CN112160734B - 注采井相关性分析方法、装置、存储介质及计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种注采井相关性分析方法、装置、存储介质及计算机设备,其中,注采井相关性分析方法包括以下步骤:1)获取不同时间注入井的注水量、采出井的产液量和压力数据,其中,所述压力数据包括:注入井压力、采出井压力和地层压力;2)并根据所述注入井的注水量,注入井压力和地层压力,调整注水量;根据所述采出井的产液量,采出井压力和地层压力,调整产液量;3)计算调整后的注水量和产液量;4)建立调整后的注水量和调整后的产液量之间的关系;5)根据调整后的注水量和调整后的产液量之间的关系,分析注采井相关性。本发明能够准确估计注采井相关性,提高油田生产效率,减少无效作业的成本。
Description
技术领域
本发明涉及油气开采的技术领域,具体是关于一种注采井相关性分析方法、装置、存储介质及计算机设备。
背景技术
水驱是目前世界上应用最广、技术经济效益最好的油田开发方式,约有60%~70%的油田主要是依靠水驱开发的,水驱年采油量占世界原油产量的60%以上,水驱管理是水驱开发油田稳产或减缓产量递减的重要途径之一,水驱管理的关键除了层系划分外,主要是井网部署、射孔优化及注采参数优化调整。在开发过程中,需要根据注采井相关性进行注入井的注水量和采出井的产液量进行调配,注入井进行调剖,采油井堵水、补孔、打加密井来完善注入井和采出井之间的相关性(简称注采相关性)。因此,注采井相关性研究是水驱管理的核心内容,注采井相关性认识是否清楚直接影响水驱管理效率和效果。
小层对比、沉积相等油田地质研究及注入井和采出井动态分析是目前注采关系的主要研究方法,经常采用油田地质研究与开发动态分析相结合的方法。一般是由专家综合地质信息(例如地层、井位、断层等信息)和产量实现的,这种方法具有如下不足:
1)复杂的油藏环境和油田海量数据使得专家进行人工分析方法非常困难且效率低;
2)采出井附近注入井注采关系分析的局限性常常无法估计出因裂缝等强非均质性造成的远距离注采关系。
根据注水井的注入量与采油井的产液量来确定注水井与采油井之间的相关性是推断注采井相关性的一个重要方法。有许多学者基于注入井的注水量和采出井的产液量来估计注采相关性,把油藏视为一个由连续脉冲响应所表征的系统,将油田生产近似看成由输入信号(即注水量)产生输出信号(即产液量)的过程。可将油藏模型建成一个由权值代表的电阻模型、由表示井间连通性和耗散性参数表征的电容模型或电容-电阻模型,井间连通性可由模型参数多线性回归量化估计。但是,考虑到现场井底压力变化、修井和天然或人工所导致的地质影响,实际注水量和产液量的变化较大,含有的噪声较多,导致注采井相关性估计结果浮动较大,准确度较低。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种注采井相关性分析方法、装置、存储介质及计算机设备,能够准确估计注采井相关性,提高油田生产效率,减少无效作业的成本。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
本发明所述的注采井相关性分析方法,包括以下步骤:
1)获取不同时间注入井的注水量、采出井的产液量和压力数据,其中,所述压力数据包括:注入井压力、采出井压力和地层压力;
2)并根据所述注入井的注水量,注入井压力和地层压力,调整注水量;根据所述采出井的产液量,采出井压力和地层压力,调整产液量;
3)计算调整后的注水量和产液量;
4)建立调整后的注水量和调整后的产液量之间的关系;
5)根据调整后的注水量和调整后的产液量之间的关系,分析注采井相关性。
所述的注采井相关性分析方法,优选地,所述步骤3)包括如下子步骤:
3.1)注采井组的选取
以注水井W为中心,选定两个井距范围内的采油井O,形成注采井组合井对(W,O);如果井距大于两个井距或者注采井之间存在有效封闭断层,则注采井相关性IPR(W,O)的值为零;
3.2)动态资料选取
针对所选注采井组中IPR(W,O)值不为零的注采井,选取射孔数据、生产动态数据、注水井管柱设计参数、生产井压力测试数据和油藏平均压力数据;并应用注水井管柱设计参数按照式(1-6)计算井筒压力损失;
Pf=Pf1+Pf2+Pf3 (1)
式中,Pf为井筒压力损失;Pf1为垂直管损;Pf2为水嘴损失;Pf3为炮眼摩阻;
其中,垂直管损是从井口到井底炮眼处的沿程压力损失,根据水力学公式(2-4)计算垂直管损:
式中,λ为沿程阻力系数,无因次;L为井口到井底炮眼处的距离;D为油管直径;r0为井筒半径;v为油管中注入水平均流速;g为重力加速度;μ为流体粘度;ρ为流体密度;Re为雷诺数,用来表征流体流动情况的无量纲数;
其中,水嘴损失利用实验得到的经验公式(5)求得或参照嘴损图表查得:
式中,Q为单井日注水量;Dw为水嘴直径;
其中,炮眼摩阻通过公式(6)求得,具体为:
式中,ρ为流体密度;d为炮眼直径;N为炮眼个数;q为注水量;
3.3)根据式(7)计算调整后的注水量:
3.4)根据式(8)计算调整后的产液量:
所述的注采井相关性分析方法,优选地,所述步骤4)包括如下子步骤:
4.1)预估脉冲响应参数的初始值;
4.2)根据所述调整后的注水量和产液量,以及脉冲响应参数的初始值,建立状态方程,并根据状态方程推出辅助函数Ki;
4.3)利用递归算法获得所述状态方程中各脉冲响应参数的最终值,并计算所选时间段内所有注采井相关性估值和注采井相关性估值平均值。
所述的注采井相关性分析方法,优选地,所述步骤4.1)包括如下子步骤:
4.1.1)根据条件a1∈[1,10]和β1∈[0,1]下选取参数α1和脉冲响应参数β1;
4.1.2)应用参数α1根据下式计算脉冲响应参数α1:
其中α1为脉冲响应参数,a1为参数,T为时间间隔;
4.1.3)根据条件γ1∈(0,1)选取脉冲响应参数γ1。
所述的注采井相关性分析方法,优选地,所述步骤4.2)包括如下子步骤:
4.2.1)应用各脉冲响应参数的αi,βi和γi,以及调整后的注水量xi和产液量yi建立状态方程Fi为:
其中,F为状态方程,αi、βi和γi分别为脉冲响应参数,xi为调整后的注水量,yi为调整后的产液量,i=1,2,3...;ni为噪声参数;
4.2.2)由状态方程Fi推出辅助函数Ki为:
式中,Ki为辅助函数,Fi为状态方程,yi为调整后的产液量,Var(yi)为yi值的方差。
所述的注采井相关性分析方法,优选地,所述步骤4.3)包括如下子步骤:
4.3.1)应用递归算法计算调整后注水量变化引起的调整后产液量的变化量;
4.3.2)获取各脉冲响应参数的最终值α0,β0和γ0,其中,所述脉冲响应参数的最终值为调整后产液量响应变化量与实际产液量变化量相同时的脉冲响应参数;
4.3.3)应用各脉冲响应参数的最终值α0,β0和γ0通过式(12)计算注采井间相关程度估值IPR(W,O),
式中,IPR(W,O)为注采井相关性估值;α0,β0和γ0为脉冲响应参数的最终值;
所述的注采井相关性分析方法,优选地,所述步骤5)包括如下子步骤:
5.2)将归一化后的评分结果排序,通过排序结果显示出注水井与周围采油井的相关性强弱,用于划分注水井与周边采油井的相关性级别,判定与注水井相关性较大的采油井;
5.3)结合油藏地质资料对评分结果进行验证。
本发明所述的注采井相关性分析装置,包括:
数据获取模块,用于获取注入井的注水量,采出井的产液量和压力数据,所述压力数据包括:注入井压力,采出井压力和地层压力;
数据调整模块,用于根据所述注入井的注水量,注入井压力和地层压力,调整注水量;根据所述采出井的产液量,采出井压力和地层压力,调整产液量;
分析模块,用于建立调整后的注水量和产液量之间的关系,根据调整后的注水量和产液量之间的关系,分析注采井相关性。
本发明所述的计算机可读存储介质,其中,所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本发明所述的计算机设备,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,其中,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:
1)应用调整后的注入井注水量和采出井产液量来估计油藏的注采相关性,而不是简单分析注水量与产液量之间的动态响应程度。综合考虑油水井射孔情况、井底压力分布情况等实际因素,与油田实际情况匹配程度更高。
2)循环使用递归算法时引入噪声函数,减小了因井距和渗透率等因素造成的估计误差,很大程度提高了估计准确性。
3)可以将一个井网单元中的多口采出井单独考虑来估计注采关系,也可将多口采出井作为一个采出井组来估计注采关系。
4)不受注采井数量限制,尤其适用于大规模井网部署下的多口注入井和多口采出井相关性估计。
5)利用计算机存储和调用数据、计算调整后注水量变化产生的调整后产液量变化响应量、分析注采井相关性、绘制注采井相关性示意图,与费时费力的传统地质研究方法相比,大幅度提高了效率。
附图说明
图1为本发明所述的注采井相关性分析方法示意图;
图2为本发明所述的注采井相关性分析方法的流程图;
图3为本发明主力开发层系井位图;
图4为本发明注水井调整后的注水量和产液量曲线图;
图5为本发明注采井相关性估值曲线图;
图6为本发明注采井相关性示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明,以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是,附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制,而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
如图1和图2所示,本发明提供的一种注采井相关性分析方法,包括以下步骤:
步骤1:获取不同时间注入井的注水量、采出井的产液量和压力数据,其中压力数据包括:注入井压力、采出井压力和地层压力;
步骤2:根据所述注入井的注水量,注入井压力和地层压力,调整注水量;根据所述采出井的产液量,采出井压力和地层压力,调整产液量;
步骤3:计算调整后的注水量和产液量,具体包括如下内容:
3.1:注采井组的选取:
以注水井W为中心,选定两个井距范围内的采油井O,形成注采井组合井对(W,O);如果井距大于两个井距或者注采井之间存在有效封闭断层,则注采井相关性IPR(W,O)的值为零;
3.2:动态资料选取:
针对所选注采井组中IPR(W,O)值不为零的注采井,选取射孔数据、生产动态数据、注水井管柱设计参数、生产井压力测试数据和油藏平均压力等数据,并应用注水井管柱设计参数按照式(1)计算井筒压力损失:
Pf=Pf1+Pf2+Pf3 (1)
式中,Pf为井筒压力损失;Pf1为垂直管损;Pf2为水嘴损失;Pf3为炮眼摩阻;
其中,垂直管损是从井口到井底炮眼处的沿程压力损失,根据水力学公式(2-4)计算垂直管损:
式中,λ为沿程阻力系数,无因次;L为井口到井底炮眼处的距离;D为油管直径;r0为井筒半径;v为油管中注入水平均流速;g为重力加速度;μ为流体粘度;ρ为流体密度;Re为雷诺数,用来表征流体流动情况的无量纲数;
水嘴损失可用实验得到的经验公式(5)求得或参照嘴损图表1查得:
式中,Q为单井日注水量;Dw为水嘴直径。
表1不同排量下的水嘴压力损失
排量/m<sup>3</sup>/d | 压力损失/MPa |
≤200 | 0.1 |
200~300 | 0.3 |
300~400 | 0.5 |
500~600 | 1.0 |
炮眼摩阻可通过公式(6)求得,具体为:
式中,ρ为流体密度;d为炮眼直径;N为炮眼个数;q为注水量。
3.3:根据式(7)计算调整后的注水量:
3.4:根据式(8)计算调整后的产液量:
步骤4:建立调整后的注水量和产液量之间的关系,具体包括如下内容:
4.1:预估各脉冲响应参数的初始值:
4.1.1:根据条件a1∈[1,10]和β1∈[0,1]下选取参数a1和脉冲响应参数β1,若地质条件好,则a1和β1的数值可选取大些,若地质条件较差,则a1和β1的数值选取小些,若地质条件未知,则a1和β1的数值可选取适中。
4.1.2:应用参数a1根据下式计算脉冲响应参数α1:
其中α1为脉冲响应参数,a1为参数,T为时间间隔;
4.1.3:根据条件γ1∈(0,1)选取脉冲响应参数γ1。
4.2:根据所述调整后的注水量和产液量,以及脉冲响应参数的初始值,建立状态方程,并根据状态方程推出辅助函数Ki;
4.2.1:应用各脉冲响应参数的αi,βi和γi,以及调整后的注水量xi和产液量yi建立状态方程Fi为:
式中,αi,βi和γi分别为脉冲响应参数,xi为调整后的注水量,yi为调整后的产液量,i=1,2,3...;ni为噪声参数。
4.2.2:由状态方程Fi推出辅助函数Ki为:
式中,Ki为辅助函数,Fi为状态方程,yi为调整后的产液量,Var(yi)为yi值的方差。
4.3:利用递归算法获得所述状态方程中各脉冲响应参数的最终值,并计算所选时间段内所有注采井相关性估值和注采井相关性估值平均值:
4.3.1:应用递归算法计算调整后注水量变化引起的调整后产液量的变化量;
4.3.2:获取各脉冲响应参数的最终值α0,β0和γ0,其中脉冲响应参数的最终值为调整后产液量响应变化量与实际产液量变化量相同时的脉冲响应参数;
4.3.3:应用各脉冲响应参数的最终值α0,β0和γ0通过式(12)计算注采井间相关程度估值IPR(W,O):
式中,IPR(W,O)为注采井相关性估值;α0,β0和γ0为脉冲响应参数的最终值;
需要说明的是:循环使用递归算法时引入辅助函数,减小了因井距和渗透率等因素造成的估计误差,很大程度提高了估计准确性。
步骤5:根据调整后的注水量和产液量之间的关系,分析注采井相关性,具体包括如下内容:
5.2:将归一化后的评分结果排序,通过排序结果显示出注水井与周围采油井的相关性强弱,用于划分注水井与周边采油井的相关性级别,判定与注水井相关性较大的采油井;
5.3:结合油藏地质资料对评分结果进行验证。
本发明还提供了一种注采井相关性分析装置,该装置包括:
数据获取模块,用于获取注入井的注水量,采出井的产液量和压力数据,所述压力数据包括:注入井压力,采出井压力和地层压力;
数据调整模块,用于根据所述注入井的注水量,注入井压力和地层压力,调整注水量;根据所述采出井的产液量,采出井压力和地层压力,调整产液量;
分析模块,用于建立调整后的注水量和产液量之间的关系,根据调整后的注水量和产液量之间的关系,分析注采井相关性。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其中,计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本发明还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,其中,处理器执行计算机程序时实现上述方法。
实施例1
下面给出一个具体实施例,说明本发明实施例中注采井相关性分析方法的具体应用。某一实际油田为例,选取某一区域进行研究,处理流程如图2所示。该区域主力开发层系井位图如图3所示。设以注水井Inj1为中心注水井,选定两个井距范围内的采油井,形成注采井组合对,共选取9个注采井组合对,分别是(Inj1,P2),(Inj1,P3),(Inj1,P4),(Inj1,P5),(Inj1,P6),(Inj1,P7),(Inj1,P8),(Inj1,P9),(Inj1,P10),各注采井组合对的注采井相关性估值IPR(W,O)待定。井距大于两个井距的注采对,包括(Inj1,P1)和(Inj1,P11)的IPR(W,O)=0。选取注采井组之后,针对所选注采井组的注采井,获取注入井的注水量,采出井的产液量和压力数据,所述压力数据包括:注入井压力,采出井压力和地层压力。根据所述注入井的注水量,注入井压力和地层压力,调整注水量;根据所述采出井的产液量,采出井压力和地层压力,调整产液量。其中,调整后的注水量和产液量结果如图4所示。由于该油藏地质条件未知,为确保计算稳定性,选取脉冲响应参数初值α1=3,β1=0.2和γ1=0.2,脉冲响应参数在循环运算过程中不断收敛,最终进入最佳范围后替代原始初值重新计算,将初值误差降至最低。
应用脉冲响应参数初值、调整后的注水量和产液量建立状态方程F与辅助函数K。状态方程F与辅助函数K相结合,应用递归算法计算调整后的注水量变化引起的调整后的产液量响应变化量。将调整后的产液量的响应变化量与实际产液量变化量相同时的脉冲响应参数作为脉冲响应参数的最终值,表示为α0,β0和γ0。应用脉冲响应参数计算注采井组合(Inj1,P4)的注采井相关性估值IPR(W,O),结果如图5所示。以注水井Inj1井为中心选取的9个注采井组合,分别应用上述方法计算得到的值。以注水井为中心的所有值进行100以内的归一化处理,将归一化后的评分结果排序,计算结果如表2所示。由上述分析结果可绘制注采井相关性示意图,如图6所示。
表2归一化后的评分结果排序
结合注采井相关性估计结果可知,与注水井Inj1相关性强的采油井为P8、P9、P10。与油田现场已有的注采井相关性认知一致,具有较高的准确性。
综上所述,本发明实施例通过获取注入井的注水量,采出井的产液量和压力数据,所述压力数据包括:注入井压力,采出井压力和地层压力,根据所述注入井的注水量,注入井压力和地层压力,调整注水量;根据所述采出井的产液量,采出井压力和地层压力,调整产液量,建立调整后的注水量和产液量之间的关系,根据调整后的注水量和产液量之间的关系,分析注采井相关性。本发明实施例考虑了压力变化对注入井的注水量和采出井的产液量的影响,利用压力数据对注水量和产液量进行调整,从而抵消了由压力变化引起的误差,然后根据调整后的注水量和产液量之间的关系,分析注采井相关性,获得稳定、准确度高的相关性分析结果,为提高注入井调剖、采出井堵水及酸化压裂等油层改造措施效果,提高油田生产效率,减少无效作业成本奠定基础。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种注采井相关性分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)获取不同时间注入井的注水量、采出井的产液量和压力数据,其中,所述压力数据包括:注入井压力、采出井压力和地层压力;
2)并根据所述注入井的注水量,注入井压力和地层压力,调整注水量;根据所述采出井的产液量,采出井压力和地层压力,调整产液量;
3)计算调整后的注水量和产液量;
4)建立调整后的注水量和调整后的产液量之间的关系;
5)根据调整后的注水量和调整后的产液量之间的关系,分析注采井相关性;
所述步骤3)包括如下子步骤:
3.1)注采井组的选取
以注水井W为中心,选定两个井距范围内的采油井O,形成注采井组合井对(W,O);如果井距大于两个井距或者注采井之间存在有效封闭断层,则注采井相关性IPR(W,O)的值为零;
3.2)动态资料选取
针对所选注采井组中IPR(W,O)值不为零的注采井,选取射孔数据、生产动态数据、注水井管柱设计参数、生产井压力测试数据和油藏平均压力数据;并应用注水井管柱设计参数按照式(1)-(6)计算井筒压力损失;
Pf=Pf1+Pf2+Pf3 (1)
式中,Pf为井筒压力损失;Pf1为垂直管损;Pf2为水嘴损失;Pf3为炮眼摩阻;
其中,垂直管损是从井口到井底炮眼处的沿程压力损失,根据水力学公式(2)-(4)计算垂直管损:
式中,λ为沿程阻力系数,无因次;L为井口到井底炮眼处的距离;D为油管直径;v为油管中注入水平均流速;g为重力加速度;μ为流体粘度;ρ为流体密度;Re为雷诺数,用来表征流体流动情况的无量纲数;
其中,水嘴损失利用实验得到的经验公式(5)求得或参照嘴损图表查得:
式中,Q为单井日注水量;Dw为水嘴直径;
其中,炮眼摩阻通过公式(6)求得,具体为:
式中,ρ为流体密度;d为炮眼直径;N为炮眼个数;q为注水量;
3.3)根据式(7)计算调整后的注水量:
3.4)根据式(8)计算调整后的产液量:
2.根据权利要求1所述的注采井相关性分析方法,其特征在于,所述步骤4)包括如下子步骤:
4.1)预估脉冲响应参数的初始值;
4.2)根据所述调整后的注水量和产液量,以及脉冲响应参数的初始值,建立状态方程,并根据状态方程推出辅助函数Ki;
4.3)利用递归算法获得所述状态方程中各脉冲响应参数的最终值,并计算所选时间段内所有注采井相关性估值和注采井相关性估值平均值。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的注采井相关性分析方法的注采井相关性分析装置,其特征在于,包括:
数据获取模块,用于获取注入井的注水量,采出井的产液量和压力数据,所述压力数据包括:注入井压力,采出井压力和地层压力;
数据调整模块,用于根据所述注入井的注水量,注入井压力和地层压力,调整注水量;根据所述采出井的产液量,采出井压力和地层压力,调整产液量;
分析模块,用于建立调整后的注水量和产液量之间的关系,根据调整后的注水量和产液量之间的关系,分析注采井相关性。
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存储有执行权利要求1至6任一所述方法的计算机程序。
9.一种计算机设备,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,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一所述方法。
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