CN111222243B - 一种压裂水平井井网分布的优化方法、介质、终端和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压裂水平井井网分布的优化方法、介质、终端和装置，首先建立压裂水平井单井数值模型，以经济净现值为目标函数，通过程序自动修改数值模拟器内部文件，并采用预设算法自动优化压裂水平井单井优化参数；在此基础上采用Onwuna l u井网优化方法建立压裂水平井井网不相交约束优化模型，同步优化井网形式、布井数目、水平井倾角和长度、射孔位置及裂缝属性等参数，得到与地质情况相匹配的最优压裂水平井井网分布，并将其应用到典型非均质气藏，大幅提高了气藏开发效率和经济效益。

Description

一种压裂水平井井网分布的优化方法、介质、终端和装置

【技术领域】

本发明涉及油气藏生产方法，尤其涉及一种压裂水平井井网分布的优化方法、介质、终端和装置。

【背景技术】

常规天然气资源经过长期开采已逐步枯竭，致密油气、页岩气、煤层气和天然气水合物等非常规油气资源成为增储上产的重要组成部分。近年来我国多个地区非常规气藏开发实践证明，压裂水平井是非常规气藏有效开采的主要技术。准确高效获取最优裂缝参数和井网部署能为油气田决策者提供关键性帮助。常规油气藏水平井压裂开发时主要采用人工方案设计结合数值模拟等方法进行压裂优化设计，但是采用人工方案结合数值模拟等手段不能准确得到全局最优参数、井网与缝网参数不能同步优化，同时人工方案设计耗时耗力，无法实现对油气藏开发的实时优化。

现有技术将智能优化技术引入到水平井压裂开发应用中，得到了比正交试验法优化更准确灵活的结果。比如一个技术方案以经济净现值最大化为优化目标，先优化导流能力、间距、半缝长三个单井裂缝，再建立三个算子优化井网参数，在不降低优化结果准确性的基础上提高了寻优效率。另一技术方案提出一种基于EDFM与智能算法相结合的框架来优化压裂水平井参数，并将该框架应用到实际油藏中，获得了比LGR方法更高的净现值。压裂水平井井网参数智能优化技术可以高效准确的进行压裂优化设计，但是现有技术主要侧重于基于固定井网形式进行裂缝参数优化，不能根据地质条件自动优化压裂水平井井网分布及布井数目。

【发明内容】

本发明提供了一种压裂水平井井网分布的优化方法、介质、终端和装置，解决了以上所述的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种压裂水平井井网分布的优化方法，包括以下步骤：

步骤1，采用初始单井参数值在数值模拟器中建立压裂水平井对应的单井数值模型，所述初始单井参数值包括水平井中心位置、水平井长度、水平井倾角、裂缝条数、裂缝与水平井夹角以及裂缝导流能力；

步骤2，采用初始井网参数值构建覆盖整个气藏区域的井网布局，并在井网布局的各井点建立所述单井数值模型，形成井网数值模型，所述初始井网参数值包括井距变化量、排距变化量、横向平移距离、纵向平移距离、井网单元旋转角和井网单元剪切角；

步骤3，以经济净现值为目标函数，采用预设算法同时对所述单井数值模型的单井参数值和所述井网数值模型的井网参数值进行优化，直到满足预设收敛条件时输出最优单井参数值和最优井网参数值对应的最优压裂水平井井网分布。

进一步，所述步骤1具体包括以下步骤：

S101，通过几何关系将所述初始单井参数值转换为关键点坐标，所述关键点坐标包括射孔点坐标和射孔点对应裂缝的两顶点坐标；

S102，根据所述关键点坐标确定每条裂缝与数值模拟器中网格之间的几何相交关系，并基于局部网格加密方法对不同角度的裂缝进行表征，以将每条裂缝匹配给数值模拟器中对应网格；

S103，根据关键点坐标和裂缝表征结果在数值模拟器中建立所述压裂水平井的单井数值模型。

进一步，所述步骤2具体包括以下步骤：

S201，采用初始井网参数值构建四点基础井网单元；

S202，确定井网参数的边界，在边界范围内对所述四点基础井网单元进行缩放、平移、旋转和剪切变换，将所述四点基础井网单元形变拓展到整个气藏区域形成井网布局；

S203，获取所述井网布局中各井点的坐标，将各井点的坐标替换为所述单井数值模型中水平井中心位置坐标，即在井网布局的各井点建立所述单井数值模型，形成井网数值模型。

进一步，所述步骤2还包括约束优化步骤，所述约束优化步骤具体为：

S2041，建立用于表示压裂水平井最小控制面积的平行四边形CDEF和平行四边形HIJK，所述平行四边形CDEF的中心点为A，所述平行四边形HIJK的中心点为B；

S2042，将所述平行四边形CDEF的宽和高均增大两倍，扩展为平行四边形C′D′E′F′，且将平行四边形HIJK缩小为点B；

S2043，由两点法生成直线AB、直线C′D′和直线D′E′的表达式，并求得直线AB和直线C′D′的交点M以及直线AB和直线D′E′的交点N；

S2044，计算线段AM和线段AN的长度，并将线段AM和线段AN的较小值设定为MINa；

S2045，比较井距变化量a’和MINa的大小，若井距变化量a’<MINa，则将MINa赋值于井距变化量a’，否则井距变化量a’保持不变，从而生成井距变化量a’的约束条件，以使形成井网布局时两口井之间不会交叉或者两口井的裂缝不会交叉。

本发明实施例的第二方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现以上所述压裂水平井井网分布的优化方法。

本发明实施例的第三方面提供了一种压裂水平井井网分布的优化终端，包括所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现以上所述压裂水平井井网分布的优化方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种压裂水平井井网分布的优化装置，包括单井模型建立模块、井网模型建立模块和优化模块，

所述单井模型建立模块用于采用初始单井参数值在数值模拟器中建立压裂水平井对应的单井数值模型，所述初始单井参数值包括水平井中心位置、水平井长度、水平井倾角、裂缝条数、裂缝与水平井夹角以及裂缝导流能力；

所述井网模型建立模块用于采用初始井网参数值构建覆盖整个气藏区域的井网布局，并在井网布局的各井点建立所述单井数值模型，形成井网数值模型，所述初始井网参数值包括井距变化量、排距变化量、横向平移距离、纵向平移距离、井网单元旋转角和井网单元剪切角；

所述优化模块用于以经济净现值为目标函数，采用预设算法同时对所述单井数值模型的单井参数值和所述井网数值模型的井网参数值进行优化，直到满足预设收敛条件时输出最优单井参数值和最优井网参数值对应的最优压裂水平井井网分布。

进一步，所述单井模型建立模块具体包括：

坐标转换单元，用于通过几何关系将所述初始单井参数值转换为关键点坐标，所述关键点坐标包括射孔点坐标和射孔点对应裂缝的两顶点坐标；

裂缝表征单元，用于根据所述关键点坐标确定每条裂缝与数值模拟器中网格之间的几何相交关系，并基于局部网格加密方法对不同角度的裂缝进行表征，以将每条裂缝匹配给数值模拟器中对应网格；

第一模型建立单元，用于根据关键点坐标和裂缝表征结果在数值模拟器中建立所述压裂水平井的单井数值模型。

进一步，所述井网模型建立模块具体包括：

基础井网构建单元，用于采用初始井网参数值构建四点基础井网单元；

拓展单元，用于确定井网参数的边界，在边界范围内对所述四点基础井网单元进行缩放、平移、旋转和剪切变换，将所述四点基础井网单元形变拓展到整个气藏区域形成井网布局；

第二模型建立单元，用于获取所述井网布局中各井点的坐标，将各井点的坐标替换为所述单井数值模型中水平井中心位置坐标，即在井网布局的各井点建立所述单井数值模型，形成井网数值模型。

进一步，所述井网模型建立模块还包括约束优化单元，所述约束优化单元具体包括：

构建单元，用于建立用于表示压裂水平井最小控制面积的平行四边形CDEF和平行四边形HIJK，所述平行四边形CDEF的中心点为A，所述平行四边形HIJK的中心点为B；

变形单元，用于将所述平行四边形CDEF的宽和高均增大两倍，扩展为平行四边形C′D′E′F′，且将平行四边形HIJK缩小为点B；

计算单元，用于由两点法生成直线AB、直线C′D′和直线D′E′的表达式，并求得直线AB和直线C′D′的交点M以及直线AB和直线D′E′的交点N；

比较单元，用于计算线段AM和线段AN的长度，并将线段AM和线段AN的较小值设定为MINa；

约束条件生成单元，用于比较井距变化量a’和MINa的大小，若井距变化量a’<MINa，则将MINa赋值于井距变化量a’，否则井距变化量a’保持不变，从而生成井距变化量a’的约束条件，以使形成井网布局时两口井之间不会交叉或者两口井的裂缝不会交叉。

本发明首先建立压裂水平井单井数值模型，以经济净现值为目标函数，通过程序自动修改数值模拟器内部文件，并采用预设算法自动优化压裂水平井单井优化参数。在此基础上采用Onwunalu井网优化方法建立压裂水平井井网不相交约束优化模型，同步优化井网形式、布井数目、水平井倾角和长度、射孔位置及裂缝属性等参数，得到与地质情况相匹配的最优压裂水平井井网分布，并将其应用到典型非均质气藏，大幅提高了气藏开发效率和经济效益。

为使发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是一实施例提供的压裂水平井井网分布的优化方法的流程示意图；

图2是另一实施例中压裂水平井的单井参数示意图；

图3是另一实施例中压裂水平井的关键点示意图；

图4是另一实施例中裂缝与数值模拟器中网格坐标匹配示意图；

图5是另一实施例中裂缝表征效果图；

图6是另一实施例中单井数值模型示意图；

图7是另一实施例中基础井网单元的形变示意图；

图8是另一实施例中井网扩展示意图；

图9是另一实施例中约束优化简化模型示意图；

图10是另一实施例中井网数值模型示意图；

图11是另一实施例中非均质气藏渗透率场图；

图12是另一实施例中单井参数优化前后地层压力对比示意图；

图13是另一实施例中单井参数优化后的经济净现值曲线；

图14是另一实施例中井网参数优化前后地层压力对比示意图；

图15是另一实施例中井网参数优化后的经济净现值曲线；

图16是另一实施例提供压裂水平井井网分布的优化装置的结构示意图；

图17是另一实施例提供压裂水平井井网分布的优化终端的结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

图1是本发明实施例1提供的一种压裂水平井井网分布的优化方法，包括以下步骤：

步骤1，采用初始单井参数值在数值模拟器中建立压裂水平井对应的单井数值模型，所述初始单井参数值包括水平井中心位置、水平井长度、水平井倾角、裂缝条数、裂缝与水平井夹角以及裂缝导流能力；

步骤2，采用初始井网参数值构建覆盖整个气藏区域的井网布局，并在井网布局的各井点建立所述单井数值模型，形成井网数值模型，所述初始井网参数值包括井距变化量、排距变化量、横向平移距离、纵向平移距离、井网单元旋转角和井网单元剪切角；

步骤3，以经济净现值为目标函数，采用预设算法同时对所述单井数值模型的单井参数值和所述井网数值模型的井网参数值进行优化，直到满足预设收敛条件时输出最优单井参数值和最优井网参数值对应的最优压裂水平井井网分布。

本实施例首先建立压裂水平井单井数值模型，以经济净现值为目标函数，通过程序自动修改数值模拟器内部文件，并采用预设算法自动优化压裂水平井单井优化参数。在此基础上采用Onwunalu井网优化方法建立压裂水平井井网不相交约束优化模型，同步优化井网形式、布井数目、水平井倾角和长度、射孔位置及裂缝属性等参数，得到与地质情况相匹配的最优压裂水平井井网分布，并将其应用到典型非均质气藏，大幅提高了气藏开发效率和经济效益。

以下对上述实施例的实现过程进行详细说明。

首先执行步骤1，建立压裂水平井对应单井数值模型的过程如下。

为详细描述压裂水平井，本实施例选取了六个参数构建压裂水平井模型：水平井中心位置(X₀、Y₀)、水平井长度(L_h)、水平井倾角(α)、裂缝条数(N_f)、裂缝与水平井夹角(β)和裂缝导流能力(F_f)，如图2所示。

为简化压裂水平井模型构建问题，将初始六个参数通过几何关系转化为关键点坐标信息，如图3所示，以便后续判断和处理。

其中射孔点n的坐标为：

每个射孔点均对应两个裂缝顶点，射孔点n对应的裂缝顶点坐标为：

然后进行裂缝表征。由公式(1)-(3)计算出坐标为真实坐标，但在数值模拟器中存储的都为网格坐标，本实施例采用将真实坐标向上取整的方式匹配给网格坐标。为方便井网数值模型构建，本实施例考虑了裂缝与水平井夹角，因此需要表征不同角度的裂缝模型：

首先判断裂缝是否经过网格，如图4所示，两个顶点坐标裂缝可简化为一条直线，裂缝信息与网格坐标匹配问题就转化为判断直线(裂缝)是否经过长方形网格(油气藏网格)的问题。判断方法为依次计算裂缝直线与坐标轴直线相交点，当β′≥45°时，裂缝必经过相交点上下的两个网格，当β′<45°时，裂缝必经过相交点左右的两个网格。再采用局部网格加密的方法，将裂缝覆盖区域的全部网格加密为九个网格，每个小网格占比为0.498：0.004：0.498，最终裂缝表征效果见图5，即可表征不同角度的裂缝。

然后建立单井数值模型：单井参数中的水平井中心位置、长度、倾角和射孔点位置可以根据关键点坐标直接通过程序在数模文件对应位置修改，而裂缝位置和角度需要先将裂缝覆盖的网格区域加密，再通过修改裂缝小网格孔渗参数的方式进行表征。图6参数为L_h＝200、α＝30°、N_f＝4、β＝45°、F_f＝40时的单井数值模型示意图。

然后执行步骤2，建立井网数值模型。压裂水平井井网优化问题的关键在于确定各个压裂水平井的位置，为得到不同形式的井网，需要对基本井网单元进行变换。本实施例通过井间几何关系确定各水平井位置，设定六个井网控制参数对基础井网单元进行四种变换，并在构建井网数值模型时进行不相交约束，最终与单井参数结合起来共同优化，从而实现同步优化压裂水平井单井-井网的目的。

本实施例选取四点法井网进行模型构建，为得到不同形式的井网单元，定义六个井网参数对井网单元进行变换，包括井距变化量a′、排距变化量b′、横向平移距离Δx、纵向平移距离Δy、井网单元旋转角θ、井网单元剪切角γ。通过这六个井网参数即可对基本井网单元进行缩放、平移、旋转和剪切四种变换，如图7所示，得到变形井网单元。图7中四点法井网单元经过变换由ABCD变形为A″′B″′A″′D″′，包括初始井网单元，剪切后井网单元，旋转后井网单元，放大后井网单元。设定A″′B″′长为a′，A″′D″′长为b′，剪切角为γ，旋转角为θ。

假设油气藏中心坐标为X₀′、Y₀′，根据各井点之间的几何关系，可以计算得到各井点的坐标，计算公式如下：

由公式(4)-(6)可以将单个井网单元扩展为覆盖整个气藏的整套井网。图8为井网扩展示意图，其中N_wx、N_wy分别为油气藏中x和y方向水平井个数，图中坐标只表示井的序号，并不是井的真实坐标。井网具体拓展过程如下：

1)确定原点坐标(一般取气藏中点的位置)，根据公式(4)确定水平井(1,1)的坐标。

2)生成右下区块井网：由井(1,1)的坐标，根据公式(6)可以逐一计算(1,2)-(1,N_wy/2)这列井点坐标，再根据公式(5)将这列井点向右拓展，从而得到整个右下区块的井网坐标。

3)生成右上区块井网：公式(6)指的是由A点求D点，几何上为由上点求下点，相应的由下点求上点时，可以根据该公式由D点求出A点。因此由井(1,1)的坐标，先根据公式(6)可以确定(1,N_wy/2+1)-(1,N_wy)这列井点坐标，再根据公式(5)可以把这列井点向右拓展，就能得到右上区块的整个井网坐标。

4)同理可生成左下区块井网和左上区块井网，并将不在气藏范围内和落在无效网格内的井点去掉，即可生成覆盖整个气藏网格区域的大规模井网。

因为压裂水平井存在着一定水平段长度以及一定裂缝长度，在油气藏模型中并不是简单的用某个点就可以表达出，所以在水平井井网优化的过程中，除了对各个变量的边界进行处理外，在无约束的条件下极可能导致两口井之间交叉或者两口井的裂缝之间交叉的情况发生。这明显不符合实际，因此需要通过不相交约束优化来防止这类情况的出现。

值得注意的是，由于人工裂缝的存在，压裂水平井的控制面积并不是简单的圆形，而是平行四边形，所以不能以圆形为最小控制面积的方法进行约束。理想的办法是限定水平井网的最小井距和最小排距，使井网无论怎样变换都不会出现交叉的情况。

如图9所示，为了使平行四边形CDEF与平行四边形HIJK不交叉，需要限定井距变化量a’的长度，本实施例采用的方法为：

将所述平行四边形CDEF的宽和高均增大两倍，扩展为平行四边形C′D′E′F′，且将平行四边形HIJK缩小为点B，通过这种方法，判断两个平行四边形是否相交的问题就转化为判断井点B是否在平行四边形C′D′E′F′外的问题。

由两点法生成直线AB、直线C′D′和直线D′E′的表达式，并求得直线AB和直线C′D′的交点M以及直线AB和直线D′E′的交点N。

计算线段AM和线段AN的长度，并将线段AM和线段AN的较小值设定为MINa。

比较井距变化量a’和MINa的大小，若井距变化量a’<MINa，则将MINa赋值于井距变化量a’，否则井距变化量a’保持不变，从而生成井距变化量a’的约束条件，以使形成井网布局时两口井之间不会交叉或者两口井的裂缝不会交叉。

然后建立井网数值模型：将六个井网参数进行上述处理后得到井网中各井点的坐标，将其替换掉单井数值模型中的X₀、Y₀参数，即分别在每个井点建立单井数值模型，从而得到整个压裂水平井井网的数值模拟模型。图10为参数设为L_h＝300,α＝45,N_f＝4,β＝90,F_f＝40,asf＝40,bsf＝40,Δx＝0,Δy＝0,θ＝30,γ＝5时的井网数值模型示意图。

最后执行步骤3，对所述井网数值模型的11个参数同时进行优化。本实施例选用经济净现值(Net Present Value,NPV)作为井网优化目标函数。在不同假设条件下，NPV存在不同数学表达式，但通常都由两部分组成，分别为折现现金流和资本支出。目标函数的计算公式如下:

式中，NPV为经济净现值，元；N_t为模拟总时间，天；r_gas为天然气价格，元/t；Q_gas ^(tn)为t_n时间段内的产气量，t；b为银行年利率，小数；N_well为水平井总数，计算单井时N_well＝1；FC为固定成本，元/口；C_well为水平井钻井成本，元/口；N_f为压裂缝条数，条；C_f为压裂缝成本，元/条。

压裂水平井的单井数值模型和井网数值模型优化流程一致，主要包括以下步骤：

S301，以经济净现值为目标函数，随机生成一组单井参数值和井网参数值，并计算目标函数NPV值；

S302，采用同步扰动随机逼近算法计算所述单井数值模型和所述井网数值模型的优化参数梯度，生成优化后的单井参数值和井网参数值；

S303，根据优化后的单井参数值和井网参数值自动修改所述数值模拟器的内部文件，建立新的单井数值模型和新的井网数值模型，并再次计算目标函数值，判断是否满足预设收敛条件，若是，则停止收敛过程，输出最优单井参数值和最优井网参数值对应的最优压裂水平井井网分布，若否，则将优化后的单井参数值和优化后的井网参数值作为初始参数，并重复收敛步骤，直到满足预设收敛条件。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以下通过一个具体应用对本发明的技术效果进行说明。如图11所示，选取一个含有四条高渗通道的二维非均质气藏模型进行论证：模型大小为1000m×1000m×5m，网格步长10m×10m×5m，气层深度2000m，有效厚度5m，地层孔隙度0.03。原始含气饱和度50％，原始地层压力25MPa，地面天然气密度0.79kg/m³，裂缝半缝长100m。生产成本相关参数为：总生产时间1年，年利率10％，压裂水平井的成本为800万元，固定成本为100万元，射孔成本为10万/条，天然气的价格为4元/方，不考虑产水成本。

单井部分迭代步优化变量及经济净现值变化见表1，优化前后地层压力分布如图12所示。

表1单井优化变量及经济净现值变化表

由表1可以看出，相比于初始压裂水平井参数，最终得到的压裂水平井样式发生了很大变化，经济净现值由-634.52万元优化为308.59万元，增加了943.11万元。水平井长度由400m优化为1239m，裂缝条数由8条优化为22条，裂缝倾角由45°优化为101.1°，裂缝导流能力由40μm²·cm优化为90.9μm²·cm。优化结果符合矿产实际认识。根据各步的经济净现值做出如图13所示的经济净现值曲线。

然后选取图11中二维非均质气藏模型进行压裂水平井井网参数优化，生产参数设置如下：总生产时间1年，年利率10％，压裂水平井的成本为500万元，固定成本为50万元，射孔成本为10万/条，天然气的价格为5元/方，不考虑产水成本。

井网部分迭代步优化变量及经济净现值变化见表2，优化前后地层压力分布如图14所示。

表2井网优化变量及经济净现值变化

相比于初始水平井井网参数，最终得到的压裂水平井井网样式优化效果十分明显：水平井长度由250m优化为474.18m，水平井倾角由0°优化为-54.14°，裂缝条数由3条优化为8条，裂缝导流能力由40μm²·cm优化为86.534μm²·cm，水平井形式由标准四点法井网优化为菱形井网，水平井位置也优化到了高渗条带上。

初始井网的天然气产量为502.5万方，优化后天然气产量为502.3万方，虽然总产气量并没有多少变化，但优化过程中压裂水平井井数由9口减少到4口，生产成本大大降低，经济净现值由-3554.67万元优化为801.85万元，增加了4356.52万元。根据各步的经济净现值可做出图15所示的经济净现值曲线。由此可以看出，所提出的方法能够有效地应用于非均质气藏压裂水平井井网的优化设计。

综上，本实施例具有以下有益效果：

(1)通过对压裂水平井和水平井井网分析，选取水平井中心位置、水平井长度等11个参数构建了适应性强的压裂水平井井网优化模型。编写程序实现了参数优化的自动化，优化过程更加智能，降低了工作量。

(2)对非均质气藏进行实例分析，优化过程中压裂水平井井数由9口减少到4口，经济净现值由-3554.67万元优化为801.85万元，增加了4356.52万元，井网形式由标准四点法井网优化为菱形井网，水平井最终优化到非均质气藏的高渗条带上。

(3)经过实例论证，证明了所述智能优化方法能够根据气藏的不同，实现调整井网井位、删除无效井点、调整水平井倾角和长度、调整裂缝角度和导流能力等功能，自动得到与气藏非均质分布相适应的最优井网分布。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现以上所述的压裂水平井井网分布的优化方法。

图16是另一实施例提供的一种压裂水平井井网分布的优化终端，包括所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现以上所述压裂水平井井网分布的优化方法的步骤。

图17是本发明另一实施例提供的压裂水平井井网分布的优化终端的结构示意图，如图17所示，该实施例的压裂水平井井网分布的优化终端8包括：处理器80、可读存储介质81以及存储在所述可读存储介质81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤1至步骤3。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图16所示模块100至300的功能。

示例性的，所述计算机程序82可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述可读存储介质81中，并由所述处理器80执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述压裂水平井井网分布的优化终端8中的执行过程。

所述压裂水平井井网分布的优化终端8可包括，但不仅限于，处理器80、可读存储介质81。本领域技术人员可以理解，图17仅仅是压裂水平井井网分布的优化终端8的示例，并不构成对压裂水平井井网分布的优化终端8的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述压裂水平井井网分布的优化终端还可以包括电源管理模块、运算处理模块、输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述可读存储介质81可以是所述压裂水平井井网分布的优化终端8的内部存储单元，例如压裂水平井井网分布的优化终端8的硬盘或内存。所述可读存储介质81也可以是所述压裂水平井井网分布的优化终端8的外部存储设备，例如所述压裂水平井井网分布的优化终端8上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述可读存储介质81还可以既包括所述压裂水平井井网分布的优化终端8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述可读存储介质81用于存储所述计算机程序以及所述压裂水平井井网分布的优化终端所需的其他程序和数据。所述可读存储介质81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (8)

1.一种压裂水平井井网分布的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采用初始单井参数值在数值模拟器中建立压裂水平井对应的单井数值模型，所述初始单井参数值包括水平井中心位置、水平井长度、水平井倾角、裂缝条数、裂缝与水平井夹角以及裂缝导流能力；

步骤2，采用初始井网参数值构建覆盖整个气藏区域的井网布局，并在井网布局的各井点建立所述单井数值模型，形成井网数值模型，所述初始井网参数值包括井距变化量、排距变化量、横向平移距离、纵向平移距离、井网单元旋转角和井网单元剪切角；

步骤3，以经济净现值为目标函数，采用预设算法同时对所述单井数值模型的单井参数值和所述井网数值模型的井网参数值进行优化，直到满足预设收敛条件时输出最优单井参数值和最优井网参数值对应的最优压裂水平井井网分布；

所述步骤2具体包括以下步骤：

S201，采用初始井网参数值构建四点基础井网单元；

S202，确定井网参数的边界，在边界范围内对所述四点基础井网单元进行缩放、平移、旋转和剪切变换，将所述四点基础井网单元形变拓展到整个气藏区域形成井网布局；

S203，获取所述井网布局中各井点的坐标，将各井点的坐标替换为所述单井数值模型中水平井中心位置坐标，即在井网布局的各井点建立所述单井数值模型，形成井网数值模型。

2.根据权利要求1所述压裂水平井井网分布的优化方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：

S101，通过几何关系将所述初始单井参数值转换为关键点坐标，所述关键点坐标包括射孔点坐标和射孔点对应裂缝的两顶点坐标；

S102，根据所述关键点坐标确定每条裂缝与数值模拟器中网格之间的几何相交关系，并基于局部网格加密方法对不同角度的裂缝进行表征，以将每条裂缝匹配给数值模拟器中对应网格；

S103，根据关键点坐标和裂缝表征结果在数值模拟器中建立所述压裂水平井的单井数值模型。

3.根据权利要求1或2所述压裂水平井井网分布的优化方法，其特征在于，所述步骤2还包括约束优化步骤，所述约束优化步骤具体为：

S2041，建立用于表示压裂水平井最小控制面积的平行四边形CDEF和平行四边形HIJK，所述平行四边形CDEF的中心点为A，所述平行四边形HIJK的中心点为B；

S2042，将所述平行四边形CDEF的宽和高均增大两倍，扩展为平行四边形C′D′E′F′，且将平行四边形HIJK缩小为点B；

S2043，由两点法生成直线AB、直线C′D′和直线D′E′的表达式，并求得直线AB和直线C′D′的交点M以及直线AB和直线D′E′的交点N；

S2044，计算线段AM和线段AN的长度，并将线段AM和线段AN的较小值设定为MINa；

S2045，比较井距变化量a’和MINa的大小，若井距变化量a’<MINa，则将MINa赋值于井距变化量a’，否则井距变化量a’保持不变，从而生成井距变化量a’的约束条件，以使形成井网布局时两口井之间不会交叉或者两口井的裂缝不会交叉。

4.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-3任一项所述压裂水平井井网分布的优化方法。

5.一种压裂水平井井网分布的优化终端，其特征在于，包括权利要求4所述的计算机可读存储介质和处理器，所述处理器执行所述计算机可读存储介质上的计算机程序时实现如权利要求1-3任一项所述压裂水平井井网分布的优化方法的步骤。

6.一种压裂水平井井网分布的优化装置，其特征在于，包括单井模型建立模块、井网模型建立模块和优化模块，

所述单井模型建立模块用于采用初始单井参数值在数值模拟器中建立压裂水平井对应的单井数值模型，所述初始单井参数值包括水平井中心位置、水平井长度、水平井倾角、裂缝条数、裂缝与水平井夹角以及裂缝导流能力；

所述井网模型建立模块用于采用初始井网参数值构建覆盖整个气藏区域的井网布局，并在井网布局的各井点建立所述单井数值模型，形成井网数值模型，所述初始井网参数值包括井距变化量、排距变化量、横向平移距离、纵向平移距离、井网单元旋转角和井网单元剪切角；

所述优化模块用于以经济净现值为目标函数，采用预设算法同时对所述单井数值模型的单井参数值和所述井网数值模型的井网参数值进行优化，直到满足预设收敛条件时输出最优单井参数值和最优井网参数值对应的最优压裂水平井井网分布；

所述井网模型建立模块具体包括：

基础井网构建单元，用于采用初始井网参数值构建四点基础井网单元；

拓展单元，用于确定井网参数的边界，在边界范围内对所述四点基础井网单元进行缩放、平移、旋转和剪切变换，将所述四点基础井网单元形变拓展到整个气藏区域形成井网布局；

第二模型建立单元，用于获取所述井网布局中各井点的坐标，将各井点的坐标替换为所述单井数值模型中水平井中心位置坐标，即在井网布局的各井点建立所述单井数值模型，形成井网数值模型。

7.根据权利要求6所述压裂水平井井网分布的优化装置，其特征在于，所述单井模型建立模块具体包括：

坐标转换单元，用于通过几何关系将所述初始单井参数值转换为关键点坐标，所述关键点坐标包括射孔点坐标和射孔点对应裂缝的两顶点坐标；

裂缝表征单元，用于根据所述关键点坐标确定每条裂缝与数值模拟器中网格之间的几何相交关系，并基于局部网格加密方法对不同角度的裂缝进行表征，以将每条裂缝匹配给数值模拟器中对应网格；

第一模型建立单元，用于根据关键点坐标和裂缝表征结果在数值模拟器中建立所述压裂水平井的单井数值模型。

8.根据权利要求6或7所述压裂水平井井网分布的优化装置，其特征在于，所述井网模型建立模块还包括约束优化单元，所述约束优化单元具体包括：

构建单元，用于建立用于表示压裂水平井最小控制面积的平行四边形CDEF和平行四边形HIJK，所述平行四边形CDEF的中心点为A，所述平行四边形HIJK的中心点为B；

变形单元，用于将所述平行四边形CDEF的宽和高均增大两倍，扩展为平行四边形C′D′E′F′，且将平行四边形HIJK缩小为点B；

计算单元，用于由两点法生成直线AB、直线C′D′和直线D′E′的表达式，并求得直线AB和直线C′D′的交点M以及直线AB和直线D′E′的交点N；

比较单元，用于计算线段AM和线段AN的长度，并将线段AM和线段AN的较小值设定为MINa；

约束条件生成单元，用于比较井距变化量a’和MINa的大小，若井距变化量a’<MINa，则将MINa赋值于井距变化量a’，否则井距变化量a’保持不变，从而生成井距变化量a’的约束条件，以使形成井网布局时两口井之间不会交叉或者两口井的裂缝不会交叉。

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