СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЛАСТА-КОЛЛЕКТОРА С ПОМОЩЬЮ ЗАПРАШИВАЕМЫХ ДАННЫХ Российский патент 2016 года по МПК G01V1/28 G01V99/00 E21B43/00 E21B47/00 G06T17/00 

Уровень техники

Моделирование пласта-коллектора является областью технологии разработки пласт-коллекторов, которая применяет компьютерные модели, чтобы прогнозировать транспортировку текучих сред, таких как нефть, вода и газ, в пласт-коллекторе. Механизмы моделирования пластов-коллекторов используются нефтедобывающими компаниями для определения, как лучше разрабатывать новые месторождения, а также формировать прогнозы объема добычи, на которых могут основываться инвестиционные решения в связи с освоенными месторождениями.

Программные механизмы моделирования нефтяных и газовых пластов-коллекторов типично основываются на данных, которые были ранее собраны инженером и введены в "входную колоду данных". Эти данные могут включать в себя данные о нисходящей скважине, собранные посредством систем датчиков наблюдения за буровой скважиной, данные о поверхности, собранные системами мониторинга пласта-коллектора, показатели решения/вывода и интерпретацию данных. Исключительное использование ранее собранных данных препятствует реагированию моделирования пласта-коллектора на динамические изменения пласта-коллектора, которые могут происходить во время цикла моделирования. Таким образом, хотя существующие подходы к моделированию пласта-коллектора были удовлетворительными для предназначенных им целей, они не были полностью удовлетворительными во всех отношениях.

Краткое описание чертежей

Более полное понимание настоящего изобретения и его преимуществ может быть получено посредством ссылки на последующее описание, предоставленное в связи с сопровождающими чертежами, при этом:

на фиг. 1 приведена блок-схема компьютерной системы, приспособленной для реализации системы моделирования пласта-коллектора примерных вариантов осуществления;

на фиг. 2 - блок-схема системы связи пласта-коллектора; включающей в себя систему моделирования пласта-коллектора на фиг. 1;

на фиг. 3 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ, реализованный системой связи пласта-коллектора на фиг. 2, для выполнения вариантов осуществления, описанных в данном документе.

Подробное описание изобретения

Чтобы преодолевать вышеупомянутые и другие ограничения текущих подходов, варианты осуществления, раскрытые в данном документе, содержат способы и системы для моделирования пласта-коллектора с помощью запрашиваемых данных.

На фиг. 1 приведена блок-схема примерной компьютерной системы 100, приспособленной для реализации системы моделирования пласта-коллектора, как описано в данном документе. В одном варианте осуществления компьютерная система 100 включает в себя, по меньшей мере, один процессор 102, энергонезависимое машиночитаемое запоминающее устройство 104, модуль 105 сетевой связи, необязательные I/O-устройства 106 и необязательный дисплей 108, и все они взаимосвязаны через системную шину 109. Модуль 105 сетевой связи функционирует, чтобы соединять с возможностью передачи данных компьютерную систему 100 с другими устройствами через сеть. В одном варианте осуществления модуль 105 сетевой связи является картой сетевого интерфейса (NIC) и осуществляет передачу данных с помощью протокола Ethernet. В другом варианте осуществления модуль 105 сетевой связи может быть другим типом интерфейса связи, таким как волоконно-оптический интерфейс, и может передавать данные с помощью множества различных протоколов связи. Признано, что компьютерная система 100 может быть соединена с одной или более публичными (например, Интернет) и/или частными сетями (не показаны) через модуль 105 сетевой связи. Такие сети могут включать в себя, например, серверы, на которых хранятся данные о пласт-коллекторе. Инструкции программного обеспечения, исполняемые процессором 102 для реализации механизма 110 моделирования пласта-коллектора в соответствии с вариантами осуществления, описанными в данном документе, могут храниться в запоминающем устройстве 104. Также будет признано, что инструкции программного обеспечения, содержащие механизм 110 моделирования пласта-коллектора, могут быть загружены в запоминающее устройство 104 с CD-ROM или другие подходящие носители хранения информации.

В одном варианте осуществления изобретения фрагмент механизма 110 моделирования пласта-коллектора реализуется с помощью программного обеспечения моделирования пласта-коллектора, известного в области техники. Такое программное обеспечение моделирования пласта-коллектора типично использует многочисленные представления пласта-коллектора, либо как пласт-коллектор существует в настоящее время, либо, как представляется, как он должен существовать в некоторый момент в будущем, например, прежде чем какие-либо скважины пробурены, и перед какой-либо разработкой месторождения. Это представление пласта-коллектора, объединенное с дополнительными данными о предполагаемых или существующих скважинах и стратегии разработки, предоставляет возможность программному обеспечению прогнозировать, как пласт-коллектор может разрабатываться с точки зрения закачивания в пласт жидкости и добычи.

Программные моделирования нефтяных и газовых пласт-коллекторов типично основываются на данных, которые были ранее выбраны инженером и введены в "входную колоду с данными", которая предоставляется механизму моделирования перед началом моделирования. В целях описания изобретения "предварительно собранные данные" [или точнее "предварительно скомпонованные"] должны означать данные, которые собираются в колоду с данными и предоставляются механизму моделирования перед началом цикла моделирования. Эти данные могут включать в себя данные о нисходящей скважине, собранные посредством систем датчиков наблюдения за буровой скважиной, данные о поверхности, собранные системами мониторинга пласта-коллектора, показатели решения/вывода и интерпретацию данных. Исключительное использование предварительно собранных данных из колоды с данными, предоставленной механизму моделирования перед началом цикла моделирования, препятствует реагированию механизма моделирования пласта-коллектора на динамические изменения пласта-коллектора, которые могут происходить во время цикла моделирования. Такой сценарий также не допускает выполнения корректировок или саморегулирования в механизме моделирования во время моделирования с помощью данных, внешних по отношению к колоде с данными, и, следовательно, внешних по отношению к механизму моделирования. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, как описано более подробно ниже, предоставляют способ и систему для моделирования пласта-коллектора с помощью запрашиваемых данных, полученных механизмом моделирования во время моделирования. В целях описания изобретения "запрашиваемые данные" будут означать данные, внешние по отношению к механизму моделирования и полученные механизмом моделирования после того, как цикл моделирования начался. В одном варианте осуществления механизм моделирования пласта-коллектора является сетевым и может связываться с различными источниками данных, внешними по отношению к механизму моделирования, и собирать запрашиваемые данные для использования в выполняющемся моделировании. Такие запрашиваемые данные могут включать в себя данные, полученные непосредственно от оборудования наблюдения скважин, развернутого на буровой площадке, или могут быть получены из ранее собранных данных о пласт-коллекторе, сохраненных во внешнем устройстве хранения данных, таком как сетевой сервер. В некоторых вариантах осуществления механизм моделирования может определять, использовать ли либо предварительно собранные данные, включенные в колоду с входными данными, либо запрашиваемые данные, доступные от инструментальных средств наблюдения скважин и/или внешнего хранилища данных. Таким образом, моделирование может модифицировать модель пласта-коллектора (например, модель на основе блочной решетки) в ответ на изменения в пласт-коллекторе, происходящие после того, как моделирование было начато. Механизм 110 моделирования пласта-коллектора в компьютерной системе 100 может реализовывать этот способ и другие способы, предполагаемые вариантом осуществления.

На фиг. 2 дана блок-схема системы 200 моделирования пласта-коллектора, которая включает в себя механизм 110 моделирования пласта-коллектора на фиг. 1. Система 200 моделирования пласта-коллектора в целом содержит системы и компоненты, чтобы наблюдать и собирать данные из пласта-коллектора и делать такие данные доступными механизму 110 моделирования пласта-коллектора в форме "запрашиваемых данных". Как показано на фиг. 2, система 200 моделирования пласта-коллектора включает в себя системы 202 мониторинга пласта-коллектора. В иллюстрированном варианте осуществления системы 202 мониторинга пласта-коллектора могут включать в себя датчики и другое оборудование для сбора данных, развернутое в и около пласта-коллектора и ассоциированных скважин. Системы 202 мониторинга собирают данные, характерные для пласта-коллектора, стволов скважин и изменяющихся условий в и около стволов скважин, а также других фрагментов пласта-коллектора. Например, датчики, расположенные в стволе скважины, могут собирать центрические данные ствола скважины, такие как температуры, давления, потоки, данные обводненности, данные распространения акустических волн, данные о наклоне и данные об относительной деформации. Аналогично, датчики, близкие к стволу скважины или иначе расположенные рядом с пластом, могут собирать микросейсмические данные. Дополнительно, другие датчики на поверхности пласта-коллектора могут собирать данные мониторинга дальнего звукового поля, такие как пассивные сейсмические данные, данные об эрозии, распространяемые данные о флюидонасыщении и данные о поверхностной деформации. Обычный специалист в области техники признает, что вышеуказанные типы данных на основе датчиков являются лишь примерами, и системы мониторинга пласта-коллектора могут собирать любое число дополнительных и/или различных типов данных как из наземных, так и из морских пласт-коллекторов, или других геологических месторождений.

Поскольку датчики систем 202 мониторинга пласта-коллектора собирают данные, они могут передавать данные в банки данных для временного или постоянного хранения. В этом отношении, в иллюстрированном варианте осуществления, системы 202 мониторинга пласта-коллектора передают собранные данные датчиков серверу 204 данных пласта-коллектора. Сервер 204 данных пласта-коллектора включает в себя банк 206 данных, в котором данные, принятые от различных датчиков пласта-коллектора, хранятся. Данные, сохраненные в банке 206 данных, могут быть отформатированы в стандартном формате, таком как XML, так что к ним могут осуществлять доступ различные потребители данных. Дополнительно, банк может ассоциировать метаданные, такие как временные метки, или другие данные синхронизации, и/или данные глобального позиционирования, или другие данные о местоположении с данными датчиков, сохраненными в нем. В некоторых вариантах осуществления сервер 204 данных пласта-коллектора может дополнительно включать в себя механизм 208 неопределенности, который функционирует, чтобы проверять входящие данные от различных систем наблюдения. В целом механизм неопределенности анализирует данные датчиков и отбрасывает или иначе помечает данные, если данные признаны ошибочными или подозрительными. В частности, в некоторых вариантах осуществления значение принятых данных может сравниваться с вероятностной кривой значений данных, сформированной посредством моделирования множества геологически различных моделей пластов-коллекторов, чтобы измерять вероятность того, что принятые данные являются правильными. В некоторых вариантах осуществления для значения принятых данных, которое должно считаться действительным, оно должно попадать между верхним и нижним порогами на вероятностной кривой. В других вариантах осуществления механизм неопределенности может утверждать входящие данные датчиков другими различными способами, известными в области техники.

Как показано на фиг. 2, сервер 204 данных пласта-коллектора соединен с возможностью обмена данными с сетью 210 передачи данных. Таким образом, данные пласта-коллектора, принятые от систем 202 мониторинга пласта-коллектора, проверяются и сохраняются в банке 206 данных, сервер 204 данных пласта-коллектора может делать данные доступными запрашивающим системам по сети 210. В одном варианте осуществления сервер 204 данных доступен через интернет (т.е. по конкретному URL) и обслуживает данные через веб-службу. В других вариантах осуществления сервер данных может размещать данные с помощью FTP-сервера или может быть сервером собственных данных в частной интрасети. Дополнительно, в некоторых случаях, сервер 204 данных пласта-коллектора может требовать аутентификации входящих соединений по сети 210.

Как упомянуто выше, система 200 моделирования пласта-коллектора включает в себя механизм 110 моделирования пласта-коллектора. Более конкретно, механизм 110 моделирования пласта-коллектора функционирует как потребитель данных, собранных и сделанных доступными сервером 204 данных пласта-коллектора. Как показано на фиг. 2, система 110 моделирования соединяется с возможностью обмена данными с сетью 210, например, через модуль 105 сетевой связи компьютерной системы 100 на фиг. 1. В целом, механизм 110 моделирования пласта-коллектора функционирует, чтобы получать как предварительно собранные данные, так и данные по запросу от сервера 204 данных. В отличие от традиционных систем моделирования, которые ограничиваются предварительно собранными данными, предоставляемыми в колоде с входными данными, механизм 110 моделирования пласта-коллектора функционирует, чтобы обновлять переменные моделирования в модели пласта-коллектора динамически, получая в качестве запрашиваемых данных самые последние данные датчиков пласта-коллектора, собранные сервером 204 данных по сети 210.

Более подробно, механизм 110 моделирования пласта-коллектора иллюстрированного варианта осуществления включает в себя модуль 212 моделирования. Модуль 212 моделирования функционирует так, чтобы формировать модель пласта-коллектора и прогнозировать условия пласта-коллектора в конкретные будущие даты посредством моделирования. Например, модуль моделирования может быть использован, чтобы прогнозировать выработку пласта-коллектора в момент в будущем, например после одного года или 15 лет. В некоторых случаях резервуар моделируется с помощью множества дискретизированных блоков, называемых взаимозаменяемо "блоками", "блоками сетки" или "ячейками". Модели могут изменяться в размере от нескольких блоков до сотен миллионов блоков. В программных моделированиях обычным для модели пласта-коллектора является использование сетки, сформированной из блоков сетки, и затем моделирование свойств пласта-коллектора (например, давление, температура) в и между каждым блоком сетки, чтобы прогнозировать поток, производительность скважины, выработку и различные другие факторы, ассоциированные с извлечением углеводородов из пласта-коллектора. В качестве аспекта этого, переменные моделирования, представляющие характеристики пласта-коллектора, могут быть ассоциированы с каждым блоком сетки в сетке, чтобы формировать модель пласта-коллектора. Например, каждый блок сетки в сетке может быть ассоциирован со значением пористости и значением проницаемости. Чтобы моделировать условия в пласт-коллекторе в конкретное будущее время (T_F), модуль 212 моделирования функционирует, начиная в нулевое время (T_N), чтобы решать наборы или системы уравнений с помощью переменных моделирования, ассоциированных с блоками сетки модели пласта-коллектора. Изобретение не ограничивается каким-либо конкретным механизмом моделирования пласта-коллектора или системами уравнений. Такие системы уравнений хорошо известны в моделировании пласта-коллектора и могут включать в себя, например, уравнения баланса массы/объема с уравнениями переноса, такими как уравнения закона Дарси. В любом случае, в некоторых вариантах осуществления, если временной шаг между T_N и T_F (например, два года) является слишком длинным для системы моделирования, чтобы точно прогнозировать характеристики пласта-коллектора во время T_F, модуль моделирования может делить временной период между T_N и T_F на меньшие временные шаги или временные сегменты и итеративно решать систему уравнений для каждого временного шага. Модуль моделирования делит временной период на все меньшие и меньшие временные сегменты, пока итерации во временных сегментах не сойдутся на достаточно точных решениях для системы уравнений. Конечно, обычный специалист в области моделирования пласта-коллектора поймет, что вышеописанное является просто одним способом для того, чтобы моделировать свойства пласта-коллектора, и что могут быть предложены различные другие решения.

Как объяснено выше, модель моделирования основывается на данных, представляющих характеристики пласта-коллектора, с которыми он существует в настоящее время, чтобы моделировать будущие условия пласта-коллектора. Например, система уравнений, решаемых для каждого блока сетки в модели, может включать в себя одну или более переменных моделирования, представляющих характеристики пласта-коллектора. В иллюстрированном варианте осуществления значения данных, ассоциированные с переменными моделирования, могут быть предоставлены множеством способов. Во-первых, совокупность значений данных и других параметров моделирования может быть предоставлена в форме "предварительно собранных данных" модулю 212 моделирования посредством колоды 214 с входными данными, которая является типичной в большинстве систем моделирования пласта-коллектора. В одном варианте осуществления инженер может формировать колоду 214 с входными данными с помощью значений предварительно собранных данных из различных источников, включающих в себя системы датчиков пласта-коллектора. Типично, формирование колоды с данными является очень затратным по времени, поскольку желаемые значения для конкретного моделирования идентифицируются, данные, представляющие желаемые значения, располагаются на сервере или иначе получаются, и данные форматируются для моделирования. Колода с входными данными затем подается в систему 110 моделирования пласта-коллектора перед запуском моделирования, т.е. в момент времени, предшествующий времени T_N, такой как T_N-1. В типичных системах моделирования единственным источником значений данных для переменных моделирования, после того как моделирование началось, является предварительно построенная колода с входными данными, такая как колода 214 с входными данными. Однако система 110 моделирования изобретения функционирует, чтобы использовать значения запрашиваемых данных, извлеченные с сервера 204 данных пласта-коллектора после времени T_N и во время цикла моделирования, а также значения предварительно собранных данных из колоды 214 с входными данными.

Более подробно, механизм 110 моделирования пласта-коллектора включает в себя модуль 216 координации данных, который функционирует, чтобы в целом координировать использование значений запрашиваемых данных и значений предварительно собранных данных посредством модуля 212 моделирования. В некоторых вариантах осуществления, прежде чем цикл моделирования инициируется, модуль координации данных обрабатывает колоду 214 с входными данными. Обработка предварительно собранных данных может быть использована, чтобы i) определять, все ли значения данных, необходимые для уравнений моделирования, были предоставлены в колоде с входными данными, и/или ii) проверять целостность того, все ли значения в колоде с данными являются точными, и/или iii) идентифицировать те значения в колоде с данными, которые необходимо обновить или заменить данными по запросу. В одном варианте осуществления никакие или только некоторые из необходимых значений данных могут быть предоставлены в колоде с данными перед циклом моделирования. Какие-либо отсутствующие значения данных могут быть получены в качестве запрашиваемых данных с сервера 204 данных пласта-коллектора по сети 210. В этом отношении модуль 216 координирования данных функционирует, чтобы устанавливать соединение с сервером 204 данных пласта-коллектора по сети 210, таким образом, значения данных могут быть получены по запросу во время цикла моделирования.

В некоторых вариантах осуществления изобретения колода 214 с входными данными может включать в себя такую информацию, как аутентификация и набор удостоверений защиты (т.е. имя пользователя, пароль и т.д.), необходимые, чтобы устанавливать соединение с сервером 204 данных. Аналогично, колода с входными данными может включать в себя сетевой адрес сервера данных, с которого необходимо получать запрашиваемые данные. В некоторых вариантах осуществления, хотя модуль 216 координации данных показан как устанавливающий соединение с единственным сервером данных, механизм 110 моделирования пласта-коллектора может устанавливать соединения и добывать значения запрашиваемых данных с множества сетевых серверов данных во время цикла моделирования.

В некоторых вариантах осуществления изобретения колода 214 с входными данными может включать в себя скрипты или другие программы, которые изменяют или иначе улучшают механизм 110 моделирования пласта-коллектора. В некоторых вариантах осуществления скрипты изменяют способ, которым механизм 110 моделирования пласта-коллектора обрабатывает некоторые события моделирования, в то время как происходят вычисления моделирования. Например, может использоваться скрипт, чтобы отслеживать вычисленные значения соотношения газ/нефть ("GOR") моделируемой скважины и прекращать работу скважины в имитационной модели, если вычисленное значение достигает предварительно заданного порогового значения. В другом примере скрипт может быть использован, чтобы модифицировать способ, которым механизм моделирования вычисляет GOR. В некоторых вариантах осуществления изобретения вышеупомянутые скрипты могут использовать предварительно собранные данные, запрашиваемые данные, промежуточные значения, вычисленные механизмом моделирования, или комбинацию любого из вышеупомянутого. В некоторых вариантах осуществления скрипты могут быть использованы, чтобы модифицировать поведение самого механизма моделирования в зависимости от запрашиваемых данных, к которым осуществляет доступ механизм 110 моделирования пласта-коллектора.

В иллюстрированном варианте осуществления модуль 216 координирования данных функционирует, чтобы запрашивать на сервере данных пласта-коллектора значения данных, соответствующие переменным моделирования, используемым в уравнениях моделирования во время цикла моделирования. В некоторых вариантах осуществления изобретения модуль 216 координирования данных может включать в себя карту 218 запрашиваемых данных и использовать карту 218 запрашиваемых данных, чтобы определять, какие значения данных извлекать с сервера 204 данных. В частности, в некоторых вариантах осуществления, карта 218 запрашиваемых данных является структурой данных - такой как хэш-карта - которая ассоциирует переменные моделирования в модели пласта-коллектора с данными датчика, доступными на сервере 204 данных. Например, карта 218 данных может сопоставлять переменную моделирования, представляющую температуру в конкретном блоке сетки, с данными от конкретного температурного датчика в пласт-коллекторе, которые доступны на сервере 204 данных. В одном варианте осуществления карта запрашиваемых данных предоставляется системе 110 моделирования посредством колоды 214 с входными данными.

После того как цикл моделирования был инициирован в момент времени T_N, модуль 216 координации данных функционирует, чтобы извлекать значения запрашиваемых данных из сетевых ресурсов один или более раз в ходе цикла моделирования для того, чтобы поддерживать точную модель пласта-коллектора, которая отражает динамические изменения в характеристиках пласта-коллектора. Например, в варианте осуществления, в котором временной период T_F-T_N моделирования был разделен на множество меньших отрезков времени, модуль 216 координации данных может извлекать обновленные значения данных датчиков из сетевых ресурсов в начале моделирования и затем выполнять это снова перед решением системы уравнений на каждом временном шаге T_N+1. В других вариантах осуществления значения запрашиваемых данных могут извлекаться перед каждой итерацией в пределах временного шага. В дополнительных вариантах осуществления значения запрашиваемых данных могут извлекаться с другими интервалами, которые определяются пользователем или определяются информацией в колоде с входными данными.

Как упомянуто выше, модуль 216 координации данных функционирует в некоторых вариантах осуществления, чтобы идентифицировать необходимые данные, которые отсутствуют в колоде 214 с входными данными, и извлекать отсутствующие данные в качестве запрашиваемых данных с сервера 204 данных пласта-коллектора во время цикла моделирования. В некоторых случаях, даже если значение предварительно собранных данных, ассоциированное с переменной моделирования, уже предоставлено посредством колоды 214 с входными данными, модуль 216 координации данных может все еще извлекать значение запрашиваемых данных для этой переменной моделирования с сервера данных, прежде чем модуль моделирования решит уравнение, содержащее переменную. В таком случае, после извлечения значения запрашиваемых данных, модуль координации данных может определять, устанавливать ли переменную моделирования равной значению предварительно собранных данных или значению запрашиваемых данных. В некоторых вариантах осуществления два значения могут быть использованы, чтобы проверять целостность предварительно собранных данных колоды с данными. Например, в некоторых вариантах осуществления, значение запрашиваемых данных будет использовано, если оно отражает какую-либо величину изменения в конкретной характеристике пласта-коллектора относительно значения предварительно собранных данных. В других вариантах осуществления значение запрашиваемых данных может использоваться, только если оно отличается от значения предварительно собранных данных некоторым образом. Дополнительно, в других вариантах осуществления модуль 214 координации данных может выполнять некоторые дополнительные проверки достоверности по входящим значениям запрашиваемых данных и использует такие данные, только если данные удовлетворяют некоторым критериям. Такие критерии могут быть определены в колоде 214 с входными данными в некоторых вариантах осуществления. Например, модуль 216 координации данных может тщательно проверять любые метаданные, ассоциированные с извлеченными значениями запрашиваемых данных. Например, в одном варианте осуществления модуль 216 координации данных может использовать значение предварительно собранных данных из колоды с входными данными относительно соответствующего значения запрашиваемых данных, если значение запрашиваемых данных имеет более раннюю временную метку, чем значение предварительно собранных данных. Понятно, что вышеприведенное описание способа, которым модуль 216 координации данных определяет, какие значения данных использовать в моделировании, является лишь примером, и модуль координации данных может выполнять такое определение множеством дополнительных и/или отличных способов.

Дополнительно, модуль 216 координации данных определяется как объединенный модуль только в целях объяснения, и функции, описанные выше, которые выполняются модулем координации данных, могут выполняться множеством различных компонентов в системе моделирования пласта-коллектора, включающих в себя компоненты, не иллюстрированные на фиг. 2. Дополнительно, как механизм 110 моделирования пласта-коллектора, так и система 200 моделирования пласта-коллектора, которая показана на фиг. 2, были упрощены ради ясности и могут включать в себя дополнительные компоненты, модули и функциональность, не показанную на фиг. 2.

На фиг. 3 иллюстрируется блок-схема последовательности операций способа 300, реализованного системой связи пласта-коллектора на фиг. 2, для выполнения вариантов осуществления, описанных в данном документе. В целом способ 300 описывает форму использования запрашиваемых данных в системе моделирования пласта-коллектора согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Более подробно, способ 300 начинается на этапе 302, где колода 214 с входными данными вводится в механизм 114 моделирования пласта-коллектора. Как описано выше, колода 214 с входными данными может включать в себя, среди прочего, значения предварительно собранных данных, ассоциированные с переменными моделирования системы моделирования. Относительно привязки по времени способа 300, прием колоды 214 с входными данными на этапе 302 может происходить в момент времени, предшествующий T_N, такой как T_N-1.

После того как колода 214 с входными данными была подана в механизм 110 моделирования пласта-коллектора, способ 300 переходит к этапу 304, где моделирование пласта-коллектора инициируется системой 110 моделирования. Относительно привязки по времени способа 300, инициирование моделирования на этапе 304 может происходить в момент времени T_N. В качестве аспекта, цикл моделирования типично выполняется, чтобы определять характеристики пласта-коллектора в течение временного периода моделирования. Например, может быть желательным прогнозировать добычу месторождения в течение периода в один год или, возможно, в течение продолжительного периода, такого как 20 лет. В некоторых случаях, выбранный временной период зависит от спрогнозированного числа лет, в течение которого резервуар будет производить нефть и/или газ. Способ 300 далее переходит к этапу 306, где временной период моделирования делится на множество временных шагов или отрезков, чтобы увеличивать эффективность и точность моделирования. Как описано выше, системы уравнений, представляющие динамику пласта-коллектора, могут итеративно решаться на каждом временном шаге. В некоторых вариантах осуществления, если временной период моделирования достаточно короткий, способ 300 может пропускать этот этап.

Далее, на этапе 308, модуль 216 координации данных устанавливает соединение с сервером 204 данных пласта-коллектора по сети 210 передачи данных. Параметры соединения могут быть предоставлены в колоде 214 с входными данными, принятой на этапе 302. Например, колода с входными данными может включать в себя имя пользователя и пароль, а также URL, идентифицирующий местоположение запрашиваемых данных. Как упомянуто выше, сервер 204 данных включает в себя банк 206 данных, который хранит данные датчиков, собранные из пласта-коллектора. В различных вариантах осуществления такое информационное соединение может быть установлено перед или после того, как временной период моделирования делится на меньшие отрезки времени на этапе 306. После того как соединение с сервером 204 данных установлено, способ переходит к этапу 310, где модуль 216 координации данных извлекает значения запрашиваемых данных с сервера данных. Т.е. когда моделирование подготавливается, чтобы решать систему уравнений, которая включает в себя конкретный набор переменных моделирования, модуль 216 координации данных извлекает значения данных, ассоциированные с переменными моделирования, с сервера 204 данных. В некоторых вариантах осуществления, перед извлечением модуль 216 координации данных определяет, какие значения данных должны быть извлечены, с помощью карты 218 запрашиваемых данных, которая перечисляет значения данных, доступные на сервере данных. Относительно привязки по времени способа 300, извлечение значений запрашиваемых данных на этапе 310 может происходить в момент времени T_N+1, т.е. в любое время, после того как моделирование началось. В целях описания, моделирование рассматривается как инициированное, когда приложение моделирования пласта-коллектора или модуль 212, либо один, либо как часть более крупного компьютерного приложения, запускается через скрипт, командную строку, компьютерный код, графический интерфейс или любыми другими средствами, после того как система моделирования пласта-коллектора была снабжена предварительно собранными данными, как описано в данном документе. В иллюстрированном варианте осуществления способа 300 модуль 216 координации данных извлекает значения данных перед решением уравнений в каждом временном отрезке, в то время как в альтернативных вариантах осуществления запрашиваемые данные могут извлекаться в различные моменты во время цикла моделирования.

Способ 300 далее переходит к этапу 312 решения, где модуль 216 координации данных определяет, использовать ли значения запрашиваемых данных, извлеченные на этапе 310, чтобы моделировать свойства пласта-коллектора в конкретном временном отрезке. Если колода с входными данными не включает в себя значение предварительно собранных данных для переменной моделирования, тогда переменная моделирования может автоматически быть задана равной запрашиваемому значению. Или, в некоторых вариантах осуществления, внутренне вычисленное значение данных может быть использовано для переменной моделирования вместо значения запрашиваемых данных. Конечно, механизм моделирования может использовать комбинацию предварительно собранных данных, предоставленных с колодой с данными, и запрашиваемых данных, полученных после инициирования механизма моделирования пласта-коллектора. В любом случае, если колода с входными данными включает в себя значение предварительно собранных данных для переменной моделирования, тогда модуль 216 координации данных определяет, устанавливать ли переменную моделирования равной значению запрашиваемых данных или значению предварительно собранных данных. Это определение может быть выполнено любым числом способов, включающих в себя иллюстрированные в предыдущих параграфах. Дополнительно, запрашиваемая переменная моделирования может быть использована в любом числе различных и/или дополнительных способов, чтобы помогать в моделировании интересующего пласта-коллектора, и может не применяться непосредственно к переменным моделирования, как описано выше. Если модуль 216 координации данных определяет не использовать запрашиваемые данные, способ переходит к этапу 314, где предварительно собранные данные из колоды 214 с входными данными используются, чтобы решать уравнения моделирования. Если вместо этого модуль 216 координации данных определяет, что запрашиваемые данные должны быть использованы либо отдельно, либо в комбинации с предварительно собранными данными, способ 300 переходит к этапу 316, где извлеченные значения данных используются, чтобы решать уравнения моделирования в конкретном временном отрезке. В одном варианте осуществления переменные моделирования в уравнениях могут быть заданы равными значениям запрашиваемых данных, а в других вариантах осуществления значения запрашиваемых данных могут использоваться некоторым другим образом. Должно также быть понятно, что в то время как изобретение описывается с точки зрения либо запрашиваемых данных, либо предварительно собранных данных, механизм моделирования пласта-коллектора может также использовать промежуточные данные, сформированные механизмом моделирования из использования вышеупомянутых запрашиваемых или предварительно собранных данных.

После того как система уравнений в конкретном временном отрезке была решена с использованием либо предварительно собранных данных на этапе 314, либо значений запрашиваемых данных на этапе 316, способ 300 переходит к этапу 318 решения, где определяется, остаются ли какие-либо дополнительные временные шаги, чтобы завершать временной период моделирования. Если да, способ 300 возвращается к этапу 310, где модуль 216 координации данных извлекает дополнительные значения запрашиваемых данных с сервера 204 данных для переменных моделирования, ассоциированных с уравнениями в следующем временном отрезке. В некоторых вариантах осуществления обновленное значение данных для конкретной переменной моделирования извлекается, даже если значение данных для той же переменной моделирования было извлечено в ассоциации с предыдущим временным шагом. Таким образом, модель пласта-коллектора, на которой основывается моделирование, постоянно обновляется с помощью самых последних данных датчиков, собранных в пласте-коллекторе. Если модуль моделирования смоделировал полный запрошенный временной период при достижении этапа 318 решения, тогда способ 300 переходит к этапу 320, где выводятся результаты цикла моделирования.

Понятно, что способ 300 использования значений запрашиваемых данных во время моделирования пласта-коллектора иллюстрированного варианта осуществления является просто примером, и в альтернативных вариантах осуществления дополнительные и/или другие этапы могут быть включены в способ. Например, хотя модуль 216 координации данных описывается в способе 300 как извлекающий запрашиваемые данные перед каждым временным шагом во временном периоде моделирования, в других вариантах осуществления модуль координации данных может извлекать запрашиваемые данные в начале каждой итерации в одном или более вычислениях временных шагов.

В одном примерном аспекте настоящее изобретение направлено на способ моделирования месторождения. Способ включает в себя инициирование работы механизма моделирования пласта-коллектора и следом извлечение данных о месторождении из внешнего источника данных через сеть передачи данных. Способ также включает в себя использование извлеченных данных о месторождении, чтобы выполнять моделирование пласта-коллектора.

В другом примерном аспекте настоящее изобретение направлено на способ моделирования месторождения. Способ включает в себя инициирование моделирования месторождения, моделирование основывается, по меньшей мере, частично на уравнении, которое включает в себя переменную моделирования, представляющую характеристику месторождения, и установление соединения с банком данных по сети передачи данных, банк данных содержит данные, собранные датчиками, расположенными в месторождении. Способ также включает в себя, следом за этапом инициирования, извлечение значения запрашиваемых данных, ассоциированного с переменной моделирования, из банка данных и использование значения запрашиваемых данных в соединении с переменной моделирования, чтобы решать уравнение.

В еще одном примерном аспекте настоящее изобретение направлено на способ моделирования месторождения в течение периода времени. Способ включает в себя инициирование моделирования месторождения, моделирование основывается, по меньшей мере, частично на уравнении, которое включает в себя переменную моделирования, представляющую характеристику месторождения, и деление временного периода на множество временных отрезков. Способ также включает в себя установление соединения с банком данных по сети передачи данных, банк данных содержит данные, собранные датчиками, расположенными в месторождении, и извлечение значения запрашиваемых данных, ассоциированного с переменной моделирования, из банка данных. Дополнительно, способ включает в себя использование значения запрашиваемых данных в соединении с переменной моделирования, чтобы решать уравнение для первого временного отрезка во множестве временных отрезков, и повтор извлечения и использования для каждого временного отрезка во множестве временных отрезков.

В дополнительном примерном аспекте настоящее изобретение направлено на машинореализованную систему моделирования пласта-коллектора. Система включает в себя процессор, модуль сетевой связи, соединенный с возможностью обмена данными с процессором, энергонезависимый носитель хранения информации, доступный процессору, и инструкции программного обеспечения, сохраненные на носителе хранения и исполняемые процессором. Инструкции программного обеспечения исполняются процессором для: инициирования работы системы моделирования пласта-коллектора, следом за инициированием работы, извлечения данных о месторождении из внешнего источника данных через сеть передачи данных с помощью модуля сетевой связи и использования извлеченных данных о месторождении, чтобы выполнять моделирование пласта-коллектора.

Вышеупомянутые способы и системы, описанные в данном документе, особенно полезны в создании и выполнении плана разработки пласта-коллектора. Прежде всего, резервуар моделируется, как описано в данном документе, чтобы проектировать план освоения скважины для скважины. В варианте осуществления план освоения буровой скважины включает в себя выбор предложенных стволов скважин в месторождении. План освоения скважины может дополнительно включать в себя план гидроразрыва пласта, который может включать в себя выбор зон разрыва и их позиционирование, жидкостей разрыва, расклинивающих наполнителей и давлений гидроразрыва. В других вариантах осуществления план освоения буровой скважины может включать в себя выбор конкретной траектории для ствола скважины или выбор желаемого давления в скважине, чтобы облегчать массоперенос и поток жидкости в скважине. Механизм моделирования пласта-коллектора может затем быть запущен, чтобы моделировать выработку пласта-коллектора в течение периода времени с использованием предложенных скважин, вместе с запрашиваемыми и предварительно собранными данными из существующего пласта-коллектора. На основе модели может быть реализован план бурения и скважина пробурена в соответствии с планом. Обычные специалисты в области техники поймут, что, в то время как способ изобретения был описан статически как часть реализации плана бурения, способ может также быть реализован динамически. Таким образом, план бурения может быть реализован, и данные из процесса бурения, и, в частности, фактические характеристики потока пласта-коллектора, могут быть использованы, чтобы обновлять модель для бурения дополнительных стволов скважин в пласте-коллекторе. После реализации плана бурения система моделирования пласта-коллектора изобретения может быть использована во время процесса бурения на лету или итеративно, чтобы вычислять и повторно вычислять будущие оценочные показатели потока для пласта-коллектора, поскольку параметры изменяются или уточняются или регулируются во время бурения или выработки. В любом случае, результаты динамических вычислений могут быть использованы, чтобы изменять ранее реализованный план бурения.

В дополнительном примерном аспекте настоящее изобретение направлено на способ для бурения ствола скважины в пласте-коллекторе. Способ включает в себя использование системы моделирования пласта-коллектора изобретения, и как описано в данном документе, чтобы моделировать поток пласта-коллектора и разрабатывать план бурения. После того как поток пласта-коллектора был смоделирован, способ включает в себя подготовку оборудования, чтобы сооружать фрагмент скважины в соответствии с планом бурения, инициирование бурения ствола скважины и после этого бурение ствола скважины в соответствии с планом бурения.

В то время как система моделирования пласта-коллектора была описана в контексте моделирования подземного пласта, предполагается, что механизм моделирования и система, описанные в данном документе, могут также моделировать поверхностный и подповерхностный пласты, связанные вместе. Неограничивающим примером такого механизма моделирования является моделирование потока текучей среды в поверхностной сети, состоящей из подводящих промысловых трубопроводов, магистральных трубопроводов, насосов и оборудования, такого как насосы, компрессоры, клапаны и т.д., связанных со скважиной и резервуаром вместе как объединенная гидродинамическая сеть или система. В таком случае, "веб-ориентированный" механизм моделирования может извлекать и использовать во время моделирования запрашиваемые данные, возникающие из скважины, пласта-коллектора и/или поверхностной сети.

В то время как система моделирования пласта-коллектора была описана прежде всего с точки зрения потока через сеть, которая может состоять из месторождения, неполного месторождения, скважины, множества скважин и магистрального трубопровода, или любого их фрагмента, будет понятно, что система моделирования пласта-коллектора, описанная в данном документе, может быть реализована для сопоставления пластов-коллекторов с сеткой и анализа свойств сетки, таких как давление, насыщение, относительная проницаемость и т.д., во множестве ячеек сетки во множестве временных шагов. В любом случае, выходными данными из таких систем моделирования пласта-коллектора могут быть двухмерные или трехмерные сетки, таблицы или двухмерные графики данных. Например, двухмерный график может иллюстрировать темп добычи нефти (STB/D) в течение периода времени. Аналогично, трехмерный график может иллюстрировать водонасыщение месторождения в течение периода времени.

В то время как некоторые признаки и варианты осуществления изобретения были описаны подробно в данном документе, будет легко понятно, что изобретение охватывает все модификации и улучшения в рамках и духе последующей формулы изобретения. Кроме того, ограничения не накладываются на детали конструкции или проекта, показанных в данном документе, отличных от описанных в формуле изобретения ниже. Кроме того, специалисты в области техники поймут, что описание различных компонентов, которые ориентируются вертикально или горизонтально, не предполагается в качестве ограничений, а предусматривается для удобства описания изобретения.

Следовательно очевидно, что конкретные иллюстративные варианты осуществления, раскрытые выше, могут быть изменены или модифицированы, и все такие изменения рассматриваются в рамках и духе настоящего изобретения. Кроме того, термины в формуле изобретения имеют очевидное и обычное значение, если иное не задано явно и определенно патентообладателем.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для моделирования пласта-коллектора. Описывается способ моделирования месторождения. В одном аспекте открытия способ включает в себя инициирование работы механизма моделирования пласта-коллектора и, следом за инициированием работы механизма моделирования, извлечение данных о месторождении из внешнего источника данных через сеть передачи данных и использование извлеченных данных как части выполняющегося моделирования. В некоторых вариантах осуществления, колода с данными может предоставляться механизму моделирования, прежде чем будет инициирована работа механизма моделирования. Колода с данными может включать в себя информацию для установления сетевых линий связи между механизмом моделирования пласта-коллектора и внешним сервером данных. Технический результат - повышение точности данных моделирования. 3 н. и 17 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ моделирования месторождения, содержащий этапы, на которых:
инициируют работу механизма моделирования пласта-коллектора;
следом за инициированием работы извлекают запрашиваемые данные о месторождении из внешнего источника данных через сеть передачи данных и
используют извлеченные запрашиваемые данные о месторождении, чтобы выполнять моделирование пласта-коллектора с помощью механизма моделирования пласта-коллектора.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором предоставляют набор данных механизму моделирования пласта-коллектора перед инициированием работы, при этом набор данных включает в себя предварительно собранные данные о месторождении.

3. Способ по п. 2, при этом набор данных включает в себя данные, чтобы разрешать доступ к внешнему источнику данных.

4. Способ по п. 1,при этом выполнение моделирования пласта-коллектора содержит этап, на котором решают уравнение для множества временных шагов; и
при этом запрашиваемые данные о месторождении извлекаются из внешнего источника данных в начале, по меньшей мере, одного временного шага.

5. Способ по п. 4,при этом этап решения уравнения содержит этап, на котором выполняют множество итераций, ассоциированных с уравнением, на каждом этапе данных; и
при этом запрашиваемые данные о месторождении извлекаются из внешнего источника данных в начале, по меньшей мере, одной итерации.

6. Способ по п. 1,при этом инициирование работы механизма моделирования пласта-коллектора начинается в момент времени T_n и
при этом извлечение запрашиваемых данных о месторождении из внешнего источника данных начинается в момент времени T_n+1.

7. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором предоставляют набор данных механизму моделирования пласта-коллектора в момент времени T_n-1, при этом набор данных включает в себя запрашиваемые данные о месторождении и данные, чтобы разрешать доступ к внешнему источнику данных, инициируют работу механизма моделирования пласта-коллектора в момент времени T_n и извлекают запрашиваемые данные о месторождении из внешнего источника данных в момент времени T_n+1.

8. Способ моделирования месторождения, содержащий этапы, на которых:
инициируют моделирование месторождения, моделирование основывается, по меньшей мере, частично на уравнении, которое включает в себя переменную моделирования, представляющую характеристику месторождения;
устанавливают соединение с банком данных через сеть передачи данных, банк данных содержит данные, собранные посредством датчиков, размещенных в месторождении;
следом за этапом инициирования извлекают значение запрашиваемых данных, ассоциированное с переменной моделирования, из банка данных; и
используют значение запрашиваемых данных совместно с переменной моделирования, чтобы решать уравнение.

9. Способ по п. 8, при этом использование включает в себя этап, на котором определяют, задавать ли переменную моделирования равной значению запрашиваемых данных.

10. Способ по п. 8, дополнительно включающий в себя этап, на котором перед инициированием принимают колоду с входными данными, имеющую значение предварительно собранных данных, ассоциированное с переменной моделирования.

11. Способ по п. 10, при этом использование включает в себя этап, на котором определяют, задавать ли переменную моделирования равной значению запрашиваемых данных или равной значению предварительно собранных данных.

12. Способ по п. 11, при этом определение включает этап, на котором сравнивают значение запрашиваемых данных и значение предварительно собранных данных, чтобы определять различие между ними.

13. Способ по п. 10, при этом колода с входными данными включает в себя параметры соединения, используемые для установления соединения с банком данных.

14. Способ по п. 13, при этом установка соединения включает в себя этап, на котором осуществляют аутентификацию с банком данных с использованием параметров соединения.

15. Способ по п. 8, дополнительно включающий в себя этап, на котором решают уравнение множество раз во время моделирования месторождения; при этом этап, на котором извлекают значение запрашиваемых данных, выполняется перед решением уравнения в каждый из множества раз.

16. Способ по п. 8, при этом извлечение включает в себя этап, на котором сопоставляют переменную моделирования со значением запрашиваемых данных, сохраненным в банке данных, с помощью карты данных.

17. Способ по п. 8, дополнительно содержащий этапы, на которых:
моделируют месторождение для выбранного периода времени;
делят временной период на множество отрезков времени;
используют значение запрашиваемых данных совместно с переменной моделирования, чтобы решать уравнение для первого временного отрезка во множестве временных отрезков; и
повторяют извлечение и использование для каждого временного отрезка во множестве временных отрезков.

18. Способ по п. 17, дополнительно включающий в себя этап, на котором решают уравнение с помощью множества итераций в каждом временном отрезке, при этом извлечение выполняется перед каждой итерацией во множестве итераций.

19. Способ по п. 8, дополнительно содержащий этап, на котором бурят скважину в месторождении на основе выходных данных из моделирования месторождения.

20. Способ по п. 17, дополнительно включающий в себя этап, на котором извлекают перед инициированием колоду с входными данными, имеющую значение предварительно собранных данных, ассоциированное с переменной моделирования в нем, при этом использование включает в себя этап, на котором определяют, задавать ли переменную моделирования равной значению запрашиваемых данных или равной значению предварительно собранных данных.

21. Способ по п. 20, при этом определение включает в себя этап, на котором сравнивают значение запрашиваемых данных и значение предварительно собранных данных, чтобы определять различие между ними.

22. Способ по п. 20, при этом колода с входными данными включает в себя параметры соединения, используемые для установления соединения с банком данных, и при этом установка соединения включает в себя этап, на котором выполняют аутентификацию с банком данных с помощью параметров соединения.

23. Способ по п. 17, при этом извлечение включает в себя этап, на котором сопоставляют переменную моделирования со значением запрашиваемых данных, сохраненным в банке данных, с помощью карты данных.

24. Машинореализованная система моделирования пласта-коллектора, система содержит:
процессор;
модуль сетевой связи, соединенный с возможностью обмена данными с процессором;
энергонезависимый носитель хранения информации, доступный для процессора; и
инструкции программного обеспечения, сохраненные на носителе хранения и исполняемые процессором для:
инициирования работы механизма моделирования пласта-коллектора;
следом за инициированием работы извлечения запрашиваемых данных о месторождении из внешнего источника данных через сеть передачи данных с помощью модуля сетевой связи и
использования извлеченных данных о месторождении, чтобы выполнять моделирование пласта-коллектора.

25. Машинореализованная система моделирования пласта-коллектора по п. 24, дополнительно содержащая инструкции программного обеспечения для применения набора данных к механизму моделирования пласта-коллектора перед инициированием работы, при этом набор данных включает в себя предварительно собранные данные о месторождении.

26. Машинореализованная система моделирования пласта-коллектора по п. 25, при этом набор данных включает в себя данные, чтобы разрешать доступ к внешнему источнику данных.

27. Машинореализованная система моделирования пласта-коллектора по п. 24,
при этом выполнение моделирования пласта-коллектора содержит решение уравнения для множества временных шагов и
при этом запрашиваемые данные о месторождении извлекаются из внешнего источника данных в начале, по меньшей мере, одного временного шага.

28. Машинореализованная система моделирования пласта-коллектора по п. 27,
при этом этап решения уравнения содержит выполнение множества итераций, ассоциированных с уравнением; и
при этом запрашиваемые данные о месторождении извлекаются из внешнего источника данных в начале, по меньшей мере, одной итерации.

29. Машинореализованная система моделирования пласта-коллектора по п. 24,
при этом инициирование работы механизма моделирования пласта-коллектора начинается в момент времени T_n; и
при этом извлечение запрашиваемых данных о месторождении из внешнего источника данных начинается в момент времени T_n+1.

30. Машинореализованная система моделирования пласта-коллектора по п. 24, дополнительно содержащиая инструкции программного обеспечения для предоставления набора данных механизму моделирования пласта-коллектора в момент времени T_n-1, при этом набор данных включает в себя запрашиваемые данные о месторождении и данные, чтобы разрешать доступ к внешнему источнику данных, инициирования работы механизма моделирования пласта-коллектора в момент времени T_n и извлечения запрашиваемых данных о месторождении из внешнего источника данных в момент времени T_n+1.