CN110924908B - 一种水驱油藏注采参数确定方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

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    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
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Abstract

本申请涉及一种水驱油藏注采参数确定方法及计算机可读存储介质，该方法包括：建立流线模拟模型的步骤：建立目标油藏的流线模拟模型；生成注采参数的步骤：在注采参数约束条件下，随机生成注采参数；确定流线驱油能力值的步骤：通过流线模拟器，以注采参数，预测流线模拟模型的瞬时流场分布，并提取流线特征参数；基于流线特征参数确定注采参数的流线驱油能力值；以及，评价注采参数的步骤：基于目标优化函数，判断流线驱油能力值相对于流线驱油能力初始值是否达到优化目标；其中，如果达到优化目标，确定注采参数为输出注采参数；否则，将流线驱油能力值作为流线驱油能力初始值，返回生成注采参数的步骤。实现了快速确定注采参数。

Description

一种水驱油藏注采参数确定方法及计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及水驱油藏注采参数优化领域，尤其涉及一种水驱油藏注采参数确定方法及计算机可读存储介质。
背景技术
水驱作为一种重要的提高油田采收率开发方式，选取合理的注采参数方案对于水驱油藏高效开发至关重要。
申请号为201710074025.X的发明专利公开了一种基于均衡水驱理念的油藏井网及注采方案优化设计方法，该方法基于均衡水驱开发理念，综合考虑油藏各因素，自动的获得最优井网及注采方案。
申请号为201710721833.0的发明专利公开了一种基于不确定地质建模的油藏注采参数优化方法，该方法分别计算每一个地质模型的净现值梯度并求解净现值梯度的数学期望，调节各地质模型的注采参数以得到优化目标函数最大值，并利用优化目标函数最大值反求油藏注采参数最优解。
申请号为201711427463.6的发明专利公开了一种考虑注入水水质对储层伤害的注采参数优化方法，该方法通过定量表征注水参数与油藏参数之间的关系，实现油藏注采参数方案的科学、准确、快速优化设计。
申请号为201810208667.9的发明专利公开了一种缝洞型油藏空间结构注采井网优化设计方法，该方法根据各口井的位置或各口井的储集体的类型确定多个初始注采方案，优选连通程度基尼系数最小的初始注采方案作为最终注采方案。
申请号为201910183832.4的发明专利公开了一种基于支持向量机代理模型的油藏注采参数多目标优化方法，该方法采用支持向量机形成替代数值模拟软件的代理模型，以带精英策略的非支配排序多目标优化遗传算法对注采参数进行优化。
相关技术中的注采参数优化方法，多通过不同预选注采组合方案的模拟效果评价，从中优选最佳注采参数方案，或通过智能优化算法与油藏数值模拟相结合的方式确定最优注采参数方案。以上注采参数优化方法采用的目标评价函数均需要通过油藏数值模拟器模拟计算相当长时间后方能确定，优化效率过多依赖于模拟评价时间长度及油藏数值模拟器计算效率，对于大规模矿场实际注采问题的优化时间成本极高，难以满足现场需求。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种水驱油藏注采参数确定方法及计算机可读存储介质。
第一方面，本申请提供了一种水驱油藏注采参数确定方法，包括：建立流线模拟模型的步骤：建立目标油藏的流线模拟模型；生成注采参数的步骤：在注采参数约束条件下，随机生成注采参数；确定流线驱油能力值的步骤：通过流线模拟器，以注采参数，预测流线模拟模型的瞬时流场分布，并提取流线特征参数；基于流线特征参数确定注采参数的流线驱油能力值；以及，评价注采参数的步骤：基于目标优化函数，判断流线驱油能力值相对于流线驱油能力初始值是否达到优化目标；其中，如果达到优化目标，确定注采参数为输出注采参数；如果未达到优化目标，将流线驱油能力值作为流线驱油能力初始值，返回生成注采参数的步骤。
在某些实施例中，生成注采参数的步骤，包括：在注采参数约束条件下，通过遗传方法、粒子群方法、或协方差矩阵进化方法，随机生成注采参数。
在某些实施例中，确定流线驱油能力值的步骤中，流线驱油能力值与各流线上油相饱和度之和以及油相流动速率之和成正比，并与各流线上水相饱和度之和以及水相流动速率之和成反比。
在某些实施例中，确定流线驱油能力值的步骤中，按照以下方式确定注采参数的流线驱油能力值：
Figure GDA0003184866680000031
其中，Cs为流线驱油能力值；Soij为第i条流线上第j节点处的油相饱和度；Swij为第i条流线上第j节点处的水相饱和度；ΔLij为第i条流线上第j-1节点与第j节点之间的欧式距离；νoij为第i条流线上第j节点处的油相流动速率；νwij为第i条流线上第j节点处的水相流动速率；m为流线总条数；ni为第i条流线上的节点总数。
在某些实施例中，评价注采参数的步骤，包括：基于目标优化函数判断流线驱油能力值与流线驱油能力初始值之间的差异是否满足预设条件。
在某些实施例中，评价注采参数的步骤，按照以下方式判断流线驱油能力值与流线驱油能力初始值之间的差异是否满足预设条件：
|Cs-Csof|/Csof≤α
其中，Cs为流线驱油能力值；Csof为流线驱油能力初始值；α为预设阈值。
在某些实施例中，瞬时流场分布为一个最小时间步内模拟的流场分布。
在某些实施例中，评价注采参数的步骤之前，还包括：确定流线驱油能力初始值的步骤：通过生成注采参数的步骤和确定流线驱油能力值的步骤，确定流线驱油能力初始值。
第二方面，本申请提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现水驱油藏注采参数确定方法的步骤。
第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有水驱油藏注采参数确定程序，水驱油藏注采参数确定程序被处理器执行时实现水驱油藏注采参数确定方法的步骤。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：相较于相关技术中依赖于模拟评价时间长度等因素，本申请实施例提供的该方法，通过瞬时流场分布中的流线特征参数，定量表征流线特征参数与注水开发效果之间的关系，降低了注采参数优化过程消耗的时间，实现了快速准确地获得与实际油藏流场特征相匹配的注采参数。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的水驱油藏注采参数确定方法一种实施方式的流程图；
图2为本申请实施例的反五点井网的平面示意图；
图3为本申请实施例的注采优化前反五点井网瞬时流线分布图；
图4为本申请实施例的注采优化后反五点井网瞬时流线分布图；
图5为本申请实施例提供的计算机设备一种实施方式的硬件示意图；以及
图6为本申请实施例提供的水驱油藏注采参数确定程序一种实施方式的结构框图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
本申请实施例的水驱油藏注采参数确定方法，定量表征注水开发效果与流线特征参数之间的关联关系，通过智能优化算法和流线模拟器相结合确定注采参数。在本申请实施例中，提取注采参数对应的瞬时流线特征参数值，通过流线驱油能力表征指标直观快速地反映水驱油藏长期注采开发效果，结合智能优化算法，可以更加科学、更加快速地确定优选的注采参数。
参考图1所示，本申请实施例中提供的水驱油藏注采参数确定方法，包括步骤S102至步骤S112。
步骤S102：建立目标油藏的流线模拟模型。
步骤S104：在注采参数约束条件下，随机生成注采参数。
步骤S106：通过流线模拟器，以注采参数，预测流线模拟模型的瞬时流场分布，并提取流线特征参数；基于流线特征参数确定注采参数的流线驱油能力值。
步骤S108：基于目标优化函数，判断流线驱油能力值相对于流线驱油能力初始值是否达到优化目标，如果达到优化目标，进入步骤S110；如果未达到优化目标，进入步骤S112。
步骤S110，确定该注采参数为输出注采参数。
步骤S112，将流线驱油能力值作为流线驱油能力初始值，返回步骤S104。
相较于相关技术中依赖于模拟评价时间长度等因素，本申请实施例提供的该方法，通过瞬时流场分布中的流线特征参数，定量表征流线特征参数与注水开发效果之间的关系，降低了注采参数优化过程消耗的时间，实现了快速准确地获得与实际油藏流场特征相匹配的注采参数，有利于提高水驱油藏采收率。
在某些实施例中，步骤S102中，可通过遗传方法、粒子群方法、或协方差矩阵进化方法等方法，随机生成注采参数。注采参数约束条件包括：总注水量、总采液量、注水井的日注水量上限、注水井的日注水量下限、各个生产井的日产液量上限、各个生产井的日产液量下限。注采参数包括：注水井的日注水量、生产井的日产液量。
在某些实施例中，步骤S106中，流线特征参数值，包括：第i条流线上第j节点处的流线位置数据、油相饱和度数据Soij、水相饱和度数据Swij、油相流动速率数据νoij、水相流动速率数据νwij。
在某些实施例中，步骤S106中，流线驱油能力值与各流线上油相饱和度之和以及油相流动速率之和成正比，并与各流线上水相饱和度之和以及水相流动速率之和成反比。应当理解，只要能够表征流线驱油能力值与各流线上油相饱和度之和以及油相流动速率之和成正比、并与各流线上水相饱和度之和以及水相流动速率之和成反比，这种关系的方式都是可行的，本申请实施例对此不做限定。
作为一个示例，在步骤S106中，按照以下方式确定注采参数的流线驱油能力值：
Figure GDA0003184866680000061
其中，Cs为流线驱油能力值；Soij为第i条流线上第j节点处的油相饱和度；Swij为第i条流线上第j节点处的水相饱和度；ΔLij为第i条流线上第j-1节点与第j节点之间的欧式距离；νoij为第i条流线上第j节点处的油相流动速率；νwij为第i条流线上第j节点处的水相流动速率；m为流线总条数；ni为第i条流线上的节点总数。
通过上述方式，实现了更为准确地表征流线特征参数与开发效果之间的关联关系。
在某些实施例中，步骤S108中，基于目标优化函数判断流线驱油能力值与流线驱油能力初始值之间的差异是否满足预设条件。应当理解，可以采用多种方式来衡量流线驱油能力值与流线驱油能力初始值之间的差异，本申请实施例对此不做限定。
作为一个示例，步骤S108中，按照以下方式判断流线驱油能力值与流线驱油能力初始值之间的差异是否满足预设条件：|Cs-Csof|/Csof≤α，其中，Cs为流线驱油能力值；Csof为流线驱油能力初始值；α为预设阈值。该示例中，通过比值实现了更为准确地表征流线驱油能力值与流线驱油能力初始值之间的差异，提高了准确性。
在某些实施例中，瞬时流场分布为一个或多个最小时间步内模拟的流场分布。应当理解，在本申请实施例中，可以预测多个最小时间步内的瞬时流场分布，但这不是必须的。
在某些实施例中，步骤S108之前，还包括：通过步骤S104和步骤S106，确定流线驱油能力初始值。在另一些实施例中，流线驱油能力初始值为预设值。
下面以图2所示的反五点井网为例对本申请实施例的水驱油藏注采参数确定方法进行说明。参考图2至图4所示，图中包括：注水井1；生产井2；生产井3；生产井4；生产井5；高渗透区域单元Ω1；普通渗透区域单元Ω2；普通渗透区域单元Ω3；普通渗透区域单元Ω4；注水井1的日注水量I1；生产井2的日产液量Q2；生产井3的日产液量Q3；生产井4的日产液量Q4；生产井5的日产液量Q5；注水井1的优化后日注水量I11；生产井2的优化后日产液量Q21；生产井3的优化后日产液量Q31；生产井4的优化后日产液量Q41；生产井5的优化后日产液量Q51。
应当理解，本申请实施例的该方法不仅能够适用于反五点井网。该水驱油藏注采参数确定方法，包括步骤1至步骤5。
步骤1、整理油藏地质开发相关资料，建立油藏流线模拟模型。
在步骤1中，搜集整理目标油藏的地质资料与开发资料。利用流线模拟器构建流线模拟模型的数据体文件，给定流线驱油能力初始值Csof＝0。流线模拟器包括但不限于FrontSim流线模拟器。
在步骤1中，地质资料，包括储层构造参数、储层物性参数以及流体物性参数；储层构造参数包括顶部构造、断层数据；储层物性参数包括地层压力、地层温度、油层厚度、饱和度、渗透率、孔隙度、孔隙压缩系数；流体物性参数包括油相粘度、油相密度、水相粘度、水相密度、相对渗透率曲线、毛细管压力曲线。
在步骤1中，开发资料，包括：注水井1的井口坐标、井轨迹、射孔层位；生产井2的井口坐标、井轨迹、射孔层位；生产井3的井口坐标、井轨迹、射孔层位；生产井4的井口坐标、井轨迹、射孔层位；生产井5的井口坐标、井轨迹、射孔层位；
步骤2、设定注采参数优化约束条件，自动生成注采参数方案。
在步骤2中，设定注采参数优化的约束条件，采用智能优化算法随机生成注采参数方案。智能优化算法包括但不限于：遗传算法、粒子群算法、协方差矩阵进化算法。
在步骤2中，约束条件包括：总注水量CI、总采液量CP、注水井1的日注水量上限Imax、注水井1的日注水量下限Imin、生产井2～生产井5的日产液量上限Qmax、生产井2～生产井5的日产液量下限Qmin。
在步骤2中，注采参数包括：注水井1的日注水量I1、生产井2的日产液量Q2、生产井3的日产液量Q3、生产井4的日产液量Q4、生产井5的日产液量Q5。
步骤3、预测注采参数方案的瞬时流场分布，表征流线驱油能力。
在步骤3中，采用流线模拟模型的数据体文件，调用流线模拟器预测注采参数的瞬时流场分布，计算注采参数的流线驱油能力值Cs。
具体步骤如下：
步骤301：采用流线模拟模型的数据体文件，调用流线模拟器预测注采参数方案的瞬时流场分布，并提取流场中各个流线的流线特征参数值。
在步骤301中，预测瞬时流场分布为1个模拟时间步内的预测。
在步骤301中，流线特征参数值，包括：第i条流线上第j节点处的流线位置数据、油相饱和度数据Soij、水相饱和度数据Swij、油相流动速率数据νoij、水相流动速率数据νwij。
步骤302：计算注采参数方案的流线驱油能力值Cs，采用公式如下：
Figure GDA0003184866680000091
其中，Soij为第i条流线上第j节点处的油相饱和度；Swij为第i条流线上第j节点处的水相饱和度；ΔLij为第i条流线上第j-1节点与第j节点之间的欧式距离；νoij为第i条流线上第j节点处的油相流动速率；νwij为第i条流线上第j节点处的水相流动速率；m为流线总条数；ni为第i条流线上的节点总数。
步骤4、基于目标优化函数，判断是否达到优化目标。
若Csof＝0，令Csof＝Cs，则返回步骤2，计算得到新的注采参数的流线驱油能力值Cs；若Csof≠0，判断是否达到如下优化目标：
|Cs-Csof|/Csof≤1.0×10-5 (2)
若不满足上述优化目标，令Csof＝Cs，重复步骤2～步骤4；
步骤5、输出达到优化目标的注采参数。
在步骤5中，输出注水井1的优化后日注水量I11、生产井2的优化后日产液量Q21、生产井3的优化后日产液量Q31、生产井4的优化后日产液量Q41、生产井5的优化后日产液量Q51，作为最优注采参数。
参考图5所示，本申请实施例的计算机设备，包括：存储器10、处理器20及存储在存储器10上并可在处理器上运行的计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现上述任意水驱油藏注采参数确定方法的步骤。水驱油藏注采参数确定方法的步骤请参阅本申请实施例前述描述，在此不再赘述。
参考图6所示，本申请实施例的水驱油藏注采参数确定程序包括：用于建立流线模拟模型的模块100：该模块被配置为建立目标油藏的流线模拟模型；用于生成注采参数的模块101，该模块被配置为在注采参数约束条件下，随机生成注采参数；用于确定流线驱油能力值的模块102：该模块被配置为通过流线模拟器，以注采参数，预测流线模拟模型的瞬时流场分布，并提取流线特征参数；基于流线特征参数确定注采参数的流线驱油能力值；用于评价注采参数的模块103：该模块被配置为基于目标优化函数，判断流线驱油能力值相对于流线驱油能力初始值是否达到优化目标；其中，如果达到优化目标，确定注采参数为输出注采参数；如果未达到优化目标，将流线驱油能力值作为流线驱油能力初始值，返回用于生成注采参数的模块101。
该水驱油藏注采参数确定程序的其他说明，请参阅本申请实施例前述对水驱油藏注采参数确定方法，再次不再赘述。
本申请提供的计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有水驱油藏注采参数确定程序，水驱油藏注采参数确定程序被处理器执行时实现本申请实施例任意水驱油藏注采参数确定方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种水驱油藏注采参数确定方法，其特征在于，包括：
建立流线模拟模型的步骤：建立目标油藏的流线模拟模型；
生成注采参数的步骤：在注采参数约束条件下，随机生成注采参数；
确定流线驱油能力值的步骤：通过流线模拟器，以所述注采参数，预测所述流线模拟模型的瞬时流场分布，并提取流线特征参数；基于所述流线特征参数确定所述注采参数的流线驱油能力值，其中，所述流线驱油能力值与各流线上油相饱和度之和以及油相流动速率之和成正比，并与各流线上水相饱和度之和以及水相流动速率之和成反比；
评价注采参数的步骤：基于目标优化函数，判断所述流线驱油能力值相对于流线驱油能力初始值是否达到优化目标；其中，如果达到所述优化目标，确定所述注采参数为输出注采参数；如果未达到所述优化目标，将所述流线驱油能力值作为所述流线驱油能力初始值，返回所述生成注采参数的步骤；
其中，所述确定流线驱油能力值的步骤中，按照以下方式确定所述注采参数的流线驱油能力值：
Figure FDA0003208685390000011
其中，Cs为流线驱油能力值；Soij为第i条流线上第j节点处的油相饱和度；Swij为第i条流线上第j节点处的水相饱和度；ΔLij为第i条流线上第j-1节点与第j节点之间的欧式距离；νoij为第i条流线上第j节点处的油相流动速率；νwij为第i条流线上第j节点处的水相流动速率；m为流线总条数；ni为第i条流线上的节点总数。
2.根据权利要求1所述的水驱油藏注采参数确定方法，其特征在于，所述生成注采参数的步骤，包括：
在注采参数约束条件下，通过遗传方法、粒子群方法、或协方差矩阵进化方法，随机生成注采参数。
3.根据权利要求1或2所述的水驱油藏注采参数确定方法，其特征在于，所述评价注采参数的步骤，包括：基于目标优化函数判断所述流线驱油能力值与流线驱油能力初始值之间的差异是否满足预设条件。
4.根据权利要求3所述的水驱油藏注采参数确定方法，其特征在于，所述评价注采参数的步骤，按照以下方式判断所述流线驱油能力值与流线驱油能力初始值之间的差异是否满足预设条件：
|Cs-Csof|/Csof≤α
其中，Cs为流线驱油能力值；Csof为流线驱油能力初始值；α为预设阈值。
5.根据权利要求1所述的水驱油藏注采参数确定方法，其特征在于，所述瞬时流场分布为一个最小时间步内模拟的流场分布。
6.根据权利要求1所述的水驱油藏注采参数确定方法，其特征在于，所述流线驱油能力初始值为预设值。
7.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；
所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的水驱油藏注采参数确定方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有水驱油藏注采参数确定程序，所述水驱油藏注采参数确定程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的水驱油藏注采参数确定方法的步骤。
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