闭合回路油藏管理

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1、-级类目：油气开发二级类目：其它三级类目：其它技术类型：前沿技术闭合回路油藏管理摘要我们讨论了实施以“闭合回路”模型为基础的油藏管理的概念和计算方法。“闭合回路”油藏管理也叫“实时”油藏管理，这包括（不确定的）油藏和生产系统模型的使用与牛产测量和其它数据（例如时间推移地震）的结合，从而不断地更新模型。这项工作的主要灵感来自制造业普遍使用的测量和控制理论以及气象学或海洋学使用的数据同化技术。实施闭合回路油藏管理的重要步骤是最优化的开发、数据同化和模型简化技术，尤其是它们在油藏管理工作流程中的综合应用。作为例子，我们发表了在不确定油藏

2、条件下用实时生产数据进行以模型为基础的优化水駆控制试验的早期结果。弓I言开放回路和闭合回路油藏管理图1把油藏管理描述为一个以模型为基础的控制过程。该系统（图1的顶部）由一个或更多的油藏、井和设施组成。系统的状态（即油藏屮的压力和饱和度、井中的压力和相流量等）只是对来自地面或井下各种传感器的实测输出以及更间接测量（例如时间推移地震）的很有限了解。不仅测量不足，而且还含冇噪声。此外，对系统的输入了解也很冇限（例如注水速率或气举速率可大致地了解，但含水层支持是一个很大的未知数）。未知输入也可解释为噪声。在生产开始以前，没有任何测量是可用

3、的，因此所建议的系统控制（即油出开发计划）必须以静态和动NoIminputOptimlzHlon图1用以模型为基础的闭合回路控制过程表示的油藏管理态油藏模型为基础，这些模型是根据露头研究、地震、试井等建立数据的。在油藏生产的早期阶段就口J以获得生产数据，然后用來管理仃常操作。换言之，生产测试数据和井11压力读数是用來控制油气生产以满足口常目标的，尽管常常没有任何形式的正规系统模型。然而，较长期的油藏管理常常是建立在没冇考虑生产数据的初始油藏模型基础上的。因此，较长期的过程控制是在没有反馈（也就是开放回路）的情况下进行的。在讨论用实

4、测生产数据将油藏管理变为闭合回路控制过程之前，我们将首先集中处理将实测数据用于典型测量和控制理论的不同方式。在过程控制起作用的许多行业，除了状态变量以外，对系统的特性相对来说了解得较多。内部过程变量不能直接测量，例如，机器人手臂中的应力可能很难直接测量。在这种情况下,将系统模型与实测输入和输出一起使用可再建状态。机器人手臂末端的实测加速度再加上手臂的动态模型就可用來估计内部应力。这样手臂的运动就可以控制，应力也就不会超过某一水平。这意味着冇了已知参数，系统模型就可用作难以直接测量的状态的观察者，实现系统的闭合冋路控制。如果系统参数

5、没有很好地了解，就会发生不同的情况。这促进了实测输入和输出的另一种使用，即判断未知系统参数的价值，或随时间不断修正它们的价值。在最极端的情况卜，系统模型不过是输入与输出Z间的一种数学关系。这样的系统模型通常叫做“数据驱动”或“黑盒”模型，与此相反的是主要建立在已知关系（例如守恒定律）基础上的盒”模型。然而，口盒模型常常含有许多需要用实测输入和输出数据调整的参数。目前的发展水平用黑盒模型进行闭合回路油藏管理的例了是用递减曲线来预测未来的井动态和油藏动态。物质平衡模世也可归类为黑盒模世。建立在诸如质量守恒、达四定律和蒸发液平衡等物理学

6、基础上的有限差分或有限元油藏模型当然可归类为白盒模型。由于地质的不确定性，它们通常只是真实情况的粗略近似，像渗透率和孔隙度这样的模型参数也具冇很人程度的不确定性。因此，这样的油藏模型的预测价值是有限的，并趋向丁•随时间恶化。这有时导致了用适应模型参数的方式进行模型的“丿刃史拟合”，以便使预测结果接近实测生产数据。这当然是模型修正的一种形式。因此可以认为，以历史拟合模型为基础的油藏管理是闭合冋路油藏管理。传统的历史拟合有许多缺点：1）它通常是在几年的周期以后实施的；2）拟合技术通常很特别，并包含模型参数的手工调整，而不是进行系统的参

7、数更新；3）状态变量、模型参数和实测数据屮的不确定性通常没冇明确地考虑；4）所产生的历史拟合模型通常违反了基本地质约束；5）最糟糕的是，修正的模型虽可完美地复制生产数据，但却没有预测能力，因为用少得多的测量来调整大量未知参数已使得它调整过度。图2价值凹路为了克服这些缺点，过去20年来开发了几种“自动”丿力史拟合方法。这些方法形成了闭合冋路油藏管理的重要组成部分。时间和空间标度油藏管理是E&P行业中以闭合回路形式实施的几个过程Z-o图2描述了一个普通的份迸冋路，该回路包含图1屮的所有元素，只是在组织形式上稍有差异并包含一些附加元素。

8、价值回路能够在石油生命周期的所冇阶段辨别。将它们分类的一种方式是考虑它们的时间和空间标度。图3给出了三个吋空域中的一种细分，但还能轻易地进一步细化，例如，把生产管理划分为生产操作和生产优化，或把油藏管理分为油藏监视和油III开发规划。然而，留下的是