CN108242025B - 基于信息熵-区间数的砂岩油藏注水开发效果评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于信息熵‑区间数TOPSIS的砂岩油藏注水开发效果评价方法，首先采用WIA‑PA无线通信技术标准的数采系统采集并处理油田历史生产数据，根据油田注水开发效果评价体系标准和数据处理结果建立评价对象区间数TOPSIS决策矩阵，然后采用区间数信息熵赋权方法确定指标权重集，再确定正理想解和负理想解，并计算待评价开发区块与正理想解的相对贴近程度，最后依据级别区间给定评价结果。本发明评价油田注水开发效果不仅适用于单个区块，还可以应用于多个区块，根据相对贴近程度的大小进行排序，应用范围广，适应性强。对数据资料没有过多的要求，能够充分利用数据资料提供的信息，分析运算过程原理简单，操作灵活，实用性强。

Description

基于信息熵-区间数的砂岩油藏注水开发效果评价方法

技术领域

本发明涉及油田开发效果评价及无线传感器领域技术领域，具体地说是一种将TOPSIS决策评价方法与区间数理论、信息熵赋权方法相结合的砂岩油藏注水开发效果评价方法。

背景技术

油藏注水开发效果评价，始终贯穿于油田开发的全过程，是明确挖潜方向、确定调整措施的重要手段。当油田进入开发中后期以后，为了减缓产油量的递减速度，增加可采地质储量，需要及时开展关于“监测、描述和挖潜”的研究。而各种研究的实用效果如何，则需要一套完整而科学的评价指标体系和评价方法来对其进行论证。

当前对水驱油田的开发效果评价方法主要有状态对比法、系统动态分析法、模糊综合评判法、灰色系统理论法等。状态对比法可能存在由于生产数据的不确定性、假象性等原因在应用多个评价指标评价时可能导致结果相矛盾，而且其理论公式推导的可靠性亦值得商榷。系统动态分析方法其数学模型建立的正确与否以及考虑因素(参数)较多而评价起来较为困难导致其实际应用较少。另外两种方法在评价标准的制定上存在着数学上统计规律的应用，这还不能够真实反映开发规律，甚至还存在数学方法与油田开发指标变化规律上的不一致，从而导致评价结果失真。

发明内容

为了更加合理与准确的评价油田注水开发效果以及弥补上述评价方法的不足之处，本发明把TOPSIS决策评价方法与区间数理论、信息熵赋权方法相结合，建立一套新的油田注水开发效果评价方法。该法思路清晰、计算简单、应用灵活。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于信息熵-区间数的砂岩油藏注水开发效果评价方法，包括以下步骤：

步骤1：建立初始区间数决策矩阵：A＝[a_ij]_m×n；

其中，第i行第j列的元素

表示某方案对应于某指标的结果，

为某方案对应于某指标的区间临界值；m表示方案个数；n表示指标个数；

步骤2：对初始区间数决策矩阵进行同趋势化处理，得到同趋势化矩阵X＝[x_ij]_m×n,其中

步骤3：对同趋势化矩阵进行规范化处理：Y＝[y_ij]_m×n；

其中，

步骤4：确定正理想解和负理想解：

正理想解：

负理想解：

步骤5：根据Y＝[y_ij]_m×n采用区间数信息熵赋权方法确定指标权重；

步骤6：根据指标权重计算待评价开发区块与正、负理想解的距离；

步骤7：根据待评价区块与正理想解的距离得到待评价区块与正理想解的相对贴近程度；

步骤8：将相对贴近程度与评价划分标准进行对比得到油田注水开发效果的评价结果。

所述同趋势化处理包括以下步骤：

对于初始区间数决策矩阵中每列的元素值，判断其从上至下的排序是否与设定的指标标准从好至差的趋势一致；若是，不修改；否则对该列的每个元素采用倒数法：

得到同趋势化矩阵X＝[x_ij]_m×n。

所述采用区间数信息熵赋权方法确定指标权重集包括以下步骤：

(1)按下式分别计算上界信息熵和下界信息熵：

(2)计算各指标的信息熵：

其中，0＜λ＜1，为区间数的平衡系数；

(3)计算各指标差异系数：

g_j＝1-e_j

(4)确定各指标权重：

其中，0<w_j<1。

所述计算待评价开发区块与正、负理想解的距离：

所述待评价区块与正理想解的相对贴近程度：

所述将相对贴近程度与评价划分标准进行对比得到油田注水开发效果的评价结果包括以下步骤：

将相对贴近程度与评价划分标准进行对比，得到贴近程度位于评价划分标准的区间范围，进而得到该区间范围对应的评价结果。

本发明具有以下有益效果及优点：

1、该方法评价油田注水开发效果不仅适用于单个区块，还可以应用于多个区块，根据相对贴近程度的大小进行排序，应用范围广，适应性强。

2、该方法对数据资料没有过多的要求，能够充分利用数据资料提供的信息，分析运算过程原理简单，操作灵活，实用性强。

3、该方法采用信息熵赋权法，并结合区间数理论来计算各评价指标的权重，可以减少人为因素的干扰，得到更加客观的权重结果，使得评价结果更接近实际情况，更具有说服力。

4、本发明基于TOPSIS多指标决策方法和信息熵赋权法，结合区间数理论，多方面综合考察评价效果，相较以往的评价方法，建立了一套更加全面和科学的砂岩油藏注水开发效果的评价体系，为油田现场开发措施调整提供依据，以指导油田更加合理、高效地开发，具有极为重要的意义。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是区间数信息熵赋权方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。

首先根据油田注水开发效果评价体系标准建立评价对象区间数TOPSIS决策矩阵，然后采用区间数信息熵赋权方法确定指标权重集，再根据相关算法确定正理想解和负理想解，并计算待评价开发区块与正理想解的相对贴近程度，最后依据级别区间给定评价结果。

如图1所示，所述方法包括以下步骤：

步骤1：根据设定的指标评价体系标准，建立初始区间数决策矩阵：

A＝[a_ij]_m×n

其中，

m表示方案个数，即用于评价类别(表示指标性能程度)个数；n表示指标个数；

为某方案(评价类别)对应于某指标的区间临界值；指标评价体系标准，包括每个指标在不同评价类别的数值范围。

步骤2：进行同趋势化处理，得到同趋势化矩阵X＝[x_ij]_m×n。

即统一各项评价指标的单调性，在此采用高优指标即数值越高越好，通常对于反向单调的指标可采用倒数法：

步骤3：对矩阵进行规范化处理：

Y＝[y_ij]_m×n

其中

步骤4：确定区间正理想解和负理想解：

正理想点：

负理想点：

步骤5：采用区间数信息熵赋权方法确定指标权重集：

(1)按下式分别计算上界信息熵和下界信息熵：

(2)计算各指标的信息熵：

其中，0＜λ＜1，为区间数的平衡系数。

(3)计算各指标差异系数：

g_j＝1-e_j

(4)确定各指标权重：

其中，0<w_j<1。

步骤6：计算待评价开发区块与正、负理想解的距离：

步骤7：计算待评价区块与正理想解的相对贴近程度：

相对贴近程度越大，表明注水开发综合结果越好,反之则效果越差。

步骤8：根据评价划分标准对油田注水开发效果进行综合评价。

砂岩油藏注水开发效果评价方法包括以下步骤：

步骤1：确定初始区间数决策矩阵:

A＝[a_ij]_m×n

其中，

表示方案L_i对应于指标M_i的一个结果。

具体为：依据评价等级和对应的评价指标参数区间，确定多属性决策问题的决策方案，并与待评价方案共同建立初始区间数决策矩阵。

(1)利用WIA-PA无线通信技术标准的数采系统采集油田历史生产数据，并参照行业标准《油田开发水平分级》，并参考相关油田开发实例及经验做法设定各指标及其评价标准，确定各指标采用五级评价标准，各指标在不同评价级别的取值范围见下表：

表一 砂岩油藏注水开发效果指标评价标准

(2)根据评价标准确定方案集L和指标集M

方案集：

L＝(L₁,L₂,L₃,L₄,L₅,L₆)＝(好，较好，中等，较差，差，待评价)

指标集：

M＝(M₁,M₂,M₃,M₄,M₅,M₆)

＝(水驱控制程度，水驱动用程度，压力保持水平，含水上升率，

剩余可采储量采油速度，采收率)

(3)得到初始决策矩阵

其中，末行表示待评价方案，可以代入A区块的实际开发指标(水驱控制程度85.32％，水驱动用程度80.25％，压力保持水平86.21％，含水上升率0.24％，剩余可采储量采油速度4.42％，采收率32.28％)。

步骤2：进行同趋势化处理，得到同趋势化矩阵：

X＝[x_ij]_m×n

即统一各项评价指标的单调性，在此采用高优指标即数值越高越好，通常对于反向单调的指标可采用倒数法：

分析6个指标中的变化趋势，只有含水上升率为低优指标，采用倒数法将其转化为高优指标，进而得到同趋势化矩阵。

步骤3：对矩阵进行规范化处理：

Y＝[y_ij]_m×n

其中

步骤4：确定区间正理想解和负理想解：

正理想点：

负理想点：

步骤5：采用区间数信息熵赋权方法确定指标权重集：

如图2所示，具体为过程为：

(1)按下式分别计算上界信息熵和下界信息熵

(2)计算各指标的信息熵

其中，0＜λ＜1，为区间数的平衡系数。

(3)计算各指标差异系数

g_j＝1-e_j

(4)确定各指标权重

其中，0<w_j<1。

步骤6：计算待评价开发区块与正、负理想解的距离：

步骤7：计算待评价区块与正理想解的相对贴近程度：

相对贴近程度越大，表明注水开发综合结果越好,反之则效果越差。步骤8：根据评价划分标准对油田注水开发效果进行综合评价。

具体过程为：

(1)制定砂岩油藏注水开发效果评价等级标准

砂岩油藏注水开发效果评价等级标准

(2)根据相对贴近程度C_i所在的区间范围，确定评价结果。

Claims (4)

1.基于信息熵-区间数的砂岩油藏注水开发效果评价方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：建立初始区间数决策矩阵：A＝[a_ij]_m×n；

其中，第i行第j列的元素

表示某方案对应于某指标的结果，

为某方案对应于某指标的区间临界值；m表示方案个数；n表示指标个数；

步骤2：对初始区间数决策矩阵进行同趋势化处理，得到同趋势化矩阵X＝[x_ij]_m×n,其中x_ij＝[x_ij ^L,x_ij ^U]；

步骤3：对同趋势化矩阵进行规范化处理：Y＝[y_ij]_m×n；

其中，

步骤4：确定正理想解和负理想解：

正理想解：

负理想解：

步骤5：根据Y＝[y_ij]_m×n采用区间数信息熵赋权方法确定指标权重；

步骤6：根据指标权重计算待评价开发区块与正、负理想解的距离；

步骤7：根据待评价区块与正理想解的距离得到待评价区块与正理想解的相对贴近程度；

步骤8：将相对贴近程度与评价划分标准进行对比得到油田注水开发效果的评价结果；

所述采用区间数信息熵赋权方法确定指标权重集包括以下步骤：

(1)按下式分别计算上界信息熵和下界信息熵：

(2)计算各指标的信息熵：

其中，0＜λ＜1，为区间数的平衡系数；

(3)计算各指标差异系数：

g_j＝1-e_j

(4)确定各指标权重：

其中，0<w_j<1；

所述计算待评价开发区块与正、负理想解的距离：

2.根据权利要求1所述的基于信息熵-区间数的砂岩油藏注水开发效果评价方法，其特征在于所述同趋势化处理包括以下步骤：

对于初始区间数决策矩阵中每列的元素值，判断其从上至下的排序是否与设定的指标标准从好至差的趋势一致；若是，不修改；否则对该列的每个元素采用倒数法：

得到同趋势化矩阵X＝[x_ij]_m×n。

3.根据权利要求1所述的基于信息熵-区间数的砂岩油藏注水开发效果评价方法，其特征在于所述待评价区块与正理想解的相对贴近程度：

。

4.根据权利要求1所述的基于信息熵-区间数的砂岩油藏注水开发效果评价方法，其特征在于所述将相对贴近程度与评价划分标准进行对比得到油田注水开发效果的评价结果包括以下步骤：

将相对贴近程度与评价划分标准进行对比，得到贴近程度位于评价划分标准的区间范围，进而得到该区间范围对应的评价结果。

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