操作方法和功能与制造的部分和经济的组合，在参考附图考虑以下说明书和附加权利要求书时将变得更清晰，所有组成此说明书的一部分，其中参考数字在各个图中指定对应部分。在本发明的一个实施例中，这里示出的结构部件按比例绘制。但是，将明确地理解，附图仅仅用于例示和描述的目的并且不预期作为限制本发明的定义。如在说明书和权利要求书中的使用的，“一”、“一个”、和“这个”的单数形式包括多个指示物，除非上下文清楚地指示。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的实施例的用于校准包括岩层的渗透性的储藏层特性的方法的流程图；

图2是根据本发明的实施例的表示用于实施方法的计算机系统的示意图；

图3描写根据本发明的实施例的原始测量的渗透性作为岩层的深度和岩相的函数的曲线；以及

图4描写根据本发明的实施例的用于输入数据以获得校准的渗透性的图形用户界面。

具体实施方式

如同在下面段详细描述的，在一个实施例中，描述校准方法，其中来自于渗透性K与流动区带厚度H的乘积KH的井测试或测量的渗透性K的动态测量用于动态地再校准用在地球统计学中的孔隙度-渗透性云数据点变换以便创建渗透性的地质细胞模型。在一个实施例中，校准方法可以被应用于在基于岩相的地质细胞建模中使用的沉积相。在一个实施例中，校准方法也可以解决乘积KH的不确定性。在孔隙度-渗透性中的诸如但是不限于P10、P50和P90的分布可被与其它因子组合使用以估计地下原油(OIP)的不确定性，例如，并且因此估计在被建模的油田中的回收率因子。

图1描写根据本发明的实施例的校准储藏层特性(例如，渗透性)的方法的流程图。该方法包括在S10处，输入在一个或多个井中的多个区带(m个区带)上渗透性K与表示流动区带厚度的维度H相乘的测量的乘积KH。例如，在一个或多个井中的多个区带中的乘积KH可以利用井测试分析获得。从对于每个区带m的井测试分析中获得的乘积KH被称为对每个区带m的观测的乘积KH(OKH_m)，即，对于区带1的OKH₁、对于区带2的OKH₂、等等。

该方法还包括，在S12处可选地确定测量值OKH_m的准确性的相对分数范围和每个测量值OKH_m(OKH₁、OKH₂、等等)的下限和上限。在一个实施例中，对于给定井测试的下限和上限取决于井测试是否持续足够长时间以达到‘无限作用’时间或稳定状态。用于井测试的下限和上限也取决于井测试中的压力递减数据是否最佳匹配分析或数值模型和由储藏层工程师认为相关的任何其它因子。

准确性分数范围是井测试的定性测量，其中例如，如果在其中不认为存在诸如例如附近错位或地层收缩之类的复杂地质因素的井和井内的区带中进行井测试，则较高分数被分配给井测试。打分本质上是定性的,因为它包含地质学家或工程师对来自于井测试中的测量的数据具有的置信度。在一个实施例中，分数范围的一个可能的实施方式是使用例如0和10之间的数字值。因此，如果在井测试中的测量A被给定介于0和5的分数范围，在井测试中的测量B被给定介于例如5和10的分数范围。这些分数范围意味着当测量B具有悲观分数时，测量A悲观地根本没有值，并且乐观地具有与测量B相同的值。

该方法还包括在S14处，输入从所述一个或多个井测试中获得的对于每个测量值OKH_m(即，对于每个区带或间隔)的孔隙度测井记录。该方法还可以包括在S16处，可选地输入表示用于感兴趣的特定地质区的岩层的一个或多个岩相的指数测井记录。岩相是分配给岩层的定性属性。例如，岩层的岩相可以被称为是“纯砂岩”(即，在它里面具有相对较小部分的粘土的砂岩)或可以被称为是粘土(即，基本上是粘土的岩石)，等等。因此，岩相大体上定义岩层内的岩石类型。岩相也可以被看作岩石体积的统计描述或统计特性。例如，岩层的岩相可以被描述为近似90％砂岩和10％粘土或反之亦然，90％粘土和10％砂岩，等等。

因此，在一个实施例中，表示对于每个KH区带或间隔并且对于每个岩相指数测井记录的孔隙度测井记录的三维数据被用作校准方法中的输入。在一个实施例中，对于每个岩相测井记录指数，表示测量的渗透性K的对数(log)或测量的乘积KH(OKH_m)的对数(log)对孔隙度P的二维数据，或反之亦然，孔隙度P对测量的渗透性的对数或测量的乘积KH(OKH_m)的对数的二维数据可以被绘在图上。获得的图是表示测量的K或KH的对数与孔隙度P之间的关系的多个数据点。

该方法还包括在S18处，读取孔隙度-渗透性数据点的云(也被称为孔隙度-渗透性云变换)作为n个孔隙度-渗透率对(P_n,K_n)的集合。在一个实施例中，孔隙度-渗透率对(P_n,K_n)可以按孔隙度排序，例如，按增大的孔隙度排序或按减小的孔隙度排序。在一个实施例中，孔隙度-渗透性数据点的云可以来源于岩芯数据，并且可以在例如实验室中当例如利用水银注入和其它技术分析岩芯塞时获得。在另一个实施例中，代替孔隙度-渗透性数据点的云或除孔隙度-渗透性数据点的云之外，可以使用孔隙度P与渗透性K之间的理论关系。在一个实施例中，孔隙度-渗透性数据点的云可以用于计算渗透性对数和孔隙度对数。在另一个实施例中，代替孔隙度-渗透性数据点的云，渗透性对数可以直接在多个间隔m内获得，在这种情况下，可以消除从孔隙度-渗透性云变换计算渗透性对数和孔隙度对数的步骤。

该方法还包括在S20处，对于每个岩相并且每个间隔或区带m，利用孔隙度-渗透性数据点的云(渗透性-孔隙度云变换)从孔隙度测井记录计算该岩相的预测的KH。由所有对P_n,K_n的平均渗透性确定在间隔m中、具有对数孔隙度P、对于任何深度的平均渗透性，以使得孔隙度P_n在孔隙度P的累积概率公差之内。公差由孔隙度-渗透性云数据点中的仓(bin)的数目得来。

给定岩相f的对数KH(LKH_f)等于平均渗透性K与采样间隔时间H的乘积在给定岩相f内的数据样本j之内的总和。这可以由以下等式(1)表示：

${\mathrm{LKH}}_f=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\stackrel{\‾}{K}H---\left(1\right)$

其中表示渗透性K的平均值。

例如，为了例示，如果存在两个岩相f₁和f₂，等式(1)可以被写为等式(2)：

${\mathrm{LKH}}_1=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{\stackrel{\‾}{K}}_{1}H---\left(2\right)$

对于岩相f₁，其中是具有岩相f₁的岩石中的平均渗透性，并且为等式(3)：

${\mathrm{LKH}}_2=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{\stackrel{\‾}{K}}_{2}H---\left(3\right)$

对于岩相f₂，其中是具有岩相f₂的岩石中的平均渗透性。

接下来，在S21处，做出关于是否需要或不需要不确定性分析的确定。在其中不需要不确定性分析并且存在多于一个岩相，即，多个岩相(例如，岩相f₁和f₂)的情况中，在S22处，非仿射多元线性回归可以用于对于每个区带m从过确定的方程组和对每个岩相的求和确定每个岩相的加权系数W_f，以获得观测或测量的OKH_m。这可以由以下等式(4)表示：

$\underset{f}{\mathrm{\Σ}}{W}_f\×{\mathrm{LKH}}_f={\mathrm{OKH}}_m---\left(4\right)$

例如，如果存在两个岩相(例如，与纯砂岩对应的岩相f₁和与泥砂岩对应的岩相f₂)，则加权因子或系数W₁可以分配给具有岩相f₁的岩石并且加权因子或系数W₂可以分配给具有岩相f₂的岩石。类似地，渗透性对数LKH₁可以分配给具有岩相f₁的岩石并且渗透性对数LKH₂可以分配给具有岩相f₂的岩石。在这种情况下，等式(4)可以被重写为等式(5)：

W₁×LKH₁+W₂×LKH₂＝OKH_m   (5)

通过利用简单回归，可以确定权重W₁和W₂。一般，通过利用回归方法，可以确定与每个岩相对应的权重W_f。

如果与一个或多个岩相f相关联的权重W_f中的一个或多个是负的，则负的权重值可以被正的但是相对较小的权重代替。例如，在以上示例中，如果确定的W₁由于某种原因是负的，则W₁可以被分配接近于零的相对较小的值以求解线性回归方程。

在一个实施例中，选择区带的数目m是大于或等于岩相f的数目。可替换地，可以选择岩相的数目小于区带数。为了保证这一条件，岩相f的类型可以被聚在一起以减小岩相f的数目。

在另一个实施例中，当不需要不确定性分析并且仅仅存在一个岩相(例如，纯砂岩)时，在S22处可以实施幂律校准，其优化参数A和B以拟合以下等式(6)：

a×LKH_m ^b＝OKH_m   (6)

如果需要不确定性分析，则可以在S24处在上面加权的非仿射多元回归或加权的幂律拟合中使用蒙特卡罗法。在蒙特卡罗法中，用于每个观测或测量的KH间隔的不同权重被随机地从用于上述段描述的井测试的相对分数范围中提取，并且观测或测量的KH被随机地在也在上述段描述的下限和上限之间提取。

在这种情况下，可以在S26处，对于每次运行，利用排名方法，例如按渗透性的平均值进行排名，从蒙特卡洛结果创建云变换的动态分布(例如，P10、P50和P90)。

因此，从上段中可以理解，该方法包括确定预测的乘积KH和测量的乘积KH之间的加权系数(与一个或多个岩相相关联的一个或多个加权系数)。在一个实施例中，该方法还包括利用所述一个或多个加权系数校准与每个区带对应的校准测量的渗透性。

在一个实施例中，在S26处创建的P10、P50、P90校准的孔隙度-渗透性云变换，或在另一个实施例中P10、P50、和P90校准的渗透性测井记录可以由地质统计方法使用以创建适合于流模拟的储藏层模型。一组流模拟实验可以用于预测期望的可恢复的碳氢化合物体积的分布，因为用在模型中的渗透性已经利用从井测试中获得的动态流信息校准。

在一个实施例中，上面描述的一个方法或多个方法可以被实施为由计算机运行的一系列指令。可以理解，这里使用的术语“计算机”涵盖任何类型的计算系统或设备，包括个人计算机(例如，桌上型计算机、膝上型计算机、或任何其它手持计算设备)、或大型计算机(例如，IBM大型机)、或超级计算机(例如，CRAY计算机)、或在分布式计算环境中的多个联网的计算机。

例如，所述方法可以被实施为软件程序应用，其可以被存储在计算机可读介质中，诸如硬盘、CDROM、光盘、DVD、磁光盘、RAM、EPROM、EEPROM、磁或光卡、闪速卡(例如，USB闪速卡)、PCMCIA存储卡、智能卡、或其它介质。

可替换地，部分或整个软件程序产品可以从远程计算机或服务器经由诸如互联网、ATM网、广域网(WAN)或局域网之类的网络下载。

可替换地，代替或除将方法实施为包括在计算机中的计算机程序产品(例如，作为软件产品)之外，所述方法可以被实施为硬件，其中例如特定用途集成电路(ASIC)可以被设计为实施所述方法。

图2是根据本发明的实施例的表示用于实施方法的计算机系统100的示意图。如图2所示，计算机系统100包括处理器(例如，一个或多个处理器)120和与处理器120通信的存储器130。计算机系统100还可以包括用于输入数据的输入设备140(诸如键盘、鼠标等)和诸如用于显示计算结果的显示设备之类的输出设备150。

从以上描述可以理解，计算机可读的存储器100可以被配置为存储输入数据，具有在一个或多个井中的多个区带上渗透性K与流动区带厚度H的测量的乘积KH、和从所述一个或多个井中获得的用于多个区带的每一个中的每个测量的乘积KH的孔隙度测井记录。与计算机可读的存储器130通信的计算机处理器120可以被配置为：(a)读取孔隙度-渗透性数据点的云；(b)对于每个区带利用孔隙度-渗透性数据点的云从孔隙度测井记录计算预测的乘积KH；(c)确定与每个区带对应的预测的乘积KH和测量的乘积KH之间的加权系数；以及(d)利用所述一个或多个加权系数校准与每个区带对应的测量的渗透性。

图3描写根据本发明的实施例的原始测量的渗透性作为岩层的深度和岩相的函数的曲线。在纵坐标轴上表示深度以及横坐标表示渗透性。实线示出原始测量的渗透性作为深度的函数以及因此作为深度的函数的变化曲线。虚线表示校准的渗透性曲线，即，利用从动态流信息提取的加权系数或从井测试中获得的每个KH区带或间隔的孔隙度测井记录校准渗透性。因此，在原始测量的渗透性曲线与校准的渗透性曲线之间的差异中可以看出校准的效果并且因此加权系数的效果。岩相剖面图也被绘为深度的函数。在图3中，砂岩由点表示并且页岩由虚线表示。原始测量的渗透性曲线与校准的渗透性曲线之间的差异与作为深度的函数的岩相剖面图的变化相关。换句话说，原始渗透率由岩相相关的乘子(加权因子)重新调节以创建校准的渗透性。如可以从图3理解的，在此示例中，砂岩岩相具有大于1的乘子，而页岩岩相具有小于1的乘子。这里示出的校准的渗透性是P50渗透性。P90渗透性将具有较高的渗透性，而P10将具有较低的渗透性。

图4描写根据本发明的实施例的用于输入数据以获得校准的渗透性的图形用户界面。图形用户界面(GUI)200具有各种预留的窗口，用于输入各种输入数据文件，诸如在202处输入包含测量的渗透性的文件名、在204处输入用于岩相剖面图或曲线的文件名、在206处输入与来自于井测试的KH数据相关联的孔隙度测井记录的文件名、选择排名统计的类型，诸如在208处按算术平均值排名或在209处按方差排名。图形界面也包括用于在210处指定输出集合的名称和在211处指定输出渗透性曲线前缀的文件名以产生P10、P50和P90曲线的窗口。

虽然已经基于当前认为是最实际的并且优选的实施例详细描述了本发明以便例示，但是应当理解此类细节仅仅用于那个目的并且本发明不局限于公开的实施例，而是相反地意图涵盖在附加权利要求的精神和范围内的修改和等效布置。例如，应当理解本发明预期可能任何实施例的一个或多个特征可以与任何其它实施例的一个或多个特征组合。

此外，因为本领域的技术人员将容易做出许多修改和变化，因此不期望将本发明限制到这里描述的精确构造和操作。因此，所有适合的修改和相等物应当被认为落入本发明的精神和范围之内。

Claims (10)

1.一种用于校准岩层的渗透性的计算机实施的方法，所述方法包括：

将在一个或多个井中的多个对应的区带上的测量的渗透性K与流动区带厚度H的测量的乘积KH输入到计算机中；

将从所述一个或多个井中获得的对于多个对应区带的每一个中的每个测量的乘积KH的孔隙度测井记录输入到计算机中；

由计算机读取孔隙度-渗透性数据点的云；

对于每个区带，由计算机利用孔隙度-渗透性数据点的云从孔隙度测井记录计算预测的乘积KH；以及

由计算机确定与每个区带对应的预测的KH与测量的KH之间的一个或多个加权系数；以及

利用所述一个或多个加权系数校准与每个区带对应的测量的渗透性。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括确定测量的乘积KH的准确度的相对分数范围以及测量的乘积KH的下限和上限。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括输入表示感兴趣的地质区的岩层的一个或多个岩相的指数测井记录。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述计算包括对于每个区带并且对于所述一个或多个岩相，利用孔隙度-渗透性数据点的云从孔隙度测井记录计算预测的乘积KH。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述计算包括对于区带中的任何深度，利用对数孔隙度P确定平均渗透性，以使得孔隙度P在孔隙度P的累积概率公差之内。

6.一种用于校准岩层的渗透性的系统，包括：

计算机可读的存储器，被配置为存储输入数据，所述输入数据包括在一个或多个井中的多个对应的区带上的测量的渗透性K与流动区带厚度H的测量的乘积KH，以及从所述一个或多个井中获得的对于多个区带的每一个中的每个测量的乘积KH的孔隙度测井记录；以及

与计算机可读的存储器通信的计算机处理器，所述计算机处理器被配置为：

读取孔隙度-渗透性数据点的云；

对于每个区带，利用孔隙度-渗透性数据点的云从孔隙度测井记录计算预测的乘积KH；

确定与每个区带对应的预测的KH与测量的KH之间的加权系数；以及

利用所述一个或多个加权系数校准与每个区带对应的测量的渗透性。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理器被配置为确定测量的乘积KH的准确度的相对分数范围以及测量的乘积KH的下限和上限。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述存储器被配置为存储表示感兴趣的地质区的岩层的一个或多个岩相的输入指数测井记录。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述处理器被配置为对于每个区带并且对于所述一个或多个岩相，利用孔隙度-渗透性数据点的云从孔隙度测井记录计算预测的乘积KH。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述处理器被配置为对于区带中的任何深度，利用对数孔隙度P确定平均渗透性，以使得孔隙度P在孔隙度P的累积概率公差之内。