CN110984950B - 一种注采井网井位优化部署的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种注采井网井位优化部署的方法，包括基于生产井井距范围约束和最大控制可动储量的虚拟油井井网优化部署方法、基于生产井井距范围和渗流阻力约束的最大控制可动储量老油井综合利用井网优化部署方法、基于注采井距范围和最小渗流阻力级差的虚拟注水井井位优化方法、基于注采井距范围和最小渗流阻力级差的老井综合利用注水井井位优化方法；本发明解决了油藏新区建设井网设计和老区综合调整井网设计的注采井距矢量化设计，使得井网井距设计与调整的量化科学决策得以实现。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发方案设计及井网调整领域，尤其涉及一种注采井网井位优化部署的方法。
背景技术
在油田开发方案设计中，受储层平面非均质性影响，井网井距对于油田开发经济效益以及最终采收率影响巨大，无论是新区产能建设还是老区调整，井网井距的调整始终是油田方案设计的重中之重，可见井网井距的部署技术直接关系到油田开发的成败，是油田开发调整方案设计提高石油采收率的一项非常重要技术。
新区产能建设井网井距的设计是解决油田开发平面矛盾的关键，直接影响油田产量的大小和含水上升速度的快慢，同时，对于老油田，受开发井网在一段时间内基本保持稳定和地下储层长期注水开发剩余油饱和度的变化以及储层物性的变化影响，现用的井网井距与剩余油富集匹配性矛盾日益加剧，无效水循环的矛盾造成油田含水急剧上升或维持高特高含水状况，油田产量递减严重，针对井网井距矛盾，科学量化的进行井网重新优化部署是保证油田正常生产实现降本增效的关键。
井网井距优化改善油藏流场实现水动力学提高采收率的核心是压力场与剩余油饱和度场匹配，使得注入水能够有效驱替剩余油的相对富集区，由此可见，对于剩余油的有效开发，首先是生产井的应部署在剩余油的富集位置；其次为注水井位置的部署应满足注采井间控制面积为剩余油的有利位置和注水井与所对应生产井之间的渗流阻力级差最小，以有效降低注入水的单向突进；最后为降低油田生产成本提高经济效益，优化的注采井网方案应能有效利用现有老井，尽可能的减少新井的部署。因此，有必要针对以上论述，建立一种新的注采井网井位优化部署的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有层系评价技术模糊不具体，层系调整实际把握困难的问题，本发明提供一种注采井网井位优化部署的方法，可从量化、分级的角度认识层系的现状，解决科学把握层析调整时机的技术难点，可以根据油藏流体变化进行量化科学的井网部署。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种注采井网井位优化部署的方法，包括如下方法：
A、基于生产井井距范围约束和最大控制可动储量的虚拟油井井网优化部署方法，通过生产井之间距离约束，得到含油面积内虚拟油井位置的优化结果；
B、基于生产井井距范围和渗流阻力约束的最大控制可动储量老油井综合利用井网优化部署方法，得到充分利用现有老井下的油井位置的优化结果；
C、基于注采井距范围和最小渗流阻力级差的虚拟注水井井位优化方法，得到油井单元内虚拟注水井的最优井点位置；
D、基于注采井距范围和最小渗流阻力级差的老井综合利用注水井井位优化方法，得到油井单元内充分利用现有老井作为注水井时的最优注水井井点位置。
所述基于生产井井距范围约束和最大可动储量的虚拟油井井网优化部署方法，具体为：
①在地质模型含油面积内网格纵向叠加计算平面网格块(So＞Somin)的可动剩余储量
②给定最小生产井井距LPPmin和最大生产井井距LPPmax，给定最优生产井井距LPPbst；计算每一网格块在最优生产井井距LPPbst范围内的控制可动储量
对于井距LPPbst范围内面积不足的网格块，按照
进行折算；
③对Nij进行统计，找出最大值Nij_max，并在该位置设定为生产井；同时将在其在LPPbst半径控制范围内的网格可动储量Nij设定为0；
④如网格(i.j)出现多个最大点，则以该点为中心向周围网格平面扩充一圈网格单元，累积求和后找出最大点；
⑤重复第③～④步，直至将所有网格点Nijk设定为0，最终形成初步虚拟油井井网部署。
所述基于生产井井距范围和渗流阻力约束的最大控制可动储量老油井综合利用井网优化部署方法，具体为：
①给定搜索老井最大距离LFdmin，一般LFdmin＜30m；给定注采井间最小渗流阻力RPPmin和最大渗流阻力RPPmax，给定最优渗流阻力RPPbst；
②计算每一网格块在最优生产井井距LPPbst范围内的控制剩余可动储量Nij，对于井距LPPmin范围内面积不足的网格块，按照
进行折算；
③对Nij进行统计，找出最大值Nij_max；在最大值Nij_max周围LFdmin＜30m范围内寻找最近的生产井，如果最近井距离小于LFdmin，则选定井作为第一口井，且位置修改为此井位置；否则扩大搜索半径LFdmin＝LFdmin×1.5，在其范围内继续寻找老井；由此选定井作为第一口井井位，同时将在其在最优LPPbst半径控制范围内的网格剩余可动储量Nij设定为0，此时生产井数n＝1；
④找出剩余最大值Nij_max点，计算判断该点与以设立的最近生产井之间的渗流阻力是否满足RPPmin＜R＜RPPmax；若不满足，排除该点，依次寻找剩余最大值Nij_max点；
⑤在确定的剩余最大值Nij_max点周围寻找最近的生产井，如果最近井距离小于LFdmin，则选定井作为第n+1口井，且位置修改为此井位置；否则在Nij_max位置设定为第n+1口生产井(新井)；同时将在其在最优LPPbst半径控制范围内的网格剩余可动储量Nij设定为0；
⑥重复第④～⑤步，直至将所有网格点Nij设定为0，形成老油井综合利用井网优化部署。
所述基于注采井距范围和最小渗流阻力级差的虚拟注水井井位优化方法，具体为：
①确定第n个注采井组渗流阻力级差目标函数：
式中：f(n)为第n注采井组目标函数；Rmax为注采井间最大渗流阻力；Rmin为注采井间最小渗流阻力；
②选定各注水井井组的对应油井名称，计算油井点拟渗流阻力
令m＝1；
③计算第n个注采井组中心注水井坐标(xn,yn)为：
④分别计算注水井位置(xn,yn)到对应油井点i距离Li；如果距离Li＜LPPmin或者Li＞LPPmax，则m＝m+1，重新返回第(3)步计算注水井位置(xn,yn)；
⑤计算注水井点(xn,yn)的渗流阻力
分别计算注水井点到第i口油井井点的平均渗流阻力
⑥计算
得到目标函数f(n)；
⑦当目标函数f(n)达到最小时，计算完成，否则令m＝m+1，否则重新返回至第(3)步；最终形成虚拟注水井最优井位。
所述基于注采井距范围和最小渗流阻力级差的老井综合利用注水井井位优化方法，具体为：
①确定注采井组范围内可以利用的老井数量J，分别计算可以利用的老井j距离井组内各口生产井i的距离Lji，如果不满足条件LPPmin＜＝Lji＜＝LPPmax，则第j口老井淘汰；
②计算老井j与井组内生产井i之间的渗流阻力
计算老井点(xj,yj)的渗流阻力
分别计算老井点j到第i口油井井点的平均渗流阻力
③计算
得到目标函数f(n)；当目标函数f(n)最小时，此时得到的老井点(xj,yj)即为最优中心注水井；直至所有注水井组优化完成，形成最终老井综合利用的注水井优化井位。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种注采井网井位优化部署的方法，首先基于生产井井距范围约束和最大控制可动储量的虚拟油井井网优化部署方法，通过生产井之间距离约束，得到含油面积内虚拟油井位置的优化结果；其次基于生产井井距范围和渗流阻力约束的最大控制可动储量老油井综合利用井网优化部署方法，得到充分利用现有老井下的油井位置的优化结果；再此基于注采井距范围和最小渗流阻力级差的虚拟注水井井位优化方法，得到油井单元内虚拟注水井的最优井点位置；最后基于注采井距范围和最小渗流阻力级差的老井综合利用注水井井位优化方法，得到油井单元内充分利用现有老井作为注水井时的最优注水井井点位置；通过该方法的建立，实现了科学量化的井网优化部署，对于完善油田水动力学提高采收率技术具有非常重要的实践意义。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的流程示意图。
图2是本发明第一口油井基准点的确定示意图。
图3是本发明油井部署结果示意图。
图4是本发明虚拟注水井部署结果示意图。
图5是本发明注水井部署结果示意图。
图6是本发明老井利用注水井位置优化示意图。
图7是本发明举例说明层系重组方案层系1井位图。
图8是本发明举例说明层系重组方案层系2井位图。
图9是本发明举例说明层系重组方案层系3井位图。
图10是本发明举例说明层系1老井综合利用再优化方案。
图11是本发明举例说明层系2老井综合利用再优化方案。
图12是本发明举例说明层系3老井综合利用再优化方案。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的流程图，是本发明提供的一种注采井网井位优化部署的方法，具有如下步骤：
步骤一、虚拟基准油井的确定方法
油田井网的部署首先应部署油井，井网的初步优化首先要确定基准点，即第一口油井的位置，如图2所示，以此井位为基准点，逐步向外扩展，实现井网的全区部署，具体步骤如下：
(1)建立油藏地质模型，给定油藏地质模型所需要的各类参数，包括储层面积、储层厚度、储层物性参数，如孔隙度分布、相对渗透率曲线；
(2)对于新区，给定油藏各网格原始含油饱和度；对于老区，给定油藏各网格当前含油饱和度；
(3)在地质模型含油面积内对所有网格的属性模型进行筛选(指定最小含油饱和度Somin)，网格纵向叠加，分别计算纵向叠加后平面各网格块(So＞Somin)中的可动剩余储量
(4)给定最小生产井井距LPPmin和最大生产井井距LPPmax，给定最优生产井井距LPPbst；
(5)计算每一网格块在最优生产井井距LPPbst范围内的控制可动储量
对于井距LPPbst范围内面积不足的网格块，按照
进行折算；
(6)对Nij进行统计，找出最大值Nij_max，并在该位置设定为生产井；同时将在其在LPPbst半径控制范围内的网格可动储量Nijk设定为0；
(7)如网格(i.j)出现多个最大点，则以该点为中心向周围网格平面扩充一圈网格单元，累积求和后找出最大点。
(8)重复第(6)～(7)步，直至将所有网格点Nijk设定为0；
(9)形成初步虚拟油井井网部署，如图3所示。
步骤二、老油井的综合利用井网部署
老井综合利用的井网优化是在虚拟油井井网部署方法基础上来进一步油井井位部署优化。
(1)统计区块目前老井境况，筛选出可利用老井数量；
(2)给定最小生产井井距LPPmin和最大生产井井距LPPmax，给定最优生产井井距LPPbst，给定搜索老井最大距离LFdmin，一般LFdmin＜30m；给定注采井间最小渗流阻力RPPmin和最大渗流阻力RPPmax，给定最优渗流阻力RPPbst；
(3)计算每一网格块在最优生产井井距LPPbst范围内的剩余可动储量Nij，对于井距LPPmin范围内面积不足的网格块，按照
进行折算；
(4)对Nij进行统计，找出最大值Nij_max；在最大值Nij_max周围LFdmin＜30m范围内寻找最近的生产井，如果最近井距离小于LFdmin，则选定井作为第一口井，且位置修改为此井位置；否则扩大搜索半径LFdmin＝LFdmin×1.5，在其范围内继续寻找老井；由此选定井作为第一口井井位，同时将在其在最优LPPbst半径控制范围内的网格剩余可动储量Nij设定为0，此时生产井数n＝1；
(5)找出剩余最大值Nij_max点，计算判断该点与以设立的最近生产井之间的渗流阻力是否满足RPPmin＜R＜RPPmax；若不满足，排除该点，依次寻找剩余最大值Nij_max点重复步骤(5)；
(6)在确定的剩余最大值Nij_max点周围寻找最近的生产井，如果最近井距离小于LFdmin，则选定井作为第n+1口井，且位置修改为此井位置；否则在Nij_max位置设定为第n+1口生产井(新井)；同时将在其在最优LPPbst半径控制范围内的网格剩余可动储量Nij设定为0；
(7)重复第(5)～(6)步，直至将所有网格点Nij设定为0，形成初步油井部署井网；
(8)根据自动形成的初步油井井网部署图，对自动生成控制不好的区域进行人为干预，人工补充油井井点，形成老油井综合利用的油井井网部署图，如图3所示。
步骤三、虚拟注水井的部署
在油井井网部署后，例如在四个点1、点2、点3、点4之间，部署新注水井一口，如图4所示。考虑到各方向渗流阻力的不同，针对油井进行位置，首先进行虚拟注水井位置的部署，最优的注水井位置应处于所对应注采单元内注采井间渗流阻力级差最小(理想值为1)的目标。
(1)确定渗流阻力级差目标函数：
式中：f(n)为第n注采井组目标函数；Rmax为注采井间最大渗流阻力；Rmin为注采井间最小渗流阻力；
(2)在油井井网确定的基础上，选定各注水井井组的对应油井名称，按照逆时针顺序对各井组油井进行编号；分别计算点1、点2、点3、…、点i，共计I个点的拟渗流阻力
为保证
的非奇异性，选取该网格周围共计9个网格的平均值；首先取m＝1；
(3)根据渗流阻力越大，距离越短的规律，第n个注采井组中心注水井坐标(xn,yn)为：
(4)注水井位置的初步校正，分别计算注水井位置(xn,yn)到对应油井点1、点2、点3、点i的距离Li；如果存在距离Li＜LPPmin或者Li＞LPPmax，则m＝m+1，重新返回第(3)步计算注水井位置(xn,yn)，直至满足LPPmin＜＝Li＜＝LPPmax；
(5)计算注水井点(xn,yn)的渗流阻力
分别计算注水井点到第i口油井井点的平均渗流阻力
(6)计算
得到目标函数f(n)；
(7)当目标函数f(n)满足f(n)＜minf，进入第(8)步，否则令m＝m+1，重新返回至第(3)步；
(8)由此完成第n注水井组的注水井位置优化计算，令n＝n+1，开始计算下一井组的注水井位置优化，返回至第(2)步，直至所有井组计算均完成，最终形成如图5所示的虚拟注水井井网井位优化计算。
步骤四、老井综合利用的注水井优化
在虚拟注水井井网井位优化基础上，进行老井综合利用的注水井井网井位优化，如图6所示：
(1)确定注采井组范围内可以利用的老井数量J，分别计算可以利用的老井j距离井组内各口生产井i的距离Lji，如果不满足条件LPPmin＜＝Lji＜＝LPPmax，则第j口老井淘汰；
(2)计算老井j与井组内生产井i之间的渗流阻力
计算老井点(xj,yj)的渗流阻力
分别计算老井点j到第i口油井井点的平均渗流阻力
(3)计算
得到目标函数f(n)；当目标函数f(n)最小时，此时得到的老井点(xj,yj)即为最优中心注水井，完成第n注水井组的注水井位置优化；
(4)令n＝n+1，开始计算下一井组的注水井位置优化，直至所有注水井组优化完成，形成最终老井综合利用的注水井优化。
步骤五、注采井网井位的人工调整完善
在井网的井位部署过程中，受油藏边界形状复杂性影响，井网对于储层含油面积的完善及覆盖程度可能存在不足，需要人为根据实际边界情况，进行井网的进一步人工调整和完善，主要工作包括：
(1)边界位置的油水井位的补充；
(2)边界位置油水井位置的移动。
为了更加清楚直观地理解上述方法的应用效果，现采用上述方法对井网进行层系重组并在各层系重组井网自动优化方案结果基础上，进行井网综合利用在优化加以说明。
(1)层系重组方案井网自动优化方案
层系重组方案共设计4套层系，具体为层系1、层系2、层系3、层系4，其中层系1共有油井18口，注水井14口；层系2共有油井20口，注水井15口；层系3共有油井18口，注水井14口，具体见表1，优化后井位如图7～图9所示
表1、层系重组方案井网井数表
| 井数 | 层系1 | 层系2 | 层系3 |
| 油井数 | 18 | 20 | 18 |
| 水井数 | 14 | 15 | 14 |
| 总井数 | 32 | 35 | 32 |
(2)井网综合利用方案
在各层系重组井网自动优化方案结果基础上，进行井网综合利用再优化，各层系方案结果如图10～图12所示，其中方案各层系老井利用情况见表2所示。
表2、层系再重组井网综合利用方案老井利用表
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (1)
1.一种注采井网井位优化部署的方法，其特征在于：包括如下方法：
A、基于生产井井距范围约束和最大控制可动储量的虚拟油井井网优化部署方法，通过生产井之间距离约束，得到含油面积内虚拟油井位置的优化结果；
具体为：
(1)建立油藏地质模型，给定油藏地质模型所需要的各类参数，包括储层面积、储层厚度、储层物性参数；
(2)对于新区，给定油藏各网格原始含油饱和度；对于老区，给定油藏各网格当前含油饱和度；
(3)在地质模型含油面积内对所有网格的属性模型进行筛选，指定最小含油饱和度Somin，网格纵向叠加，分别计算纵向叠加后平面各网格块中的剩余可动储量
So＞Somin，其中A为网格面积、h为储层厚度，φ为孔隙度、S0为含油饱和度；
(4)给定最小生产井井距LPPmin和最大生产井井距LPPmax，给定最优生产井井距LPPbst；
(5)计算每一网格块在最优生产井井距LPPbst范围内的控制可动储量
对于井距LPPbst范围内面积不足的网格块，按照
进行折算，其中Dis((i,j),(it,jt))为网格(i,j)到网格(it,jt)之间的距离，Aall半径LPPbst范围内的网格面积，Aact为半径LPPbst范围内有效网格面积；
(6)对Nij进行统计，找出最大值Nij_max，并将最大值Nij_max位置设定为生产井；同时将在其在LPPbst半径控制范围内的网格可动储量Nijk设定为0；
(7)网格出现多个最大点，则分别以每个最大点为中心向周围网格平面扩充一圈网格单元，每个最大点周围扩充网格累积求和后，找出该批多个最大点中的最终最大点；
(8)重复第(6)～(7)步，直至将所有网格点Nijk设定为0；
(9)形成初步虚拟油井井网部署；
B、基于生产井井距范围和渗流阻力约束的最大控制可动储量老油井综合利用井网优化部署方法，得到充分利用现有老井下的油井位置的优化结果；
具体为：
(1)统计区块目前老井境况，筛选出可利用老井数量；
(2)给定最小生产井井距LPPmin和最大生产井井距LPPmax，给定最优生产井井距LPPbst，给定搜索老井最大距离LFdmin，LFdmin＜30m；给定注采井间最小渗流阻力RPPmin和最大渗流阻力RPPmax，给定最优渗流阻力RPPbst；
(3)计算每一网格块在最优生产井井距LPPbst范围内的剩余可动储量Nij，对于井距LPPmin范围内面积不足的网格块，按照
进行折算；
(4)对Nij进行统计，找出最大值Nij_max；在最大值Nij_max周围LFdmin＜30m范围内寻找最近的生产井，如果最近井距离小于LFdmin，则选定该最近井作为第一口井井位，且Nij位置修改为此井位置；否则扩大搜索半径LFdmin＝LFdmin×1.5，在其范围内继续寻找老井，由此选定最近老井井作为第一口井井位，同时将其在最优生产井井距LPPbst半径控制范围内的网格剩余可动储量Nij设定为0，此时生产井数n＝1；
(5)找出剩余最大值Nij_max点，计算判断该点与已设立的最近生产井之间的渗流阻力是否满足RPPmin＜R＜RPPmax；若不满足，排除该点，依次寻找剩余最大值Nij_max点，重复步骤(5)；
(6)在确定的剩余最大值Nij_max点周围寻找最近的生产井，如果最近井距离小于LFdmin，则选定该最近井作为第n+1口生产井，且位置修改为此井位置；否则在Nij_max位置设定为第n+1口生产井；同时将在最优生产井井距LPPbst半径控制范围内的网格剩余可动储量Nij设定为0；
(7)重复第(5)～(6)步，直至将所有网格点Nij设定为0，形成初步油井部署井网；
(8)根据自动形成的初步油井井网部署图，对自动生成控制不好的区域进行人为干预，人工补充油井井点，形成老油井综合利用的油井井网部署图；
C、基于注采井距范围和最小渗流阻力级差的虚拟注水井井位优化方法，得到油井单元内虚拟注水井的最优井点位置；
具体为：
(1)确定渗流阻力级差目标函数：
式中：f(n)为第n注采井组目标函数；Rmax为注采井间最大渗流阻力；Rmin为注采井间最小渗流阻力；
(2)在油井井网确定的基础上，选定各注水井井组的对应油井名称，按照逆时针顺序对各井组油井进行编号；分别计算点1、点2、点3、…、点i，共计I个点的拟渗流阻力
为保证
的非奇异性，选取该网格周围共计9个网格的平均值；首先取m＝1；
(3)根据渗流阻力越大，距离越短的规律，第n个注采井组中心注水井坐标(xn,yn)为：
(4)注水井位置的初步校正，分别计算注水井位置(xn,yn)到对应油井点1、点2、点3、点i的距离Li；如果存在Li＜LPPmin或者Li＞LPPmax，则m＝m+1，重新返回第(3)步计算注水井位置(xn,yn)，直至满足LPPmin≤Li≤LPPmax；
(5)计算注水井点(xn,yn)的渗流阻力
分别计算注水井点到第i口油井井点的平均渗流阻力
(6)计算
得到目标函数f(n)；
(7)当目标函数f(n)满足f(n)＜minf，进入第(8)步，否则令m＝m+1，重新返回至第(3)步；
(8)由此完成第n注水井组的注水井位置优化计算，令n＝n+1，开始计算下一井组的注水井位置优化，返回至第(2)步，直至所有井组计算均完成，形成虚拟注水井井网井位优化计算；
D、基于注采井距范围和最小渗流阻力级差的老井综合利用注水井井位优化方法，得到油井单元内充分利用现有老井作为注水井时的最优注水井井点位置；
具体为：在虚拟注水井井网井位优化基础上，进行老井综合利用的注水井井网井位优化，
(1)确定注采井组范围内可以利用的老井数量，分别计算可以利用的老井距离井组内各口生产井的距离Lji，如果不满足条件LPPmin≤Lji≤LPPmax，则第j口老井淘汰；
(2)计算第j口老井与第i口生产井之间的渗流阻力
计算老井点(xj,yj)的渗流阻力
分别计算第j口老井到第i口生产井井点的平均渗流阻力
(3)计算
得到目标函数f(n)；当目标函数f(n)最小时，此时得到的老井点(xj,yj)即为最优中心注水井，完成第n注水井组的注水井位置优化；
(4)令n＝n+1，开始计算下一井组的注水井位置优化，直至所有注水井组优化完成，形成最终老井综合利用的注水井优化。
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