專(zhuān)利名稱(chēng)：使用代理仿真器的用于實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn)優(yōu)化的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣田生產(chǎn)的優(yōu)化。更具體地，本發(fā)明涉及使用代理 仿真器，通過(guò)在測(cè)量數(shù)據(jù)的同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)做出響應(yīng)，來(lái)改進(jìn)控制油氣田 運(yùn)行中所做的決策。
背景技術(shù)：
為建?；蚬芾戆瑪?shù)百口井的大型油田而工作的儲(chǔ)藏庫(kù)和生產(chǎn)工 程師正面臨這樣一個(gè)現(xiàn)實(shí)，即每天只能夠物理地評(píng)估和管理幾口井。 單口井的管理可以包括進(jìn)行測(cè)試，以測(cè)量一個(gè)測(cè)試時(shí)間段內(nèi)從單口井 (從地面以下)出來(lái)的油、氣和水的速率。其他測(cè)試可以包括用于測(cè) 量地面上下的壓力的測(cè)試，以及測(cè)量地面的流體流的測(cè)試。由于管理 油田中的單口井所需要的時(shí)間，在大型油田中，通過(guò)周期性(例如每 幾個(gè)月)測(cè)量與油田中的多口井相聯(lián)系的采集點(diǎn)的流體，并接著將這 些測(cè)量值從該采集點(diǎn)分配返回給各口井，來(lái)管理大型油田的生產(chǎn)。分 析周期測(cè)量所采集的數(shù)據(jù)并用于做出包括優(yōu)化未來(lái)生產(chǎn)在內(nèi)的生產(chǎn)決 策。然而，當(dāng)分析所采集的數(shù)據(jù)時(shí)，這些采集的數(shù)據(jù)可能是幾個(gè)月之 前的，因此不能用于實(shí)時(shí)管理的決策。除了上述時(shí)間限制之外，可以 使用多種分析工具，這使得對(duì)大型油田構(gòu)造一致的分析較為困難。這
些工具可以是多種基于物理學(xué)的仿真器或表示油、氣和水的流和處理 的分析方程。
為了改進(jìn)油田管理中的效率，近年來(lái)，在油田中安裝了傳感器， 用于連續(xù)監(jiān)控溫度、流速和壓力。由此，生產(chǎn)工程師要分析的數(shù)據(jù)遠(yuǎn) 多于由先前的周期測(cè)量方法所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。然而，增加的數(shù)據(jù)使得生 產(chǎn)工程師要對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)做出反應(yīng)以響應(yīng)所檢測(cè)到的問(wèn)題并做出實(shí)時(shí)生 產(chǎn)決策更為困難。例如，當(dāng)前的方法能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)由井生產(chǎn)的流體中 過(guò)剩的水，但工程師不能夠快速響應(yīng)這些數(shù)據(jù)，以便在檢測(cè)到過(guò)剩的 水時(shí)改變閥門(mén)設(shè)置以減小水量。近年來(lái)的進(jìn)一步發(fā)展開(kāi)始使用計(jì)算機(jī) 模型，所述計(jì)算機(jī)模型用于優(yōu)化油田管理和生產(chǎn)。特別地，針對(duì)儲(chǔ)藏 庫(kù)、井和采集系統(tǒng)性能開(kāi)發(fā)了軟件模型，以管理和優(yōu)化生產(chǎn)。所使用 的典型模型包括儲(chǔ)藏庫(kù)仿真、井節(jié)點(diǎn)分析和網(wǎng)絡(luò)仿真基于物理學(xué)的或 物理模型。當(dāng)前，由于執(zhí)行模型耗費(fèi)的時(shí)間的長(zhǎng)度，在管理生產(chǎn)中使 用基于物理學(xué)的模型存在問(wèn)題。此外，基于物理學(xué)的模型必須被"調(diào) 諧"至現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)(壓力、流速、溫度等等)以?xún)?yōu)化生產(chǎn)。 調(diào)諧是通過(guò)"歷史匹配"過(guò)程來(lái)完成的，這是一種復(fù)雜、耗時(shí)而且通 常不能導(dǎo)致產(chǎn)生唯一模型的過(guò)程。例如，對(duì)于專(zhuān)業(yè)的儲(chǔ)藏庫(kù)或生產(chǎn)工 程師，歷史匹配過(guò)程可能耗費(fèi)許多個(gè)月的時(shí)間。此外，當(dāng)前的用于輔 助或自動(dòng)進(jìn)行歷史匹配的歷史匹配算法和工作流程較為復(fù)雜而繁瑣。 特別地，為了在儲(chǔ)藏庫(kù)系統(tǒng)中處理可能影響生產(chǎn)預(yù)測(cè)的許多可能的參 數(shù)，可能需要執(zhí)行一個(gè)或更多基于物理學(xué)的仿真器許多次，這在工業(yè) 中是不實(shí)際的。
根據(jù)這些和其他考慮，做出了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示意實(shí)施例通過(guò)提供使用代理仿真器的實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn) 優(yōu)化來(lái)解決這些和其他問(wèn)題。 一個(gè)示意實(shí)施例包括一種用于在一個(gè)或 更多基于物理學(xué)的仿真器中建立物理系統(tǒng)的基本模型的方法。所述物 理系統(tǒng)可以包括儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)以及處理系統(tǒng)。所述一個(gè)或更 多仿真器對(duì)儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)以及處理系統(tǒng)中的流體流進(jìn)行仿真。
所述方法還包括使用決策管理系統(tǒng)，以定義物理系統(tǒng)的控制參數(shù)以匹 配所觀測(cè)的數(shù)據(jù)。所述控制參數(shù)可以包括用于調(diào)節(jié)儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道 網(wǎng)絡(luò)或處理系統(tǒng)中的水流的閥門(mén)設(shè)置。所述方法還包括通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè) 計(jì)過(guò)程為所述物理系統(tǒng)的每個(gè)控制參數(shù)定義邊界限制，所述邊界限制 包括極端水平；針對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的集合自動(dòng)執(zhí)行一個(gè)或更多仿真器以產(chǎn) 生一系列輸出，所述設(shè)計(jì)參數(shù)的集合包括控制參數(shù)，所述輸出表示生 產(chǎn)預(yù)測(cè)；將特征數(shù)據(jù)收集到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，所述特征數(shù)據(jù)包括與所述
設(shè)計(jì)參數(shù)的集合相關(guān)聯(lián)的值以及與一個(gè)或多個(gè)仿真器的輸出相關(guān)聯(lián)的
值；使用用于物理系統(tǒng)的代理模型或方程系統(tǒng)，調(diào)整關(guān)系數(shù)據(jù)使其適 合一個(gè)或更多的仿真器的輸出，所述關(guān)系數(shù)據(jù)包括一系列輸入，所述 輸入包括與設(shè)計(jì)參數(shù)的集合相關(guān)聯(lián)的值。所述代理模型可以是神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)，并用于計(jì)算關(guān)于設(shè)計(jì)參數(shù)的導(dǎo)數(shù)，以確定靈敏度，并計(jì)算設(shè)計(jì)參 數(shù)與一個(gè)或更多仿真器的輸出之間的相關(guān)性。所述方法還包括從代 理模型中除去其靈敏度低于閾值的設(shè)計(jì)參數(shù)；將優(yōu)化器與代理模型一
起使用，以針對(duì)未從代理模型中除去的設(shè)計(jì)參數(shù)，確定設(shè)計(jì)參數(shù)值的 范圍，在所述范圍中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出與所觀測(cè)的數(shù)據(jù)相匹配；接著 將未除去的設(shè)計(jì)參數(shù)指定為所選參數(shù)、將該所選參數(shù)及其范圍從代理 模型中放入決策管理系統(tǒng)；運(yùn)行決策管理系統(tǒng)作為全局優(yōu)化器，以使 一個(gè)或更多仿真器中的所選參數(shù)生效；并使用該代理模型，在未來(lái)的 一段時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)優(yōu)化和控制與所選參數(shù)相關(guān)的決策。
本發(fā)明的示意實(shí)施例也可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，或?qū)崿F(xiàn)為一種 如計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)之類(lèi)的制造產(chǎn)品。該計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品可以是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可讀的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，并編碼指令計(jì)算機(jī)程 序以用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)處理。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品也可以是計(jì)算系統(tǒng)可讀 的載波上的傳播信號(hào)，并編碼指令計(jì)算機(jī)程序以用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)處理。
通過(guò)閱讀以下詳細(xì)描述并參照附圖，構(gòu)成本發(fā)明的特征的這些和 各種其他特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。


圖1是可以根據(jù)本發(fā)明的示意實(shí)施例而使用的操作環(huán)境的簡(jiǎn)化框
圖2是示意示出了圖l操作環(huán)境中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖，可
以用于執(zhí)行本發(fā)明的各種示意實(shí)施例；
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的示意實(shí)施例的使用代理仿真器的用于 實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn)優(yōu)化的示意例程的流程圖；以及
圖4是根據(jù)本發(fā)明的示意實(shí)施例的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的預(yù)測(cè)多口井的最
優(yōu)閥門(mén)設(shè)置的顯示，可以在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)用于優(yōu)化油氣的生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的示意實(shí)施例提供了使用代理仿真器的實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn) 優(yōu)化?，F(xiàn)在參照附圖，描述本發(fā)明的各個(gè)方面，附圖中類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表 示類(lèi)似的元件。特別地，圖l及對(duì)應(yīng)的描述旨在提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例 可以在其中實(shí)現(xiàn)的合適的操作環(huán)境的簡(jiǎn)要的、概括的描述。
一般地，本發(fā)明的實(shí)施例可在如圖1所示的操作環(huán)境100中采用。 該操作環(huán)境100包括油田地面設(shè)施102以及井和地下流設(shè)備104。油田地 面設(shè)施102可以包括任何多種典型用于油氣田生產(chǎn)的設(shè)施。這些設(shè)施可 以包括但不限于鉆探設(shè)備、防爆設(shè)備、抽泥泵或類(lèi)似設(shè)備。井和地 下流設(shè)備可以包括但不限于儲(chǔ)藏庫(kù)、井和管道網(wǎng)絡(luò)(及其相關(guān)硬件)。
應(yīng)理解，如在以下描述和所附權(quán)利要求中所討論的，生產(chǎn)可以包括油 氣田鉆探和開(kāi)采。
地面設(shè)施102以及井和地下流設(shè)備104以本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的 方式與現(xiàn)場(chǎng)傳感器106、遠(yuǎn)程終端單元10和現(xiàn)場(chǎng)控制器110通信。現(xiàn)場(chǎng) 傳感器106測(cè)量油田(即儲(chǔ)藏庫(kù)、井和管道網(wǎng)絡(luò)〉的各種地面和地下特 性，包括但不限于油、氣和水的生產(chǎn)率；注水、管道口和節(jié)點(diǎn)的壓力； 在現(xiàn)場(chǎng)、區(qū)域和井位的閥門(mén)設(shè)置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)傳 感器106能夠在油田中進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給遠(yuǎn)程終端單 元108。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，操作環(huán)境100可以包括"智能現(xiàn)場(chǎng) (smart fields)"技術(shù)，該技術(shù)能夠測(cè)量地面的數(shù)據(jù)以及在井自身的地 面以下的數(shù)據(jù)。智能現(xiàn)場(chǎng)也能夠測(cè)量油田中的各個(gè)區(qū)域和儲(chǔ)藏庫(kù)?，F(xiàn) 場(chǎng)控制器110接收由現(xiàn)場(chǎng)傳感器106測(cè)量的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的現(xiàn)
場(chǎng)監(jiān)控。
遠(yuǎn)程終端單元108從現(xiàn)場(chǎng)傳感器106接收測(cè)量數(shù)據(jù)，并將該測(cè)量數(shù)
據(jù)發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)監(jiān)管控制和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)("SCADA") 112。如 本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，SCADA是用于采集和分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)。SCADA112將所接收的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)114。實(shí) 時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)114與能夠訪(fǎng)問(wèn)測(cè)量數(shù)據(jù)的集成的生產(chǎn)鉆探和工程數(shù)據(jù) 庫(kù)116進(jìn)行通信。
集成的生產(chǎn)鉆探和工程數(shù)據(jù)庫(kù)116與動(dòng)態(tài)資產(chǎn)模型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2 通信。在本發(fā)明的各種示意實(shí)施例中，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2執(zhí)行使用代理仿 真器的用于實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn)優(yōu)化的各種程序模塊。 一般地，程序模塊 包括例程、程序、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和執(zhí)行特別任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特別的抽象 數(shù)據(jù)類(lèi)型的其他類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。該程序模塊包括決策管理系統(tǒng)("DMS") 應(yīng)用24和實(shí)時(shí)優(yōu)化程序模塊28。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2也包括將在以下圖2的
描述中描述的附加程序模塊?？梢哉J(rèn)識(shí)到，以本領(lǐng)域技術(shù)技術(shù)人員已 知的方式，使用局域或廣域網(wǎng)絡(luò)的通信鏈路，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)傳感器106、 遠(yuǎn)程終端單元108、現(xiàn)場(chǎng)控制器110、 SCADA112、數(shù)據(jù)庫(kù)114和116以 及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2之間的通信。
如以下將要參照?qǐng)D2-3更詳細(xì)地討論的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2使用DMS應(yīng) 用24，與物理或基于物理學(xué)的仿真器以及代理仿真器一起，優(yōu)化實(shí)時(shí) 用于油田或氣田中的生產(chǎn)參數(shù)值。涉及場(chǎng)景管理和優(yōu)化的DMS應(yīng)用24 的核心功能在一同申請(qǐng)的題為"Method and System for Scenario and Case Decision Management"的美國(guó)公布專(zhuān)利申請(qǐng)2004/0220790中進(jìn)行 了詳細(xì)描述，將其結(jié)合在此作為參考。實(shí)時(shí)優(yōu)化程序模塊28使用上述 代理模型來(lái)確定(該代理模型的)輸出的參數(shù)值范圍，該輸出與現(xiàn)場(chǎng) 傳感器106測(cè)量的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)匹配。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，描述在本發(fā)明的各種實(shí)施例中使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2 的示意計(jì)算機(jī)架構(gòu)。圖2所示的計(jì)算機(jī)架構(gòu)示意了一種傳統(tǒng)的臺(tái)式或膝 上型電腦，包括中央處理單元5 ("CPU");系統(tǒng)存儲(chǔ)器7，系統(tǒng)存儲(chǔ) 器7包括隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器9 ("RAM")和只讀存儲(chǔ)器("ROM") 11;以 及將存儲(chǔ)器與CPU 5連接的系統(tǒng)總線(xiàn)12。 ROM 11中存儲(chǔ)了基本輸入/
輸出系統(tǒng)，所述基本輸入/輸出系統(tǒng)包含如在啟動(dòng)過(guò)程中幫助在計(jì)算機(jī) 內(nèi)的元件之間傳遞信息的基本行程。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2還包括大容量存儲(chǔ)設(shè)
備14，用于存儲(chǔ)操作系統(tǒng)16、 DMS應(yīng)用24、基于物理學(xué)的仿真器26、 實(shí)時(shí)優(yōu)化模塊28、基于物理學(xué)的模型30以及其他程序模塊32。以下將 更詳細(xì)地描述這些模塊。
應(yīng)理解，用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2可以表示其他 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置，包括手持設(shè)備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的或 可編程消費(fèi)電子設(shè)備、微型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)等。本發(fā)明的實(shí)施例 也可以在分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)施，在該環(huán)境中，任務(wù)由通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò) 鏈接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備來(lái)執(zhí)行。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以位 于本地以及遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備中。
大容量存儲(chǔ)設(shè)備14通過(guò)與總線(xiàn)12連接的大容量控制器(未示出) 與CPU 5連接。大容量存儲(chǔ)設(shè)備14及其相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)為計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)2提供了非易失性存儲(chǔ)。雖然此處包含的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的描 述涉及如硬盤(pán)或CD-ROM驅(qū)動(dòng)器之類(lèi)的大容量存儲(chǔ)設(shè)備，但是，本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)理解，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2可以訪(fǎng)問(wèn)的任 何可用的介質(zhì)。
作為示例而非限制，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)和 同時(shí)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)包括以任何方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)的、易失性的 和非易失性的、可拆卸和不可拆卸的介質(zhì)，用于存儲(chǔ)如計(jì)算機(jī)可讀指 令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)之類(lèi)的信息。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)包 括但不限于RAM、 ROM、 EPROM、 EEPROM、閃存存儲(chǔ)器或其4也 固態(tài)存儲(chǔ)器技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字通用光盤(pán)("DVD")或其他光學(xué)存 儲(chǔ)器、磁帶盒、磁帶、磁盤(pán)存儲(chǔ)器或其他磁存儲(chǔ)設(shè)備，或能夠用于存 儲(chǔ)所需信息并能夠由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2訪(fǎng)問(wèn)的任何其他介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)18，運(yùn)行 在使用與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)和其他設(shè)備的邏輯連接的聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境中。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2可以通過(guò)與總線(xiàn)12連接的網(wǎng)絡(luò)接口單元20與網(wǎng)絡(luò)18連接。 可以由網(wǎng)絡(luò)接口單元20進(jìn)行的連接可以包括局域網(wǎng)("LAN")或廣域 網(wǎng)("WAN")連接。LAN和WAN聯(lián)網(wǎng)環(huán)境在辦公室、企業(yè)范圍內(nèi)的
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)中非常常見(jiàn)。應(yīng)理解，網(wǎng)絡(luò)接口單元 20也可以用于連接其他類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2
也可以包括輸入/輸出控制器22，用于接收和處理來(lái)自多個(gè)其他設(shè)備的 輸入，所述其他設(shè)備包括鍵盤(pán)、鼠標(biāo)或電子筆(在圖2中未示出)。類(lèi) 似地，輸入/輸出控制器22可以為顯示屏、打印機(jī)或其他輸出設(shè)備提供 輸出。
如以上簡(jiǎn)要描述的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2的大容量存儲(chǔ)設(shè)備14中可以存 儲(chǔ)多個(gè)程序模塊，包括適于控制聯(lián)網(wǎng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作的操作系統(tǒng) 16。大容量存儲(chǔ)設(shè)備14和RAM9也可以存儲(chǔ)一個(gè)或更多程序模塊。在 一個(gè)實(shí)施例中，DMS應(yīng)用24與一個(gè)或更多基于物理學(xué)的仿真器26、實(shí) 時(shí)優(yōu)化模塊28以及基于物理學(xué)模型30結(jié)合使用，以?xún)?yōu)化實(shí)時(shí)用于油田 或氣田中的生產(chǎn)控制參數(shù)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，基于物理學(xué)的 仿真器使用表示流體流的物理性質(zhì)和化學(xué)轉(zhuǎn)化的方程?；谖锢韺W(xué)的 仿真器的示例包括但不限于儲(chǔ)藏庫(kù)仿真器、管道流仿真器和過(guò)程仿 真器(例如分離仿真器)。在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，控制參數(shù)可以包 括但不限于在井口 (地面)和井下位置的閥門(mén)設(shè)置、分離負(fù)載設(shè)置、 入口設(shè)置、溫度、壓力計(jì)設(shè)置和節(jié)氣門(mén)設(shè)置。特別地，可以使用DMS 應(yīng)用24來(lái)定義基于物理學(xué)的或物理模型中的控制參數(shù)的集合，這些集 合是未知的、可以被調(diào)整以?xún)?yōu)化生產(chǎn)。如在上述圖l的討論中已經(jīng)討論 過(guò)的，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以是現(xiàn)場(chǎng)傳感器106通過(guò)連續(xù)監(jiān)控而接收到的測(cè)量數(shù) 據(jù)。基于物理學(xué)的仿真器26用于創(chuàng)建表示如油氣田中的儲(chǔ)藏庫(kù)、井和 管道網(wǎng)絡(luò)之類(lèi)的物理系統(tǒng)的運(yùn)行的基于物理學(xué)的模型。例如，通過(guò)考 慮基于物理學(xué)的仿真器所接收的各種特征，如儲(chǔ)藏庫(kù)面積、井的數(shù)量、 井的路徑、井的管道半徑、井的管道尺寸、管道長(zhǎng)度、管道形狀、溫 度梯度以及流體類(lèi)型，基于物理學(xué)的模型30可以被用于仿真儲(chǔ)藏庫(kù)、 井或管道網(wǎng)絡(luò)中的流體流?；谖锢韺W(xué)的仿真器26在創(chuàng)建模型中也可 以接收估計(jì)的或未確定的輸入數(shù)據(jù)，如儲(chǔ)藏庫(kù)的儲(chǔ)量。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3來(lái)描述示意的例程300，例程300示出了使用代理仿
真器的用于實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn)優(yōu)化的過(guò)程。在閱讀此處所述的示意例程 的討論時(shí)，應(yīng)理解，本發(fā)明的各種實(shí)施例的邏輯操作被實(shí)現(xiàn)為(1)計(jì)
算機(jī)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作的序列或在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的程序模塊的序列，和/ 或(2)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中互相連接的機(jī)器邏輯電路或電路模塊。實(shí)現(xiàn)方式 是一個(gè)選擇的問(wèn)題，取決于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能要求。相 應(yīng)地，圖3所示并構(gòu)成此處描述的本發(fā)明的示意實(shí)施例的邏輯操作被不 同地稱(chēng)為操作、結(jié)構(gòu)設(shè)備、動(dòng)作或模塊。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到， 可以以軟件、固件、專(zhuān)用數(shù)字邏輯電路及其任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)這些操作、 結(jié)構(gòu)設(shè)備、動(dòng)作和模塊，而不背離所附權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的精 神和范圍。
示意例程300開(kāi)始于操作305，在該操作中由CPU 5執(zhí)行的DMS應(yīng) 用24命令基于物理學(xué)的仿真器26建立物理系統(tǒng)的"基本"模型。應(yīng)理 解，"基本"模型可以是油或氣田中的儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)或處理系 統(tǒng)(如分離處理系統(tǒng))的物理或基于物理學(xué)的表示(以軟件形式)，所 述表示是基于基于物理學(xué)的仿真器所接收的如儲(chǔ)藏庫(kù)面積、井的數(shù)量、 井的路徑、井的管道半徑、井的管道尺寸、管道長(zhǎng)度、管道形狀、溫 度梯度以及流體類(lèi)型之類(lèi)的各種特征的?；谖锢韺W(xué)的仿真器26在創(chuàng) 建"基本"模型中也可以接收估計(jì)的或不確定的輸入數(shù)據(jù)，如儲(chǔ)藏庫(kù) 的儲(chǔ)量。應(yīng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例中可以使用一個(gè)或更多基于物理學(xué) 的仿真器26。
接著，例程300從操作305繼續(xù)至操作310，在操作310中，DMS應(yīng) 用24自動(dòng)定義控制參數(shù)。如上述在圖2的討論中所討論的，控制參數(shù)可 以包括閥門(mén)設(shè)置、分離負(fù)載設(shè)置、入口設(shè)置、溫度、壓力計(jì)設(shè)置和節(jié) 氣門(mén)設(shè)置。
一旦定義了控制參數(shù)，例程300接著從操作310繼續(xù)至操作315， 該操作315中，DMS應(yīng)用24定義控制參數(shù)的邊界限制。特別地，DMS 應(yīng)用24可以使用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)定義這些邊界限制。這些邊界限制也 包括每個(gè)控制參數(shù)值的一個(gè)或更多極端水平(例如，最大值、中值或 最小值)。在一個(gè)實(shí)施例中，DMS應(yīng)用24所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程可以 是公知的正交陣列、階乘、或Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程。
例程300接著從操作315繼續(xù)至操作320，在操作320中，DMS應(yīng)用 24針對(duì)由操作315中確定的邊界限制所限定的控制參數(shù)集合，自動(dòng)執(zhí)行基于物理學(xué)的仿真器26。應(yīng)理解，從這一點(diǎn)開(kāi)始，在這里將這些參數(shù) 稱(chēng)為"設(shè)計(jì)"參數(shù)。在執(zhí)行設(shè)計(jì)參數(shù)的集合中，基于物理學(xué)的仿真器 26產(chǎn)生一系列輸出，這些輸出可以被用于做出多個(gè)生產(chǎn)預(yù)測(cè)。例如，
基于物理學(xué)的仿真器26可以產(chǎn)生關(guān)于儲(chǔ)藏庫(kù)中的流體流的輸出，包括 但不限于壓力、油氣流(hydrocarbon flow)速、水流速和溫度，這 些輸出是基于由D M S應(yīng)用2 4所定義的閥門(mén)設(shè)置值的范圍的。
例程300接著從操作320繼續(xù)至操作325，在操作325中，DMS應(yīng)用 24將特征數(shù)據(jù)收集到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，如集成的生產(chǎn)鉆探和工程數(shù)據(jù)庫(kù) 116中。該特征數(shù)據(jù)可以包括與操作315中確定的設(shè)計(jì)參數(shù)相關(guān)聯(lián)的值 范圍(即設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù))，以及從基于物理學(xué)的仿真器26的輸出。
例程300接著從操作325繼續(xù)至操作330，在操作330中，DMS應(yīng)用 24使用回歸方程來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)(即輸入關(guān)系數(shù)據(jù))使其適合于 使用代理模型的基于物理學(xué)的仿真器26的輸出。如在之前的描述和所 附權(quán)利要求中所使用的，代理模型是一種用作由基于物理學(xué)的仿真器 26所產(chǎn)生的基于物理學(xué)的模型的代理的數(shù)學(xué)方程。本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，代理模型可以是多項(xiàng)式展開(kāi)、 支持向量機(jī)器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或智能代理?？梢栽诒景l(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中 使用的示意代理模型由以下方程給出
應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，代理模型可以用于同時(shí)代理在時(shí)間上 預(yù)測(cè)流和化學(xué)性質(zhì)的多個(gè)基于物理學(xué)的仿真器。
例程300接著從操作330繼續(xù)至操作335，在操作335中，DMS應(yīng)用 24使用代理模型來(lái)確定設(shè)計(jì)參數(shù)的靈敏度。如此處所定義的，"靈敏 度"是在代理模型中，基于物理學(xué)的仿真器26的輸出關(guān)于設(shè)計(jì)參數(shù)的 導(dǎo)數(shù)?；诖砟Ｐ头匠?以上示出的)可以計(jì)算每個(gè)輸出關(guān)于每個(gè) 設(shè)計(jì)參數(shù)的導(dǎo)數(shù)。例程300接著從操作335繼續(xù)至操作340，在操作340 中，DMS應(yīng)用24使用代理模型來(lái)計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)與基于物理學(xué)的仿真器 26的輸出之間的相關(guān)性。
例程300接著從操作340繼續(xù)至操作345，在操作345中，DMS應(yīng)用
24從代理模型中除去其靈敏度低于閾值的設(shè)計(jì)參數(shù)。特別地，根據(jù)本 發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)由代理模型所確定的設(shè)計(jì)參數(shù)的靈敏度或?qū)?shù)
被確定為接近零值時(shí)，DMS應(yīng)用24除去該設(shè)計(jì)參數(shù)。因此，應(yīng)理解， 上述操作310中所討論的一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)可能由于不重要或具有 最小的影響而被除去。應(yīng)理解，如將在操作350中更詳細(xì)地描述的，選 擇未除去的或重要的參數(shù)用于優(yōu)化(即所選參數(shù))。
例程300接著從操作345繼續(xù)至操作350，在操作350中，DMS應(yīng)用 24使用實(shí)時(shí)優(yōu)化模塊28與代理模型來(lái)確定操作345中所確定的所選參 數(shù)(即未除去的參數(shù))的值范圍。特別地，實(shí)時(shí)優(yōu)化模塊28可能產(chǎn)生 錯(cuò)配(misfit)函數(shù)，該函數(shù)表示代理模型的輸出與從現(xiàn)場(chǎng)傳感器106 取回并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)114和116中的觀測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)之差的平方?？?以在本發(fā)明的各種實(shí)施例中使用的針對(duì)井的錯(cuò)配函數(shù)由以下方程給 出
其中M^井i的權(quán)值，w,一寸間t的權(quán)值，^崎,『井液時(shí)間t的仿真的或 歸一化值，to(/,0-井i在時(shí)間t的歷史的或婦一化值。
應(yīng)理解，實(shí)時(shí)優(yōu)化模塊28所確定的優(yōu)化的值范圍是錯(cuò)配函數(shù)很小 (即接近零)的值。還應(yīng)理解，如以下更詳細(xì)地描述的，所選參數(shù)和 優(yōu)化的值范圍表示了代理模型，可以在基于物理學(xué)的仿真器26中執(zhí)行 該代理模型并使該代理模型生效。
例程300接著從操作350繼續(xù)至操作355,在操作355中，實(shí)時(shí)優(yōu)化 模塊28將所選參數(shù)(在操作345中確定)和優(yōu)化的值范圍(在操作350 中確定)放回DMS應(yīng)用24中，在操作360中，DMS應(yīng)用24執(zhí)行基于物 理學(xué)的仿真器26以使所選參數(shù)生效。應(yīng)理解，上述討論的關(guān)于DMS應(yīng) 用24的所有操作都是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2中自動(dòng)進(jìn)行的操作。
例程300接著從操作360繼續(xù)至操作365，在操作365中，DMS應(yīng)用 24將代理模型用于實(shí)時(shí)優(yōu)化和控制。應(yīng)理解，根據(jù)特定的現(xiàn)場(chǎng)配置，
該控制可以包括在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)關(guān)于所選參數(shù)的高級(jí)過(guò)程控制決策
或主動(dòng)式控制。特別地，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，DMS應(yīng)用24可以產(chǎn)生一個(gè)
或更多圖形化顯示，示出用于優(yōu)化油井中生產(chǎn)的預(yù)測(cè)的控制參數(shù)設(shè)置
(例如閥門(mén)設(shè)置)。圖4示出了一種示意顯示，將在以下更詳細(xì)地描述。 接著，例程300結(jié)束。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，根據(jù)本發(fā)明的示意實(shí)施例，示出了計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的 針對(duì)多口井而預(yù)測(cè)的最優(yōu)閥門(mén)設(shè)置的顯示，該設(shè)置可以用于在未來(lái)一 段時(shí)間內(nèi)優(yōu)化油氣的生產(chǎn)。如在圖4中可以看到的，顯示了DMS應(yīng)用 24產(chǎn)生的多幅圖形410-490。每幅圖形表示油氣田中一口正在生產(chǎn)的井 的井位置，以及用于調(diào)節(jié)進(jìn)入該井的流體(例如水)流的相關(guān)聯(lián)的閥 門(mén)位置。例如，圖形410是帶有標(biāo)記415P1一9L1的井的顯示，其中P1一9 是井的標(biāo)記，Ll是指示井中的閥門(mén)位置(即"位置l")的閥門(mén)標(biāo)記。 類(lèi)似地，圖形420是相同的井(P1—9)但是針對(duì)不同閥門(mén)(例如L3) 的顯示。圖形4230也是井P1—9的針對(duì)閥門(mén)L5的顯示。圖形410-490的y 軸示出了針對(duì)每口井中標(biāo)明的閥門(mén)位置的預(yù)測(cè)閥門(mén)設(shè)置的范圍。如上 所述，在圖3的討論中，預(yù)測(cè)閥門(mén)設(shè)置是由DMS應(yīng)用24作為例程300所
執(zhí)行的操作的結(jié)果而產(chǎn)生的。此處，應(yīng)理解，在本實(shí)施例中，最高閥 門(mén)設(shè)置(即"8.80")與完全開(kāi)啟的閥門(mén)相對(duì)應(yīng)，而最低閥門(mén)設(shè)置(即 "0.00")與完全關(guān)閉的閥門(mén)相對(duì)應(yīng)。圖形410-490的x軸示出了 "步長(zhǎng)" (即步長(zhǎng)27至步長(zhǎng)147)的范圍，所述步長(zhǎng)表示在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的時(shí) 間增量。例如，每幅圖形的時(shí)間軸可以表示在6年的時(shí)間段內(nèi)以6個(gè)月 為增量的針對(duì)每口井的閥門(mén)設(shè)置。
應(yīng)理解，圖形410-4^)示出了在未來(lái)時(shí)間段內(nèi)需要如何改變闊門(mén)設(shè) 置的預(yù)測(cè)。例如，圖形430示出了DMS應(yīng)用24預(yù)測(cè)閥門(mén)位置"L5"應(yīng) 在未來(lái)時(shí)間段的初始部分保持完全開(kāi)啟，接著在未來(lái)時(shí)間段的后期應(yīng) 完全關(guān)閉?？梢哉J(rèn)識(shí)到，這樣的情形的發(fā)生可能是基于井將要產(chǎn)生過(guò) 剩的水的預(yù)測(cè)，因此有必要關(guān)閉該閥門(mén)。作為另一個(gè)示例，圖形450 示出了DMS應(yīng)用24預(yù)測(cè)開(kāi)始時(shí)閥門(mén)位置"L3"應(yīng)保持完全開(kāi)啟，接著 在該未來(lái)時(shí)間段的剩余部分部分關(guān)閉。
基于以上的描述，可以認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的各種實(shí)施例包括使用代
理仿真器的用于實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn)優(yōu)化的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。 利用動(dòng)態(tài)資產(chǎn)模型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的基于物理學(xué)的仿真器來(lái)測(cè)量針對(duì)如 閥門(mén)設(shè)置、分離負(fù)載設(shè)置、入口設(shè)置、溫度、壓力計(jì)設(shè)置和節(jié)氣門(mén)設(shè) 置之類(lèi)的可控參數(shù)的可能性范圍。使用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的決策管 理應(yīng)用來(lái)建立代理模型，該代理模型對(duì)物理系統(tǒng)(例如儲(chǔ)藏庫(kù)、井或 管道網(wǎng)絡(luò))進(jìn)行仿真，用于做出關(guān)于可控參數(shù)的未來(lái)預(yù)測(cè)?？梢哉J(rèn)識(shí) 到，由該代理模型進(jìn)行的仿真幾乎是瞬時(shí)的，因此比傳統(tǒng)的較慢且難 以更新的基于物理學(xué)的仿真器更快。與反應(yīng)式的傳統(tǒng)系統(tǒng)不同，本發(fā) 明的實(shí)施例中描述的代理模型能夠預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的控制參數(shù)設(shè) 置，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制。
雖然本發(fā)明是結(jié)合各種示意實(shí)施例來(lái)描述的，但是，本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)此做出許多修改。相
應(yīng)地，本發(fā)明的范圍絕不受以上描述的限制，而完全參考所附權(quán)利要 求來(lái)確定。
權(quán)利要求
1. 一種使用代理仿真器的用于實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn)優(yōu)化的方法，包括在至少一個(gè)基于物理學(xué)的仿真器中建立物理系統(tǒng)的基本模型，其中所述物理系統(tǒng)包括儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)和處理系統(tǒng)中的至少一個(gè)，其中，所述至少一個(gè)仿真器對(duì)儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)以及處理系統(tǒng)中的流體流進(jìn)行仿真；通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，為所述物理系統(tǒng)的多個(gè)控制參數(shù)中的每個(gè)控制參數(shù)定義包括極端水平的邊界限制，其中，由邊界限制限定的多個(gè)控制參數(shù)包括設(shè)計(jì)參數(shù)的集合；使用代理模型來(lái)調(diào)整數(shù)據(jù)，使其適合所述至少一個(gè)仿真器的輸出，所述數(shù)據(jù)包括一系列輸入，所述輸入包括與設(shè)計(jì)參數(shù)的集合相關(guān)聯(lián)的值，其中，所述代理模型是對(duì)所述至少一個(gè)仿真器的代理，所述至少一個(gè)仿真器包括以下中的至少一個(gè)儲(chǔ)藏庫(kù)仿真器、管道網(wǎng)絡(luò)仿真器、過(guò)程仿真器和井仿真器；以及利用所述代理模型，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)優(yōu)化和控制所選參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括利用所述代理模型，計(jì)算關(guān)于物理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)的導(dǎo)數(shù)，以確 定靈敏度；利用所述代理模型，計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)與所述至少一個(gè)仿真器的輸出 之間的相關(guān)性；將來(lái)自所述代理模型的設(shè)計(jì)參數(shù)排序；以及將優(yōu)化器與所述代理模型一起使用，以確定設(shè)計(jì)參數(shù)值的范圍， 在所述范圍中，所述代理模型的輸出與觀測(cè)到的數(shù)據(jù)相匹配。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，還包括利用決策管理系統(tǒng)，定義物理系統(tǒng)的多個(gè)控制參數(shù)以匹配觀測(cè)到 的數(shù)據(jù)； 針對(duì)所述設(shè)計(jì)參數(shù)的集合，自動(dòng)執(zhí)行所述至少一個(gè)仿真器，以產(chǎn) 生一系列輸出，所述輸出表示生產(chǎn)預(yù)測(cè)；以及將特征數(shù)據(jù)收集到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，所述特征數(shù)據(jù)包括與所述設(shè)計(jì) 參數(shù)的集合相關(guān)聯(lián)的值以及與所述至少一個(gè)仿真器的輸出相關(guān)聯(lián)的值。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，還包括將所述設(shè)計(jì)參數(shù)中靈敏度不低于閾值的設(shè)計(jì)參數(shù)及其范圍從所述 代理模型中放入所述決策管理系統(tǒng)，靈敏度不低于閾值的設(shè)計(jì)參數(shù)是所述所選參數(shù)；以及運(yùn)行所述決策管理系統(tǒng)作為全局優(yōu)化器，以使仿真器中的所選參 數(shù)生效。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在至少一個(gè)基于物理學(xué)的仿真器中建立物理系統(tǒng)的基本模型包括:創(chuàng)建所述物理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表示， 其中，所述數(shù)據(jù)表示包括儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)和處理系統(tǒng)中的至少 一個(gè)的物理特征，所述物理特征包括儲(chǔ)藏庫(kù)的尺寸、儲(chǔ)藏庫(kù)中井的數(shù) 量、井的路徑、井的管道大小、管道形狀、溫度梯度、流體類(lèi)型和與 所述物理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的其他參數(shù)的估計(jì)數(shù)據(jù)值。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，利用所述代理模型來(lái)計(jì)算關(guān)于設(shè)計(jì)參數(shù)的導(dǎo)數(shù)以確定靈敏度包括確定所述至少一個(gè)仿真器的輸 出關(guān)于所述一系列輸入之一的導(dǎo)數(shù)。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括從所述代理模型中除去被 用戶(hù)確定為對(duì)所述物理系統(tǒng)具有最小影響的設(shè)計(jì)參數(shù)。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，利用所述代理模型在未來(lái)的 一段時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)優(yōu)化和控制所選參數(shù)包括利用以下中的至少一個(gè)神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多項(xiàng)式展開(kāi)、支持向量機(jī)器和智能代理。
9. 一種使用代理仿真器的用于實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn)優(yōu)化的系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)可執(zhí)行程序代碼；以及處理器，在功能上與存儲(chǔ)器耦合，所述處理器響應(yīng)所述程序代碼 中包含的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，并用于 在至少一個(gè)基于物理學(xué)的仿真器中建立物理系統(tǒng)的基本模型，其中所述物理系統(tǒng)包括儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)和處理系統(tǒng)中 的至少一個(gè)，其中，所述至少一個(gè)仿真器對(duì)儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng) 絡(luò)以及處理系統(tǒng)中的流體流迸行仿真；通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，為所述物理系統(tǒng)的多個(gè)控制參數(shù)中的每 個(gè)控制參數(shù)的定義包括極端水平的邊界限制，其中，由邊界限制 限定的多個(gè)控制參數(shù)包括設(shè)計(jì)參數(shù)的集合；使用代理模型來(lái)調(diào)整數(shù)據(jù)，使其適合所述至少一個(gè)仿真器的 輸出，所述數(shù)據(jù)包括一系列輸入，所述輸入包括與設(shè)計(jì)參數(shù)的集 合相關(guān)聯(lián)的值，其中，所述代理模型是對(duì)所述至少一個(gè)仿真器的 代理，所述至少一個(gè)仿真器包括以下中的至少一個(gè)儲(chǔ)藏庫(kù)仿真 器、管道網(wǎng)絡(luò)仿真器、過(guò)程仿真器和井仿真器；以及利用所述代理模型，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)優(yōu)化和控制所 選參數(shù)。
10. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還被操作為 利用所述代理模型，計(jì)算關(guān)于物理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)的導(dǎo)數(shù)，以確定靈敏度；利用所述代理模型，計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)與所述至少一個(gè)仿真器的輸出之間的相關(guān)性；將來(lái)自所述代理模型的設(shè)計(jì)參數(shù)排序；以及將優(yōu)化器與所述代理模型一起使用，以確定設(shè)計(jì)參數(shù)值的范圍， 在所述范圍中，所述代理模型的輸出與觀測(cè)到的數(shù)據(jù)相匹配。
11. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還用于 利用決策管理系統(tǒng)，定義物理系統(tǒng)的多個(gè)控制參數(shù)以匹配觀測(cè)到的數(shù)據(jù)；針對(duì)所述設(shè)計(jì)參數(shù)的集合，自動(dòng)執(zhí)行所述至少一個(gè)仿真器，以產(chǎn) 生一系列輸出，所述輸出表示生產(chǎn)預(yù)測(cè)；以及將特征數(shù)據(jù)收集到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，所述特征數(shù)據(jù)包括與所述設(shè)計(jì) 參數(shù)的集合相關(guān)聯(lián)的值以及與所述至少一個(gè)仿真器的輸出相關(guān)聯(lián)的值。
12. 如權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還用于 將所述設(shè)計(jì)參數(shù)中靈敏度不低于閾值的設(shè)計(jì)參數(shù)及其范圍從所述代理模型中放入所述決策管理系統(tǒng)，靈敏度不低于閾值的設(shè)計(jì)參數(shù)是 所述所選參數(shù)；以及運(yùn)行所述決策管理系統(tǒng)作為全局優(yōu)化器，以使仿真器中的所選參 數(shù)生效。
13. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，在至少一個(gè)基于物理學(xué)的 仿真器中建立物理系統(tǒng)的基本模型包括創(chuàng)建所述物理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表 示，其中，所述數(shù)據(jù)表示包括儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)和處理系統(tǒng)中的 至少一個(gè)的物理特征，所述物理特征包括儲(chǔ)藏庫(kù)的尺寸、儲(chǔ)藏庫(kù)中井 的數(shù)量、井的路徑、井的管道大小、管道形狀、溫度梯度、流體類(lèi)型 和與所述物理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的其他參數(shù)的估計(jì)數(shù)據(jù)值。
14. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，利用所述代理模型來(lái)計(jì)算關(guān)于設(shè)計(jì)參數(shù)的導(dǎo)數(shù)以確定靈敏度包括確定所述至少一個(gè)仿真器的輸出關(guān)于所述一系列輸入之一的導(dǎo)數(shù)。
15. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括從所述代理模型中除去被用戶(hù)確定為對(duì)所述物理系統(tǒng)具有最小影響的設(shè)計(jì)參數(shù)。
16. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，利用所述代理模型在未來(lái) 的一段時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)優(yōu)化和控制所選參數(shù)包括利用以下中的至少一個(gè)-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多項(xiàng)式展開(kāi)、支持向量機(jī)器和智能代理。
17. —種包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)在計(jì)算機(jī) 上執(zhí)行時(shí)，所述指令執(zhí)行使用代理仿真器的用于實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn)優(yōu)化的方法，所述方法包括在至少一個(gè)基于物理學(xué)的仿真器中建立物理系統(tǒng)的基本模型，其 中所述物理系統(tǒng)包括儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)和處理系統(tǒng)中的至少一個(gè)， 其中，所述至少一個(gè)仿真器對(duì)儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)以及處理系統(tǒng)中的流體流進(jìn)行仿真；通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，為所述物理系統(tǒng)的多個(gè)控制參數(shù)中的每個(gè)控 制參數(shù)的定義包括極端水平的邊界限制，其中，由邊界限制限定的多 個(gè)控制參數(shù)包括設(shè)計(jì)參數(shù)的集合； 使用代理模型來(lái)調(diào)整數(shù)據(jù)，使其適合所述至少一個(gè)仿真器的輸出， 所述數(shù)據(jù)包括一系列輸入，所述輸入包括與設(shè)計(jì)參數(shù)的集合相關(guān)聯(lián)的 值，其中，所述代理模型是對(duì)所述至少一個(gè)仿真器的代理，所述至少 一個(gè)仿真器包括以下中的至少一個(gè)儲(chǔ)藏庫(kù)仿真器、管道網(wǎng)絡(luò)仿真器、 過(guò)程仿真器和井仿真器；以及利用所述代理模型，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)優(yōu)化和控制所選參數(shù)。
18. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，還包括 利用所述代理模型，計(jì)算關(guān)于物理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)的導(dǎo)數(shù)，以確定靈敏度；利用所述代理模型，計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)與所述至少一個(gè)仿真器的輸出之間的相關(guān)性；將來(lái)自所述代理模型的設(shè)計(jì)參數(shù)排序；以及將優(yōu)化器與所述代理模型一起使用，以確定設(shè)計(jì)參數(shù)值的范圍， 在所述范圍中，所述代理模型的輸出與觀測(cè)到的數(shù)據(jù)相匹配。
19. 如權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，還包括 利用決策管理系統(tǒng)，定義物理系統(tǒng)的多個(gè)控制參數(shù)以匹配觀測(cè)到的數(shù)據(jù)；針對(duì)所述設(shè)計(jì)參數(shù)的集合，自動(dòng)執(zhí)行所述至少一個(gè)仿真器，以產(chǎn) 生一系列輸出，所述輸出表示生產(chǎn)預(yù)測(cè)；以及將特征數(shù)據(jù)收集到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，所述特征數(shù)據(jù)包括與所述設(shè)計(jì) 參數(shù)的集合相關(guān)聯(lián)的值以及與所述至少一個(gè)仿真器的輸出相關(guān)聯(lián)的值。
20. 如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，還包括將所述設(shè)計(jì)參數(shù)中靈敏度不低于閾值的設(shè)計(jì)參數(shù)及其范圍從所述 代理模型中放入所述決策管理系統(tǒng)，靈敏度不低于閾值的設(shè)計(jì)參數(shù)是所述所選參數(shù)；以及運(yùn)行所述決策管理系統(tǒng)作為全局優(yōu)化器，以使仿真器中的所選參 數(shù)生效。
21. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，在至少一個(gè)基于物理學(xué)的仿真器中建立物理系統(tǒng)的基本模型包括創(chuàng)建所述物理系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)表示，其中，所述數(shù)據(jù)表示包括儲(chǔ)藏庫(kù)、井、管道網(wǎng)絡(luò)和處理 系統(tǒng)中的至少一個(gè)的物理特征，所述物理特征包括儲(chǔ)藏庫(kù)的尺寸、儲(chǔ) 藏庫(kù)中井的數(shù)量、井的路徑、井的管道大小、管道形狀、溫度梯度、 流體類(lèi)型和與所述物理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的其他參數(shù)的估計(jì)數(shù)據(jù)值。
22. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，利用所述代理 模型來(lái)計(jì)算關(guān)于設(shè)計(jì)參數(shù)的導(dǎo)數(shù)以確定靈敏度包括確定所述至少一 個(gè)仿真器的輸出關(guān)于所述一系列輸入之一的導(dǎo)數(shù)。
23. 如權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，還包括從所述代理 模型中除去被用戶(hù)確定為對(duì)所述物理系統(tǒng)具有最小影響的設(shè)計(jì)參數(shù)。
24. 如權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，利用所述代理模型在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)優(yōu)化和控制所選參數(shù)包括利用以下中的至少一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多項(xiàng)式展開(kāi)、支持向量機(jī)器和智能代理。
全文摘要
提供了使用代理仿真器的用于實(shí)時(shí)油氣田生產(chǎn)優(yōu)化的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在一個(gè)或更多物理仿真器(26)中建立儲(chǔ)藏庫(kù)(100)、井(100)、管道網(wǎng)絡(luò)(100)或處理系統(tǒng)(100)的基本模型(30)。使用決策管理系統(tǒng)(24)來(lái)定義如閥門(mén)設(shè)置(410)之類(lèi)的控制參數(shù)以匹配觀測(cè)數(shù)據(jù)(114)。使用代理模型來(lái)調(diào)整控制參數(shù)使其適合所述物理仿真器(26)的輸出，確定控制參數(shù)的靈敏度，并計(jì)算控制參數(shù)與仿真器(26)的輸出數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。除去靈敏度低于閾值的控制參數(shù)。決策管理系統(tǒng)(24)使從代理模型輸出的控制參數(shù)在仿真器(26)中生效。所述代理模型可以用于預(yù)測(cè)控制參數(shù)的未來(lái)控制設(shè)置。
文檔編號(hào)E21B49/00GK101379271SQ200780004125
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月31日
發(fā)明者威廉·道格拉斯·約翰遜, 阿爾文·斯坦利·古利克 申請(qǐng)人:蘭德馬克繪圖公司