確定用于井動(dòng)態(tài)優(yōu)化的井參數(shù)的制作方法
【專利說明】確定用于井動(dòng)態(tài)優(yōu)化的井參數(shù)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年6月 10 日提交的題為 “DETERMING WELL PARAMETERS FOROPTIMIZAT1N OF WELL PERFORMANCE (確定用于井動(dòng)態(tài)優(yōu)化的井參數(shù))”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/833，368的權(quán)益，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本技術(shù)針對(duì)用于確定用于井動(dòng)態(tài)優(yōu)化的井參數(shù)的系統(tǒng)和方法。更具體而言，本技術(shù)針對(duì)用于基于預(yù)測的井動(dòng)態(tài)確定井的定位、鉆探和完成的合適的參數(shù)組合的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]這部分意在介紹可能與本技術(shù)的示例性實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的本領(lǐng)域的各個(gè)方面。相信這種討論有助于提供便于更好地理解本技術(shù)的特定方面的框架。因此，應(yīng)該理解，這部分應(yīng)當(dāng)就此來閱讀，并且不一定是作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0005]油氣生產(chǎn)(hydrocarbon product1n)涉及許多昂貴的活動(dòng)，這些活動(dòng)在所產(chǎn)生的油氣的量和質(zhì)量已知之前開始進(jìn)行。例如，井設(shè)計(jì)(well planning)是決定鉆井位置以及鉆井和完井方式的復(fù)雜過程。運(yùn)營商通常獲取油氣生產(chǎn)區(qū)(即油氣田)當(dāng)中的面積，并且鉆井到儲(chǔ)層的至少一個(gè)含油氣區(qū)。然后，以有利于油氣從儲(chǔ)層中移動(dòng)和有利于油氣運(yùn)輸?shù)降孛娴姆绞竭M(jìn)行完井。
[0006]在井設(shè)計(jì)期間，做出關(guān)于參數(shù)的許多復(fù)雜的決定，參數(shù)諸如井位置；水平井段的深度、長度和朝向；用于井的水力壓裂級(jí)數(shù)；將要用于井的增產(chǎn)液的量和性質(zhì)；將要在井中使用的支撐劑的量和性質(zhì)；等。油氣田開發(fā)團(tuán)隊(duì)通?；诮o定井的潛在油氣產(chǎn)量確定這種參數(shù)。此外，油氣田開發(fā)團(tuán)隊(duì)依靠關(guān)于遠(yuǎn)景區(qū)域的信息、現(xiàn)有的地質(zhì)和工程設(shè)計(jì)知識(shí)以及過去的經(jīng)驗(yàn)來做出這種決定。例如，油氣田開發(fā)團(tuán)隊(duì)可以依靠關(guān)于油氣田模擬的信息、來自同一區(qū)域內(nèi)較老井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、關(guān)于各種參數(shù)之間的復(fù)雜相互作用的信息以及過去的工程研究來做出這種決定。但是，這種信息受到不確定性的制約。
[0007]此外，在井設(shè)計(jì)過程期間也可以考慮附加的外部因素。這些外部因素可以包括關(guān)于土地權(quán)利獲取以及來自計(jì)劃的商品價(jià)格的預(yù)期收入流的信息。這些外部因素進(jìn)一步構(gòu)成復(fù)雜的井設(shè)計(jì)過程。
[0008]根據(jù)當(dāng)前的實(shí)踐，分而治之的方法常常被用于井設(shè)計(jì)過程。以這種方式，具體的地質(zhì)因素、工程設(shè)計(jì)因素和經(jīng)濟(jì)因素從總體井設(shè)計(jì)過程分離，并且在單獨(dú)的過程中被優(yōu)化。這使得幾個(gè)專門的團(tuán)隊(duì)關(guān)于井參數(shù)的具體子集做出決定。但是，這種方法沒有考慮到地下和工程設(shè)計(jì)的相互作用，或相關(guān)聯(lián)的不確定性。此外，這種方法通常忽視了參數(shù)之間(尤其是被不同團(tuán)隊(duì)分別研究的參數(shù)之間)的有用的相關(guān)性。另外，每個(gè)專業(yè)團(tuán)隊(duì)在決策過程中可能心里有用于井設(shè)計(jì)的稍不同的目標(biāo)。例如，地質(zhì)學(xué)家可能尋求具有最大原地儲(chǔ)備的地點(diǎn)，完井工程師可能嘗試最大化油氣產(chǎn)量，而運(yùn)營工程師可能嘗試最小化成本。這導(dǎo)致未充分滿足公司的期望總體目標(biāo)的井設(shè)計(jì)。
[0009]此外，根據(jù)目前的技術(shù)，物理建模技術(shù)常常被用來在井設(shè)計(jì)過程期間估計(jì)某些地質(zhì)或生產(chǎn)數(shù)量。例如，由Mohaghegh等人撰寫的題為“Modeling, HistoryMatching,Forecasting and Analysis of Shale Reservoirs Performance UsingArtificial Intelligence，，的 Society of Petroleum Engineers (SPE) 143，875 文章描述了用于補(bǔ)充基于物理的儲(chǔ)層模型的人工智能技術(shù)的應(yīng)用。結(jié)果模型可以被用來識(shí)別儲(chǔ)層的更高質(zhì)量區(qū)、隨時(shí)間的量化損耗或者估計(jì)地質(zhì)參數(shù)對(duì)生產(chǎn)的影響。
[0010]由Shelley 等人撰寫的題為 “Data-Driven Modeling Improves theUnderstanding of Hydraulic Fracture Stimulated Horizontal Eagle FordComplet1ns”的SPE 152，121文章描述了使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的非線性回歸來評(píng)估油氣產(chǎn)量對(duì)各種地質(zhì)和工程參數(shù)變化的敏感性。據(jù)稱，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型預(yù)測的經(jīng)濟(jì)評(píng)估可以被用戶用來確定最大化投資回報(bào)(R0I)的完井或壓裂過程。
[0011]由 LaFollette 等人撰寫的題為“Practical Data Mining:Analysis of BarnettShale Product1n Results With Emphasis on Well Complet1n and FractureStimulat1n”的SPE 152，531文章描述了用于從位置和工程參數(shù)估計(jì)油氣產(chǎn)量的技術(shù)。這些技術(shù)的結(jié)果可以隨后被分析例如以最大化油氣產(chǎn)量。
[0012]由Huckabee 等人撰寫的題為“Tight Gas Well Performance Evaluat1n WithNeural Network Analysis for Hydraulic Propped Fracture Treatment Optimizat1n，，的SPE135，523文章描述了用于不確定性的模型，其中不確定性被結(jié)合到?jīng)Q策過程中。描述了將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到井動(dòng)態(tài)評(píng)估和完井優(yōu)化，包括根據(jù)所使用的支撐劑量的油氣產(chǎn)量的概率分析。還描述了基于估計(jì)的未來產(chǎn)量的凈現(xiàn)值(NPV)的經(jīng)濟(jì)分析。
[0013]在Moran等人的2007/0185696號(hào)美國專利申請(qǐng)公開中，優(yōu)化鉆井的方法包括識(shí)別用于鉆具組件的設(shè)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)參數(shù)作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)被保留。利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來訓(xùn)練至少一個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。從鉆井操作收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。利用實(shí)時(shí)鉆井優(yōu)化系統(tǒng)分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)?；诶脤?shí)時(shí)鉆井優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析確定最優(yōu)鉆井參數(shù)。
[0014]在Anderson等人的2008/0294387號(hào)美國專利申請(qǐng)公開中，當(dāng)其屬性和條件隨時(shí)間改變時(shí)，計(jì)算機(jī)輔助控制器系統(tǒng)建議動(dòng)作并管理油氣儲(chǔ)層或油氣田的生產(chǎn)。儲(chǔ)層或油氣田被表征并表不為電場(“e-場”)。系統(tǒng)應(yīng)用描述動(dòng)態(tài)和靜態(tài)e-場的屬性和條件。應(yīng)用工作流集成在油氣田中所采取的動(dòng)作與給那些動(dòng)作的成功或失敗評(píng)分的度量之間的反饋回路中。控制器對(duì)應(yīng)用工作流的組合操作，以計(jì)算生產(chǎn)策略和動(dòng)作?？刂破鞅慌渲脼樯捎糜诮?jīng)濟(jì)上有利可圖的生產(chǎn)的最佳動(dòng)作序列。
[0015]但是，這些技術(shù)通常不能提供同時(shí)選擇多個(gè)井參數(shù)來最優(yōu)地滿足期望的總體目標(biāo)的井設(shè)計(jì)。因此，基于具體目標(biāo)提供用于明智決策的可行解決辦法的改進(jìn)的井設(shè)計(jì)技術(shù)是期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]示例性實(shí)施例提供了一種用于為井動(dòng)態(tài)的優(yōu)化確定井參數(shù)的方法。該方法包括:經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)，基于對(duì)應(yīng)于要在其中鉆井的油氣田的油氣田數(shù)據(jù)來訓(xùn)練井動(dòng)態(tài)預(yù)測器。該方法還包括:經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)，為井生成多個(gè)候選井參數(shù)組合，以及經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)，利用經(jīng)訓(xùn)練的井動(dòng)態(tài)預(yù)測器為每個(gè)候選井參數(shù)組合預(yù)測井動(dòng)態(tài)。該方法還包括:經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)，為井確定經(jīng)優(yōu)化的井參數(shù)組合以使得預(yù)測的井動(dòng)態(tài)被最大化。
[0017]示例性實(shí)施例提供了一種用于基于預(yù)期投資回報(bào)(R0I)確定井參數(shù)的方法。該方法包括:經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)，基于對(duì)應(yīng)于要在其中鉆井的油氣田的油氣田數(shù)據(jù)來訓(xùn)練油氣產(chǎn)量預(yù)測器，以及經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)，為井生成多個(gè)候選井參數(shù)組合。該方法還包括:經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)，利用經(jīng)訓(xùn)練的油氣產(chǎn)量預(yù)測器為每個(gè)候選井參數(shù)組合預(yù)測井的油氣產(chǎn)量和對(duì)應(yīng)的不確定性，以及經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)，為每個(gè)候選井參數(shù)組合計(jì)算井成本。該方法還包括:經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)，基于針對(duì)每個(gè)候選井參數(shù)組合的油氣產(chǎn)量、對(duì)應(yīng)的不確定性和井成本來為每個(gè)候選井參數(shù)組合估計(jì)井的預(yù)期投資回報(bào)(R0I)。該方法還包括:經(jīng)由計(jì)算系統(tǒng)，為井確定經(jīng)優(yōu)化的井參數(shù)組合以使得預(yù)期R0I被最大化。
[0018]另一種實(shí)施例提供了一種用于基于預(yù)期投資回報(bào)確定井參數(shù)的計(jì)算系統(tǒng)。該計(jì)算系統(tǒng)包括處理器、包括油氣產(chǎn)量預(yù)測器的存儲(chǔ)介質(zhì)、以及非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括被配置為指引處理器為井生成多個(gè)候選井參數(shù)組合并且利用油氣產(chǎn)量預(yù)測器為每個(gè)候選井參數(shù)組合預(yù)測井的油氣產(chǎn)量和對(duì)應(yīng)的不確定性的代碼。非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還包括被配置為指引處理器基于針對(duì)每個(gè)候選井參數(shù)組合的油氣產(chǎn)量、對(duì)應(yīng)的不確定性和井成本為每個(gè)候選井參數(shù)組合計(jì)算井成本并且為每個(gè)候選井參數(shù)組合估計(jì)井的預(yù)期投資回報(bào)(R0I)的代碼。非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還包括被配置為指引處理器為井確定經(jīng)優(yōu)化的井參數(shù)組合以使得預(yù)期R0I被最大化的代碼。
[0019]另一種實(shí)施例提供了一種用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀指令包括被配置為指引處理器基于對(duì)應(yīng)于要在其中鉆井的油氣田的油氣田數(shù)據(jù)來訓(xùn)練油氣產(chǎn)量預(yù)測器并且為井生成多個(gè)候選井參數(shù)組合的代碼。計(jì)算機(jī)可讀指令還包括被配置為指引處理器利用經(jīng)訓(xùn)練的油氣產(chǎn)量預(yù)測器為每個(gè)候選井參數(shù)組合預(yù)測井的油氣產(chǎn)量和對(duì)應(yīng)的不確定性并且為每個(gè)候選井參數(shù)組合計(jì)算井成本的代碼。計(jì)算機(jī)可讀指令還包括被配置為指引處理器基于針對(duì)每個(gè)候選井參數(shù)組合的油氣產(chǎn)量、對(duì)應(yīng)的不確定性和井成本為每個(gè)候選井參數(shù)組合估計(jì)井的預(yù)期投資回報(bào)(R0I)的代碼。計(jì)算機(jī)可讀指令還包括被配置為指引處理器為井確定經(jīng)優(yōu)化的井參數(shù)組合以使得預(yù)期R0I被最大化的代碼。
【附圖說明】
[0020]通過參考以下【具體實(shí)施方式】和附圖，本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)被更好地理解，其中:
[0021]圖1是用于為井確定滿足對(duì)應(yīng)于井動(dòng)態(tài)的指定目標(biāo)的井參數(shù)組合的方法的過程流程圖；
[0022]圖2是提供為井生成井設(shè)計(jì)使得針對(duì)井的預(yù)測R0I被最大化的數(shù)據(jù)流程圖；
[0023]圖3是提供確定井的位置使得井的預(yù)測油氣產(chǎn)量被最大化的數(shù)據(jù)流程圖；
[0024]圖4是提供為在固定位置處的井生成井設(shè)計(jì)使得井的油氣產(chǎn)量被最大化的數(shù)據(jù)流程圖；
[0025]圖5是示出可以被用來確定將要用于油氣生產(chǎn)的面積的現(xiàn)有井位置的示例性地圖的不意圖；
[0026]圖6A示出了可以被用來幫助生成用于油氣生產(chǎn)的井參數(shù)的圖表；
[0027]圖6B示出了可以被用來幫助生成用于油氣生產(chǎn)的井參數(shù)的另一個(gè)圖表；
[0028]圖7示出了從每口井生產(chǎn)的每單位油氣氣體的成本的條形圖；以及
[0029]圖8是可以被用來實(shí)現(xiàn)本文所述的井設(shè)計(jì)過程的集群計(jì)算系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]在以下具體實(shí)施例部分中，描述了本技術(shù)的具體實(shí)施例。但是，就以