專利名稱：評價油田火驅(qū)方案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為火驅(qū)選井、方案評價和效果預(yù)測提供依據(jù)，用于指導(dǎo)現(xiàn)場火燒油層試驗性區(qū)塊篩選和火燒油層的項目評價。具體地說是一種評價油田火驅(qū)方案的方法。
背景技術(shù)：
火驅(qū)采油是一個受多因素影響的復(fù)雜系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中各因素之間的關(guān)聯(lián)方式復(fù)雜多變，最終要確定的就是各種影響因素與火驅(qū)效果之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系?；痱?qū)過程中各種影響因素對火驅(qū)效果的影響程度不同，而且各因素的關(guān)系不完全清楚，可以看成是一個信息不完全的灰色系統(tǒng)。根據(jù)關(guān)聯(lián)分析結(jié)論，選取十分密切和密切級參數(shù)作為影響火燒油層的主要因素，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過綜合分析后建立火驅(qū)方案評價模型。Chu在1977年回歸了Y函數(shù)，Y是油藏埋深、孔隙度、滲透率、原始含油飽和度、原油粘度的函數(shù)，因為Y函數(shù)計算方便且結(jié)果可靠，在火驅(qū)油藏篩選時常作為必要的參考，但是Y函數(shù)沒有考慮工程因素對火驅(qū)的影響，與實際情況有差異。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的Y函數(shù)沒有考慮工程因素對火驅(qū)的影響，與實際情況有差異的不足，本發(fā)明提供一種評價油田火驅(qū)方案的方法，用函數(shù)的回歸過程考慮了工程技術(shù)參數(shù)和油藏開發(fā)后期的溫度等因素。能夠方便的指導(dǎo)現(xiàn)場火燒油層試驗性區(qū)塊篩選和火燒油層的項目評價。
本發(fā)明解決技術(shù)方案是將火驅(qū)過程看成灰色系統(tǒng)，統(tǒng)計國內(nèi)外火驅(qū)案例34個，選取含油飽和度等14種因素，用關(guān)聯(lián)分析的方法分析各種影響因素對火驅(qū)效果的關(guān)聯(lián)程度。進而選取主要的關(guān)聯(lián)因素建立火驅(qū)方案評價模型。
關(guān)聯(lián)分析步驟 關(guān)聯(lián)分析是鄧聚龍教授創(chuàng)建的灰色理論中的重要內(nèi)容，是一種不確定的態(tài)勢分析方法，其實質(zhì)就是考察曲線間幾何形狀的差別，依其差值大小確定其密切程度。
這個灰色系統(tǒng)中，最終要確定的就是各種影響因素(比較數(shù)列)與措施效果(參考數(shù)列)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，影響措施效果的因素很多，通過定性分析可確定一些作用較明顯的因素作為關(guān)聯(lián)分析的比較數(shù)列，把能夠代表措施效果的空氣油比作為灰色關(guān)聯(lián)分析參考數(shù)列。
由于系統(tǒng)中各因素的量綱不同，且有時數(shù)值的數(shù)量級相差懸殊，這樣的數(shù)據(jù)很難直接進行比較，且它們的幾何曲線比例也不同。因此，對原始數(shù)據(jù)需要消除量綱，轉(zhuǎn)換為可比較的數(shù)據(jù)序列。
先求出各個序列的平均值，再用平均值去除對應(yīng)序列中的各個原始數(shù)據(jù)，所得到的新的數(shù)據(jù)列，即為均值化序列。
(其中，

是第i個影響因素xi平均值，i＝1，2，…，14.對應(yīng)影響因素個數(shù)；n＝1，2，…，34.對應(yīng)搜集樣本個數(shù)) 在對原始數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)處理之后，接下來就是計算他們之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度，用以考察影響因素(比較數(shù)列)和空氣油比(參考數(shù)列)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，得出各參數(shù)的影響程度。
計算參考數(shù)列與比較數(shù)列各個樣本處的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(k)，按式(2)計算
式(2)中，ξi(k)為第k個樣本比較曲線xi對于參考曲線xo的相對差值(k＝1，2，…，34)，這種形式的相對差值稱xi對于xo的在k樣本處的關(guān)聯(lián)系數(shù)；ρ為分辨系數(shù)，取值在0至1之間，一般取0.5。
接下來用式(3)計算關(guān)聯(lián)度。
式(3)中，roi為參考序列(空氣油比)與第i個比較序列(影響因素)的關(guān)聯(lián)度；n為比較序列i中的樣本數(shù)；ξi(k)為第i比較序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)。
最后利用式(4)對關(guān)聯(lián)度分級。
式中，βoi為參考序列與第i比較序列的密切對比度；rmax為參考序列與比較序列的最大關(guān)聯(lián)度，密切對比度的分級標準參見表1。
表1密切對比度分級標準
分析34個火驅(qū)案例的影響因素得到由十分密切、密切到低密切三個級次，結(jié)果見表2。分析不同級次內(nèi)因素的組成，進而篩選出主要因素，在下一步的區(qū)塊篩選和工程操作過程中對這些因素進行重點考慮。
表2比較序列與參考序列的關(guān)聯(lián)度、密切對比度及評價
根據(jù)關(guān)聯(lián)分析結(jié)論，選取十分密切和密切級參數(shù)作為影響火燒油層的主要因素。影響火燒油層的地質(zhì)因素主要有深度、流度、滲透率、孔隙度、含油飽和度；開發(fā)因素主要有油層溫度和儲量系數(shù)；工程因素主要是平均注入速度。
為了預(yù)測火燒油層的驅(qū)油效果，必須首先選擇目標函數(shù)，在此建立評價火驅(qū)方案可行性的J函數(shù)，J是油藏埋深、溫度、滲透率、流度、注氣速度和儲量系數(shù)的多元線性函數(shù)，J函數(shù)的回歸過程與Y函數(shù)相比考慮了工程技術(shù)參數(shù)和油藏開發(fā)后期的溫度等因素。
Levenberg-Marquardt算法是使用最廣泛的非線性最小二乘算法，中文名為列文伯格-馬夸爾特法。它是利用梯度求最大(小)值的算法，形象的說，屬于“爬山”法的一種，它同時具有梯度法和牛頓法的優(yōu)點。該算法的計算機實現(xiàn)已經(jīng)有公開書籍出版(《數(shù)值計算方法與算法》-2Editon-科學(xué)出版社P93)，Y函數(shù)的擬合即采用公開的Levenberg-Marquardt算法代碼實現(xiàn)。
將J函數(shù)記為

式中， Z——油藏埋深，m； T——油層溫度，℃； K——油層平均滲透率，10-3μm2； h——油層厚度，m； μ——原油粘度，mPa·s； v——平均注氣速度，Nm3/d； φ——油層孔隙度，小數(shù)； So——含油飽和度，小數(shù)； 分析34個火驅(qū)案例，歸時J值含義定義如下①方案在技術(shù)和經(jīng)濟上可行的J＝1；②方案技術(shù)上可行，經(jīng)濟上可能失敗J＝0；③方案完全不可行J＝-1。
表3火燒油層部分實例數(shù)據(jù)
直接對(5)用最小二乘法，記殘差平方和
首先給待定參數(shù)一個初值ai0，其中i＝0，1，…，6，并記初值與真值ai之差為Δ。


在a10的鄰域內(nèi)得一階taylor展開式近似代替
其中

當已知某一火驅(qū)實例時，f0，

都可以算出，那么，要使殘差平方和Q最小，必須使整理得，Δ要滿足方程組 BΔ＝P(7) 其中 B＝(bij)6×6，Δ＝(Δ1，Δ2，…，Δ6)T，P＝(b1x，b2x，…，b6x)T

由給定的火燒油層實例(xk，jk)，初值a00，bij，bix均可算出，因而由方程組解出Δi，進而得ai值，當|Δi|值較大時，可令當前ai值作為a00，并重新計算bij和bix，并得到新的ai值。將這種過程反復(fù)進行，直至|Δi|值小的可以忽略不計時，最后得ai即所求參數(shù)的近似值。
最終得方程 J＝-1.827+4.355×10-4Z+0.014T+4.6864×10-6K (8) +1.755×10-4Kh/μ-8.7655×10-7v+10.286φSo 式(5)即為火驅(qū)方案評價J函數(shù)，J函數(shù)在使用時，首先選取參數(shù)帶入J函數(shù)計算J值，根據(jù)J值的大小篩選火驅(qū)區(qū)塊、分析火驅(qū)參數(shù)合理性、評價火驅(qū)效果。統(tǒng)計技術(shù)和經(jīng)濟上都成功的項目，計算得到的J值在0.3～1.5之間；對于J值小于0.3的均為不成功或者經(jīng)濟上不成功的項目，總體看來J值越大越趨近于經(jīng)濟成功。
本發(fā)明的有益效果是，J函數(shù)可以為火驅(qū)選井、方案評價和效果預(yù)測提供依據(jù)，在評價蒸汽吞吐后火驅(qū)方案的性能上較Y函數(shù)優(yōu)越，能夠方便的指導(dǎo)現(xiàn)場火燒油層試驗性區(qū)塊篩選和火燒油層的項目評價。
四

附圖-本發(fā)明的火驅(qū)方案綜合評價模型的方框示意圖 五具體實施例方式 選用空氣油比的大小考察Y函數(shù)與J函數(shù)的適應(yīng)性，選取10個火燒油層實例進行分析并對計算結(jié)果對比分析。大多數(shù)空氣油比較小的項目用Y函數(shù)①和J函數(shù)得出的結(jié)論一致，但部分空氣油比較大的火驅(qū)項目Y函數(shù)計算可行，而J函數(shù)認為不可行。對于高輪次蒸汽吞吐后實施火驅(qū)開采的區(qū)塊，J函數(shù)也明顯表現(xiàn)出其準確的判斷性。
表4J函數(shù)與Y函數(shù)效果對比表
大多數(shù)空氣油比較小的項目用Y函數(shù)和J函數(shù)得出的結(jié)論一致，值得注意的是，部分空氣油比較大的火驅(qū)項目Y函數(shù)計算可行，而J函數(shù)認為不可行，如項目3和9，空氣油比達到了6234m3/m3和5058m3/m3，而Y函數(shù)值為0.9005和0.4432，說明火燒油層具有較好的效果，而J函數(shù)值是0.2424和0.1772，明顯較低(低于0.3)，可以評價得出經(jīng)濟性差的結(jié)論。
①Y＝0.12+0.00262h+0.000114K+2.23So+0.000242Kh/μ-0.000189D-0.0000625μ式中各參數(shù)單位同J函數(shù)，其中D為原油比重。該函數(shù)為美籍華人Chu于1977年提出。
權(quán)利要求
1.一種評價油田火驅(qū)方案的方法，其特征在于將火驅(qū)漬過程看成是一個灰色系統(tǒng)，統(tǒng)計國內(nèi)外火驅(qū)34個案例，從中選取與火驅(qū)方案成功相關(guān)的油層埋深、油層厚度、油層傾角、孔隙度、滲透率、流度儲量系數(shù)、油層溫度、油層壓力、含油飽和度、原油密度、原油粘度、平均注氣速度和水氣比14種因素，用關(guān)聯(lián)分析的方法分析各種影響因素對火驅(qū)效果的關(guān)聯(lián)程度，進而選取主要的關(guān)聯(lián)因素，建立火驅(qū)油方案的評價模型；
a關(guān)聯(lián)分析步驟
1)確定各種影響因素與措施效果或者說確比較數(shù)列與參考數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過定性分析可確定一些作用較明顯的因素作為關(guān)聯(lián)分析的比較數(shù)列，把能夠代表措施效果的空氣油比作為關(guān)聯(lián)分析的參考數(shù)列；
2)將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可比較的數(shù)據(jù)序列，先求出各個序列的平均值，再用平均值去除對應(yīng)序列中的各個原始數(shù)據(jù)，所得到的新的數(shù)據(jù)列，即為均值化序列，公式為
其中，
是第i個影響因素xi平均值，i＝1，2，…，14.對應(yīng)影響因素個數(shù)；n＝1，2，…，34.對應(yīng)搜集案例個數(shù)；
3)用比較數(shù)列和參數(shù)數(shù)列之間的關(guān)系，得出各參數(shù)的影響程度，計算參考數(shù)列與比較數(shù)列各個案例處的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(k)，按式(2)計算
式(2)中，ξi(k)為第k個樣本比較曲線xi對于參考曲線xo的相對差值k＝1，2，…，34，這種形式的相對差值稱xi對于xo的在k樣本處的關(guān)聯(lián)系數(shù)；ρ為分辨系數(shù)，取值在0至1之間，一般取0.5；
4)用式(3)計算關(guān)聯(lián)度。
式(3)中，roi為參考序列(空氣油比)與第i個比較序列(影響因素)的關(guān)聯(lián)度；n為比較序列i中的樣本數(shù)；ξi(k)為第i比較序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)；
5)利用式(4)對關(guān)聯(lián)度分級；
式中，βoi為參考序列與第i比較序列的密切對比度；rmax為參考序列與比較序列的最大關(guān)聯(lián)度，密切對比度的分級標準參見表1；
b、根據(jù)關(guān)聯(lián)分析結(jié)論，選取十分密切和密切級參數(shù)作為影響火驅(qū)油層的主要因素，影響火驅(qū)油層的地質(zhì)因素有深度、流度、滲透率、孔隙度、含油飽和度，開發(fā)因素主要有油層溫度和儲量系數(shù)，施工因素主要有平均注氣速度；
c、利用麥夸特方法回歸出評價火驅(qū)方案的可行性的J函數(shù)，使用麥夸特法對J函數(shù)進行回歸分析，回歸時J函數(shù)值含義為J＝1時說明火驅(qū)方案在技術(shù)和經(jīng)上可行；J＝0時火驅(qū)方案技術(shù)上可行，經(jīng)濟上可能失??；J＝-1進火驅(qū)方案完全失敗，最終得方程
J＝-827+4.355×10-4Z+0.014T+4.6864×10-6K(8)
+755×10-4Kh/μ-8.7655×10-7v+10.286φSo
式中，
Z--油藏埋深，m；
T--油層溫度，℃；
K--油層平均滲透率，10-3μm2；
h--油層厚度，m；
μ--原油粘度，mPa·s；
v--平均注氣速度，Nm3/d；
--油層孔隙度，小數(shù)；
So--含油飽和度，小數(shù)；
式(8)即為火驅(qū)方案評價J函數(shù)，該函數(shù)的多元相關(guān)系數(shù)是0.8911，J函數(shù)在使用時，首先選取參數(shù)帶入J函數(shù)計算J值，根據(jù)J值的大小篩選火驅(qū)區(qū)塊、分析火驅(qū)參數(shù)合理性、評價火驅(qū)效果；統(tǒng)計技術(shù)和經(jīng)濟上都成功的項目，計算得到的J值在0.3～1.5之間；對于J值小于0.3的均為不成功或者經(jīng)濟上不成功的項目，總體看來J值越大越趨近于經(jīng)濟成功。
全文摘要
一種評價油田火驅(qū)方案的方法，其特征在于將火驅(qū)過程看成是一個灰色系統(tǒng)，統(tǒng)計國內(nèi)外火驅(qū)34個案例，從中選取與火驅(qū)方案成功相關(guān)的油層埋深、油層厚度、油層傾角、孔隙度、滲透率、流度儲量系數(shù)、油層溫度、油層壓力、含油飽和度、原油密度、原油粘度、平均注氣速度和水氣比14種因素，用關(guān)聯(lián)分析的方法分析各種影響因素對火驅(qū)效果的關(guān)聯(lián)程度，進而選取主要的關(guān)聯(lián)因素，建立火驅(qū)方案的評價模型。
文檔編號E21B43/24GK101769147SQ20101001153
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者蔣海巖, 袁士寶, 曲占慶, 吳婷, 王鳳仙, 田相雷, 蔡文斌, 韓冰, 樊波 申請人:蔣海巖, 袁士寶