[发明专利]井流模拟系统

说明书

本发明涉及一种用于对井系统中的流动条件进行建模的系统和方法，该井系统由多个分支(1、1a)表示，所述多个分支将碳氢化合物从至少一个分支进入点(3、3a)引导至分支出口点(2)，所述分支中的至少一个分支构成全局井系统出口点，其中，每个分支具有分支进入点(3、3a)，该分支进入点设置有至少一个流入口(4)且与已知边界条件相关并且设置有与可调节的流动特性相关的输入流量控制单元(7)，以用于控制通过所述输入部的流量，所述边界条件包括与所述输入流量控制单元处的压力、温度和流量中的至少一者有关的预定数据，并且所述分支导管包括分支流量控制单元(6)，该分支流量控制单元具有可调节的流动的特性以用于控制通过分支的流量。

本发明涉及一种用于对由井、流动管线、立管和管段组成的系统中的流量进行控制的系统。

本发明涉及一种算法，该算法用于对在井、管段、管道和立管中的由碳氢化合物和最终添加的乙二醇或动力流体组成的网络中的流量、压力和温度所包括的能量供应和损失进行计算。网络“分支”是表示井、管道、短管、立管以及距离坐标(分支模型)的管道工程设施的常见抽象概念。因此，东和西被用作方向和边界定义。分支是具有几何参数的管材料的物理装置，从东向西或从西向东输送流体。WO2009/024545描述了适于对分支的输入和输出进行控制的单个分支，而WO2013/192516描述了用于在用户输入的辅助下评估分支中的流量的方法。开发了根据本发明的算法以用于处理具有无限数量的分支的单个或多个流网络。流网络分支网格(网络模型)包括在交叉点处连接的分支。交叉点被定义为在网络内部，而对于远东和远西边界而言在外部。网络分支网格内的质量、压力、能量的基本本构方程是本发明的基本基础。

流网络被分成由交叉节点指示的“层”，交叉节点连接来自远西的分支，远西表示单独的井入流，井入流终止于远东边界处，远东边界由具有限定的流量、或者压力和/或温度的单独的终端来表示。网络分支的外部边界条件或者由外部储层流动模型、开采现场原位传感器数据、来自表格、数据库的静态数据来定义，或者由人类个体定义的时间关系来定义。

本发明涉及油气上游工业。本发明的动机是建立一种用于多相和单相流网络的流模拟器，该流模拟器具有可操作的实际致动器(节流阀、泵、压缩机)型控制器设施。作为开采优化问题的一部分，本发明可以被用于预测开采性能并且根据传感器监控来辅助日常现场计算。本发明的益处是更好的规划、更准确的可行性研究以及就经济和安全而言的改进的油气开采现场的操作。

专用的求解程序逻辑用于对流量压力关系中的不连续性和非线性进行处理，同时对与实际生活情况一致的致动器型控制器进行处理。由于有效的子网络处理和记忆原理提供了计算机存储器和处理器的有效使用，因此可以对大型的单个或多个网络进行处理。

现有的流量保障软件产品应用被离散成差分系数稀疏带矩阵的质量、动量和能量方程。求解程序取决于方程的特性除了是干净的抛物线以外，是完整的抛物线还是部分的抛物线曲线、是椭圆形的还是双曲线形的，从而导致大的计算机工作量。逆矩阵导致分配给分支网络节点的线性近似的压力与流场。US7672818中具有示出了这样的系统的一个示例。大型的流网络需要大的矩阵以及根据以及压力、质量动量和能量本构方程的解耦和串行处理进行的迭代计算。传统方法需要大量的计算机工作量并且需要得到合理的预测。平衡方程和病态数值模型中的不连续性可能导致不稳定和错误的解。在US9212538中讨论了解决这一问题的一种已知解决方案，该已知解决方案使用子系统模块和矩阵。