CN113850007A - 一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，包括：根据油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，以无量纲化后的压强作为模型的边界条件，构建油藏的有限元分析模型；计算任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的实际时间与含量纲预测压强的关系，将油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点上对应的含量纲预测压强，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口实测压强做偏差值运算，得到油藏有效油层厚度H_m条件下对应的实际压强总偏差值；在所有计算得到的压强总偏差值中选择最小的压强总偏差值，该最小的压强总偏差值所对应的油藏有效油层厚度就是所求得的油藏有效油层厚度。该发明基于有限元分析模型预测油藏油层有效厚度。

Description

一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法及系统

技术领域

本发明涉及油藏有效油层厚度预测技术领域，尤其涉及一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法及系统。

背景技术

在现有技术中，预测油气层储量的方法主要是通过单井测井油气水层解释确定油层厚度，然后基于单井测井油气水层解释确定的油层厚度，获得油藏开发面积上的平均油层厚度值；再结合相关的油藏参数，计算油气层储量。该计算油气层储量的方法对于单一储盖组合、简单油水关系的断块油藏比较适用。

随着勘探和开采技术的发展，现在越来越多的油井为多层储盖组合，油藏分布规律较为复杂，难以用简单直接的方式给出油层厚度，需要用实验结合计算机分析的方法，才能够对油层厚度进行预测。

公开号为CN113494290A的基于大数据的油层厚度测量系统的专利，使用了基于大数据的方法对油层厚度进行测量，该方法基于历史统计信息，对油层厚度进行分析和预测，然而油藏随着开采，其理化性质在不断改变，使用基于历史统计数据的分析方法会产生较大的偏差。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法及系统，构建有限元分析模型，根据油井现有的开采历史数据和油井参数，预测油藏油层有效厚度。

为实现上述目的，本发明提供一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，所述方法包括：

S1、测量得到油井产层的半径和油井开采时间，将所述油井产层的半径和油井开采时间进行无量纲化，得到油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间；

S2、测量得到油井产层的压强，将所述压强进行无量纲化，得到无量纲化后的压强；

S3、根据所述油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，以油井的所有储层作为求解空间，并以所述无量纲化后的压强作为有限元分析模型的边界条件，在所述求解空间内构建得到油藏的有限元分析模型，所述油藏的有限元分析模型用于计算油藏有效油层厚度；

S4、将油藏有效油层厚度等分为M+1份，分别对应为H₀、H₁…H_m…H_M，通过所述油藏的有限元分析模型计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的采油设备进油口实测压强与无量纲时间的关系公式，并计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的实际时间与含量纲预测压强的关系；

S5、获取油井的采油设备进油口压强和实际时间的关系，将任一个油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点上所对应的含量纲预测压强，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口实测压强进行偏差值运算，得到在开采周期内该油藏有效油层厚度H_m条件下所对应的实际压强总偏差值；

S6、重复执行步骤S4和S5，得到M+1个油藏有效油层厚度条件下所对应的M+1个压强总偏差值，在所述M+1个压强总偏差值中选择最小的压强总偏差值，该最小的压强总偏差值所对应的油藏有效油层厚度就是所求得的油藏有效油层厚度。

进一步的，所述步骤S1包括：

通过油井监测系统测量得到油井产层的半径R_w，根据公式（1）对半径R_w进行无量纲化，得到油藏空间域上的无量纲尺度r，

（1）；

其中，R是油井中任意位置的径向坐标，R_w为油井产层的半径，H是油藏有效油层厚度，其初始值为0；

通过油井监测系统测量得到油井开采时间T，根据公式（2）对将所述油井开采时间T进行无量纲化，得到油藏时间域上的无量纲时间t；

（2）；

其中，k₁是与油井产层相邻的第1层储层的渗透率，φ₁是与油井产层相邻的第1层储层的孔隙率，两者可由油井开采初期的钻探得到的样品测量得到，μ是油井监测系统测量得到的原油动力学粘度，R_w为油井产层的半径，C_D为井筒储存系数，其中，

（3）；

其中，R_w为油井产层的半径，ρ_oil为油藏的开采产物中原油的密度。

进一步的，所述步骤S2包括：

通过油井监测系统测量得到油井产层的实际压强P_w，根据公式（4）对油井产层的实际压强P_w进行无量纲化，得到无量纲化后的压强P_i；

（4）；

其中,下标i代表与油井产层相邻的第i层储层，P_w为油井探测系统测量得到的实际压强，P_i 代表第i层储层的任意位置无量纲化后的压强，q为油井监测系统测量得到的油井产量，μ是油井监测系统测量得到的原油动力学粘度，B为油藏的开采产物中原油的地下体积系数，其中，

（5）；

其中，R_s为油藏的开采产物中气体和原油的比值，ρ_gas为油藏的开采产物中气体的密度，ρ_oil为油藏的开采产物中原油的密度，z为油藏中任意一点到地面的垂直距离。

进一步的，所述步骤S3包括：

构建油藏的有限元分析模型，以油井的所有的储层作为求解空间，建立油藏的柱坐标体系，将所述求解空间在柱坐标系下划分油井的求解微元，对于该柱坐标系下任一油井的求解微元的控制方程为式（6），即为有限元分析模型的控制方程：

（6）；

其中，下标i代表与油井产层相邻的第i层储层，p_i (i=1,2,3,...)为从内至外不同储层的无量纲压强，t为油藏时间域上的无量纲时间，r为油井中任一有限元位置的无量纲径向位置，e为自然底数，H为油藏有效油层厚度，取值在0到1之间，β为二次压力梯度向系数，η₁为第1层储层的导压系数，η_i为第i层储层的导压系数，均由油井先期勘探数据得到，i取值范围通常为1到3之间，由油井特性决定，其中，

（7）；

其中，C_ρ为油藏的开采产物中原油的等温压缩系数，为实验测得常数，k₁是与油井产层相邻的第1层储层的渗透率，H为油藏有效油层厚度，q为油井监测系统测量得到的油井产量，B为油藏的开采产物中原油的地下体积系数，由公式（5）计算得到，μ是油井监测系统测量得到的原油动力学粘度。

进一步的，所述步骤S3包括：

油藏的第1层储层内部和产层交界面处的压强作为第一边界条件，通过公式（8）表示：

（8）；

其中，P₁为第一层储层和产层交界面处的压强，r为油井中任一有限元位置的无量纲径向位置，R_w为油井产层的半径；

油藏的第i层储层和第i+1层储层交界面处的压强边界作为油藏的有限元分析模型的第二边界条件，第二边界条件满足公式（9）：

（9）；

其中，P_i为油藏第i层储层的压强，P_i+1为油藏第i+1层储层的压强，R_i,i+1为第i层储层和第i+1层储层交界面处的半径；

油藏的任意储层的远端压强条件作为油藏的有限元分析模型的第三边界条件，该条件为任意第i个储层在无限远处的压强为零，

（10）；

其中，P_i为油藏第i层储层的压强；

以所述第一边界条件、第二边界条件和第三边界条件作为有限元分析模型的边界条件，在所述求解空间内构建得到油藏的有限元分析模型。

进一步的，所述步骤S4包括：

任意一个油藏有效油层厚度H_m通过公式（5）、（6）以及公式（7）计算得到对应的原油地下体积系数B和二次压力梯度向系数β，通过原油地下体积系数B和二次压力梯度向系数β作为油藏的有限元分析模型的参数条件，得到任意一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，计算得到任意一个油藏有效油层厚度H_m所对应的采油设备进油口实测压强p_m与无量纲时间t的关系公式（11），

（11）；

其中，FEM（H_m）就是任意一个油藏有效油层厚H_m所对应的有限元分析模型，由公式（6）所述的控制方程和公式（8）、（9）、（10）所描述的边界条件所确定。

进一步的，所述步骤S4包括：

任意一个油藏有效油层厚H_m所对应的无量纲压强p_m与无量纲时间t的关系通过公式（12）进行换算，得到任意一个油藏有效油层厚H_m所对应的有限元分析模型预测的实际时间T与含量纲预测压强P的关系：

（12）；

其中，T₀至T_K为油井从开采至今的监测数据时间点，P_m,0至P_m,k为任一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型预测的T₀至T_K的含量纲预测压强，t₀至t_K为T₀至T_K对应的无量纲时间，p_m,0至p_m,k为P_m,0至_Pm,k对应的无量纲预测压强。

进一步的，所述步骤S5包括：

油井的采油设备进油口压强和实际时间的关系P_real(T)用公式（13）表示，

(13)；

P_real,0至P_real,K为油井从开采至今的监测数据时间点T₀至T_K所对应的油井的采油设备进油口压强。

进一步的，所述步骤S5包括：

油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点T_k所对应的含量纲预测压强P_m,k，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口压强P_real,k进行偏差值运算，得到该油藏有效油层厚度H_m所对应的压强总偏差值σ_m为；

（14）；

所述步骤S6包括：

通过公式（14），获得当m取0到M时，共M+1个油藏有效油层厚度条件H_m下所对应的M+1个压强总偏差值σ_m，在所述M+1个压强总偏差值σ_m中选择最小的压强总偏差值，该最小的压强总偏差值所对应的油藏有效油层厚度就是所求得的油藏有效油层厚度。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测系统，所述系统包括：

无量纲化模块，用于测量得到油井产层的半径和油井开采时间，将所述油井产层的半径和油井开采时间进行无量纲化，得到油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，测量得到油井产层的压强，将所述压强进行无量纲化，得到无量纲化后的压强；

有限元分析模型模块，用于根据所述油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，以油井的所有储层作为求解空间，并以所述无量纲化后的压强作为有限元分析模型的边界条件，在所述求解空间内构建得到油藏的有限元分析模型，所述油藏的有限元分析模型用于计算油藏有效油层厚度；

有效油层厚度计算模块，用于将油藏有效油层厚度等分为M+1份，分别对应为H₀、H₁…H_m…H_M，通过所述油藏的有限元分析模型计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的采油设备进油口实测压强与无量纲时间的关系公式，并计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的实际时间与含量纲预测压强的关系；

压强偏差计算模块，用于获取油井的采油设备进油口实测压强和实际时间的关系，将任一个油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点上所对应的含量纲预测压强，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口实测压强进行偏差值运算，得到在开采周期内该油藏有效油层厚度H_m条件下所对应的采油设备进油口实测压强与预测压强的压强总偏差值；

预测模块，用于重复执行所述有效油层厚度计算模块和压强偏差计算模块，得到M+1个油藏有效油层厚度条件下所对应的M+1个压强总偏差值，在所述M+1个压强总偏差值中选择最小的压强总偏差值，该最小的压强总偏差值所对应的油藏有效油层厚度就是所求得的油藏有效油层厚度。

与现有技术相比，本发明提供的一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法及系统，所带来的有益效果为：可以根据油井现有的开采历史数据和油井参数，分析得到油藏油层有效厚度，从而得知当前的开采状态以及油井在其开采生命周期中所处的时期；可以根据油层有效厚度建立的油井分析模型，对油井未来的开采状况进行预测，辅助油井进行产能规划；构建的有限元分析模型的关键参数会随着油井开采进度一同改变，真实反映油井的现状；构建的有限元分析模型为无量纲模型，可以通过关键参数的转换，适用至不同的油井，对于多层储层模型进行建模，可以真实反映油藏状况。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法的流程示意图。

图2是根据本发明的一个具体实施例的油藏分布示意图。

图3是根据本发明的一个实施例的基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测系统的系统示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

如图1所示的本发明的一个实施例，本发明提供一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，所述方法包括：

S1、测量得到油井产层的半径和油井开采时间，将所述油井产层的半径和油井开采时间进行无量纲化，得到油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间；

S2、测量得到油井产层的压强，将所述压强进行无量纲化，得到无量纲化后的压强；

S3、根据所述油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，以油井的所有储层作为求解空间，并以所述无量纲化后的压强作为有限元分析模型的边界条件，在所述求解空间内构建得到油藏的有限元分析模型，所述油藏的有限元分析模型用于计算油藏有效油层厚度；

S4、将油藏有效油层厚度等分为M+1份，分别对应为H₀、H₁…H_m…H_M，通过所述油藏的有限元分析模型计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的采油设备进油口实测压强与无量纲时间的关系公式，并计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的实际时间与含量纲预测压强的关系；

S5、获取油井的采油设备进油口压强和实际时间的关系，将任一个油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点上所对应的含量纲预测压强，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口实测压强进行偏差值运算，得到在开采周期内该油藏有效油层厚度H_m条件下所对应的实际压强总偏差值；

S6、重复执行步骤S4和S5，得到M+1个油藏有效油层厚度条件下所对应的M+1个压强总偏差值，在所述M+1个压强总偏差值中选择最小的压强总偏差值，该最小的压强总偏差值所对应的油藏有效油层厚度就是所求得的油藏有效油层厚度。

测量得到油井产层的半径和油井开采时间，将所述油井产层的半径和油井开采时间进行无纲量纲化，得到油藏的空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间。在应用有限元分析模型时，需要将油井监测系统测得的油井产层的半径转化为有限元分析模型所用的无量纲半径。通过油井监测系统测量得到油井产层的半径R_w，根据公式（1）对半径R_w进行无量纲化，得到油藏空间域上的无量纲尺度r，

（1）；

其中，R是油井中任意位置的径向坐标，R_w为油井产层的半径，H是油藏有效油层厚度，其初始值为0。

在应用有限元分析模型时，需要将油井监测系统测得的油井开采时间转化为有限元分析模型所用的无量纲时间。通过油井监测系统测量得到油井开采时间T，根据公式（2）对将所述油井开采时间T进行无量纲化，得到油藏时间域上的无量纲时间t；

（2）；

其中，k₁是与油井产层相邻的第1层储层的渗透率，φ₁是与油井产层相邻的第1层储层的孔隙率，两者可由油井开采初期的钻探得到的样品测量得到，μ是油井监测系统测量得到的原油动力学粘度，R_w为油井产层的半径，C_D为井筒储存系数，其中，

（3）；

其中，R_w为油井产层的半径，ρ_oil为油藏的开采产物中原油的密度。

通过油井监测系统测量得到油井产层的压强，将所述压强进行无量纲化，得到无量纲化后的压强。在应用有限元分析模型时，需要将油井监测系统测得的压强信息转化为有限元分析模型所用的无量纲压强。通过油井监测系统测量得到油井产层的实际压强P_w，根据公式（4）对油井产层的实际压强P_w进行无量纲化，得到无量纲化后的压强P_i；

（4）；

其中,下标i代表与油井产层相邻的第i层储层，P_w为油井探测系统测量得到的实际压强，P_i 代表第i层储层的任意位置无量纲化后的压强，q为油井监测系统测量得到的油井产量，μ是油井监测系统测量得到的原油动力学粘度，B为油藏的开采产物中原油的地下体积系数，其中，

（5）；

其中，R_s为油藏的开采产物中气体和原油的比值，ρ_gas为油藏的开采产物中气体的密度，ρ_oil为油藏的开采产物中原油的密度，z为油藏中任意一点到地面的垂直距离。在开采过程中在对气体和原油进行分离的时候，就可以得到开采产物中气体和原油的比值。对油藏的开采产物进行样品分析，就可以得到开采产物中气体的密度，以及开采产物中的原油密度。

根据所述油藏的空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，以油井的所有储层作为求解空间，并以所述无量纲化后的压强作为有限元分析模型的边界条件，在所述求解空间内构建得到油藏的有限元分析模型，所述油藏的有限元分析模型用于计算油藏有效油层厚度。构建油藏的有限元分析模型，以油井的所有的储层作为求解空间，根据油井的特性，建立油藏的柱坐标体系，将所述求解空间在柱坐标系下划分油井的求解微元，对于该柱坐标系下任一油井的求解微元的控制方程为式（6），即为有限元分析模型的控制方程：

（6）；

其中，下标i代表与油井产层相邻的第i层储层，p_i (i=1,2,3,...)为从内至外不同储层的无量纲压强，t为油藏时间域上的无量纲时间，r为油井中任一有限元位置的无量纲径向位置，e为自然底数，H为油藏有效油层厚度，取值在0到1之间，β为二次压力梯度向系数，η₁为第1层储层的导压系数，η_i为第i层储层的导压系数，均由油井先期勘探数据得到，i取值范围通常为1到3之间，由油井特性决定，其中，

（7）；

其中，C_ρ为油藏的开采产物中原油的等温压缩系数，为实验测得常数，k₁是与油井产层相邻的第1层储层的渗透率，H为油藏有效油层厚度，q为油井监测系统测量得到的油井产量，B为油藏的开采产物中原油的地下体积系数，由公式（5）计算得到，μ是油井监测系统测量得到的原油动力学粘度。

构建油藏的有限元分析模型的求解条件，以所述无量纲化后的压强作为有限元分析模型的边界条件。油藏的第1层储层内部和产层交界面处的压强作为第一边界条件，通过公式（8）表示，即当R=R_w时，p₁为第一层储层和产层交界面处的压强，P₁通过油井监测系统测量得到：

（8）；

其中，P₁为第一层储层和产层交界面处的压强，r为油井中任一有限元位置的无量纲径向位置，R_w为油井产层的半径。

油藏的第i层储层和第i+1层储层交界面处的压强边界需要符合连续性条件，该条件作为油藏的有限元分析模型的第二边界条件，第二边界条件满足公式（9）：

（9）；

其中，P_i为油藏第i层储层的压强，P_i+1为油藏第i+1层储层的压强，R_i,i+1为第i层储层和第i+1层储层交界面处的半径。

油藏的任意储层的远端压强条件作为油藏的有限元分析模型的第三边界条件，该条件为任意第i个储层在无限远处的压强为零，

（10）；

其中，P_i为油藏第i层储层的压强，以所述第一边界条件、第二边界条件和第三边界条件作为有限元分析模型的边界条件，在所述求解空间内构建得到油藏的有限元分析模型。

将油藏有效油层厚度等分为M+1份，分别对应为H₀、H₁…H_m…H_M，通过所述油藏的有限元分析模型计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的采油设备进油口实测压强与无量纲时间的关系公式，并计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的实际时间与含量纲预测压强的关系。由油藏的有限元分析模型的控制方程（6）可得知，油藏有效油层厚度H决定了油井开采周期内的油井底部压强随时间变化的规律。因为油藏有效油层厚度H的取值范围在0到1之间，将油藏有效油层厚度H等分为M+1份，即H₀、H₁…H_m…H_M，比默认M为1000，则H₀为0，H₁为0.001，如此类推至H₁₀₀₀=1,，对应任意一个油藏有效油层厚度H_m通过公式（5）、（6）以及公式（7）计算得到对应的原油地下体积系数B和二次压力梯度向系数β，通过原油地下体积系数B和二次压力梯度向系数β作为油藏的有限元分析模型的参数条件，得到任意一个油藏有效油层厚度H_m所对应的参数条件，进而得到任意一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，并通过任意一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，计算得到任意一个油藏有效油层厚度H_m所对应的采油设备进油口实测压强p_m与无量纲时间t的关系公式（11），

（11）；

其中，FEM（H_m）就是任意一个油藏有效油层厚H_m所对应的有限元分析模型，由公式（6）所述的控制方程和公式（8）、（9）、（10）所描述的边界条件所确定。

任意一个油藏有效油层厚H_m所对应的无量纲压强p_m与无量纲时间t的关系通过公式（12）进行换算，得到任意一个油藏有效油层厚H_m所对应的有限元分析模型预测的实际时间T与含量纲预测压强P的关系：

（12）；

其中，T₀至T_K为油井从开采至今的监测数据时间点，P_m,0至P_m,k为任一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型预测的T₀至T_K的含量纲预测压强，t₀至t_K为T₀至T_K对应的无量纲时间，p_m,0至p_m,k为P_m,0至_Pm,k对应的无量纲预测压强。

获取油井的采油设备进油口压强和实际时间的关系，将任一个油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点上所对应的含量纲预测压强，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口实测压强进行偏差值运算，得到在开采周期内该油藏有效油层厚度H_m条件下所对应的实际压强总偏差值。油井的采油设备进油口压强和实际时间的关系P_real(T)用公式（13）表示，

(13)；

P_real,0至P_real,K为油井从开采至今的监测数据时间点T₀至T_K所对应的油井的采油设备进油口实测压强。

油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点T_k所对应的含量纲预测压强P_m,k，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口实测压强P_real,k进行偏差值运算，得到该油藏有效油层厚度H_m所对应的压强总偏差值σ_m为；

（14）。

重复执行步骤S4和S5，得到M+1个油藏有效油层厚度条件下所对应的M+1个压强总偏差值，在所述M+1个压强总偏差值中选择最小的压强总偏差值，该最小的压强总偏差值所对应的油藏有效油层厚度就是所求得的油藏有效油层厚度。通过公式（14），获得当m取0到M时，共M+1个油藏有效油层厚度条件H_m下所对应的M+1个压强总偏差值σ_m，在所有求解得到的M+1个压强总偏差值σ_m中获取最小值min(σ_m)，该值对应的H_m即为该油层当前的有效油层厚度。根据该有效油层厚度，可以判定油藏当前的开采状况，并且可以根据式（11）和（12）对将来（T_K之后的时间）的油井开采状况进行预测。

如图3所示，本发明提供一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测系统，所述系统包括：

无量纲化模块30，用于测量得到油井产层的半径和油井开采时间，将所述油井产层的半径和油井开采时间进行无量纲化，得到油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，测量得到油井产层的压强，将所述压强进行无量纲化，得到无量纲化后的压强；

有限元分析模型模块31，用于根据所述油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，以油井的所有储层作为求解空间，并以所述无量纲化后的压强作为有限元分析模型的边界条件，在所述求解空间内构建得到油藏的有限元分析模型，所述油藏的有限元分析模型用于计算油藏有效油层厚度；

有效油层厚度计算模块32，用于将油藏有效油层厚度等分为M+1份，分别对应为H₀、H₁…H_m…H_M，通过所述油藏的有限元分析模型计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的采油设备进油口实测压强与无量纲时间的关系公式，并计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的实际时间与含量纲预测压强的关系；

压强偏差计算模块33，用于获取油井的采油设备进油口实测压强和实际时间的关系，将任一个油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点上所对应的含量纲预测压强，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口实测压强进行偏差值运算，得到在开采周期内该油藏有效油层厚度H_m条件下所对应的采油设备进油口实测压强与预测压强的压强总偏差值；

预测模块34，用于重复执行所述有效油层厚度计算模块和压强偏差计算模块，得到M+1个油藏有效油层厚度条件下所对应的M+1个压强总偏差值，在所述M+1个压强总偏差值中选择最小的压强总偏差值，该最小的压强总偏差值所对应的油藏有效油层厚度就是所求得的油藏有效油层厚度。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (10)

1.一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1、测量得到油井产层的半径和油井开采时间，将所述油井产层的半径和油井开采时间进行无量纲化，得到油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间；

S2、测量得到油井产层的压强，将所述压强进行无量纲化，得到无量纲化后的压强；

S3、根据所述油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，以油井的所有储层作为求解空间，并以所述无量纲化后的压强作为有限元分析模型的边界条件，在所述求解空间内构建得到油藏的有限元分析模型，所述油藏的有限元分析模型用于计算油藏有效油层厚度；

S4、将油藏有效油层厚度等分为M+1份，分别对应为H₀、H₁…H_m…H_M，通过所述油藏的有限元分析模型计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的采油设备进油口实测压强与无量纲时间的关系公式，并计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的实际时间与含量纲预测压强的关系；

S5、获取油井的采油设备进油口实测压强和实际时间的关系，将任一个油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点上所对应的含量纲预测压强，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口实测压强进行偏差值运算，得到在开采周期内该油藏有效油层厚度H_m条件下所对应的采油设备进油口实测压强与预测压强的压强总偏差值；

S6、重复执行步骤S4和S5，得到M+1个油藏有效油层厚度条件下所对应的M+1个压强总偏差值，在所述M+1个压强总偏差值中选择最小的压强总偏差值，该最小的压强总偏差值所对应的油藏有效油层厚度就是所求得的油藏有效油层厚度。

2.如权利要求1所述的基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

通过油井监测系统测量得到油井产层的半径R_w，根据公式（1）对半径R_w进行无量纲化，得到油藏空间域上的无量纲尺度r：

（1）；

其中，R是油井中任意位置的径向坐标，R_w为油井产层的半径，H是油藏有效油层厚度，其初始值为0；

通过油井监测系统测量得到油井开采时间T，根据公式（2）对将所述油井开采时间T进行无量纲化，得到油藏时间域上的无量纲时间t：

（2）；

其中，k₁是与油井产层相邻的第1层储层的渗透率，φ₁是与油井产层相邻的第1层储层的孔隙率，两者可由油井开采初期的钻探得到的样品测量得到，μ是油井监测系统测量得到的原油动力学粘度，R_w为油井产层的半径，C_D为井筒储存系数，其中，

（3）；

其中，R_w为油井产层的半径，ρ_oil为油藏的开采产物中原油的密度。

3.如权利要求2所述的基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

通过油井监测系统测量得到油井产层的实际压强P_w，根据公式（4）对油井产层的实际压强P_w进行无量纲化，得到无量纲化后的压强P_i：

（4）；

其中,下标i代表与油井产层相邻的第i层储层，P_w为油井探测系统测量得到的实际压强，P_i 代表第i层储层的任意位置无量纲化后的压强，q为油井监测系统测量得到的油井产量，μ是油井监测系统测量得到的原油动力学粘度，B为油藏的开采产物中原油的地下体积系数，其中，

（5）；

其中，R_s为油藏的开采产物中气体和原油的比值，ρ_gas为油藏的开采产物中气体的密度，ρ_oil为油藏的开采产物中原油的密度，z为油藏中任意一点到地面的垂直距离。

4.如权利要求3所述的基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

构建油藏的有限元分析模型，以油井的所有的储层作为求解空间，建立油藏的柱坐标体系，将所述求解空间在柱坐标系下划分油井的求解微元，对于该柱坐标系下任一油井的求解微元的控制方程为式（6），即为有限元分析模型的控制方程：

（6）；

其中，下标i代表与油井产层相邻的第i层储层，p_i (i=1,2,3,...)为从内至外不同储层的无量纲压强，t为油藏时间域上的无量纲时间，r为油井中任一有限元位置的无量纲径向位置，e为自然底数，H为油藏有效油层厚度，取值在0到1之间，β为二次压力梯度向系数，η₁为第1层储层的导压系数，η_i为第i层储层的导压系数，均由油井先期勘探数据得到，i取值范围通常为1到3之间，由油井特性决定，其中，

（7）；

其中，C_ρ为油藏的开采产物中原油的等温压缩系数，为实验测得常数，k₁是与油井产层相邻的第1层储层的渗透率，H为油藏有效油层厚度，q为油井监测系统测量得到的油井产量，B为油藏的开采产物中原油的地下体积系数，由公式（5）计算得到，μ是油井监测系统测量得到的原油动力学粘度。

5.如权利要求4所述的基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

油藏的第1层储层内部和产层交界面处的压强作为第一边界条件，通过公式（8）表示：

（8）；

其中，P₁为第一层储层和产层交界面处的压强，r为油井中任一有限元位置的无量纲径向位置，R_w为油井产层的半径；

油藏的第i层储层和第i+1层储层交界面处的压强边界作为油藏的有限元分析模型的第二边界条件，第二边界条件满足公式（9）：

（9）；

其中，P_i为油藏第i层储层的压强，P_i+1为油藏第i+1层储层的压强，R_i,i+1为第i层储层和第i+1层储层交界面处的半径；

油藏的任意储层的远端压强条件作为油藏的有限元分析模型的第三边界条件，该条件为任意第i个储层在无限远处的压强为零：

（10）；

其中，P_i为油藏第i层储层的压强；

以所述第一边界条件、第二边界条件和第三边界条件作为有限元分析模型的边界条件。

6.如权利要求5所述的基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

任意一个油藏有效油层厚度H_m通过公式（5）、（6）以及公式（7）计算得到对应的原油地下体积系数B和二次压力梯度向系数β，通过原油地下体积系数B和二次压力梯度向系数β作为油藏的有限元分析模型的参数条件，得到任意一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，计算得到任意一个油藏有效油层厚度H_m所对应的采油设备进油口实测压强p_m与无量纲时间t的关系公式（11）：

（11）；

其中，FEM（H_m）就是任意一个油藏有效油层厚H_m所对应的有限元分析模型，由公式（6）所述的控制方程和公式（8）、（9）、（10）所描述的边界条件所确定。

7.如权利要求6所述的基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

任意一个油藏有效油层厚H_m所对应的无量纲压强p_m与无量纲时间t的关系通过公式（12）进行换算，得到任意一个油藏有效油层厚H_m所对应的有限元分析模型预测的实际时间T与含量纲预测压强P的关系：

（12）；

其中，T₀至T_K为油井从开采至今的监测数据时间点，P_m,0至P_m,k为任一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型预测的T₀至T_K的含量纲预测压强，t₀至t_K为T₀至T_K对应的无量纲时间，p_m,0至p_m,k为P_m,0至_Pm,k对应的无量纲预测压强。

8.如权利要求7所述的基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

油井的采油设备进油口实测压强和实际时间的关系P_real(T)用公式（13）表示：

（13）；

其中，P_real,0至P_real,K为油井从开采至今的监测数据时间点T₀至T_K所对应的油井的采油设备进油口实测压强。

9.如权利要求8所述的基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点T_k所对应的含量纲预测压强P_m,k，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口实测压强P_real,k进行偏差值运算，得到该油藏有效油层厚度H_m所对应的压强总偏差值σ_m为：

（14）；

所述步骤S6包括：

通过公式（14），获得当m取0到M时，共M+1个油藏有效油层厚度条件H_m下所对应的M+1个压强总偏差值σ_m，在所述M+1个压强总偏差值σ_m中选择最小的压强总偏差值，该最小的压强总偏差值所对应的油藏有效油层厚度就是所求得的油藏有效油层厚度。

10.一种基于有限元分析的油藏有效油层厚度预测系统，其特征在于，所述系统包括：

无量纲化模块，用于测量得到油井产层的半径和油井开采时间，将所述油井产层的半径和油井开采时间进行无量纲化，得到油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，测量得到油井产层的压强，将所述压强进行无量纲化，得到无量纲化后的压强；

有限元分析模型模块，用于根据所述油藏空间域上的无量纲尺度和时间域上的无量纲时间，以油井的所有储层作为求解空间，并以所述无量纲化后的压强作为有限元分析模型的边界条件，在所述求解空间内构建得到油藏的有限元分析模型，所述油藏的有限元分析模型用于计算油藏有效油层厚度；

有效油层厚度计算模块，用于将油藏有效油层厚度等分为M+1份，分别对应为H₀、H₁…H_m…H_M，通过所述油藏的有限元分析模型计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m所对应的有限元分析模型，计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的采油设备进油口实测压强与无量纲时间的关系公式，并计算得到任一个油藏有效油层厚度H_m条件下的实际时间与含量纲预测压强的关系；

压强偏差计算模块，用于获取油井的采油设备进油口实测压强和实际时间的关系，将任一个油藏有效油层厚度H_m条件下在每一个实际时间点上所对应的含量纲预测压强，与每一个实际时间点对应的采油设备进油口实测压强进行偏差值运算，得到在开采周期内该油藏有效油层厚度H_m条件下所对应的采油设备进油口实测压强与预测压强的压强总偏差值；

预测模块，用于重复执行所述有效油层厚度计算模块和压强偏差计算模块，得到M+1个油藏有效油层厚度条件下所对应的M+1个压强总偏差值，在所述M+1个压强总偏差值中选择最小的压强总偏差值，该最小的压强总偏差值所对应的油藏有效油层厚度就是所求得的油藏有效油层厚度。

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