CN110134986A - 基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，包括：步骤1，利用正交设计生成多个气水交替驱方案；步骤2，把生成的方案进行模拟计算；步骤3，输出各个方案模拟结果指标；步骤4，对指标结果做无因次处理；步骤5，赋予不同指标权重，建立无因次指标结果与多目标综合因子D_k的函数关系，根据D_k进行计算每个水平对应指标均值的最大值F；步骤6，根据F值大小，确定每一因素下最优水平组合。该基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，通过正交设计原理设计不同注采方案组合，提供给软件进行模拟计算，从而实现注采参数的优化组合研究。

Description

基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法

技术领域

本发明涉及气(CO₂、N₂)水交替驱技术领域，特别是涉及到一种基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法。

背景技术

气(CO₂、N₂)水交替驱技术是目前油气田开发提高采收率重要热门技术之一，气水交替驱注采参数优化设计是该技术重要研究内容，借助于正交设计软件和数值模拟技术可以更好地进行注采参数优化工作。注采参数主要取气水比、交替周期、段塞尺寸、注入量、油井井底流压、油井最大液量等。这些参数通过室内实验可以进行优化得到，但是室内实验研究时间长、单因素优化难以得到最佳注采参数，通过正交设计原理和数值模拟技术相结合，能够快速而准确的确定最优注采参数及水平组合。

Schlunberger eclipse 300是目前市场上比较成熟的国外油藏模软件之一，利用eclipse软件可以定量优化不同注采参数组合下气水交替驱效果，输出多个相关评价指标。但是，在Schlunberger eclipse 300软件不能直接确定注采参数组合方案，为此我们发明了一种新的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过正交设计软件和Schlunberger eclipse 300软件，通过一定的计算和分析，可快速、准确得到最优注采参数组合的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，该基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法包括：步骤1，利用正交设计生成多个气水交替驱方案；步骤2，把生成的方案进行模拟计算；步骤3，输出各个方案模拟结果指标；步骤4，对指标结果做无因次处理；步骤5，赋予不同指标权重，建立无因次指标结果与多目标综合因子D_k的函数关系，根据D_k进行计算每个水平对应指标均值的最大值F；步骤6，根据F值大小，确定每一因素下最优水平组合。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，根据室内实验和矿场分析，选取气水比、交替周期、段塞尺寸、注入量、油井井底流压、油井最大液量这些因素参数进行研究，由于模拟量比较大，因此因素参数不超过6个；因素水平数不超过6个，注入量水平为0.05PV、0.1PV、0.15PV、0.2PV、0.25PV、0.3PV，交替周期为1个月、2个月、4个月、6个月、8个月；段塞尺寸选0.01PV、0.03V、0.05PV、0.07PV、0.09PV；井底流压选取要结合油藏泡点压力，要不低于泡点压力。

在步骤2中，将生成的方案提交Schlunberger eclipse 300软件模型或者CMG模拟软件进行计算。

在步骤3中，方案模拟结果指标包括采出程度或采收率、综合含水、换油率、封存率；输出指标选用采收率或者15年采出程度、综合含水率、换油率、存气率进行评价。

在步骤3中，换油率＝气水交替驱净增油量/累计注CO₂量，

气水交替驱净增油量指扣除原驱替方式下累产油量；

存气率＝(累注CO₂量-累产CO₂量)/累注CO₂量。

在步骤4中，评价指标无因次化处理方式采用如下通式：

其中：

Y_jk------第j个目标的第k个方案计算结果

Y_jb-------第j个目标的第b个方案计算结果

C_jk-------第j个评价指标的第k个方案无因次计算结果

j、k、b-------分别代表评价指标数、方案数、最大方案数。

如果认为F值最大为最优，则采收率或者15年采出程度、换油率、存气率为正相关参数因子，综合含水率为负相关参数因子；反之亦然。

在步骤5中，建立无因次评价指标与多目标综合因子关系式：

其中：

D_k-------第k个方案的多目标综合因子

ω_J-------第k个评价指标的权重系数[0,1]

n------评价指标总数。

在步骤6中，F值为每个水平对应指标均值的最大值，其计算公式为：

i、k、p-----分别代表水平数、方案数和因素数

根据F最大值对应的因素水平即为最优的水平，从而确定最优因素水平组合。

本发明中的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，利用正交设计原理定义多因素、多水平正交设计表，产生各因素及水平方案表，利用数值模拟对产生的各个方案进行模拟计算；设定采出程度、综合含水、换油率作为模拟结果评价指标；设定各评价指标的权重；建立多目标综合因子D_k；根据D_k求取各因素每一水平下综合指标均值，对综合指标均值求取最大值或最小值F；根据综合指标函数F值的大小确定最优注采参数组合。本发明以正交设计方法和数值模拟技术为基础，在气水交替驱注采参数方案优化和课题研究方面较为快速和准确的确定最优组合及水平，从而解决了室内实验法周期过长、单因素数值模拟方法准确性差的问题，为准确、高效进行气水交替驱开发方案编制和课题研究提供可能。

采用本发明的优点在于：方便快捷，技巧性强。利用正交设计方法和数值模拟技术大大降低了优化次数，减少计算工作量，提高了工作效率。提高研究结果准确性和可靠性。正交设计方法和多指标设计保证了多因素同时优化，多指同时评判的一致性，兼顾了经济需求和技术需求，结果具有极强的准确定和可靠性。

附图说明

图1为本发明的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法的一具体实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法的流程图。

步骤101，利用正交设计生成多个气水交替驱方案；根据室内实验和矿场分析，一般选取气水比、交替周期、段塞尺寸、注入量、油井井底流压、油井最大液量等因素参数进行研究，由于模拟量比较大，因此一般因素参数不超过6个；因素水平数一般不超过6个，注入量水平可以是0.05PV、0.1PV、0.15PV、0.2PV、0.25PV、0.3PV，交替周期可以为1个月、2个月、4个月、6个月、8个月；段塞尺寸可以选0.01PV、0.03V、0.05PV、0.07PV、0.09PV；井底流压选取要结合油藏泡点压力，一般要不低于泡点压力，例如某油藏泡点压力是10MPa，压力水平可以选取10MPa、12MPa、14MPa、16MPa、18MPa等；气水比可以选取3:1、2:1、1:1、1:2、1:3；油井最大液量可以根据实际油藏试油试采情况确定，可以选取6t/d、8t/d、10t/d、12t/d、14t/d、16t/d等。

步骤102，把生成的方案提交数值模拟软件中模拟计算；生成的方案可以提交Schlunberger eclipse 300软件模型或者CMG模拟软件进行计算。

步骤103，输出各个方案模拟结果指标(采出程度或采收率、综合含水、换油率、封存率等)；输出指标一般选用采收率或者15年采出程度、综合含水率、换油率、存气率进行评价；

其中换油率＝气水交替驱净增油量(吨)/累计注CO₂量(吨)，

气水交替驱净增油量指扣除原驱替方式下(弹性驱、水驱采出量或预测累产油量)累产油量；

存气率＝(累注CO₂量-累产CO₂量)/累注CO₂量；

步骤104，对指标结果做无因次处理；

评价指标无因此处理采用如下通式：

其中：

Y_jk------第j个目标的第k个方案计算结果

Y_jb-------第j个目标的第b个方案计算结果

C_jk-------第j个评价指标的第k个方案无因次计算结果

j、k、b-------分别代表评价指标数、方案数、最大方案数

如果认为F值最大为最优，则采收率或者15年采出程度、换油率、存气率为正相关参数因子，综合含水率为负相关参数因子；反之亦然。

步骤105，赋予不同指标权重，建立无因次指标结果与多目标综合因子D_k的函数关系，根据D_k进行计算每个因素各水平下D_k均值，设定最大值或最小值为F值。

建立无因次评价指标与多目标综合因子关系式：

其中：

D_k-------第k个方案的多目标综合因子

ω_j-------第k个评价指标的权重系数[0,1]

m、n分别代表水平总数、评价指标总数

步骤106，根据F值大小，确定每一因素下最优水平组合。

F值为每各水平对应指标均值的最大值，以最大值最优为例。

根据F最大值对应的因素水平即为最优的水平，从而确定最优因素水平组合。

在应用本发明的一具体实施例中，包括了以下步骤：

(a)利用正交设计生成多个气水交替驱方案；选取注入量、气水比、交替周期、油井井底流压3因素参数进行研究，注入量水平可以是0.1PV、0.2PV、0.3PV，气水比分别为2:1、1:1、1:2，交替周期分别为2个月、4个月、6个月，井底流压分别为10MPa、12MPa、14MPa；注采参数表为4因素3水平，选取4因素3水平正交设计表，共计9套组合方案，见附表1、附表2。

表1注采参数优化设计方案表

表2方案设计结果表

(b)把生成的方案提交数值模拟软件Schlunberger eclipse 300中模拟计算；

(c)输出各个方案模拟结果指标(采出程度或采收率、综合含水、换油率、封存率等)；计算结果以15年采出程度、综合含水率、换油率为评价指标，各方案结果见附表3；

表3注采参数优化方案指标评价表

(d)对指标结果做无因次处理；对各评价指标进行无因次处理，以F值最大为最优，15年采出程度、换油率为正相关参数因子，综合含水率为负相关参数因子，见附表3。

(e)赋予不同指标权重，建立无因次指标结果与多目标综合因子D_k的函数关系，根据D_k进行计算F值。建立无因次评价指标与多目标综合因子关系式：

其中n＝3,ω₁＝0.6,ω₂＝0.2,ω₃＝0.2

(f)根据F值大小，确定每一因素下最优水平组合。

F值为每一因素对应指标下D_k值，以最大值最优为例。

根据对应的水平确定最优因素及水平组合为A3B2C1D1，即注入量0.3PV、气水比1:1、交替周期2个月、井底流压10MPa。

见附表3。由此，得到最优注采参数组合及水平。

Claims (8)

1.基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，其特征在于，该基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法包括：

步骤1，利用正交设计生成多个气水交替驱方案；

步骤2，把生成的方案进行模拟计算；

步骤3，输出各个方案模拟结果指标；

步骤4，对指标结果做无因次处理；

步骤5，赋予不同指标权重，建立无因次指标结果与多目标综合因子D_k的函数关系，根据D_k进行计算每个水平对应指标均值的最大值F；

步骤6，根据F值大小，确定每一因素下最优水平组合。

2.根据权利要求1所述的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，其特征在于，在步骤1中，根据室内实验和矿场分析，选取气水比、交替周期、段塞尺寸、注入量、油井井底流压、油井最大液量这些因素参数进行研究，由于模拟量比较大，因此因素参数不超过6个；因素水平数不超过6个，注入量水平为0.05PV、0.1PV、0.15PV、0.2PV、0.25PV、0.3PV，交替周期为1个月、2个月、4个月、6个月、8个月；段塞尺寸选0.01PV、0.03V、0.05PV、0.07PV、0.09PV；井底流压选取要结合油藏泡点压力，要不低于泡点压力。

3.根据权利要求1所述的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，其特征在于，在步骤2中，将生成的方案提交Schlunberger eclipse300软件模型或者CMG模拟软件进行计算。

4.根据权利要求1所述的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，其特征在于，在步骤3中，方案模拟结果指标包括采出程度或采收率、综合含水、换油率、封存率；输出指标选用采收率或者15年采出程度、综合含水率、换油率、存气率进行评价。

5.根据权利要求4所述的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，其特征在于，在步骤3中，换油率＝气水交替驱净增油量/累计注CO₂量，

气水交替驱净增油量指扣除原驱替方式下累产油量；

存气率＝(累注CO₂量-累产CO₂量)/累注CO₂量。

6.根据权利要求1所述的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，其特征在于，在步骤4中，评价指标无因次化处理方式采用如下通式：

其中：

Y_jk------第j个目标的第k个方案计算结果

Y_jb-------第j个目标的第b个方案计算结果

C_jk-------第j个评价指标的第k个方案无因次计算结果

j、k、b-------分别代表评价指标数、方案数、最大方案数。

如果认为F值最大为最优，则采收率或者15年采出程度、换油率、存气率为正相关参数因子，综合含水率为负相关参数因子；反之亦然。

7.根据权利要求6所述的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，其特征在于，在步骤5中，建立无因次评价指标与多目标综合因子关系式：

其中：

D_k-------第k个方案的多目标综合因子

ω_j-------第k个评价指标的权重系数[0,1]

n------评价指标总数。

8.根据权利要求7所述的基于正交设计多指标气水交替驱注采参数优化方法，其特征在于，在步骤6中，F值为每个水平对应指标均值的最大值，其计算公式为：

i、k、p-----分别代表水平数、方案数和因素数

根据F最大值对应的因素水平即为最优的水平，从而确定最优因素水平组合。