CN110439515A - 注采参数优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种注采参数优化方法，其包含：步骤一、基于区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，得到区块内注水井以及区块内生产井之间的井间动态连通系数；步骤二、构建以区块内生产井产油量最大为目标函数的注采参数优化模型；步骤三、将区块内生产井的含水率以及井间动态连通性系数带入注采参数优化模型，得到区块内注水井的最优配注量。本发明通过构建基于井间动态连通系数的注采参数优化模型，以当前区块内油藏产油量最大为优化目标，对油田每口注水井每月的注水量进行了优化，形成了动态优化调控方法，以实现注水效率的最大化，可以实现注入水的均衡驱替，能提高最终采收率。

Description

注采参数优化方法及装置

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，具体地说，涉及一种注采参数优化方法及装置。

背景技术

油田进入高含水期后，由于储层非均质性，注入水在储层中驱替不均衡，形成优势通道，优势通道的存在造成大量注入水低效无效循环严重，层内矛盾突出，严重影响了水驱开发效果。注采参数优化是减少无效水循环的重要措施，注采井间优势通道发育程度的量化是实施注采参数优化的关键。

含水率较高的产油井(生产井)一般与相邻的注水井有较大可能存在优势通道，同样会有较大的动态连通系数，如果持续在相邻注水井注水会加剧注入水的无效循环，降低注入水的驱油效率，因此对含水率较高的油井，要减少周围相邻注水井的注水量；对含水率较低的油井，可适当增加周围相邻注水井的注水量，来提高该生产井的产油量。

因此，本发明提供了一种注采参数优化方法及装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种注采参数优化方法，所述方法包含以下步骤：

步骤一、基于区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，得到区块内注水井以及区块内生产井之间的井间动态连通系数；

步骤二、构建以区块内生产井产油量最大为目标函数的注采参数优化模型；

步骤三、将区块内生产井的含水率以及所述井间动态连通性系数带入所述注采参数优化模型，得到区块内注水井的最优配注量。

根据本发明的一个实施例，所述步骤一具体包含以下步骤：

采集区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，其中，所述生产动态数据包含：生产井的生产动态数据、产液劈分数据以及注水井的注水劈分数据；

将所述生产动态数据带入多层井间动态连通性模型，计算得到所述井间动态连通系数。

根据本发明的一个实施例，所述目标函数如下所示：

其中，N_p表示区块内生产井的口数，N_I表示区块内注水井的口数，α_i表示第i口注水井的配注量占区块总配注量的比例，I表示区块内注水井的总注水量，λ_ij表示第i口注水井与第j口生产井之间的井间动态连通系数，ω_j表示第j口生产井的含水率。

根据本发明的一个实施例，所述步骤三具体包含以下步骤：

采集当前生产周期中区块内生产井的含水率，获取当前生产周期中区块内注水井的总注水量；

将所述区块内生产井的含水率、所述区块内注水井的总注水量以及所述井间动态连通性系数带入所述注采参数优化模型，得到用于指导下一生产周期的区块内注水井的最优配注量。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包含：基于物质平衡与叠加理论，构建以区块内生产井预测产液量与实际产液量之差的平方和最小为目标函数的多层井间动态连通性模型。

根据本发明的一个实施例，所述多层井间动态连通性模型如下所示：

其中，q_j表示第j口生产井的预测产液量，q_oj表示注采不平衡系数，τ_j表示时间常数，N_I表示区块内注水井的个数，λ_ij表示第i口注水井与第j口生产井之间的井间动态连通系数，I′_ij表示第i口注水井向第j口生产井方向的注水量，N_p表示区块内生产井的个数，v_lj表示第l口生产井对第j口生产井产液量的影响系数，p_wflj表示第j口生产井的井底流压，I_i表示第i口生产井的注水量，n与m表示时刻，n₀表示初始时刻，Δn表示时间间隔。

根据本发明的一个实施例，所述多层井间动态连通性模型的目标函数如下所示：

其中，N_t表示采样时间步数目，表示第j口生产井的实际产液量，t表示产液时间。

根据本发明的一个实施例，所述多层井间动态连通性模型的约束条件如下所示：

根据本发明的另一个方面，还提供了一种注采参数优化装置，所述装置包含：

第一模块，其用于基于区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，得到区块内注水井以及区块内生产井之间的井间动态连通系数；

第二模块，其用于构建以区块内生产井产油量最大为目标函数的注采参数优化模型；

第三模块，其用于将区块内生产井的含水率以及所述井间动态连通性系数带入所述注采参数优化模型，得到区块内注水井的最优配注量。

根据本发明的一个实施例，所述第一模块配置为：

采集区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，其中，所述生产动态数据包含：生产井的生产动态数据、产液劈分数据以及注水井的注水劈分数据；

将所述生产动态数据带入多层井间动态连通性模型，计算得到所述井间动态连通系数。

本发明提供的注采参数优化方法及装置通过构建基于井间动态连通系数的注采参数优化模型，以当前区块内油藏产油量最大为优化目标，对油田每口注水井每月的注水量进行了优化，形成了动态优化调控方法，以实现注水效率的最大化，可以实现注入水的均衡驱替，能提高最终采收率。提高区块注水效率，控制含水率，在总注水量不变的情况下，将各注水井的注水量进行重新调整，减小高含水期低效无效水的注水量，增加高效水的注水量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的注采参数优化方法流程图；

图2显示了根据本发明的另一个实施例的注采参数优化方法流程图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的模型渗透率场示意图；

图4显示了根据本发明的一个实施例的油水相对渗透率曲线；

图5显示了根据本发明的一个实施例的各注水井注水量变化曲线；

图6显示了根据本发明的一个实施例的井间动态连通示意图；

图7显示了根据本发明的一个实施例的区块含水率变化曲线；

图8显示了根据本发明的一个实施例的区块积累产油量变化曲线；以及

图9显示了根据本发明的一个实施例的注采参数优化装置结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

针对优势通道发育造成注水井在各注采方向上水驱不均衡、剩余油饱和度分布差异较大的问题，基于最优化理论，以当前各生产井含水率条件下生产井总产油量最大为目标函数，结合油水井生产动态数据，建立一种注采参数优化方法，并利用优化算法对该模型进行求解。实例应用表明利用本发明方法优化注采参数后，含水率得到明显控制，注入水驱替效率明显提高，并且本发明仅需要油水井的动态生产资料，简单实用，对矿场具有较高的应用价值。

图1显示了根据本发明的一个实施例的注采参数优化方法流程图。

如图1所示，在步骤S101中，基于区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，得到区块内注水井以及区块内生产井之间的井间动态连通系数。

优选地，采集区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，其中，生产动态数据包含：生产井的生产动态数据、产液劈分数据以及注水井的注水劈分数据。然后，将生产动态数据带入多层井间动态连通性模型，计算得到井间动态连通系数。

然后，在步骤S102中，构建以区块内生产井产油量最大为目标函数的注采参数优化模型。

优选地，目标函数如下所示：

其中，N_p表示区块内生产井的口数，N_I表示区块内注水井的口数，α_i表示第i个注水井的配注量占区块总配注量的比例，I表示区块内注水井的总注水量，λ_ij表示第i口注水井与第j口生产井之间的井间动态连通系数，ω_j表示第j口生产井的含水率。

最后，在步骤S103中，将区块内生产井的含水率以及井间动态连通性系数带入注采参数优化模型，得到区块内注水井的最优配注量。

优选地，采集当前生产周期中区块内生产井的含水率，获取当前生产周期中区块内注水井的总注水量。将区块内生产井的含水率、区块内注水井的总注水量以及井间动态连通性系数带入注采参数优化模型，得到用于指导下一生产周期的区块内注水井的最优配注量。

基于物质平衡与叠加理论，构建以区块内生产井预测产液量与实际产液量之差的平方和最小为目标函数的多层井间动态连通性模型。

具体来说，多层井间动态连通性模型如下所示：

其中，q_j表示第j口生产井的预测产液量，q_oj表示注采不平衡系数，τ_j表示时间常数，N_I表示区块内注水井的个数，λ_ij表示第i个注水井与第j个生产井之间的井间动态连通系数，I′_ij表示第i口注水井向第j口生产井方向的注水量，N_p表示区块内生产井的个数，v_lj表示第l口生产井对第j口生产井产液量的影响系数，p_wflj表示第j口生产井的井底流压，I_i表示第i口生产井的注水量，n与m表示时刻，n₀表示初始时刻，Δn表示时间间隔。

多层井间动态连通性模型的目标函数如下所示：

其中，N_t表示采样时间步数目，表示第j口生产井的实际产液量，t表示产液时间。

多层井间动态连通性模型的约束条件如下所示：

图2显示了根据本发明的另一个实施例的注采参数优化方法流程图。

含水率较高的生产井一般与相邻的注水井有较大可能存在优势通道，同样会有较大的井间动态连通系数，如果持续在相邻注水井注水会加剧注入水的无效循环，降低注入水的驱油效率，因此对含水率较高的油井，要减少周围相邻注水井的注水量；对含水率较低的油井，可适当增加周围相邻注水井的注水量，来提高该生产井的产油量。

假定油田总的注水量是定值I，每口注水井分得的注水量的比例为α_i，则该注水井的注水量为Iα_i，经过多层井间动态连通性模型的求解，可以得到注水井与相邻生产井的井间动态连通系数为λ_ij，每口生产井接受周围注水井的注水量为即此生产井的产液量，此时该生产井的含水率为ω，因此该生产井的产油量为区块所有生产井的产油量为为了使产油量最大化，以为目标函数进行优化，求得各注水井最优的配注量Iα_i。

以求解得到的最优配注量进行生产，经过一段时间，每口生产井的含水率也会发生变化，此时再次用注采参数优化模型对各注水井的配注量进行优化，作为下一个时间段各注水井的注水量，这样循环往复形成一个动态调控的过程，根据现场条件，一般以月为单位进行调控，即根据每月各产油井含水率计算下个月各注水井的配注量。

在一个实施例中，以某实际油田为例，利用CMG数值模拟软件构建数值模型，模型网格数为101×101×3，每个网格大小为Δx＝Δy＝10m，Δz＝2m，孔隙度为0.2，油藏顶深为2000m，油藏压力为20MPa。模型束缚水饱和度为30％，残余油饱和度为25％，井位与渗透率分布如图3所示，采用五点发井网，相对渗透率曲线如图4所示。

模型共有9口井，其中I1、I2、I3、I4、I5为5口注水井，其余P1、P2、P3、P4为4口采油井。采用油井定井底流压，水井定注入量的工作制度。油藏整体的注入量为150m³/d，每口注水井的注入量为30m³/d，油井的井底流压为16MPa，油藏整体处于注采平衡状态。

为了利用多层井间动态连通性模型求解各注采井的连通系数给系统加入激励信号，使得每口注水井的注水量各不相同，同时保持总的注水量与井底流压不变，并且维持一段时间，具体的注水量变化情况如图5所示。

为了便于对比优化先后的效果，在优化注水量的过程中保持油藏总的注水量与井底流压不变。从第一个月到第13个月是稳定开采阶段，第14个月到第35个月是注水井产生激励信号阶段，根据多层井间动态连通性模型，求得各注采井间的连通系数如表1所示，各注采井间的连通图见图6。

表1CRM模型反演的井间动态连通系数

利用当前生产井的含水率结合注采参数优化模型，计算每口注水井的配注比例，每口井按照配注比例进行下一个月的注水开发，当下一个月的工作完成后，每口生产井的含水率会发生变化，再利用下一个月的含水率进行最优化求解以得到次月各注水井的配注量，各注水井各月的配注比例如表2。因为井间动态连通系数是随着注水开发的进行缓慢变化的，当注水开发一年后，利用过往两年各生产井的产液量计算新的井间动态连通系数，然后再以新的井间动态连通系数计算各注水井的最优配注量。

进行注采参数优化后，区块含水率明显比原方案增长缓慢，表明含水率得到了有效控制，如图7所示；区块的累积产油量明显提高，如图8所示，结果表明本发明采用的注采参数优化方法有效。

表2各井注水井配注比例

图9显示了根据本发明的一个实施例的注采参数优化装置结构框图。如图9所示，注采参数优化装置900包含第一模块901、第二模块902以及第三模块903。

其中，第一模块901用于基于区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，得到区块内注水井以及区块内生产井之间的井间动态连通系数。

第二模块902用于构建以区块内生产井产油量最大为目标函数的注采参数优化模型。

第三模块903用于将区块内生产井的含水率以及井间动态连通性系数带入注采参数优化模型，得到区块内注水井的最优配注量。

其中，第一模块配置为：采集区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，其中，生产动态数据包含：生产井的生产动态数据、产液劈分数据以及注水井的注水劈分数据；将生产动态数据带入多层井间动态连通性模型，计算得到井间动态连通系数。

综上，本发明提供的注采参数优化方法及装置通过构建基于井间动态连通系数的注采参数优化模型，以当前区块内油藏产油量最大为优化目标，对油田每口注水井每月的注水量进行了优化，形成了动态优化调控方法，以实现注水效率的最大化，可以实现注入水的均衡驱替，能提高最终采收率。提高区块注水效率，控制含水率，在总注水量不变的情况下，将各注水井的注水量进行重新调整，减小高含水期低效无效水的注水量，增加高效水的注水量。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种注采参数优化方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

步骤一、基于区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，得到区块内注水井以及区块内生产井之间的井间动态连通系数；

步骤二、构建以区块内生产井产油量最大为目标函数的注采参数优化模型；

步骤三、将区块内生产井的含水率以及所述井间动态连通性系数带入所述注采参数优化模型，得到区块内注水井的最优配注量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一具体包含以下步骤：

采集区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，其中，所述生产动态数据包含：生产井的生产动态数据、产液劈分数据以及注水井的注水劈分数据；

将所述生产动态数据带入多层井间动态连通性模型，计算得到所述井间动态连通系数。

3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标函数如下所示：

其中，N_p表示区块内生产井的口数，N_I表示区块内注水井的口数，α_i表示第i口注水井的配注量占区块总配注量的比例，I表示区块内注水井的总注水量，λ_ij表示第i口注水井与第j口生产井之间的井间动态连通系数，ω_j表示第j口生产井的含水率。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤三具体包含以下步骤：

采集当前生产周期中区块内生产井的含水率，获取当前生产周期中区块内注水井的总注水量；

将所述区块内生产井的含水率、所述区块内注水井的总注水量以及所述井间动态连通性系数带入所述注采参数优化模型，得到用于指导下一生产周期的区块内注水井的最优配注量。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包含：基于物质平衡与叠加理论，构建以区块内生产井预测产液量与实际产液量之差的平方和最小为目标函数的多层井间动态连通性模型。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多层井间动态连通性模型如下所示：

其中，q_j表示第j口生产井的预测产液量，q_oj表示注采不平衡系数，τ_j表示时间常数，N_I表示区块内注水井的个数，λ_ij表示第i口注水井与第j口生产井之间的井间动态连通系数，I′_ij表示第i口注水井向第j口生产井方向的注水量，N_p表示区块内生产井的个数，v_lj表示第l口生产井对第j口生产井产液量的影响系数，表示第j口生产井的井底流压，I_i表示第i口生产井的注水量，n与m表示时刻，n₀表示初始时刻，Δn表示时间间隔。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多层井间动态连通性模型的目标函数如下所示：

其中，N_t表示采样时间步数目，q^o _j表示第j口生产井的实际产液量，t表示产液时间。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多层井间动态连通性模型的约束条件如下所示：

9.一种注采参数优化装置，其特征在于，所述装置包含：

第一模块，其用于基于区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，得到区块内注水井以及区块内生产井之间的井间动态连通系数；

第二模块，其用于构建以区块内生产井产油量最大为目标函数的注采参数优化模型；

第三模块，其用于将区块内生产井的含水率以及所述井间动态连通性系数带入所述注采参数优化模型，得到区块内注水井的最优配注量。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一模块配置为：

采集区块内注水井以及区块内生产井的生产动态数据，其中，所述生产动态数据包含：生产井的生产动态数据、产液劈分数据以及注水井的注水劈分数据；

将所述生产动态数据带入多层井间动态连通性模型，计算得到所述井间动态连通系数。