用于估算碳氢化合物生产区域中至少一个参数值的计算方法,以在该区域规划和实施作业的利记博彩app
【专利摘要】碳氢化合物生产区域中研究参数值的估算方法，包括：a)使用实验工具(12)设计确定作为描述参数函数的匹配参数的主要定律，b)使用模拟工具(11)执行一组实验，其中，对各个实验在几何学上以及物理上模拟该区域，c)根据主要定律确定(110)描述参数的合适值集，d)根据最有可能的值集确定(111)研究参数值。
【专利说明】用于估算碳氢化合物生产区域中至少一个参数值的计算方法，以在该区域规划和实施作业
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于估算碳氢化合物生产区域(尤其是页岩气区域)中至少一个参数值的计算方法，以在该区域规划和实施作业。
【背景技术】
[0002]页岩气是从页岩中生成的天然气。它已经成为全球越来越重要的天然气资源，并且有望大幅扩充全球的能源供应。
[0003]因为页岩的原生渗透率比较低，所以产自这些区域的商用天然气需要人工裂隙来提供渗透性。这导致该区域的商用作业面临非常复杂且充满竞争的自然局面。这些区域的正确作业将需要基于非常稀少的数据或知识的大量模拟工作。
[0004]例如，弗里曼等人阐明了该工作，详见“致密地层天然气和页岩气储存体系性能的数值研究”，SPE124961 (“Freeman et al.,“A numerical study of Performance for TightGas and Shale Gas Reservoir Systems", SPE124961)。在表 2 中计算了 24 个案例，3 个参数发生变化，即裂隙间距(10，20或25m)，裂隙宽度(1,0.1，0.01或0.0Olmm)，和朗谬尔体积(Langmuir volume) (O, 50,100, 200 或 400scf/ton).”
[0005]因此，通过大量的计算工作，研究了极少数的参数，尝试计算了这些参数中极少数的几个不同值。诸如发生在页岩气作业中的复杂现象不能如此简单的方法来模拟。
[0006]本发明的目的明显是提高区域估算的精确性进而减少计算时间。
【发明内容】
[0007]为此，根据本发明，提供了用于估算碳氢化合物生产区域中至少一个研究参数值的计算方法。所述区域可用多个描述参数来描述，其中该方法包括:
[0008]a)基于用选定的一组所述多个描述参数值集而执行的一组实验，利用实验工具的设计确定作为所述多个描述参数函数的匹配参数的主要定律，
[0009]b)使用模拟工具执行所述一组实验，其中，对于所选择组的各个值集，在几何学上以及物理上模拟该区域，而且通过模拟工具估算该组所述匹配参数值，
[0010]c)根据主要定律确定所述多个描述参数的合适值集，
[0011]d)根据所述合适的值集确定至少一个所述研究参数值。
[0012]通过这些特征，执行了参数的彻底筛选，并且得到精确的估算。
[0013]当不清楚某些控制参数值且结构可能非唯一时，以上方法是有用的。
[0014]在一些实施例中，也可以使用从属权利要求中限定的一个或者多个特征。
[0015]根据另一方面，本发明涉及碳氢化合物生产区域作业规划的计算方法，包括生成储层模型。
[0016]根据另一方面，本发明涉及碳氢化合物生产区域的作业方法，包括从该区域生产碳氢化合物。[0017]根据另一方面，本发明涉及电脑程序产品，包括当可编程机器载入该该电脑程序产品时，使可编程机器执行该方法步骤的指令。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]本发明的其他特征和优点将通过下文其中一个作为非限制性示例的实施例及其附图的说明而清晰。
[0019]在附图中:
[0020]-图1为页岩气区域的示意透视图，
[0021]-图2为具有相关支撑的高传导裂隙面的水平气井的页岩气区域示意截面图，
[0022]-图3为，展示实验工具设计与模拟工具之间的相互作用的示意图，
[0023]-图4为用作模拟工具的网格的分解透视图，
[0024]-图5为模拟匹配参数与实验数据的对比图，
[0025]-图6为根据实施例的程序流程图，以及
[0026]-图7为用于实施该程序的计算机系统的示意透视图。
[0027]不同附图中，相同参考标号表不相同或相似部件。
具体实施例
[0028]图1示意性展示了实施本发明的区域I。该区域I包括地面2以及多个地底内层3a，3b，3c，3d等。这些内层中至少一个为碳氢化合物生产区域。在本发明的一个具体实施例中，该区域为页岩区域。尽管本发明参照页岩区域描述如下，本发明还可应用于其他种类的碳氢化合物生产区域，尤其是当许多参数和自然现象影响该区域碳氢化合物生产的整体特征时。
[0029]如图1所示，区域I设置气井4以及钻井管5，钻井管从气井4伸进页岩层3b。具体是，该钻井管水平地或者接近水平地伸进页岩层。
[0030]页岩3b的一小部分如图2所示。图2展示了按照图示水平延伸的钻井管5以及页岩层的3个不同区域。
[0031]在实际区域，人工裂隙的特征持续演变，该裂隙从邻近气井一直延伸到完全没有受激影响的岩体处。用于模拟目的，很难再现这种未知的持续演变。但可以使用如下所述的多组支撑的人工裂隙和未支撑或者轻微支撑的裂隙的网格组织来离散表示。法
[0032]在第一区域，展现了人工裂隙6。这些裂隙是例如页岩层中的诸如使用水和/或沙子等的人工支撑裂隙。，支撑裂隙6由沙子等填充。各个裂隙沿垂直于钻井管5延伸的平面延伸并距离钻井管延伸一定距离。与系统的其他尺寸相比，裂隙很薄且接近面结构。沿钻井管5的两个相邻裂隙之间的间距s根据不同情况可以为固定的或不固定的。
[0033]在第二区域，在包括高传导支撑裂隙6的区域周围的岩体7称为有效受激岩体或ESRV0其包括未支撑或轻微支撑人工裂隙以及可能再次受激的未支撑或者轻微支撑的自然裂隙。
[0034]在第三区域，ESRV外的岩体8称为未受激的岩体或USRV。USRV可视为一个没有人工裂隙延伸的岩石基质。虚拟边界9从USRV中界定了 ESRV。
[0035]该区域碳氢化合物的生产被认为至少被以下描述参数(自然的和/或工程的)控制:
[0036]-储存率，包括ESRV和USRV基质中吸收气体的储存率，USRV中游离气体的储存率以及ESRV中游离气体的储存率(孔隙率)。
[0037]-传导率，包括基质的渗透率，网格组织(未支撑)裂隙的渗透率和高传导支撑裂隙组的渗透率，以及
[0038]-网格组织裂隙和基质之间，网格组织裂隙和支撑裂隙组之间，基质和支撑断隙组之间，ESRV和USRV之间的交换量，包括基质内的吸收/扩散度，根据未支撑的裂隙网格组织的区块大小以及支撑的液压裂隙的表面。
[0039]可直接使用这些参数，或者可使用一组不同的参数，例如基于以上参数的不同组
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[0040]这些用于不同参数值的范围的知识在参数之间差别很大。这些参数值区间可以非常宽或者非常窄。例如通过在实验室进行测试和/或实验，一些参数可以实验来确定。例如基质(KMTX)的渗透率以及吸收气体(VL)的储存率情况。
[0041]一些其他参数的区间可，比如通过科学文献来确定。例如支撑裂隙(KHF)渗透率情况。
[0042]一些其他区间也可以通过区域分析来确定，例如，使用微震图，诸如受激岩体来估算有效受激岩体(ESRV)和/或支撑液压裂隙表面(HFSZ)。
[0043]然而，一些其他区间通过实验数据可能很难确认。例如未受激区域(GRV)的储存率，未支撑裂隙(KMF)的渗透率，吸收/扩散度(DYN)，未支撑裂隙网格组织区块大小(σ )，未支撑网格组织裂渗透率积土压力损伤函数(RTNF)以及高传导支撑裂隙渗透率积土压力损伤函数(RTHF)的情况。然而，可以使用一些约束来限制这些区间的大小，例如像未受激区域的储存率，气井的距离，或根据裂隙尺寸注入沙土和水的体积。
[0044]岩石物理的和/或动态数据可被用来确定区间。
[0045]现在转看图3，本方法的一个实施例在模拟工具11和实验工具设计12之间使用连接器10。工具11和12都例如是软件工具，借此该方法可被计算机处理，将由如下相关图7所释。
[0046]模拟工具11为能够在某区域模拟碳氢化合物生产的工具，该区域由上述参数值集和/或视需要被定义为变量的其他参数值集限定。特别是，在模拟工具中，对于上述描述参数值集，几何学上以及物理上模拟相对于这些参数的区域，而且估算出本区域的匹配参数值。该匹配参数可以为，例如初始时间Ttl与终止时间Tf之间在模拟区域产生的气体量。然而，匹配参数未必是一个值，也可以为一个函数，例如时间函数，特别是作为时间函数的该区域的生产量。
[0047]实验工具设计12为一种工具，能够限定一组执行的实验，并且能够根据上述认定的描述参数确定匹配参数的主要定律。各个实验在于选出上述各参数值并且对于此值集，利用模拟工具11对这些参数值作为实验实施模拟。
[0048]例如，实验工具设计12可能将匹配参数MP定义为上述所列描述参数的函数f。具体地，该实验工具设计将考虑以下方程式:
[0049]MP=f(P1；...,Pn).[0050]f可以为，例如一个给定阶数的多项式函数，例如2阶，即上述方程式可写为:[0051 ] MP=a0+a1P1+...+BnPr^a11P1Wa12P1P2+...+amPn2
[0052]函数f可完全被一组K个权重Btl, B1,..., am限定。因此，对于此线性系统，实施有限数量的实验能够确定这些权重。
[0053]通过实验工具设计可典型地选定所执行的实验和确定主要定律的参数。例如，在执行K个实验之后，具有K个方程式和K个未知数(权重)的线性系统可通过任一适当的方法得到解答。
[0054]实验工具设计12可进一步包括统计分析工具，如帕雷托工具等。
[0055]图4更详细地展示了用于模拟工具11的几何模型。在此具体例子中，三个不同区域6，7和8根据三个不同几何模型模拟。当运行该模拟工具时，这三个模型重叠到一起。图4最上面的第一个模型为高传导支撑裂隙6的模型。该模型的特征在于裂隙的宽度以及受激块体(HFSZ)的交换面。裂隙的液压渗透率(KHF)以及其孔隙率也是这些裂隙的参数。
[0056]如图4中间所示，第二个模拟媒介为有效受激岩体(ESRV)。ESRV的参数是其受限于微地震数据的自身体积(ESRV)，基质的渗透率(KMTX)，未支撑裂隙网格组织的渗透率(KNF)以及裂隙密度(O)。例如假设该体积为单一连接体积，以便简化处理。
[0057]如图4下部所见，另一模拟区域是容纳ESRV的未受激岩体(USRV)。它也由自身体积(GRV)限定，并且也由与受激岩体基质相同的基质渗透率限定。
[0058]模拟工具能够基于上述输入确定匹配参数值。
[0059]图6现在示意地展示 了使用上述工具的一个程序实施例的流程图。
[0060]在步骤101中，识别控制该区域行为的参数Pp例如，这些参数是上述所列参数，或这些参数的组合，或者如果其他参数被认为与当前研究无关，仅仅是这些参数中的某些参数。另一个选择是使用上述参数的组合。例如，可以使用注入水体积(V.)，注入沙体积(Vsand)，用于离散化支撑裂隙的网格单元的尺寸(SfM;grid)，储层厚度(HrJ，初始裂隙水饱和度(SW)，裂隙网格组织孔隙率(PhiNF)，裂隙开度(Delta F)以及ESRV。
[0061]在步骤102中，确定各个参数的区间。例如，对于参数P1，可以确定在实际区域中的数值有可能在区间[PL5Pimax]中变动。例如基于实验或现有数据可以确定如上所述区间，并且如果熟知参数，这些区间可能非常窄，或者如果该参数具有完全未知值，则区间可能非常宽。一些参数可以为布尔值，由此间隔为[0;1]。
[0062]下表为可能的起始区间的示例:
[0063]
【权利要求】
1.一种用于估算碳氢化合物生产区域中至少一个研究参数值的计算方法，所述区域通过多个描述参数描述，其特征在于，所述方法包括: a)基于用选定的一组所述多个描述参数值集而执行的一组实验，利用实验工具的设计(12)确定作为所述多个描述参数函数的匹配参数的主要定律(f)， b)使用模拟工具(11)执行(104)所述一组实验，其中，对于所选择组的各个值集，在几何学上及物理上模拟该区域，而且通过模拟工具估算该组所述匹配参数值， c)根据主要定律确定(110)所述多个描述参数的合适值集， d)根据所述合适的值集确定(111)至少一个所述研究参数值。
2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤d)包括使用所述模拟工具(11)为至少一个所述合适值集进行实验，并且确定作为所述实验结果的至少一个所述研究参数值。
3.根据权利要求1或2所述的计算方法，其特征在于，所述研究参数为另一个参数的不确定度，其中步骤d)包括基于所述合适值集的离散度估算所述不确定度。
4.根据权利要求1至3中的任一个所述的计算方法，其特征在于，在步骤a)中，为各个描述参数限定(102)筛选区间，并且所述组在这些区间中选择。
5.根据权利要求4所述的计算方法，其特征在于，还包括执行至少一次:修改(107)区间，并且为修改的区间重复 步骤a)和b)。
6.根据权利要求4或5所述的计算方法，其特征在于，离散值在各区间中列出，并且在步骤c)中，所述主要定律应用于这些离散值的完备组合。
7.根据权利要求4到6中的任一个所述的计算方法，其特征在于，至少基于以下输入中的至少一个确定至少一些所述区间: -区域的岩石物理数据， -区域的微震数据， -区域的动态数据。
8.根据权利要求1到7中的任一个所述的计算方法，其特征在于，在步骤c)中，通过比较该区域测量的或预测的数据(MPO)和从主要定律(f)中所获得估算值来确定合适值集。
9.根据权利要求1到8中的任一个所述的计算方法，其特征在于，描述参数包括该区域的自然和工程参数。
10.根据权利要求1到9中的任一个所述的计算方法，其特征在于，碳氢化合物生产区域是页岩碳氢化合物储层(3b)，包括下述三个区域: -支撑裂隙(6)， -外部未受激岩体(8), -包括未支撑或轻微支撑的网格组织裂隙(17)的内部有效受激岩体(7)， 以及在步骤b)中模拟所述未受激岩体。
11.根据权利要求10所述的计算方法，其特征在于，描述参数包括在各个区域积土压力下的储存率，传导率和减少的渗透率以及各自区域间的交换量。
12.根据权利要求11所述的计算方法，其特征在于，描述参数从下述参数中选出: -支撑裂隙的表面积， -支撑裂隙的渗透率，-有效受激岩体的体积， -有效受激和未受激岩体的基质渗透率， -有效受激岩体中裂隙的渗透率， -有效受激岩体中裂隙的密度， -未受激岩体的体积， -吸收气的储存率， -扩散/吸收度， -响应积土压力变化的网格裂隙渗透率 -响应积土压力变化的支撑裂隙渗透率， 或者这些参数的组合。
13.碳氢化合物生产区域作业规划的计算方法，包括: -根据权利要求1到12中任一个应用该方法， -生成该区域的储层模型。
14.碳氢化合物生产区域的作业方法，包括: -根据权利要求13应用该方法， -从该区域生产(4)碳氢化合物。
15.当计算机程序产品载入可编程计算机时，计算机程序产品包括使可编程计算机根据权利要求1到13中的任一个方法执行步骤的指令。
【文档编号】G01V99/00GK103477248SQ201180068551
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2011年2月23日 优先权日:2011年2月23日
【发明者】文森特·蒙加尔维, 路·陆, 萨蒂什·阿加韦尔 申请人:道达尔公司