通过实时优化水驱提高石油领域恢复优化

通过实时优化水驱提高石油领域恢复优化帕米拉 阿卢嘉勒 都灵理工大学摘要从油藏提高采收率势在必行。得到结果最有效的方法之一就是水驱，这就是时下它能广泛应用于石油工业的原因。显然，水驱效率在很大程度上取决于储层物性;这使得模拟注水过程先验了油藏生产战略中一个非常重要的步骤。模拟过程通常做采用有限差分（FD）模拟方法。本文探讨了一种不同又互补的方法，其基于简化的模拟，再加上优化水驱运动和帮助快速决策的工具。在本研究，水驱油模拟通过两个商业软件进行： FD 和 基于简化的模拟器。在描述水注射运动过程中强调这两种仿真技术的优点与缺点，并在并行中利用这两种方法的独特性。当前工作的核心是， 通过一个定制的MATLAB脚本实现迭代收敛来最优注水方案。它生成的自动程序，显示其在有效地提高采收率，加快决策，节省时间和进行FD模拟运行。通过概述这三步流程得到了最好水驱方案的，如下所示。关键词： 水位移的优化 ；FD 模拟 ；流线模拟 ；Matlab 自动化常规 ；实时的决策 ；在过去的几十年中，水驱已广泛应用在石油领域，无论是在成熟和新开发的领域，其吸引力在于支撑整个场升的消耗和提高最终采收率 3 1。这项技术包括以置换为目的注入水，因此来产生油。尤其是如果贮存缺少下层含水层能够抵消耗尽并驱动油向生产井。该技术包括在与移动目的的注入水和因此产生的油，特别是如果水库缺乏一个基本的能够抵消消耗含水层和带动油的生产井。要真正了解一个注水的过程，并预测其效率，可以来模拟它的先验。这通常是通过有限差分（FD）仿真进行，其能够非常精准地描述任何类型的现有水库，但遗憾的是，还不能提供关于整个领域的流动方式足够的细节。最近的作品 4，5 提出了一种新开发的方法，其基于简化的模拟，其主要的吸引力在于通过FD模拟提供信息和有效的改善储层性能。在本研究，水驱油模拟通过两个商业软件进行： FD 和 基于简化的模拟器。在描述水注射运动过程中强调这两种仿真技术的优点与缺点，并在并行中利用这两种方法的独特性。如果FD模拟对检查流线模拟的结果至关重要，那么从另一方面来说，流线型的模拟器就是一个优化注水的理想工具。然后，工作和其创新方法的核心在于，利用这两个在开发软件的功能通过一个定制的Matlab程序代码来阐述所有的流线模拟输出，计算出要用于随后模拟运行的生产/注入约束的变化，从而以迭代收敛得到其研究的贮存器的最佳注射方案。概述以上三步流程即得到最好的注水方案，如下所示。FD 方法与流线模拟ECLIPSE是一个完整、复杂的模拟器，其吸引力在于能够描述任何种类水库，包括地质复杂，地层特性和流体性质。该模拟器基于时间和空间的离散化，对每一个网格块，关联任意不等阶整个单元，通过分配给所有涉及模型的具有唯一值的参数来解决了三维关联。对于具有大量的单元格时，使用 FD 弛豫模型可以进行繁重的计算 。因此，在描述储层及保持模拟时间在合理范围内的准确度之间必须保持一个良好的平衡。6.3DSL，在另一面，解决了在两个不同的网格的两个不同的方程，这通常比 FD 模拟更快，特别是大型模型：压力方程被隐式解决了背景网格（或压力格），而饱和度方程明确地解决了在流线网格。这涉及网格细化对模拟效果轻微的影响，时间步长的限制不那么严重，由于几何网格更好的稳定性，数值扩散更容易控制，相对于FD方法能够更快速的解决方案7。 流线模拟解决了单维方程沿流线图，这意味着它解决了多个流线平行以及流体输送，这对于发生网格单元之间的FD方法8，沿着流线：这立即给出了超流线（连接注入井和生产井-就是说，井组）如何分布的回答，所以，在每个时间步长的流体运动轨迹和它们的速率是已知的9，10。根据现有的信息，通过注入水的体积分布的修改，可以规划最大化采收。同FD模拟，采用流线模拟时，压力更新和计算速度之间必须保持一个很好的平衡。总之，3DSL 是简单从储层描述 （包括流程物理和石油物理/地质信息） 的观点，但它不能考虑重要参数，例如毛细管压力或交叉流动效应： 此外，流体压缩系数不能轻易考虑进去，当网格和流线网格之间的影射不完整或不能被真实的储存时 也许会发生质量守恒的错误，每一个进一步的细节可以在以前的作品11中找到这项研究的思路本文利用两个软件作为辅助工具来优化注水结果表明： ECLIPSE似乎是最模拟储层模型最可靠的软件并且对验证上下游研究开发的3DSL结果的准确性 是必不可少的。虽然 3DSL 已被证实是更简单并且正常情况下更快，能够不通过FD模拟方法获得信息，并可能被用来减少错误过程并得到最好的注射方案。思路来自以前的作品 12 。这里介绍的研究流程遵循三个步骤。在这项研究的第一部分，两个软件被用来模拟简单的合成模型。一旦两个模拟器得到一致性检结果，则发展一种利用 3DSL 功能的方法。信息中最有趣的部分是井组之间的连接 （注采井） 和连接井的速率。有了这些有效信息和流线型模拟器并结合 Matlab，组合成一个自动的过程，重新分配水的注入量，在所有的检测情况下优化注水活动。这是为这一特定目而定制的一个MATLAB脚本，系统自动与流线模拟器交流，由软件运行出的新输入速率可为模拟运行提供输入数据。这是一个利用固定数量的运行迭代收敛得到的最优注入方案。初步分析13的结果表明该方法有效。 最终，在第三实验阶段，将Matlab的计算出的最后的费率输入到ECLIPSE来检查过程的有效性和在原油采收的附加值的改进。自动程序和实验方法现在让我们来关注其中的实验研究第二个主要部分，正如我们所说，是包括在编写定制的Matlab代码，流线答案中的流线分布（连接注入井和生产井-或井对）和井的每个时间步的流体速率被软件写在名为*.WAF一个3DSL输出文件，它对于下面整个编码的描述有着至关重要的作用定制的MATLAB代码意在位移过程中，通过逐步调整注水率，增加高效连接的水的注入减少它在低效率时的连接。长期的注入效率（一个双连接）代表水的位移和偏移油的量，以一定的比例注入 。应用程序应用该方法的目的是 通过更好地利用一个给定的水量可供注射来增加石油生产。据此编写的MATLAB代码的主要工作如下：该程序所需要的数据是从3dsl输出读。生成WAF文件并加载到MATLAB环境，然后处理整个代码；最后对未来新率模拟运行输出3dsl。这种自动完成的方法通过使用一个给定的可注射水的体积最大限度地提高石油产量。代码的步骤如下。第一步在于： 将程序运行的迭代次数重新分配和确定持续时间 ；固定注入水量及目标液率的货量。第二步在于： 当行什么空的3DSL 模拟，并适当的重新分配在整个过程的时间 (通常重新分配开始生产高原开始）。第三步在于： 读 （在 Matlab 环境中，编码的函数目的） 从。WAF 文件： 费率 （以及每个喷油器总速率和部分率为每个生产好的连接到注射器） ；时间 ；名称和喷油器或生产者井的数目和它们之间在任何步长的模型中连接的数量。第4 个步骤包括： 计算每个井的注水效率，每个喷油器 （平均注射效率）。第 5 个步骤包括： 为每个迭代和每个喷油器计算新利率：q，代表w为已分配的权重和q为上一步的注入率。平均引用字段注入效率 （称为e) 是一个平均值：根据它的值，正数或负数的权重被分配给有效的还是无效连接。 一次最大的重量，最低重量，允许的最小注水效率，最大注水效率，注入效率和插值多项式关系重量效率 是固定的权重计算，w是最小的效率、 最小重量是w最大时最大重量为最高的效率，e是最不能接受的注入效率，e是最大注入效率。第六步在于： 计算为每个井配对连接新的费率，因此，为每个喷油器 ；计算每个喷油器最后已知速度之间的差异，新的群体 ；确定新的总水量的注入为新的利率的总和喷油器 ； 检查上可用的总水量的约束(x)满足需求版权q2008 约翰威里 & 儿子有限公司Int。 J.号码。冰毒。流体2009 年 ；61： 768 779DOI: 10.1002/fld772P.A.C.MARESCALCO图 1。为不同的值的指数的加权函数 （从方程 (2) 及 (3)_.引入修正因子c:c=_xq新我() 4第七步在于： （为每个生产井的新型率是计算新的液体率通过添加计算/减水率、 相同的款项_q引射器计算井连接到它），强加的液体总量约束(y)感到满意通过修正系数c1：c1=_yq新我() 5第 8 步在于： 使 Matlab 写入一个文本文件，包含在 3DSL 数据集，总结所有新的费率和时间信息。第 9 步在于： 运行重新分配的过程中，以上列出的八个步骤为尽可能多的迭代，最初固定 （在更新井率和时间每_t).这两个_t和参数选择在第 5 个步骤的设置影响最终的结果。在这里，所显示的所有示例的签署e在分配了平均场的效率价值，命令有一个区分大小写的值。同时，_把等于 2 的所有审查情况下，这样的加权函数将非线性和中最重大的变化虽然只有小的变化会注射率会发生从平均效率、 遥不可及围绕均值 （图 1） 的发生。如下图所示的例子中，参数的灵敏度进行了以获得最佳的matlab 程序代码的应用程序设置。油藏模型描述在这纸两种合成模型和一个真正的一个介绍。综合预测模型的细胞数目是 2020第一次的情况下，和 123 1541对于第二种情况。该卷均匀离散被选来准确地描述版权q2008 约翰威里 & 儿子有限公司Int。 J.号码。冰毒。流体2009 年 ；61： 768 779DOI: 10.1002/fld通过实时水驱优化恢复773图 2。水井的位置： 型号之一 (a) 和型号两个 (b)。图 3。渗透性地图： 型号之一 (a) 和型号两个 (b)。压力扰动和流体的流动。网格块的尺寸是 100 m100 m500 m和50 米50 米500 米，分别。井，所有的垂直，被放置在所示的模式在图 2 （a，b），以利用高渗区 （图 3 （a，b）。目前在这两种模型的阶段是水和油，据说是死油。两个水和油有相同的粘度，等于 1 推倒油和水密度中分别为 780 和1029 公斤/m3。基准压力等于 30 家酒吧。对于这两个模型，水和液体的约束是设置等于，让位移发生由空隙率替换，并且对应于 80.000rm3/一天及至 150.000rm3/天，分别。两种模型的再分配过程始于天 730 ；步骤，其持续时间是 730 天，数等于 10。同样真实的领域进行了测试。该模型是可从蚀 ；一份翻译工作做是为了获得一种模型为 3DSL 编写的。这两个模型，然后检查以验证相干性的主要参数。一旦获得了这场比赛，用 3DSL 模型应用该过程。真正的榜样，如图所示，在图 4 中 （a，b），分为三个区域的存在的故障。图 4。(a) 故障将模型三分成三个区域，和 (b) 模型三有三个不同区域。图 5。(A) 和孔隙度渗透率映射 (b)。模型三。表一.模型三： PVT 数据。PVT 属性Bo=1.75rb/机顶盒_o=1cP_w=0.31cP_o=52.7 磅/金融时报 3Bw=1.03rb/机顶盒Cw=2.4106防扩散安全倡议1_w=64.04 磅/金融时报 3细胞的数量是 687123.网格单元格并不统一。渗透率和孔隙度是高度非均质和范围从 0 到 1315mD 和从 4 到 27%，分别 （图 5 （a，b）。其他模型性质概括在表第一和第二。版权q2008 约翰威里 & 儿子有限公司Int。 J.号码。冰毒。流体2009 年 ；61： 768 779DOI: 10.1002/fld通过实时水驱优化恢复775表二。模式三： 主要参数。S无线(三个地区) 0.13 ； 0.29 0.06Cf(psi1)3106基准深度 （英尺） 8953基准压力 （psi） 5212储层温度(F)233泡点 （psi） 4551datum 深度油 9965 水接触 （英尺）石油/水率 （机顶盒/天） 90 000生产 (年) 20结果审查的三种模式都被用于相关的前三个步骤工作流。首先，总是得到的匹配和这两个模型之间的一致性。在这没有相关的差异，观察结果的三种模式的两个集之间的点。图 6 （a，b） 所示，分别，油和水的累积产量从只，第三种模式作为一个例子。在第二阶段，matlab 程序代码应用于每个 3DSL 模型，从某一时刻开始在时间，固定在第 730 天进入为所有三个示例。十次迭代都运行，其中每个持久730 天，和运行的过程的总时间被固定的与基地相比案例什么也不做模拟运行。对于注射更新的频率，越长的时间步长，是越高的率注射/生产和专业有关的好对注射效率值的变化在时间的步骤。对现在的工作以及对注射效率是假定保持不变在单一时间步长。短时间的脚步会也许更多适用于这一假说，但另一方面，他们将意味着更高计算时间。在实数域应用程序中可能有用的尝试与媒介时间步骤 （即 6 个月），最终缩短所需时间，如果通过分析现场实时数据，干预会出现被需要。每个模型然后比较其各自优化的情况下，如在数字 7 9 （a，b） 所示。数字再一次显示的分别，油和水的累积产量从的字段在序列中的三种模式。为所有的模型生成的方法被证明给好结果和进行的单纯的基本情况的优势。这两种的综合情况表明这两个好的有关改进的结果油回收和水生产 （结果归纳在大幅度减少表 III V）。图 10 （a，b） 显示两个模型进行仿真计算，末尾的位移基本情况，重新分配的率的情况下，分别。真实的情况，这在当时的这项研究是一个纯粹的预测的实例，因为水库不生产，所以没有生产历史是可用的表明要获得一定量的机油生产，但在一个更高的并行水生产。第三阶段从 3DSL 优化 案例观察的最后率被输入在ECLIPSE，要仔细检查的具体案例的优化的有效性。图 11 （a，b）版权q2008 约翰威里 & 儿子有限公司Int。 J.号码。冰毒。流体2009 年 ；61： 768 779DOI: 10.1002/fld776P.A.C.MARESCALCO图 6。与 3DSL 匹配 ECLIPSE： 石油 (a) 和水累计产量 (b)。模型三。图 7。基地与重新分配的率情况的案件： (a) 油和水(b) 的累计产量。模型之一。图 8。基地与重新分配的率情况的案件： (a) 油和水(b) 的累计产量。模型的两个。版权q2008 约翰威里 & 儿子有限公司Int。 J.号码。冰毒。流体2009 年 ；61： 768 779DOI: 10.1002/fld通过实时水驱优化恢复777图 9。基地与重新分配的率情况的案件： (a) 油和水(b) 的累计产量。模型三。表三。模式一： 水和油的相对差异。3DSLNp(106sm3)Wp(106sm3)基本案例 180.5 403重新分配的率案件 230 354_N/_W+21.5%12%表四。两个模型： 油、 水的相对差异。3DSLNp(106sm3)Wp(106sm3)基本案例 839 255重新分配的率案件 1010年 84_N/_W+17%67%表五、 模型三： 油、 水的相对差异。3DSLNp(106机顶盒)Wp(106机顶盒)基本案例 152 454重新分配的率案件 159 397_N/_W+4.4%+12.5%显示油和水累积产油量与 ECLIPSE 获得第二个综合模型之前和之后的再分配过程。对于合成的模型，其 ECLIPSE 下游的 Matlab 程序结果一样好如所料，该方法被证明是有效。版权q2008 约翰威里 & 儿子有限公司Int。 J.号码。冰毒。流体2009 年 ；61： 768 779DOI: 10.1002/fld778P.A.C.MARESCALCO图 10。流离失所的仿真运行结束时的油： 基础案例(a) 和重新分配的率情况 (b)。模型的两个。图 11。ECLIPSE 重新分配率情况与基本情况，检查模拟运行，油(a) 和水累计产量 (b)。模型的两个。至于真实的案件，在这一阶段是不一样好预期结果。在下一段会说这几个评论。讨论和结论结果来看，它可以一般说这项研究为编写的 Matlab 代码已附加价值，重新分配的过程中，使其可靠和吸引力，在中的应用石油工业。以前的作品12进行下生产的字段和两个简单点的例子据说这里无疑证明那重新分配所需的水优化水注射是有效既具有简单的储层特征 （不可压缩流体，简单模型地质学） 和更复杂的情况下非均质地层可压缩流体）： 增加石油生产被观察与减少的水生产。正如在前款规定的对于实际的模型，优化的情况下遵守基本情况在原油采收率，但平行的高水生产中显示很好的改善：领域事实上尚未部署，所以没有实时生产既地质也不岩石物性资料。储层特征和特定的值分配给然后只需估计的主要储集层参数： 分配给模型参数的值通过实时水驱优化恢复779其他同样有效的评估，其中一种选择。最后但并非最不重要，ECLIPSE 的结果当然取决于大量的关于原始 ECLIPSE 所做的修改模型中，修改必要的以便符合简化假设在 3DSL 的绑定模型 翻译 被完成的时间。完全自动化的流程开发的研究工作，目的是要找到最佳的方案为使卷可以被注入，并利用 3DSL 耦合与 Matlab 和 ECLIPSE 作为补充手段被证明是有效和无效。整个工作的代表一个真正的帮助时水驱油安排迅速决定便要作出既为注射运动尚未计划或注射操作进行调整。如果重新分配的过程是要执行只有通过 ECLIPSE，审判错误将需要的程序，计算时间和仿真运行的大量浪费。另一方面，3DSL 允许更多模拟的同时，节省了计算时间和冗余的模拟。本研究在未来可以扩展到实际案例与已知的生产要校准的最佳注射方案的历史。鸣谢作者承认斯伦贝谢走向和 Streamsim 技术公司提供在此研究中使用的软件她也承认从 ENI Alberto Cominelli 和教授弗兰西斯卡维尔加从都灵理工大学，她有机会上班期间加入的研究项目她的博士 （主要 2005 年和 2006年） 和马哥孛罗勒从 Streamsim 的支持和咨询。作者注意到： 作者想要强调，在平行和后她博士学位的工作，Streamsim技术公司发表了新的软件版本和在这里的流程描述是定性通过软件的新版本在较旧的版本下使用的作者。不同的是，作者所研制的程序的每一步是可以衡量的。引人注目的是，该实用程序的例程已被广泛商业化的证明。