[发明专利]使用物质平衡分组对储层系统的建模和管理

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年10月31日提交的美国临时申请60/855,653的权 益。

技术领域

本发明描述了一种使用物质平衡分组(MBG)对储层(reservior) 系统建模和管理的方法。特别地，本发明描述了在使用MBG的储层模拟 器中对储层系统建模，以将井管理算法应用于储层系统模型，从而有效 地管理储层系统的运行。

背景技术

此部分意在介绍本领域的各个方面，这些方面可能与本技术的 各个示例性实施例相关。相信这里的时论可以提供有助于更好地理解本 技术的特定方面的信息。因此，应当理解，对该部分的阅读应当从这个 角度进行，而不必将其视为现有技术的准入条件。

碳氢化合物诸如油和燃气的开采已经进行了许多年。为了开采 这些碳氢化合物，通常在野外的地下位置钻一个或更多个井，该地下位 置通常被称为地下储层、岩层(formation)或盆地。形成井眼是为了通 过钻井操作提供流体从储层到地表的流动路径。可以在各种井管理策略 中将这些井作为注入器和/或产出器(producer)来进行操作，从而从储层 产出碳氢化合物。因此，储层系统可以包括储层和设备(facility)网络， 设备网络包括与储层有关的井和地表(surface)设备(例如，管道、分 离器、泵等)。

为了模拟储层系统的运行，使用储层模拟器对储层和设备网络 数字模型的多孔介质中的流体的产出、注入以及地下流动进行数字建模。 经常通过由行限差分法、有限元法或其它数值方法求解的偏微分方程的 离散化来对流体流动建模。离散化导致储层被分成表示储层和/或设备网 络的一些部分的很多单元(或节点)。储层节点是储层依照以下属性的子 分区：压力(P)、岩石体积(V_rock)、气孔体积(V_pore)、温度(T)和成 分的摩尔数(Z_j)，假设以上属性在整个节点内是始终不变的。

作为储层模拟的一部分，储层和设备网络数字模型的边界条件 被设置以管理储层系统模型的速率和/或压力。可能随着模拟的进行而发 生变化的这些边界条件基于储层的不同类型、井的不同类型、井网(well pattern)、流体属性、岩石属性和经济效果发生变化。边界条件的确定通 常被称为井管理或井管理策略，其通常由储层工程师限定，以管理从实 际或模拟的碳氢化合物储层系统开采碳氢化合物。

可以利用多个井管理策略来提高碳氢化合物产出的回收率和/或 经济效果。例如，井管理策略可以利用一次采油(primary depletion)，一 次采油利用储层的内在能量产出流体，或注入流体(例如，通常是水或 气体)以代替碳氢化合物来产出流体。同样，井管理策略可能是保持储 层内的压力。这种策略在气体冷凝物或退化储层中可能有用，其中液态 碳氢化合物随着压力的下降脱离气相。液态部分通常是更有价值的，其 移动通过多孔介质的难度更大；因此，将压力维持在露点以上有利于经 济效益。另一种井管理策略可能涉及钻多个新井(例如，产出器、水注 入器和/或气体注入器)来维持压力或者管理储层内的流体流动。而且， 井管理策略可以利用增强的石油回收过程，该过程涉及蒸气注入、聚合 物注入、CO₂注入等。