[發明專利]基于不確定地質模型的油藏注采參數優化方法

有效

• 申請號: 201710721833.0
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN109426672B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 尚根華;康志江;崔書岳;呂新瑞;鄭松青;張冬麗
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;E21B43/20;E21B41/00;G06F111/04
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;王浩

本發明提供一種基于不確定地質模型的油藏注采參數優化方法，通過建立優化目標函數，分別計算每一個地質模型的凈現值梯度并求解凈現值梯度的數學期望，調節各地質模型的注采參數以得到優化目標函數最大值，并利用優化目標函數最大值反求油藏注采參數最優解。該方法分別計算每一個地質模型的凈現值梯度并求解凈現值梯度的數學期望，充分考慮了每個模型的參數差異，使得凈現值梯度更加準確，故最終所得的凈現值的數學期望的最大值也更接近實際情況，降低了油藏開發和投資調整的風險；此外，該方法中每一個模型的凈現值梯度單獨計算的處理方法特別適合并行運算，客觀上提高了運算速度。

技術領域

本發明屬于油氣田開發領域，尤其涉及一種基于不確定地質模型的油藏注采參數優化方法

背景技術

油藏開發生產優化技術就是指依據最優控制理論，建立油藏生產過程的最優控制方程、約束條件、目標函數方程，形成油藏生產優化的最優控制數學模型，以此為基礎開展的生產制度優化過程。獲得注采參數(采油量、產水量、注水量)的變化與目標函數間的關系是優化的核心，注采參數可以通過數值模擬或油藏工程兩種方法計算得到。油藏工程方法的計算過程是針對典型的油藏，建立滲流數學物理方程，并對數學物理方程進行解析求解，這種方法雖然計算速度快，但多數滲流數學物理方程很難得到解析解，不適合縫洞型油藏。另外一種方法就是數值模擬方法，對油藏進行地質建模，將油藏描述和地質認識轉化為精細的數字模型，進行數值模擬計算，得到油藏的開發指標，也就是優化控制方程中的注采參數。這種方法需要建立復雜的地質建模和網格化模擬計算，可以快速解決復雜的流動問題，該方法已經成為油藏開發指標計算的主要方法。

現有的生產優化技術存在一定的問題，一方面，絕大多數油藏由于埋藏在地層深處，認識手段和認識方法的不足，在油田開發的各個階段都存在一定變化和差異，這些特性就是油藏認識的不確定性。根據斯坦福大學油藏預測中心的JefCaer博士對油氣儲層以及地球科學中不確定性的論述：不確定性是由于自身對想要量化的事物不全面的了解所造成的。在現有資料不完整和研究方法不同的情況下，油氣儲層建模結果存在程度不同的不確定性。實際上，無論是砂巖油藏，還是碳酸鹽巖油藏都有一定的不確定性。碳酸鹽巖縫洞型油藏由于其埋藏深、儲集空間類型多樣、儲集空間分布不連續、油水分布和流動關系異常復雜，對這類特殊油氣藏的地質認識程度低，因此，與砂巖油藏相比較，縫洞型油藏地質模型的不確定性更強。

研究表明，不確定性的來源可以分為過程的隨機性引起不確定性和由于對事物缺乏認識引起的不確定性。過程的隨機性是由自然界固有的隨機性引起的，是不能改變。認識方面的不確定性是對數據或過程認識不完全所引起的。油田開發中地質建模過程(包括油藏描述、測試等)是油田開發中最主要的不確定性，國外學者在上世紀八十年代就意識到了儲層不確定性地質建模的重要性，把地下儲層的不確定性因素總結為八類24種。

另一方面受到研究和計算手段的限制，現有的生產優化技術都是針對縫洞型油藏注采單元，基于單一的地質模型開展的生產優化，該優化算法的計算思路是，生成單個注采參數的向量代入多個地質模型的等效地質模型中求得該等效地質模型的凈現值，再用凈現值與擾動向量的關系得到凈現值的梯度，由同步擾動隨機逼近算法(SPSA，SimultaneousPerturbation Stochastic Approximation)可知，該優化算法中下一迭代步的注采參數的向量是通過當前迭代步的凈現值的梯度迭代而來，很明顯，對于等效地質模型來說凈現值的梯度在任一時刻任一迭代步都是唯一的，由此得到的下一迭代步的注采參數的向量必然只有一個，這個注采參數的向量與等效地質模型相對應，任一時刻任一迭代步的注采參數的向量不會因為各個模型的參數的不同而發生變化，在上述注采參數尋優過程中沒有充分利用各模型的參數差異，導致魯棒優化問題，即導致采用同步擾動隨機逼近算法求解所得優化效果欠佳和梯度求解結果不準確。油田開發生產實踐和最優理論已經證實，基于單一確定性地質模型的生產優化由于存在上述問題而使油藏開發和投資調整風險高。

發明內容