CN110533344A - 一种分层注水系统自动调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分层注水系统自动调控方法，用于解决分层注水中注水层段配注量不达标时，层段如何调整的问题。本发明采取的技术方案是收集影响日配注量的相关参数信息，运用综合评价中的熵权法将多个注水参数转化成能反应不同层段注水情况的总体特征的信息。依据总体特征信息，对实时注水流量调节优先级进行划分，从而制定调整方案，使实际日配注量达到规定标准，降低调节次数，减少对阀门的损耗。该方法是一种快速调节注水量方法，既解决了传统调节时层段选择存在的盲目性问题，又解决了注水层调节层段干扰大、多次重复调节造成经济损失多的问题，实现了在分层注水日配注量不达标时对层段进行快速调节的目的。

Description

一种分层注水系统自动调控方法

技术领域

本发明设计自动调控方法，属于自动调控方法领域，具体涉及一种基于熵权法的分层注水系统的自动调控方法。

背景技术

在分层注水过程中，不同层段的日配注量是由此层段每小时的注水流量与注水时间决定的，由于所有层段全天都在进行注水，因此每小时的注水流量，以下简称为实时注水流量，的数值决定了此层段能否达到日配注量。而实时注水流量是一种会随地质情况变化的非线性系统，系统稳定性受到多种参数变化的影响，而且不同层段之间实时注水流量会相互影响。要使得所有层段日配注量达到目标要求，需要多次对层段进行流量调节，使实时注水流量达到配注要求。而反复多次调节实时注水流量不仅会加大井下阀门的损耗，也同样会对水资源造成大量浪费，产生经济损失。因此有效的自动调控方案是分层注水调控的难题。目前，中国很多油田在分层注水层段调试时，依旧按照层号由低到高或者由高到低进行注水调整，这使得不同层段之间会产生较大的层间干扰，使得日配注量不达标层不会得到有效的调整，注水效果差，并且需要花费更多的时间来进行循环调整。

熵权综合评价法可根据不同的评价目的，选择多个因素和指标，通过一定的评价方法将多个评价因素转化成能反应评价对象总体特征的信息。可直观表示出评价对象整体的属性和特点，简化指标重要性判断的规则，适用于这种非线性复杂系统；熵权综合评价法可实现对注水层段实时注水流量调节优先级的划分,既解决了传统调节时层段选择存在的盲目性问题,又解决了在注水流量调节时，由于不同层段之间干扰大，需要多次重复调节而造成经济损失多的问题。本发明采用基于熵权综合评价法的分层注水自动调控方法，实现了在分层注水日配注量不达标时对层段进行快速调节的目的，减少经济损失。

发明内容

一种分层注水系统自动调控方法，包括以下步骤：

S1.注水参数标准化处理：分析影响实时注水流量的各影响因素，根据获取的影响实时注水流量参数生成原始矩阵，并对矩阵进行标准化处理；

S2.熵权综合评价法推理：使用熵权法计算注水参数对应的信息熵H_j、信息效用值d，并最终求出每个注水参数对应的权重W_j；

S3.评价结果输出：计算出的每层的综合评价值F，根据评价值大小确定制定层段调节策略。

进一步地，所述的步骤S1具体包括：

S11.构建原始参数矩阵：采用渗透率、吸水指数、小层厚度、地层压力、温度等n个影响注水瞬时流量的因素，共m层，得到原始数据矩阵，

S12.注水参数标准化处理；为消除数据间的量纲关系，从而使数据具有可比性，采用min-max标准化函数来对注水参数进行标准化处理，使结果落在[0,1]区间内，注水参数标准化处理公式如下:

对序列x₁,x₂,...,x_i进行变换；

式中y_ij为第i层中第j个注水参数经过标准化处理后的结果，x_ij为第i层中第j个注水参数的原始数值，m为总的注水层数，为第个j注水参数，在所有注水层段中的最小值，为第j个注水参数，在所有注水层段中的最大值。

进一步地，所述的步骤S2具体包括：

S21.计算出不同注水参数下，不同注水参数所占该指标的比重：

S22.计算出不同注水参数对应的信息熵值：在熵权法综合评价系统的中，现在有n个待评的注水参数，对于第j个注水参数的信息熵H_j为：

S23.计算出不同注水参数对应的信息熵的冗余度d：若某个指标的熵值H_j越小，说明指标值的变异程度大，提供的信息量越多，在综合评价中该指标起的作用越大，其权重应该越大；如果某个指标的熵值H_j越大，说明指标值的变异程度小，提供的信息量越少，在综合评价中该指标起的作用越小，其权重应该越小。因此还要求信息熵的冗余度d，其计算公式为：

d_j＝1-H_j

S24.计算每个注水参数对应的权重W_j，权重的计算公式为：

式中：r_ij为步骤S12注水参数标准化处理后，第j项注水参数下的第i个样本指标值；f_ij为第j项注水参数下的第i个样本占该指标的比重；n为待评价注水参数个数；H_j表示第j项注水参数的信息熵值；d_j为第j项注水参数的信息熵的冗余度，W_j为第j项注水参数的权重。

进一步地，所述的步骤S3具体包括：

S31.计算出每层的综合评价值F_i，其计算公式为：

式中：r_ij为步骤S12注水参数标准化处理后，第j项注水参数下的第i个样本指标值；n为待评价注水参数个数；m为总注水层数；W_j为第j项注水参数的权重；F_i为第i层的综合评价值。

S32.依据评价指标，制定自动调控方案：首先将每层注水阀门开度调制5％开度，以保证在后期阀门调整时，阀门可以顺利调节；根据评价值大小，由小到大依次进行实时注水流量调节，当调节层段达到目标瞬时流量值范围时，则停止调整，保持当前开度，继续调节下一层；若当前注水层在最大开度时依旧无法达到目标流量值时，则该注水层段保持最大开度进行注水，以保证该层段的最大吸水效率，并将该层段标记为问题层段，进行上报；由此方案对所有层进行调整，使所有层段接近日配注量。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明将在出现分层注水日配注量不达标时，依据收集到注水参数对所有层段进行评价，并依据评价结果制定调整方案，降低调节次数，减少对阀门的损耗，减少重复调节造成的经济损失提，升调节效率，是一种快速调节方法。彻底改变了传统层段调节存在调节层段盲目性，需要较长时间多次调节造价成本高等问题，不仅提高了分层注水自动调节速度和准确性，还解决了传统调节需要在现场进行，人手不足的现象，而且还考虑到注水层段之间的相互影响的问题，更加符合实际使用情况。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明分层注水系统自动调控综合评价算法流程图；

图3是本发明分层注水系统自动调控方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:

第一，图1中包括三个部分：注水参数标准化处理、熵权法推理、评价结果输出：

第二，注水参数标准化处理，水参数标准化模块是将采集到的注水信息数据进行标准化处理，消除数据间的量纲关系，从而使数据具有可比性；

第三，熵权法推理是完成从生成评价矩阵到计算出每个注水参数权重的过程，熵权法算法流程如图2所示，首先根据注水参数信息，经公式推理计算得到每个注水参数对应的信息熵H_j，再根据要求算出信息效用值d，最后在经公式推理计算得到每个注水参数对应的权重W_j；

第四，评价结果输出，是将每层计算出的综合评价值F输出，根据评价值大小确定具体的层段调节顺序，方便分层注水系统能有序的对每层配注量进行调节，使所有层段达到日配注量。

下面以某油藏A注水井组的油田为例，详细说明本发明的分层注水层段实时注水流量调控方法。

首先需要获取油藏A的当前实时流量值，以及要到达日配注量目标应达到的实时流量值的范围。

表1注水井A瞬时流量数据

根据表1注水井A瞬时流量数据可知，若每层以当前瞬时流量进行配注，会出现第1层与第5层出现日配注量不达标的情况，因此我们需要对注水井A进行自动调控，根据步骤S1可知要获取每一层的注水参数信息，得到的原始注水参数如表2所示；

表2原始注水参数

再根据公式(2)将注水参数进行标准化处理,得到的标准化矩阵Y如下所示：

根据步骤S21利用公式(3)计算出不同注水参数下，不同注水参数所占该指标的比重f_ij：

根据步骤S22利用公式(4)计算出不同注水参数对应的信息熵H_j，计算出的信息熵如表3所示

表3不同注水参数对应的信息熵

	渗透率	吸水指数	小层厚度	温度	地层压力
						信息熵H<sub>j</sub>	0.6693	0.8358	0.8427	0.8609	0.8581

根据步骤S24利用公式(6)计算每个注水参数对应的权重，计算出的权重W_j如表4所示：

表4不同注水参数对应的权重

	渗透率	吸水指数	小层厚度	温度	地层压力
						权重W<sub>j</sub>	0.3329	0.1818	0.1741	0.1540	0.1572

根据步骤S3利用公式(7)计算出每层的综合评价值F_i，计算出的综合评价值结果如表5所示：

表5不同注水层的评价值

层号	F(评价值)
		1	0.465
2	0.748
		3	0.761
4	0.384
		5	0.485

由表5可知注水层的评价值由低至高依次为，第4层、第1层、第5层、第2层、第3层。制订的调试方案如下，首先将每层注水阀门开度调制5％开度，以保证在后期阀门调整时，阀门可以顺利调节；根据评价值大小，由小到大依次进行瞬时注水流量调节，即先调节第4层，再调节第1层，以此类推直至所有层调节完成。

经过现场调试后，测得注水井A的各层瞬时流量值如表6所示，由表6可知经过分层注水系统自动调控后，第1层与第5层的瞬时流量值都在目标流量范围内，且其它层的瞬时流量值有所变动，但都在目标瞬时流量范围内；所有注水层段都可以达到要求日配注量。

表6调整后注水井A瞬时流量数据

本发明的实施例的上述描述是为了示例和说明的目的而给出的。它们并不是穷举性，也不意于将本发明限制于这些精确描述的内容，在上述教导的指引下，还可以有许多改动和变化。这些实施例被选中和描述仅是为了最好解释本发明的原理以及它们的实际应用，从而使得本领域技术人员能够更好地在各种实施例中并且使用适合于预期的特定使用的各种改动来应用本发明。因此，应当理解的是，本发明意欲覆盖在下面权利要求范围内的所有改动和等同。

Claims (4)

1.一种分层注水系统自动调控方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.注水参数标准化处理：分析影响实时注水流量的各影响因素，根据获取的影响实时注水流量参数生成原始矩阵，并对矩阵进行标准化处理；

S2.熵权综合评价法推理：使用熵权法计算注水参数对应的信息熵H_j、信息效用值d，并最终求出每个注水参数对应的权重W_j；

S3.评价结果输出：计算出的每层的综合评价值F，根据评价值大小确定制定层段调节策略。

2.根据权利要求1所述的一种分层注水系统自动调控方法，其特征在于：所述的步骤S1具体包括：

S11.构建原始参数矩阵：采用渗透率、吸水指数、小层厚度、地层压力、温度等n个影响注水瞬时流量的因素，共m层，得到原始数据矩阵，

S12.注水参数标准化处理；为消除数据间的量纲关系，从而使数据具有可比性，采用min-max标准化函数来对注水参数进行标准化处理，使结果落在[0,1]区间内，注水参数标准化处理公式如下：

对序列x₁,x₂,...,x_i进行变换；

式中y_ij为第i层中第j个注水参数经过标准化处理后的结果，x_ij为第i层中第j个注水参数的原始数值，m为总的注水层数，为第个j注水参数，在所有注水层段中的最小值，为第j个注水参数，在所有注水层段中的最大值。

3.根据权利要求1所述的一种分层注水系统自动调控方法，其特征在于：所述的步骤S2具体包括：

S21.计算出不同注水参数下，不同注水参数所占该指标的比重：

S22.计算出不同注水参数对应的信息熵值：在熵权法综合评价系统的中，现在有n个待评的注水参数，对于第j个注水参数的信息熵H_j为：

S23.计算出不同注水参数对应的信息熵的冗余度d：若某个指标的熵值H_j越小，说明指标值的变异程度大，提供的信息量越多，在综合评价中该指标起的作用越大，其权重应该越大；如果某个指标的熵值H_j越大，说明指标值的变异程度小，提供的信息量越少，在综合评价中该指标起的作用越小，其权重应该越小；因此还要求信息熵的冗余度d，其计算公式为：

d_j＝1-H_j

S24.计算每个注水参数对应的权重W_j，权重的计算公式为：

式中：r_ij为步骤S12注水参数标准化处理后，第j项注水参数下的第i个样本指标值；f_ij为第j项注水参数下的第i个样本占该指标的比重；n为待评价注水参数个数；H_j表示第j项注水参数的信息熵值；d_j为第j项注水参数的信息熵的冗余度，W_j为第j项注水参数的权重。

4.根据权利要求1所述的一种分层注水系统自动调控方法，其特征在于：所述的步骤S3具体包括：

S31.计算出每层的综合评价值F_i，其计算公式为：

式中：r_ij为步骤S12注水参数标准化处理后，第j项注水参数下的第i个样本指标值；n为待评价注水参数个数；m为总注水层数；W_j为第j项注水参数的权重；F_i为第i层的综合评价值；

S32.依据评价指标，制定自动调控方案：首先将每层注水阀门开度调制5％开度，以保证在后期阀门调整时，阀门可以顺利调节；根据评价值大小，由小到大依次进行实时注水流量调节，当调节层段达到目标瞬时流量值范围时，则停止调整，保持当前开度，继续调节下一层；若当前注水层在最大开度时依旧无法达到目标流量值时，则该注水层段保持最大开度进行注水，以保证该层段的最大吸水效率，并将该层段标记为问题层段，进行上报；由此方案对所有层进行调整，使所有层段接近日配注量。