專利名稱：使用動態(tài)產(chǎn)量標準來規(guī)劃井位置的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括地涉及對井位置(目標)和相應(yīng)井眼的規(guī)劃。更為具體地，本發(fā)明涉及使用動態(tài)產(chǎn)量標準以最佳地規(guī)劃多個井位置和相應(yīng)的井眼。
背景技術(shù)：
在石油和天然氣工業(yè)中，在目前用于油氣田的多井軟件包規(guī)劃的實踐中，不包括根據(jù)油氣田的產(chǎn)量和相關(guān)的經(jīng)濟情況來確定井和其目標完井區(qū)的最佳布局。目前，井規(guī)劃局限于在模擬器中使用人工和耗時的評估方法在靜態(tài)地質(zhì)模型中評估用于井規(guī)劃的一些場景。該傳統(tǒng)的井規(guī)劃方法及其相關(guān)技術(shù)局限于多個離散的規(guī)劃步驟。例如，在由Cullick等人所著的“具有油氣藏不確定性的井位置的最佳油氣田開發(fā)規(guī)劃(Optimal Field Development Planning of Well Locations with Reservoir Uncertainty) ” ( "SPE 96986”)中，一部分井規(guī)劃過程被描述為通過在模擬器中優(yōu)化射孔區(qū)的移動而自動執(zhí)行，以評估油氣田的產(chǎn)量。類似地，7，096，172號的美國專利描述了基于地質(zhì)層靜態(tài)性能的自動化油井目標選擇。在SPE 96986中描述的工作流程開始于油氣田的靜態(tài)地質(zhì)基礎(chǔ)模型，其可包括孔隙度、滲透性等。根據(jù)靜態(tài)地質(zhì)模型和三維網(wǎng)格、笛卡爾網(wǎng)格或角點網(wǎng)格中的各種相應(yīng)性能來規(guī)劃新的井位置。例如，將新的井位置和相關(guān)特性作為三維網(wǎng)格中的位置導出。然后在i、j、k網(wǎng)格坐標中計算射孔并將該射孔作為井射孔段導出。然后通過在模擬器的數(shù)據(jù)卡片組中選取決策變量來順應(yīng)模型；選取受網(wǎng)格邊界條件制約的射孔的Δ i、Δ j、Ak;選取射孔開關(guān)參數(shù)；并建立目標函數(shù)。然后通過在SPE 96986中進一步描述的技術(shù)來執(zhí)行模型。然而，在SPE 96986和7，096，172號的美國專利中所描述的、通過引用方式并入于此的技術(shù)和工作流程沒有描述用于以下的解決方案i)優(yōu)化同時校驗井的可鉆性和危險； )計算對真實井的幾何參數(shù)/軌跡和與管道及傳送系統(tǒng)的回接連接的更新；iii)采用來自石油、氣和水的動態(tài)流動的真實產(chǎn)量來定位最佳的地層射孔區(qū)。換句話講，這些傳統(tǒng)技術(shù)和工作流程只是將射孔從一個網(wǎng)格位置移動到另一個網(wǎng)格位置，而沒有重新計算井眼的幾何參數(shù)并施加鉆井約束。因此需要采用動態(tài)產(chǎn)量標準來自動規(guī)劃井位置。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明通過提供用于采用動態(tài)產(chǎn)量標準來自動規(guī)劃井位置的系統(tǒng)和方法， 滿足了上述需求并克服了一個或更多個現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。在一個實施例中，本發(fā)明包括用于規(guī)劃井位置的計算機實施方法，其包括i)根據(jù)井目標從其初始位置的移動，定義井目標的決策變量范圍；ii)定義井位置的目標函數(shù); iii)初始化包含井目標的射孔段的開/關(guān)變量；iv)定義停止標準；ν)定義井目標的約束和地表下井規(guī)劃約束；vi)定義每個受井目標約束和一組或更多組屬性過濾器的制約的井目標的坐標；vii)計算井位置的地表下井規(guī)劃，其連接每個符合該地表下井規(guī)劃約束的井目標；viii)放棄每個不符合該地表下井規(guī)劃約束的井目標；ix)計算該地表下井規(guī)劃的輪廓數(shù)據(jù)；X)根據(jù)一組或更多組屬性過濾器計算井射孔；xi)根據(jù)井射孔、地表下井規(guī)劃和輪廓數(shù)據(jù)來模擬產(chǎn)量；xii)根據(jù)來自模擬產(chǎn)量的數(shù)據(jù)計算該目標函數(shù)；和xiii)確定是否滿足停止標準。在另一個實施例中，本發(fā)明包括用于實施用于規(guī)劃井位置的計算機可執(zhí)行指令的程序載體裝置。所述指令是可執(zhí)行的，以實施i)根據(jù)井目標從其初始位置的移動，定義井目標的決策變量范圍；ii)定義井位置的目標函數(shù)；iii)初始化包含井目標的射孔段的開/ 關(guān)變量；iv)定義停止標準；V)定義井目標的約束和地表下井規(guī)劃約束；Vi)定義每個受井目標約束和一組或更多組屬性過濾器的制約的井目標的坐標；Vii)計算井位置的地表下井規(guī)劃，其連接每個符合該地表下井規(guī)劃約束的井目標；Viii)放棄每個不符合該地表下井規(guī)劃約束的井目標；ix)計算該地表下井規(guī)劃的輪廓數(shù)據(jù)；X)根據(jù)一組或更多組屬性過濾器來計算井射孔；xi)根據(jù)井射孔、地表下井規(guī)劃和輪廓數(shù)據(jù)來模擬產(chǎn)量；xii)根據(jù)來自模擬產(chǎn)量的數(shù)據(jù)計算該目標函數(shù)；和xiii)確定是否滿足停止標準。此外在另一個實施例中，本發(fā)明包括一種用于攜載數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的程序載體裝置，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)域，所述數(shù)據(jù)域包括基于動態(tài)產(chǎn)量標準和目標函數(shù)的井規(guī)劃，該井規(guī)劃表示具有地質(zhì)模型上的射孔位置的多個井眼軌跡。從下面的各種實施例和有關(guān)附圖的說明中，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)勢和實施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得顯而易見。


下面參考所附附圖對本發(fā)明進行描述，其中同樣的要素引用同樣的參考標號，并且其中圖1為例示了用于實施本發(fā)明的系統(tǒng)的框圖。圖2為例示了用于實施本發(fā)明的方法的一個實施例的流程圖。圖3A為例示了用于實施本發(fā)明的方法的另一個實施例的流程圖。圖;3B為例示了用于實施本發(fā)明的方法的另一個實施例的流程圖。圖4為例示圖2中的步驟212的圖像。圖5為例示圖2中的步驟216的圖像。圖6為例示圖2中的步驟218的圖像。圖7為例示圖2中的步驟222的圖像。
具體實施例雖然專門地描述了本發(fā)明的主題，但是該描述本身并不旨在限制本發(fā)明的范圍。 因此所述主題也可與其它目前或?qū)淼募夹g(shù)相結(jié)合而用其它方式實施，從而包括與此處所描述的步驟類似的不同步驟或步驟的組合。而且，盡管術(shù)語“步驟”在此處可用于描述所使用方法的不同要素，但是該術(shù)語不應(yīng)解釋為暗示在此處所公開的各種步驟之中或之間的任何特定順序，除非說明書明確地限定了特定的順序。系統(tǒng)說明本發(fā)明可通過由計算機執(zhí)行的、一般被稱作軟件應(yīng)用或應(yīng)用程序的計算機可執(zhí)行
6指令程序，比如程序模塊來實施。軟件可包括例如例程、程序、對象、組件和執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)嵤┨囟ǖ某橄髷?shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。軟件形成了容許計算機根據(jù)輸入源作出反應(yīng)的界面。由蘭德馬克繪圖公司(Landmark Graphics Corporation)銷售的商業(yè)軟件應(yīng)用 AssetPlannerTM、Network PlannerTM、DataStudiow 禾口 NEXUSis，或可選地，VIPfil可作為界面應(yīng)用程序使用來實施本發(fā)明。所述軟件也可與其它代碼區(qū)段合作以啟動各種任務(wù)，該任務(wù)響應(yīng)于連同接收到的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源一同被接收的數(shù)據(jù)。軟件可被存儲和/或攜載在任何種類的存儲介質(zhì)上，比如CD-ROM、磁盤、磁泡存儲器和半導體存儲器(例如，各種類型的RAM或 ROM)。另外，軟件和其結(jié)果可以在比如光纖、金屬導線、可用空間的多種載體介質(zhì)上傳輸，和 /或通過比如因特網(wǎng)的任意種類的網(wǎng)絡(luò)傳輸。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明可用多種計算機系統(tǒng)配置實施，包括手持裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的或用戶可編程的電子產(chǎn)品、微型計算機、大型計算機等。 任何數(shù)量的計算機系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)對于本發(fā)明的使用都是可以接受的。本發(fā)明也可在分布式計算環(huán)境中實施，其中任務(wù)是由通過通訊網(wǎng)絡(luò)連接的遠程處理裝置完成的。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可位于包括記憶存儲裝置的本地和遠程的計算機存儲介質(zhì)內(nèi)。因此本發(fā)明可與計算機系統(tǒng)或其它處理系統(tǒng)中的各種硬件、軟件或者其組合結(jié)合實施。現(xiàn)在參考圖1，例示了用于在計算機上實施本發(fā)明的系統(tǒng)的框圖。所述系統(tǒng)包括計算單元，有時稱為計算系統(tǒng)，其包括存儲器、應(yīng)用程序、用戶接口和處理單元。計算單元只是合適的計算環(huán)境的一個實例，并不旨在對本發(fā)明的使用范圍或功能性提出任何限制。該存儲器主要存儲應(yīng)用程序，其也可被描述為包含計算機可執(zhí)行指令的程序模塊，該指令由用于實現(xiàn)此處所描述的和圖2-7中所例示的方法的計算單元執(zhí)行。因此該存儲器包括井規(guī)劃模塊，其能夠?qū)崿F(xiàn)參考圖2-7所例示和描述的方法?；A(chǔ)模型包括油田的靜態(tài)地質(zhì)模型，其可包括孔隙度、滲透性等。然后由AssetPlarmer^H用基礎(chǔ)模型根據(jù)靜態(tài)地質(zhì)模型和三維網(wǎng)格、笛卡爾網(wǎng)格或角點網(wǎng)格中的各種相應(yīng)性能來計算新的井目標和井規(guī)劃。例如，將新的井目標和井規(guī)劃作為三維網(wǎng)格中的位置導出至Network Planner 。然后 Network Planner 使用分配值計算與井規(guī)劃有關(guān)的井特征。然后Dat必tudioTM處理井規(guī)劃和井特征，從而使用分配值計算i、j、k網(wǎng)格空間內(nèi)的射孔，并將其作為井射孔段導出至 DMS模型。井規(guī)劃模塊包括DMS模型，其可根據(jù)參考圖2-7所例示和描述的方法執(zhí)行。如參考圖2-7所進一步描述的，在運行DMStsJJ間，井規(guī)劃模塊也可與基礎(chǔ)模型、AssetPlarmer 、 Network PlannerTM 禾口 DataStudioTM 交互作用。盡管計算單元示出為具有通用存儲器，但計算單元通常包括多種計算機可讀介質(zhì)。舉例來講但非限制的，計算機可讀介質(zhì)可包括計算機存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)。計算系統(tǒng)存儲器可包括易失性和/或非易失性存儲器形式的計算機存儲介質(zhì)，比如只讀存儲器(ROM) 和隨機存取存儲器(RAM)?；镜妮斎?輸出系統(tǒng)￠10 —般存儲在ROM內(nèi)，其包含有助于比如當啟動時在計算單元內(nèi)的元件之間傳遞信息的基本例程。RAM —般包含數(shù)據(jù)和/或程序模塊，該數(shù)據(jù)和/或程序模塊可以立即訪問處理單元和/或由處理單元即刻操作。舉例來講但非限制的，計算單元包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、其它程序模塊和程序數(shù)據(jù)。該存儲器中所示的組件也可包含在其它可移動/不可移動、易失性/非易失性計算機存儲介質(zhì)內(nèi)。僅僅作為示例，硬盤驅(qū)動器可從不可移動、非易失性磁介質(zhì)讀取或向其寫入，磁盤驅(qū)動器可從可移動、非易失性磁盤讀取或向其寫入，并且光盤驅(qū)動器從可移動、非易失性光盤比如CD ROM或者其它光學介質(zhì)讀取或向其寫入。其它能夠在該示例性操作環(huán)境中使用的可移動/不可移動、易失性/非易失性計算機存儲介質(zhì)可包括但不限于盒式磁帶、閃存卡、數(shù)字通用盤、數(shù)字錄像帶、固態(tài)RAM、固態(tài)ROM等。因此，上面所討論的驅(qū)動器和其相關(guān)的計算機存儲介質(zhì)存儲和/或攜載有計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊和其它用于計算單元的數(shù)據(jù)。用戶可以通過用戶接口將指令和信息輸入計算單元，該用戶接口可以是比如鍵盤和定點裝置的輸入裝置，通常指的是鼠標、軌跡球或觸摸墊。輸入裝置可以包括麥克風、操縱桿、碟形衛(wèi)星天線、掃描儀等。這些和其它輸入裝置通常通過耦合至系統(tǒng)總線的用戶接口與處理單元連接，但是也可通過其它接口或總線結(jié)構(gòu)連接，比如并行端口或者通用串行總線(USB)。監(jiān)視器或者其它類型的顯示裝置可通過比如視頻接口的接口連接到系統(tǒng)總線。除了監(jiān)視器之外，計算機也可包括其它外圍輸出裝置，比如揚聲器和打印機，其可通過輸出外圍接口連接。盡管未示出計算單元的許多其它內(nèi)部組件，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會理解，這樣的組件和其相互連接關(guān)系是公知的。方法說明現(xiàn)在參考圖2，流程圖例示了用于實施本發(fā)明的方法200的一個實施例。步驟 202-208與DMStm模型相關(guān)聯(lián)，且步驟210-232與DMStm可執(zhí)行程序(DMStm Execution)相關(guān)聯(lián)。因此DM^1模型和DM^1可執(zhí)行程序(步驟202-232)可以由圖1中所例示的井設(shè)計模塊以計算機實施方法來處理。使用圖1中所例示的用戶接口，步驟202-212可作為井規(guī)劃模塊的輸入而實施。在步驟202中，將每個井目標的決策變量范圍定義為在由i、j、k坐標限定的網(wǎng)格中從井目標的最初位置的移動。換句話講，根據(jù)井目標從其最初位置的移動來限定每個井目標的決策變量范圍。每個井目標的決策變量范圍表示該井目標在網(wǎng)格內(nèi)可接受的移動范圍。可對每個井目標使用相同的決策變量范圍或者每個井目標可具有其自己的決策變量范圍。井目標一般表示滿足預(yù)定約束和屬性過濾器的建議的井位置。在步驟204中，定義用于井位置的目標函數(shù)。例如，目標函數(shù)可包括表示根據(jù)經(jīng)濟度量或產(chǎn)量度量的井位置最佳地點的對象。典型的經(jīng)濟和產(chǎn)量度量可包括例如最大凈現(xiàn)值 (NPV)、最小水產(chǎn)量、最大油回收量、最小資本成本、最小風險和最大回報率。在步驟206中，先前計算出的用于每個射孔段的開/關(guān)變量被初始化。開/關(guān)變量僅是決策變量，其表示根據(jù)步驟227的結(jié)果，可包含井目標的射孔段是開還是關(guān)。對于初始化，開/關(guān)變量優(yōu)選為開。在步驟208中，定義停止標準。例如，停止標準可包括比如以下的因素或事項i) 方法200的最大迭代；ii)目標NPV或所獲得的油回收量；iii)確定的總體最優(yōu)性；和iv) 離散變量的所有組合的窮舉。優(yōu)選地，停止標準包括方法200的最大迭代次數(shù)。在步驟210中，定義每個井目標的約束并且定義地表下井規(guī)劃的約束。地表下井規(guī)劃約束可包括井幾何約束、井類型約束或鉆井成本約束。井幾何參數(shù)約束表示最大井延伸度、最大偏轉(zhuǎn)率或彎曲程度中的一個。井類型約束表示水平、傾斜、多邊、多目標、單目標、 生產(chǎn)井或注水井之中的一個。井目標約束可包括，例如每個井目標的最小或最大間隔以及井目標的最大數(shù)量。在步驟212中，使用步驟210中所定義的約束和一組或更多組屬性過濾器，定義每個井目標的i、j、k坐標。換句話講，定義每個受井目標約束和一組或更多組屬性過濾器的制約的井目標的坐標。一組或更多組屬性過濾器可包括例如由圖4中的圖像所例示的孔隙容積。在圖4中，圖像包括例示了包含多個網(wǎng)格元素的三維網(wǎng)格的顯示器400。每個網(wǎng)格元素包括坐標。例如，根據(jù)圖表404，網(wǎng)格元素402包括坐標36(i)J8(j)和l(k)。圖表404 也可用于顯示網(wǎng)格元素402的孔隙容積的屬性過濾器的值。因此屬性過濾器包括分配給圖 4中每個網(wǎng)格元素的屬性值。在三維網(wǎng)格中，不同屬性值由不同的灰度區(qū)分。例如，在三維網(wǎng)格上識別斷層406、408、410、412和414。因此，如圖5中圖像所例示的，每個屬性過濾器限制了可能的井目標地點或位置。在圖5中，圖像包括顯示器500，其例示了圖4中所示的相同的三維網(wǎng)格、屬性過濾器和斷層。另外，井目標502446以由參考圖4所描述的屬性過濾器所限定的地點和位置例示出。在步驟214中，方法200確定是否存在初始迭代。如果方法200處于初始迭代狀態(tài)，則方法200繼續(xù)至步驟218。如果方法200不處于初始迭代狀態(tài)，則方法200繼續(xù)至步驟 216
在步驟216中，利用本領(lǐng)域所公知的技術(shù)將每個井目標的八i、Δ j、Ak坐標加到每個井目標最初的i、j、k坐標上。換句話講，在步驟230中，將每個井目標的更新坐標分別加到各個井目標最初的i、j、k坐標上。以這種方式，可根據(jù)其更新的坐標重新定位每個井目標。在步驟218中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)計算每個井位置的地表下井規(guī)劃，如圖6的圖像所例示，該地表下井規(guī)劃連接每個滿足地表下井規(guī)劃約束的井目標。放棄每個不滿足地表下井規(guī)劃約束的井目標。在圖6中，圖像包括例示了作為示例性傾斜井的兩個地表下井規(guī)劃的顯示器600。一個井規(guī)劃包括井眼602、604、606、608、610、61214、616、618、620、 624和646，其對應(yīng)于各個井目標。另一個井規(guī)劃包括井眼626、628、630、632、634、636、638、 640、642和644，其也對應(yīng)于各個井目標。圖6中所例示的井目標、三維網(wǎng)格、斷層和屬性過濾器與圖5中所例示的井目標、三維網(wǎng)格、斷層和屬性過濾器相同。在計算機實施方法中， 圖1所例示的AssetPlarmer 可用于執(zhí)行該步驟。在步驟220中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)計算每個地表下井規(guī)劃的輪廓數(shù)據(jù)。例如， 輪廓數(shù)據(jù)可包括表示從地表下位置(例如圖6中所例示)到表面連接的管道和管道系統(tǒng)連接以及軌跡的數(shù)據(jù)。在計算機實施方法中，圖1所例示的Network Planner 可用于執(zhí)行該步驟。在步驟222中，如圖7的圖像所例示，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)計算每個井射孔?；谝唤M或更多組屬性過濾器，計算每個與井目標相關(guān)聯(lián)的井眼的井射孔。在圖7中，圖像包括顯示器700，其例示了如圖6所示的相同的井規(guī)劃、井目標、三維網(wǎng)格、斷層和屬性過濾器。另外，一個井規(guī)劃包括井射孔710、712和714，其基于一組或更多組屬性過濾器設(shè)置于每個相應(yīng)的井眼610,612和614。同樣，其它井規(guī)劃包括井射孔720,726,728和734上， 其基于一組或更多組屬性過濾器設(shè)置于每個相應(yīng)的井眼620、6沈、6觀和634上。因此，每個屬性過濾器限制了每個井射孔的可能地點或位置。在計算機實施方法中，圖1所例示的 DataStudioTM可用于執(zhí)行該步驟。
在步驟224中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)，基于井射孔、每個地表下井規(guī)劃和相應(yīng)的輪廓數(shù)據(jù)來模擬產(chǎn)量。以這種方式來模擬表示模擬的產(chǎn)量數(shù)據(jù)的動態(tài)產(chǎn)量標準。在計算機實施方法中，圖1所例示的NEXUSib或VIPe可用于執(zhí)行該步驟。在步驟226中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)，基于來自模擬產(chǎn)量的數(shù)據(jù)計算目標函數(shù)。 在計算機實施方法中，excel制表軟件或任何其它公知的經(jīng)濟學計算器可用于執(zhí)行該步驟。在步驟227中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)，將最后計算出的目標函數(shù)與每個先前計算出的目標函數(shù)進行比較，以確定計算出的最佳目標函數(shù)。如果方法200處于初始迭代狀態(tài)，則計算出的最佳目標函數(shù)為最后計算出的目標函數(shù)。在計算機實施方法中，任何公知的優(yōu)化算法可用于執(zhí)行該步驟。在步驟228中，方法200確定是否滿足停止標準。如果滿足停止標準，則方法200 繼續(xù)至步驟232。如果不滿足停止標準，則方法200繼續(xù)至步驟230。在步驟230中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)和來自步驟227的計算出的最佳目標函數(shù)， 更新每個受決策變量范圍制約的井目標的Δ 、和Ak。另外，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)和來自步驟227的計算出的最佳目標函數(shù)，以同樣的方式更新開/關(guān)變量。在計算機實施方法中，任何公知的優(yōu)化器可用于執(zhí)行該步驟。在步驟230完成后，方法200返回到步驟214， 并且方法200重復地繼續(xù)執(zhí)行步驟216-228，直到符合停止標準。在步驟232中，每個井規(guī)劃一般以如圖7所例示的形式示出。因此，步驟232中所顯示的井規(guī)劃可包括地表下井規(guī)劃和相應(yīng)的輪廓數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在參考圖3A，流程圖例示了用于實施本發(fā)明的方法300A的另一個實施例。步驟 302A-308A與DMStm模型相關(guān)聯(lián)，且步驟310A-332A與DMStm可執(zhí)行程序(DMStm Execution) 相關(guān)聯(lián)。因此，DMStm模型和DMStm可執(zhí)行程序(步驟302A-332A)可以由圖1中所例示的井規(guī)劃模塊以計算機實施方法處理。使用圖1中所例示的用戶接口，步驟302A-312A可作為井規(guī)劃模塊的輸入來實施。在步驟302A中，將每個井目標的決策變量范圍定義為在x、y、z空間內(nèi)從井目標的最初位置的移動。換句話講，根據(jù)井目標從其最初位置的移動來定義每個井目標的決策變量范圍。每個井目標的決策變量范圍表示井目標在網(wǎng)格內(nèi)的可接受的移動范圍。可對每個井目標使用相同的決策變量范圍，或者每個井目標可具有其自己的決策變量范圍。井目標一般表示符合預(yù)定約束和屬性過濾器的、建議的井位置。在步驟304A中，定義井位置的目標函數(shù)。例如，目標函數(shù)可包括表示基于經(jīng)濟度量或產(chǎn)量度量的井位置的最佳地點的目標。典型的經(jīng)濟和產(chǎn)量度量可包括例如最大凈現(xiàn)值 (NPV)、最小水產(chǎn)量、最大油回收量、最小投資成本、最小風險和最大回報率。在步驟306A中，先前計算出的每個射孔段的開/關(guān)變量被初始化。開/關(guān)變量僅是決策變量，其表示基于步驟327A的結(jié)果，可包含井目標的射孔段是開還是關(guān)。對于初始化，開/關(guān)變量優(yōu)選為開。在步驟308A中，定義停止標準。例如，停止標準可包括比如以下的因素或事項i) 方法300A的最大迭代；ii)目標NPV或所獲得的油回收量；iii)確定的總體最優(yōu)性；和iv) 離散變量的所有組合的窮舉。優(yōu)選地，停止標準包括方法300A的最大迭代次數(shù)。在步驟310A中，定義每個井目標的約束并且定義地表下井規(guī)劃的約束。地表下井規(guī)劃約束可包括井幾何參數(shù)約束、井類型約束或鉆井成本約束。井幾何參數(shù)約束表示最大井延伸度、最大偏轉(zhuǎn)率或彎曲程度中的一個。井類型約束表示水平、傾斜、多邊、多目標、單目標、生產(chǎn)井或注水井之中的一個。井目標約束可包括，例如每個井目標的最小或最大間隔以及井目標的最大數(shù)量。在步驟312A中，使用步驟310A中所定義的約束和一組或更多組屬性過濾器，定義每個井目標的X、1、Z坐標。換句話講，定義每個受井目標約束和一組或更多組屬性過濾器的制約的井目標的坐標。例如，一組或更多組屬性過濾器可包括孔隙容積。在步驟314A中，方法300A確定是否存在初始迭代。如果方法300A處于初始迭代狀態(tài)，則方法300A繼續(xù)至步驟318A。如果方法300A不處于初始迭代狀態(tài)，則方法300A繼續(xù)至步驟316A。在步驟316A中，利用本領(lǐng)域所公知的技術(shù)將每個井目標的Δχ、Ay、Δζ坐標加到每個井目標最初的χ、y、ζ坐標上。換句話講，在步驟330A，將每個井目標的更新坐標分別加到各個井目標的最初坐標上。以這種方式，可根據(jù)其更新坐標重新定位每個井目標。在步驟318A中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)計算每個井位置的地表下井規(guī)劃，該地表下井規(guī)劃連接每個滿足地表下井規(guī)劃約束的井目標。放棄每個不滿足地表下井規(guī)劃約束的井目標。在計算機實施方法中，圖1中所例示的AssetPlarmer 可用于執(zhí)行該步驟。在步驟320A中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)計算每個地表下井規(guī)劃的輪廓數(shù)據(jù)。例如，輪廓數(shù)據(jù)可包括表示從地表下位置到表面連接的管道和管道系統(tǒng)連接以及軌跡的數(shù)據(jù)。在計算機實施方法中，圖1中所例示的Network Planner 可用于執(zhí)行該步驟。在步驟322A中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)計算每個井射孔?；谝唤M或更多組屬性過濾器，計算每個與井目標相關(guān)聯(lián)的井眼的井射孔。因此，每個屬性過濾器限制了每個井射孔的可能地點或位置。在計算機實施方法中，圖1所例示的0站必^1肚0 可用于執(zhí)行該步馬聚ο在步驟324A中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)，基于井射孔、每個地表下井規(guī)劃和相應(yīng)的輪廓數(shù)據(jù)來模擬產(chǎn)量。以這種方式來模擬動態(tài)產(chǎn)量標準，其表示模擬的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。在計算機實施方法中，圖1中所例示的徹皿8(5)或￥1 €)可用于執(zhí)行該步驟。在步驟326A中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)，基于來自模擬產(chǎn)量的數(shù)據(jù)計算目標函數(shù)。在計算機實施方法中，excel制表軟件或任何其它公知的經(jīng)濟學計算器可用于執(zhí)行該步驟。在步驟327A中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)，將最后計算出的目標函數(shù)與每個先前計算出的目標函數(shù)進行比較，以確定計算出的最佳目標函數(shù)。如果方法300A處于初始迭代狀態(tài)，則計算出的最佳目標函數(shù)為最后計算出的目標函數(shù)。在計算機實施方法中，任何公知的優(yōu)化算法可用于執(zhí)行該步驟。在步驟328A中，方法300A確定是否滿足停止標準。如果滿足停止標準，則方法 300A繼續(xù)至步驟332A。如果不滿足停止標準，則方法300A繼續(xù)至步驟330A。在步驟330A中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)和來自步驟327A的計算出的最佳目標函數(shù)，更新每個受決策變量范圍制約的井目標的ΔΧ、ΔΥ和Δζ。另外，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)和來自步驟327Α的計算出的最佳目標函數(shù)，以同樣的方式更新開/關(guān)變量。在計算機實施方法中，任何公知的優(yōu)化器可用于執(zhí)行該步驟。在步驟330Α完成后，方法300Α返回到步驟314Α，并且方法300Α重復地繼續(xù)執(zhí)行步驟316Α-3^Α，直到符合停止標準。
在步驟332A中，顯示每個井規(guī)劃。因此，步驟332A中所顯示的井規(guī)劃可包括地表下井規(guī)劃和相應(yīng)的輪廓數(shù)據(jù)。現(xiàn)在參考圖:3B，流程圖例示了用于實施本發(fā)明的方法300B的另一個實施例。步驟 302B-308B與DMStm模型相關(guān)聯(lián)，且步驟310B-332B與DMStm可執(zhí)行程序(DMStm Execution) 相關(guān)聯(lián)。因此，DMStm模型和DMStm可執(zhí)行程序(步驟302B-332B)可以由圖1中所例示的井規(guī)劃模塊以計算機實施方法處理。使用圖1中所例示的用戶接口，步驟302B-312B可作為井規(guī)劃模塊的輸入來實施。在步驟302B中，將每個井目標的決策變量范圍定義為在x、y、z空間內(nèi)從井目標的最初位置的移動。換句話講，根據(jù)井目標從其最初位置的移動來定義每個井目標的決策變量范圍。每個井目標的決策變量范圍表示井目標在網(wǎng)格內(nèi)的可接受的移動范圍?？蓪γ總€井目標使用相同的決策變量范圍，或者每個井目標可具有其自己的決策變量范圍。井目標一般表示符合預(yù)定約束和屬性過濾器的、建議的井位置。在步驟304B中，定義井位置的目標函數(shù)。例如，目標函數(shù)可包括表示基于經(jīng)濟度量或產(chǎn)量度量的井位置的最佳地點的目標。典型的經(jīng)濟和產(chǎn)量度量可包括例如最大凈現(xiàn)值 (NPV)、最小水產(chǎn)量、最大油回收量、最小投資成本、最小風險和最大回報率。在步驟306B中，先前計算出的每個射孔段的開/關(guān)變量被初始化。開/關(guān)變量僅是決策變量，其表示基于步驟327B的結(jié)果，可包含井目標的射孔段是開還是關(guān)。對于初始化，開/關(guān)變量優(yōu)選為開。在步驟308B中，定義停止標準。例如，停止標準可包括比如以下的因素或事項i) 方法300B的最大迭代；ii)目標NPV或所獲得的油回收量；iii)確定的總體最優(yōu)性；和iv) 離散變量的所有組合的窮舉。優(yōu)選地，停止標準包括方法300B的最大迭代次數(shù)。在步驟310B中，定義每個井目標的約束并且定義地表下井規(guī)劃的約束。地表下井規(guī)劃的約束可包括井幾何參數(shù)約束、井類型約束或鉆井成本約束。井幾何參數(shù)約束表示最大井延伸度、最大偏轉(zhuǎn)率或彎曲程度中的一個。井類型約束表示水平、傾斜、多邊、多目標、 單目標、生產(chǎn)井或注水井之中的一個。井目標約束可包括，例如每個井目標的最小或最大間隔以及井目標的最大數(shù)量。在步驟312B中，使用步驟310B中所定義的約束和一組或更多組屬性過濾器，定義每個井目標的X、1、Z坐標。換句話講，定義每個受井目標約束和一組或更多組屬性過濾器的制約的井目標的坐標。例如，一組或更多組屬性過濾器可包括孔隙容積。在步驟314B中，方法300B確定是否存在初始迭代。如果方法300B處于初始迭代狀態(tài)，則方法300B繼續(xù)至步驟318B。如果方法300B不處于初始迭代狀態(tài)，則方法300B繼續(xù)至步驟316B。在步驟316B中，利用本領(lǐng)域所公知的技術(shù)，以分別的更新的距離和方向，將每個井目標移動到每個井目標的更新坐標。換句話講，在步驟330B中，使用每個井目標的更新的距離和方向來將每個井目標移動到新坐標。以這種方式，可根據(jù)每個井目標的更新的坐標來重新定位每個井目標?？墒褂脋和β角測量所述方向。在步驟318Β中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)計算每個井位置的地表下井規(guī)劃，該地表下井規(guī)劃連接每個滿足地表下井規(guī)劃約束的井目標。放棄每個不滿足地表下井規(guī)劃約束的井目標。在計算機實施方法中，圖1中所例示的AssetPlarmer 可用于執(zhí)行該步驟。
12
在步驟320B中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)計算每個地表下井規(guī)劃的輪廓數(shù)據(jù)。例如，輪廓數(shù)據(jù)可包括表示從地表下位置到表面連接的管道和管道系統(tǒng)連接以及軌跡的數(shù)據(jù)。在計算機實施方法中，圖1中所例示的Network Planner 可用于執(zhí)行該步驟。在步驟322B中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)計算每個井射孔?；谝唤M或更多組屬性過濾器，計算每個與井目標相關(guān)聯(lián)的井眼的井射孔。因此，每個屬性過濾器限制了每個井射孔的可能地點或位置。在計算機實施方法中，圖1所例示的0站必^1肚0 可用于執(zhí)行該步馬聚ο在步驟324B中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)，基于井射孔、每個地表下井規(guī)劃和相應(yīng)的輪廓數(shù)據(jù)來模擬產(chǎn)量。以這種方式來模擬動態(tài)產(chǎn)量標準，其表示模擬的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。在計算機實施方法中，圖1中所例示的徹皿^^或VIPsi可用于執(zhí)行該步驟。在步驟326B中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)，基于來自模擬產(chǎn)量的數(shù)據(jù)計算目標函數(shù)。在計算機實施方法中，excel制表軟件或任何其它公知的經(jīng)濟學計算器可用于執(zhí)行該步驟。在步驟327B中，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)，將最后計算出的目標函數(shù)與每個先前計算出的目標函數(shù)進行比較，以確定計算出的最佳目標函數(shù)。如果方法300B處于初始迭代狀態(tài)，則計算出的最佳目標函數(shù)為最后計算出的目標函數(shù)。在計算機實施方法中，任何公知的優(yōu)化算法可用于執(zhí)行該步驟。在步驟328B中，方法300B確定是否滿足停止標準。如果滿足停止標準，則方法 300B繼續(xù)至步驟332B。如果不滿足停止標準，則方法300B繼續(xù)至步驟330B。在步驟330B中，使用每個井目標的分別的距離和方向來更新每個受決策變量范圍的制約的井目標的坐標。利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)和來自步驟327B的計算出的最佳目標函數(shù)來更新每個井目標的坐標。另外，利用本領(lǐng)域公知的技術(shù)和來自步驟327B的計算出的最佳目標函數(shù)，以同樣的方式更新開/關(guān)變量。在計算機實施方法中，任何公知的優(yōu)化器可用于執(zhí)行該步驟。在步驟330B完成后，方法300B返回到步驟314B，并且方法300B重復地繼續(xù)執(zhí)行步驟316B-3^B，直到滿足停止標準。在步驟332B中，顯示每個井規(guī)劃。因此，步驟332B中所顯示的井規(guī)劃可包括地表下井規(guī)劃和相應(yīng)的輪廓數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明i)優(yōu)化了井位置的規(guī)劃和定位，同時校驗了井的可鉆性和危害； ii)計算對真實的井幾何參數(shù)/軌跡和與管道和傳送系統(tǒng)的回接連接的更新；iii)采用來自石油、天然氣和水的動態(tài)流動的真實產(chǎn)量來定位最佳的地層射孔區(qū)域。通過在規(guī)劃每個井位置時重新計算井眼的幾何參數(shù)和施加鉆井約束，本發(fā)明克服了此處所描述的傳統(tǒng)方法的缺點。因此，井規(guī)劃是基于動態(tài)的產(chǎn)量標準的。盡管已經(jīng)結(jié)合當前的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，其并不是用于將本發(fā)明限定至這些實施例。因此，在不背離由所附權(quán)利要求和其等同物所限定的本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，能夠預(yù)料可對所公開的實施例做出各種可替換實施例和修改。相關(guān)申請的交叉引用本申請在此要求于2009年1月9日提交的第12/351，7M號美國非臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，并且其文字部分通過引用的方式并入于此。
關(guān)于聯(lián)邦資助研究的聲明不適用。
權(quán)利要求
1.一種用于規(guī)劃井位置的計算機實施方法，包括定義每個受到井目標約束和一組或更多組屬性過濾器的制約的井目標的坐標；計算所述井位置的地表下井規(guī)劃，其連接每個符合地表下井規(guī)劃約束的井目標；放棄每個不符合所述地表下井規(guī)劃約束的井目標；計算所述地表下井規(guī)劃的輪廓數(shù)據(jù)；基于所述一組或更多組屬性過濾器計算井射孔；基于所述井射孔、所述地表下井規(guī)劃和所述輪廓數(shù)據(jù)來模擬產(chǎn)量；基于來自于所模擬的產(chǎn)量的數(shù)據(jù)計算所述井位置的目標函數(shù)；和確定是否滿足停止標準。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過使用所計算的目標函數(shù)來更新每個受決策變量范圍的制約的井目標的坐標； 使用所計算的目標函數(shù)來更新含有所述井目標的射孔段的開/關(guān)變量； 將每個井目標的更新坐標分別加到每個井目標的坐標上，或者將每個井目標分別移動到每個井目標的所述更新坐標上；計算所述井位置的新的地表下井規(guī)劃，其連接每個符合所述地表下井規(guī)劃約束的井目標；放棄每個不符合所述地表下井規(guī)劃約束的井目標； 計算所述新的地表下井規(guī)劃的新的輪廓數(shù)據(jù)； 基于一組或更多組屬性過濾器計算新的井射孔；基于所述新的井射孔、所述新的地表下井規(guī)劃和所述新的輪廓數(shù)據(jù)來模擬新的產(chǎn)量； 基于來自于所模擬的新的產(chǎn)量的數(shù)據(jù)來計算新的目標函數(shù)；和確定是否滿足停止標準。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括 重復權(quán)利要求2的步驟，其中通過使用所計算的最佳目標函數(shù)來更新每個受所述決策變量范圍的制約的井目標的坐標；和使用所計算的最佳目標函數(shù)來更新所述開/關(guān)變量。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中井目標的決策變量范圍表示所述井目標離開其初始位置的可接受的移動范圍。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，使用網(wǎng)格坐標、笛卡爾坐標或距離和方向來更新每個井目標的坐標。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述目標函數(shù)包括基于經(jīng)濟度量或產(chǎn)量度量來表示所述井位置的最優(yōu)地點的對象。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述地表下井規(guī)劃約束包括井幾何參數(shù)約束、井類型約束或成本約束，而所述井目標約束包括每個井目標的最小或最大間隔。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述井幾何參數(shù)約束表示最大井延伸度、最大偏轉(zhuǎn)率、彎曲程度之中的一個，而所述井類型約束表示水平、傾斜、多邊、多目標、單目標、生產(chǎn)井和注水井之中的一個。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一組或更多組屬性過濾器包括每個井目標的孔隙容積。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輪廓數(shù)據(jù)包括表示從地表下到表面連接的管道和管道系統(tǒng)連接以及軌跡的數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括顯示所述井位置的井規(guī)劃，所述井規(guī)劃包括所述地表下井規(guī)劃和所述輪廓數(shù)據(jù)；
12.一種用于攜載用于規(guī)劃井位置的計算機可執(zhí)行指令的程序載體裝置，所述指令是可執(zhí)行的，用于實施定義每個受到井目標約束和一組或更多組屬性過濾器的制約的井目標的坐標；計算所述井位置的地表下井規(guī)劃，其連接每個符合地表下井規(guī)劃約束的井目標；放棄每個不符合所述地表下井規(guī)劃約束的井目標；計算所述地表下井規(guī)劃的輪廓數(shù)據(jù)；基于所述一組或更多組屬性過濾器來計算井射孔；基于所述井射孔、所述地表下井規(guī)劃和所述輪廓數(shù)據(jù)來模擬產(chǎn)量；基于來自于所模擬的產(chǎn)量的數(shù)據(jù)來計算所述井位置的目標函數(shù)；和確定是否滿足停止標準。
13.如權(quán)利要求12所述的程序載體裝置，還包括通過使用所計算的目標函數(shù)來更新每個受決策變量范圍的制約的井目標的坐標； 使用所計算的目標函數(shù)來更新含有所述井目標的射孔段的開/關(guān)變量； 將每個井目標的更新坐標分別加到每個井目標的坐標上，或者將每個井目標分別移動到每個井目標的更新坐標上；計算所述井位置的新的地表下井規(guī)劃，其連接每個符合所述地表下井規(guī)劃約束的井目標；放棄每個不符合所述地表下井規(guī)劃約束的井目標； 計算所述新的地表下井規(guī)劃的新的輪廓數(shù)據(jù)； 基于所述一組或更多組屬性過濾器來計算新的井射孔；基于所述新的井射孔、所述新的地表下井規(guī)劃和所述新的輪廓數(shù)據(jù)來模擬新的產(chǎn)量； 基于來自于所模擬的新的產(chǎn)量的數(shù)據(jù)來計算新的目標函數(shù)；和確定是否滿足停止標準。
14.如權(quán)利要求13所述的程序載體裝置，還包括 重復權(quán)利要求2的步驟，其中通過使用所計算的目標函數(shù)來更新每個受所述決策變量范圍的制約的井目標的坐標；和使用所計算的最佳目標函數(shù)來更新所述開/關(guān)變量。
15.如權(quán)利要求12所述的程序載體裝置，其中，井目標的決策變量范圍表示所述井目標離開其初始位置的可接受的移動范圍。
16.如權(quán)利要求15所述的程序載體裝置，其中，使用網(wǎng)格坐標、笛卡爾坐標或距離和方向來更新每個井目標的坐標。
17.如權(quán)利要求12所述的程序載體裝置，其中，所述目標函數(shù)包括基于經(jīng)濟度量或產(chǎn)量度量來表示所述井位置的最優(yōu)地點的對象。
18.如權(quán)利要求12所述的程序載體裝置，其中，所述地表下井規(guī)劃約束包括井幾何參數(shù)約束、井類型約束或成本約束，而所述井目標約束包括每個井目標的最小或最大間隔。
19.如權(quán)利要求17所述的程序載體裝置，其中，所述井幾何參數(shù)約束表示最大井延伸度、最大偏轉(zhuǎn)率、彎曲程度之中的一個，而所述井類型約束表示水平、傾斜、多邊、多目標、單目標、生產(chǎn)井和注水井之中的一個。
20.如權(quán)利要求12所述的程序載體裝置，其中，所述一組或更多組屬性過濾器包括每個井目標的孔隙容積。
21.如權(quán)利要求12所述的程序載體裝置，其中，所述輪廓數(shù)據(jù)包括表示從地表下到表面連接的管道和管道系統(tǒng)連接以及軌跡的數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求12所述的程序載體裝置，還包括顯示所述井位置的井規(guī)劃，所述井規(guī)劃包括所述地表下井規(guī)劃和所述輪廓數(shù)據(jù)；
23.一種用于攜載數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的程序載體裝置，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)域，所述數(shù)據(jù)域包括基于動態(tài)產(chǎn)量標準和目標函數(shù)的井規(guī)劃，所述井規(guī)劃表示具有地質(zhì)模型上的射孔位置的多個井眼軌跡。
24.如權(quán)利要求23所述的程序載體裝置，其中，所述動態(tài)產(chǎn)量標準表示模擬的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。
25.如權(quán)利要求23所述的程序載體裝置，其中，所述目標函數(shù)包括表示所述多個井眼軌跡的最優(yōu)位置的目標。
26.如權(quán)利要求23所述的程序載體裝置，其中，當滿足停止標準時，反復地計算所述動態(tài)產(chǎn)量標準和所述目標函數(shù)，以產(chǎn)生井規(guī)劃，。
27.如權(quán)利要求23所述的程序載體裝置，其中，所述井規(guī)劃以預(yù)先建立的約束為基礎(chǔ)。
全文摘要
用于在油氣藏模擬器內(nèi)對多個井位置進行自動地和最佳地規(guī)劃的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)和方法采用動態(tài)產(chǎn)量標準，以在油氣藏模擬器中動態(tài)地和直接地生成和優(yōu)化新井的目標完井段和相關(guān)聯(lián)的井幾何參數(shù)。
文檔編號G06F9/455GK102272725SQ200980153946
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者丹·科爾文, 阿爾文·斯坦利·卡里克 申請人:蘭德馬克繪圖國際公司