CN105359003A - 大储层中的混合辅助历史拟合方法 - Google Patents

Abstract

一种用于混合辅助历史拟合的方法，其包括：a)通过计算表示储层的地质模型的多项实现的失配来执行历史拟合；b)从所述储层中的生产井群组中选择生产井；c)通过从所述地质模型的所述多项实现中满足预定排名准则的一个或多个中抽取沿循一个或多个流线轨迹的一个或多个网格单元物理性质来产生所述地质模型的一项或多项样本实现，所述一个或多个流线轨迹连接所述所选择的生产井与注入井、蓄水层和气顶中的至少一者；d)使用所述一项或多项样本实现和计算机系统来更新所述所选择的生产井的所述多项实现中的一个或多个；以及e)针对所述生产井群组中的每一生产井重复步骤a)至d)。

Description

大储层中的混合辅助历史拟合方法

相关申请的交叉参考

此处要求2013年7月5日提交的美国临时专利申请No.61/843,108的优先权，且其说明书以引用的方式并入本文中。此申请和以引用的方式并入的美国专利申请序列No.PCT/US13/52550共同让与LandmarkGraphicsCorporation。

关于联邦资助研究的声明

不适用

公开领域

本公开大体上涉及用于大储层中的混合辅助历史拟合方法的系统和方法。更具体来说，本公开涉及基于储层模型的大储层中的混合辅助历史拟合方法，储层模型是使用每一生产井与每一对应的注入井、蓄水层或气顶之间的连接性建立的。

背景

在历史拟合过程中，通过操纵归属于表示储层模型的网格单元的物理性质，诸如孔隙度、渗透率、相对渗透率、净毛比(NTG)和表皮系数以手动地拟合实际生产数据(例如，油、水、气流速率和井底压力(BHP))来调整储层模型。实际上，修改操纵网格单元的物理性质主要有两种技术：1)识别历史拟合的倍增器，这可导致显著偏离地质模型，但收敛将较快；或2)使用地质模型产生物理性质的新的实现，其受基于流线的敏感度约束。后一技术是严格的，因为它产生接受地质模型化约束的历史拟合，但同时收敛可能较慢。

手动历史拟合经常用于仅具有几十万网格单元和几个生产井的粗糙储层模型。然而，对于具有许多生产井的较大储层模型，手动历史拟合是极其耗时的。因为手动历史拟合涉及试错法，所以它经常导致基于不实际的地质特征的拟合。为了在储层模型大小增大时防止基于此类特征的拟合，已识别各种辅助历史拟合(AHM)技术。然而，AHM技术中的许多在历史拟合过程中并不集成地质模型与储层模型之间的交互。举例来说，一旦建立了地质模型，用顺序方式(例如，通过使用倍增器来成倍地改变储层性质)来修改生产井和注入井周围的性质。因此，AHM技术不保证储层模型接受所有实际地质模型化约束，也就是变量图和钻井日志(例如，渗透率和相)。

附图简述

下文参看附图描述本公开，附图中相同元件用相同参考数字参考，且其中：

图1是说明用于实现本公开的方法的一个实施方案的流程图。

图2A至图2E是说明在图1中的步骤104的五次迭代内十项储层模型实现的含水分布图与生产井(W1)的实际含水分布图之间的比较的图形显示。

图3是说明因为图1的步骤110中的识别而连接生产井(W1至W5)与注入井(I1)的流线轨迹的三维显示。

图4是说明图3中的流线轨迹的俯视图的二维显示。

图5是说明在历史拟合收敛之后连接生产井(W1至W5)与注入井(I1)的增多的流线轨迹(与图3中的流线轨迹相比)的三维显示。

图6A是说明在针对异质层收敛历史拟合之前和之后的渗透率分布的比较的直方图。

图6B是说明在针对同一异质层收敛历史拟合之前和之后的空间渗透率分布的比较的显示。

图7是说明用于实现本公开的计算机系统的一个实施方案的框图。

优选实施方案的详细描述

因此，本公开通过提供基于储层模型的大储层中的混合辅助历史拟合方法的系统和方法而克服了现有技术中的一个或多个缺陷，储层模型是使用每一生产井与每一对应的注入井之间的连接性建立的。

在一个实施方案中，本公开包含一种用于混合辅助历史拟合的方法，其包括：a)通过计算表示储层的地质模型的多项实现的失配来执行历史拟合；b)从储层中的生产井群组中选择生产井；c)通过从地质模型的多项实现中满足预定排名准则的一个或多个中抽取沿循一个或多个流线轨迹的一个或多个网格单元物理性质来产生地质模型的一项或多项样本实现，一个或多个流线轨迹连接所选择的生产井与注入井、蓄水层和气顶中的至少一者；d)使用一项或多项样本实现和计算机系统来更新所选择的生产井的多项实现中的一个或多个；以及e)针对生产井群组中的每一生产井重复步骤a)至d)。

在另一实施方案中，本公开包含一种非暂时性程序载体装置，其有形地携载用于混合辅助历史拟合的计算机可执行指令，所述指令可被执行以实现以下操作：a)通过计算表示储层的地质模型的多项实现的失配来执行历史拟合；b)从储层中的生产井群组中选择生产井；c)通过从地质模型的多项实现中满足预定排名准则的一个或多个中抽取沿循一个或多个流线轨迹的一个或多个网格单元物理性质来产生地质模型的一项或多项样本实现，一个或多个流线轨迹连接所选择的生产井与注入井、蓄水层和气顶中的至少一者；d)使用一项或多项样本实现来更新所选择的生产井的多项实现中的一个或多个；以及e)针对生产井群组中的每一生产井重复步骤a)至d)。

在又一实施方案中，本公开包含一种非暂时性程序载体装置，其有形地携载用于混合辅助历史拟合的计算机可执行指令，所述指令可被执行以实现以下操作：a)通过计算表示储层的地质模型的多项实现的失配来执行历史拟合；b)从储层中的生产井群组中选择生产井；c)通过从地质模型的多项实现中满足预定排名准则的一个或多个中抽取沿循一个或多个流线轨迹的一个或多个网格单元物理性质来产生地质模型的一项或多项样本实现，一个或多个流线轨迹连接所选择的生产井与注入井；d)使用一项或多项样本实现来更新所选择的生产井的多项实现中的一个或多个；e)针对生产井群组中的每一生产井重复步骤a)至d)；以及f)重复步骤a)和b)至e)中的至少一者，直到生产井群组中的每一生产井已满足历史拟合目标为止。

具体地描述了本公开的标的，然而，描述本身无意限制本公开的范围。因此，标的也可结合其它目前的或未来的技术用其它方式体现以包含不同的步骤或与本文中描述的步骤类似的步骤的组合。此外，尽管术语“步骤”在本文中可用以描述所采用的方法的不同元素，但所述术语不应理解为暗示本文中公开的各种步骤中的或之间的任何特定顺序，除非另外明确地受特定顺序的描述限制。尽管本公开可应用于石油和天然气行业，但其不限于此且也可应用于其它行业以实现类似的结果。

方法描述

现参看图1，说明了用于实现本公开的方法100的一个实施方案的流程图。方法100呈现混合辅助历史拟合方法。

在步骤102中，使用领域中众所周知的技术来产生地质模型的多项(N项)实现以用于产生地质模型。实现表示储层的物理性质的模型且实际钻井日志表示测量的储层的物理性质。

在步骤104中，通过计算多项(N项)实现的失配来执行历史拟合。失配是通过将实际生产数据与使用基于多项(N项)实现的储层模拟模型模拟的生产数据进行比较来计算的。在图2A至图2E中，图形显示200A至200E说明通过在步骤104的五次迭代内十项储层模型实现的含水分布图与生产井(W1)的实际含水分布图之间的比较来使失配形象化的实例。线202表示实际含水分布图且线204表示储层模型实现，它是最佳历史拟合的基础。其余线表示十项储层模型实现的含水分布图。在图2E中，图形显示200E说明在步骤104的第五次迭代之后十项储层模型实现的含水分布图非常接近实际含水分布图。取决于储层能量源(活跃蓄水层或大气顶)和注入井的类型(水或气)，历史拟合的实际生产数据将为来自石油、水和天然气生产的含水分布图或气油比分布图。在两种情况下，对于历史拟合需要两种类型的连接，即生产井与i)注入井或i)蓄水层或气顶之间的连接性。

在步骤106中，方法100基于预定历史拟合目标确定在步骤104中执行的历史拟合是否针对所有生产井收敛。如果历史拟合收敛了，那么方法100结束。如果历史拟合未收敛，那么方法100进行至步骤108。举例来说，在图2A中，历史拟合未收敛，这是因为历史拟合目标需要十项储层模型实现的含水分布图与生产井的实际含水分布图之间的偏差较小。

在步骤108中，从所有生产井群组中自动地选择生产井或其可使用参看图7进一步描述的客户端接口和/或视频接口来手动地选择。

在步骤110中，使用领域中众所周知的流线计算和技术来识别将所选择的生产井与注入井、蓄水层或气顶中的至少一者连接的流线轨迹。在图3中，三维显示300说明了在步骤108至120的五次迭代之后的连接生产井(W1至W5)与注入井(I1)的流线轨迹的实例。在图4中，二维显示400说明了图3中的流线轨迹的俯视图。随着含水增多以与实际生产数据拟合，流线轨迹也增多且指示更多水输送路径。举例来说，在图5中，三维显示500说明了在步骤104至120的五次迭代之后(即，在历史拟合收敛之后)的连接生产井(W1至W5)与注入井(I1)的增多的流线轨迹(与图3中的流线轨迹相比)的实例。图5揭示流线轨迹携载流体流动的重要信息，其可用以改进历史拟合的效率。换句话说，历史拟合的收敛速率因为每一生产井与每一对应的注入井之间的恰当连接的建立而增大。由于流线轨迹捕获生产井与对应的注入井之间的连接性，因此沿循流线轨迹的任何物理性质修改会在含水和气油比上对历史拟合产生显著影响。

在步骤112中，基于步骤104中针对每一实现计算的失配按升序或降序对在步骤102中针对所选择的生产井产生的实现进行排名。

在步骤114中，识别在步骤112中被排名的实现中的满足预定排名准则的一项或多项实现，预定排名准则表示针对所选择的生产井具有最佳历史拟合的一系列被排名的实现。用这种方式，可通过在现有抽取数据库中添加针对所选择的生产井具有最佳历史拟合的一系列被排名的实现来识别或更新抽取数据库N(t)，其中N(t)表示被识别的实现且小于或等于步骤102中产生的多项(N项)实现。

在步骤116中，通过针对步骤114中识别的实现(N(t))抽取沿循步骤110中识别的流线轨迹的网格单元物理性质来产生地质模型的多项(N项)样本实现。

在步骤118中，根据以下方程式使用来自步骤116的一项或多项样本实现更新所选择的生产井的多项(N项)实现中的一个或多个：其中i＝1、2...N且k＝1、2...K(1)其中(m)是储层性质，(s)是给定生产井/注入井对的流线轨迹，(i)是模型索引，(k)是迭代次数，(p)是所选择的生产井，(sam)是在步骤112中被排名的实现易具有的从已知分布函数/抽取数据集抽取的性质，且由用户选择的(0＜δ＜1)是沿循在步骤110中识别的流线轨迹的抽取的网格单元物理性质的权重。因此，是在(第k次)迭代下生产井(p)的沿循流线轨迹的(第i个)模型的性质(m)的值，且表示从步骤116中的多项(N项)样本实现产生的抽取的性质。在此步骤中，流线轨迹用作捕获流体流动图的引导线，且仅抽取沿循流线轨迹的网格单元的物理性质。

在步骤120中，方法100确定所有生产井群组中是否有另一生产井供选择。如果有另一生产井供选择，那么方法100返回至步骤108。如果没有另一生产井供选择，那么方法100返回至步骤104。

因此，方法100并不完全受统计驱使，而是受地质约束。举例来说，图6A中的直方图说明了在针对异质层收敛历史拟合之前和之后的渗透率分布的比较。且，图6B中的显示说明了在针对同一异质层收敛历史拟合之前和之后的空间渗透率分布的比较。因此，方法100改进圆形区域404中的渗透率，生产井W1至W5存在于圆形区域404中。另外，渗透率分布的静态在历史拟合之前和之后始终保持相同，如图6A中的直方图所说明。

因此，方法100改进初始储层模型实现，而不会产生任何不实际的特征，诸如非常大的渗透率值。方法100可用以产生单个历史拟合模型或历史拟合模型的总体。另外，方法100可应用于多级历史拟合技术且可用以增强手动历史拟合。

通过方法100产生储层模型的自动更新且与常规AHM相比，针对具有许多生产井的较大储层模型，通过在储层流模拟器与识别的流线轨迹之间建立直接连接，历史拟合收敛的速率较快。此外，方法100接受钻井日志、岩心记录和变量图来产生具有接近实际的物理性质的历史拟合。常规AHM需要试错法来截去不实际的大流线敏感度来执行历史拟合。相反地，方法100不需要敏感度计算，且因此不需要冗长的试错法来截去不实际的大流线敏感度。

系统描述

本公开可通过计算机可执行指令程序实现，诸如一般来说称作由计算机执行的软件应用或应用程序的程序模块。软件可包含(例如)执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件和数据结构。软件形成允许计算机根据输入源进行反应的接口。是由LandmarkGraphicsCorporation销售的商业软件应用，可用作实现本公开的接口应用。软件还可与其它代码段合作以响应于结合接收数据的源接收的数据而起始多个任务。软件可存储和/或携载在任何多个存储器上，诸如CD-ROM、磁盘、磁泡存储器和半导体存储器(例如，各种类型的RAM或ROM)。此外，软件和其结果可经由多种携载媒体(诸如光纤、金属线)和/或通过多种网络中的任一者(诸如，因特网)传输。

此外，本领域技术人员将了解，本公开可借助多种计算机系统配置实践，包含手持式装置、多处理器系统、基于微处理器的或可编程消费者电子装置、小型计算机、大型计算机，和类似物。可接受任何数目的计算机系统和计算机网络以与本公开一起使用。本公开可在分布式计算环境中实践，在所述环境中通过经由通信网络链接的远程处理装置来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程计算机存储媒体(包含存储器存储装置)中。因此，本公开可结合各种硬件、软件或其组合在计算机系统或其它处理系统中实现。

现参看图7，框图说明了用于在计算机上实现本公开的系统的一个实施方案。系统包含计算单元，有时称作计算系统，其含有存储器、应用程序、客户端接口、视频接口和处理单元。计算单元仅仅是合适的计算环境的一个实例，且无意提出关于本公开的使用范围或功能性的任何限制。

存储器主要存储应用程序，其也可描述为含有计算机可执行指令的程序模块，计算机可执行指令由计算单元执行以用于实现本文中描述的且在图1至图6中说明的本公开。因此，存储器包含混合辅助历史拟合模块，其能够执行参看图1描述的步骤104至120。混合辅助历史拟合模块可集成图7中说明的剩余应用程序的功能性。具体来说，可用作接口应用以执行图1中的步骤102。另外，和Streamcalc^TM是由LandmarkGraphicsCorporation销售的商业软件应用，也可用作接口应用以分别执行图1的步骤104中涉及的储层模拟和步骤110中使用的流线计算。尽管DecisionSpace和StreamcalcTM可用作接口应用，但也可替代地使用其它接口应用，或者储层历史拟合模块可用作独立应用。

尽管计算单元示出为具有一般化存储器，但计算单元通常包含多种计算机可读媒体。举例来说(且不限于此)，计算机可读媒体可包括计算机存储媒体和通信媒体。计算系统存储器可包含计算机存储媒体，其呈易失性和/或非易失性存储器的形式，诸如只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。基本输入/输出系统(BIOS)通常存储在ROM中，BIOS含有帮助(诸如在启动期间)在计算单元内的元件之间传送信息的基本例程。RAM通常含有处理单元可立即存取和/或目前正在处理单元上操作的数据和/或程序模块。举例来说(且不限于此)，计算单元包含操作系统、应用程序、其它程序模块，和程序数据。

存储器中所示的组件也可包含在其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储媒体中，或其可在计算单元中通过应用程序接口(“API”)或云计算实现，应用程序接口(“API”)或云计算可驻留在通过计算机系统或网络连接的单独的计算单元上。仅举例来说，硬盘驱动器可从不可移动的非易失性磁性媒体读取或写入至不可移动的非易失性磁性媒体，磁盘驱动器可从可移动的非易失性磁盘读取或写入至可移动的非易失性磁盘，且光盘驱动器可从可移动的非易失性光盘(诸如CDROM)或其它光学媒体读取或写入至可移动的非易失性光盘或其它光学媒体。可用于示例性操作环境中的其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储媒体可包含(但不限于)磁带盒、快闪存储卡、数字通用光盘、数字录像带、固态RAM、固态ROM，和类似物。上文论述的驱动器和其相关联的计算机存储媒体提供对计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于计算单元的其它数据的存储。

客户端可通过客户端接口将命令和信息键入至计算单元中，客户端接口可以是输入装置，诸如键盘和指向装置，其通常称作鼠标、轨迹球或触控板。输入装置可包含麦克风、操纵杆、碟形卫星天线、扫描仪，或类似物。这些和其它输入装置经常通过耦合至系统总线的客户端接口连接至处理单元，但也可通过其它接口和总线结构(诸如并行端口或通用串行总线(USB))连接。

监视器或其它类型的显示装置可经由接口(诸如，视频接口)连接至系统总线。图形用户界面(“GUI”)也可与视频接口一起使用以从客户端接口接收指令和将指令传输至处理单元。除了监视器之外，计算机还可包含其它外围输出装置，诸如扬声器和打印机，其可通过输出外围接口连接。

尽管未示出计算单元的许多其它内部组件，但本领域技术人员将了解，此类组件和其互连是众所周知的。

尽管已结合目前优选的实施方案描述了本公开，但本领域技术人员应理解，其无意将本公开限于那些实施方案。因此，预期可对公开的实施方案进行各种替代实施方案和修改，而不脱离由所附权利要求书和其等效物界定的本公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于混合辅助历史拟合的方法，其包括：

a)通过计算表示储层的地质模型的多项实现的失配来执行历史拟合；

b)从所述储层中的生产井群组中选择生产井；

c)通过从所述地质模型的所述多项实现中满足预定排名准则的一个或多个中抽取沿循一个或多个流线轨迹的一个或多个网格单元物理性质来产生所述地质模型的一项或多项样本实现，所述一个或多个流线轨迹连接所述所选择的生产井与注入井、蓄水层和气顶中的至少一者；

d)使用所述一项或多项样本实现和计算机系统来更新所述所选择的生产井的所述多项实现中的一个或多个；以及

e)针对所述生产井群组中的每一生产井重复步骤a)至d)。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括重复步骤a)和b)至e)中的至少一者，直到所述生产井群组中的每一生产井已满足历史拟合目标为止。

3.如权利要求1所述的方法，其中通过将所述储层的实际生产数据与使用基于所述多项实现的储层模拟模型模拟的生产数据进行比较来计算所述失配。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述实际生产数据表示实际含水分布图或实际气油比分布图。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述预定排名准则表示针对所述所选择的生产井具有最佳历史拟合的一系列所述多项实现。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述网格单元物理性质表示孔隙度、渗透率、相对渗透率或净毛比。

7.如权利要求1所述的方法，其中根据下式来更新所述所选择的生产井的所述多项实现中的所述一个或多个：

$m_{i|k+1}^{s,p}=(1-\mathrm{\δ})m_{i|k}^{s,p}+{\mathrm{\δm}}_{sam,i|k}^{s,p}$ 其中i＝1、2...N且k＝1、2...K

其中(m)是所述储层的所述物理性质；(s)是所述一个或多个流线轨迹；(i)是模型索引；(k)是迭代次数；(p)是所述所选择的生产井；(sam)表示被抽取的所述储层的所述物理性质；且(δ)是在0与1之间选择的。

8.一种非暂时性程序载体装置，其有形地携载用于混合辅助历史拟合的计算机可执行指令，所述指令可被执行以实现以下操作：

a)通过计算表示储层的地质模型的多项实现的失配来执行历史拟合；

b)从所述储层中的生产井群组中选择生产井；

c)通过从所述地质模型的所述多项实现中满足预定排名准则的一个或多个中抽取沿循一个或多个流线轨迹的一个或多个网格单元物理性质来产生所述地质模型的一项或多项样本实现，所述一个或多个流线轨迹连接所述所选择的生产井与注入井、蓄水层和气顶中的至少一者；

d)使用所述一项或多项样本实现来更新所述所选择的生产井的所述多项实现中的一个或多个；以及

e)针对所述生产井群组中的每一生产井重复步骤a)至d)。

9.如权利要求8所述的程序载体装置，其进一步包括重复步骤a)和b)至e)中的至少一者，直到所述生产井群组中的每一生产井已满足历史拟合目标为止。

10.如权利要求8所述的程序载体装置，其中所述失配是通过将所述储层的实际生产数据与使用基于所述多项实现的储层模拟模型模拟的生产数据进行比较来计算的。

11.如权利要求8所述的程序载体装置，其中所述实际生产数据表示实际含水分布图或实际气油比分布图。

12.如权利要求8所述的程序载体装置，其中所述预定排名准则表示针对所述所选择的生产井具有最佳历史拟合的一系列所述多项实现。

13.如权利要求8所述的程序载体装置，其中所述网格单元物理性质表示孔隙度、渗透率、相对渗透率或净毛比。

14.如权利要求8所述的程序载体装置，其中所述所选择的生产井的所述多项实现中的所述一个或多个是根据下式来更新的：

$m_{i|k+1}^{s,p}=(1-\mathrm{\δ})m_{i|k}^{s,p}+{\mathrm{\δm}}_{sam,i|k}^{s,p}$ 其中i＝1、2...N且k＝1、2...K

其中(m)是所述储层的所述物理性质；(s)是所述一个或多个流线轨迹；(i)是模型索引；(k)是迭代次数；(p)是所述所选择的生产井；(sam)表示被抽取的所述储层的所述物理性质；且(δ)是在0与1之间选择的。

15.一种非暂时性程序载体装置，其有形地携载用于混合辅助历史拟合的计算机可执行指令，所述指令可被执行以实现以下操作：

a)通过计算表示储层的地质模型的多项实现的失配来执行历史拟合；

b)从所述储层中的生产井群组中选择生产井；

c)通过从所述地质模型的所述多项实现中满足预定排名准则的一个或多个中抽取沿循一个或多个流线轨迹的一个或多个网格单元物理性质来产生所述地质模型的一项或多项样本实现，所述一个或多个流线轨迹连接所述所选择的生产井与注入井；

d)使用所述一项或多项样本实现来更新所述所选择的生产井的所述多项实现中的一个或多个；

e)针对所述生产井群组中的每一生产井重复步骤a)至d)；以及

f)重复步骤a)和b)至e)中的至少一者，直到所述生产井群组中的每一生产井已满足历史拟合目标为止。

16.如权利要求15所述的程序载体装置，其中所述失配是通过将所述储层的实际生产数据与使用基于所述多项实现的储层模拟模型模拟的生产数据进行比较来计算的。

17.如权利要求15所述的程序载体装置，其中所述实际生产数据表示实际含水分布图或实际气油比分布图。

18.如权利要求15所述的程序载体装置，其中所述预定排名准则表示针对所述所选择的生产井具有最佳历史拟合的一系列所述多项实现。

19.如权利要求15所述的程序载体装置，其中所述网格单元物理性质表示孔隙度、渗透率、相对渗透率或净毛比。

20.如权利要求15所述的程序载体装置，其中所述所选择的生产井的所述多项实现中的所述一个或多个是根据下式来更新的：

$m_{i|k+1}^{s,p}=(1-\mathrm{\δ})m_{i|k}^{s,p}+{\mathrm{\δm}}_{sam,i|k}^{s,p}$ 其中i＝1、2...N且k＝1、2...K

其中(m)是所述储层的所述物理性质；(s)是所述一个或多个流线轨迹；(i)是模型索引；(k)是迭代次数；(p)是所述所选择的生产井；(sam)表示被抽取的所述储层的所述物理性质；且(δ)是在0与1之间选择的。