[發明專利]一種基于多尺度油藏模型的多保真注采優化方法

有效

• 申請號: 202010573008.2
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111861129B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 張凱;陰發亮;薛小明;劉冰璇;陳國棟;張黎明;姚傳進;王健;楊永飛
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/02;G06N3/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明涉及一種基于多尺度油藏模型的多保真注采優化方法，本發明以多尺度數值模擬配合多保真差分進化，兼有低保真方法的尋優速度快和高保真方法計算精度高的優勢，在保證計算精度的前提下大幅節省尋優時間，能夠利用有限的時間資源得到最具經濟效益的注采策略；采用多保真引導優化，能夠在差分進化中自適應的調節變異策略和縮放因子。通過初始全局搜索接近最優解，通過局部最優策略加快收斂速度，全局隨機策略跳出局部最優。并隨算法進行，自適應地調整縮放因子，合理控制差分變異幅度。

技術領域

本發明屬于油氣田開發領域，具體涉及一種基于多尺度油藏模型的多保真注采優化方法。

背景技術

注水開發是當前我國乃至全球至大部分油田的主要開發方式，如何優化注采制度從而提高采收率是提高油田開發效益的關鍵。數值模擬結合無梯度優化方法是當前注采優化的主要途徑，商業數值模擬器，如基于黑油模型的Eclipse，被用于模擬給定生產制度下地下油水滲流過程，進行生產動態預測，評估生產制度經濟價值。然而，對于大型復雜油藏，網格尺度的黑油模擬器一次模擬需要花費昂貴的時間成本，由于目標函數的高維無梯度優化方法依賴于數以千計的隨機搜索，如何在保證優化效果控制計算成本，是目前注采優化需要解決的一大難題。

對于這一問題，基于不同尺度的簡化模型數值模擬方法被提出以提高計算速度，這些方法不依賴于油藏精細建模，如流線模型、電容電阻模型、井間連通性模型等。這些方法基于滲流力學原理，利用一維的油水井相互作用代替成千上萬的網格帶來的微分方程組求解，大幅節省數值模擬時間。但這類方法建立的模型保真度相比黑油模型要低得多，通常只能獲得一個近似的模擬結果。近年來，低保真度模型由于其計算成本低的優勢越來越受到研究人員的重視，已有多種基于相關物理原理的商業數值模擬器，如基于流線模型的FrontSim問世，但其計算精度一直難以得到保證，因此在生產開發實踐中未得到充分應用。

多保真優化方法是一種平衡不同保真級別模型的高效優化方法，將大量低保真結果與少量高保真結果相結合，顯著提高優化速度。目前多保真優化方法大體分為兩類，一類是基于協同克里金等包含多輸入的代理模型，一類是多精度的粗化網格模型。其中，前者基于采樣數據的回歸分析，缺乏物理依據，后者對于不同的應用案例需要進行復雜的分析設計，尚無系統成型的商業化軟件，現場應用存在較大困難。

因此，本發明提供一種基于多尺度油藏模型的多保真注采優化方法，基于工程中廣泛使用的商業數值模擬器，實現不同尺度的油藏數值模擬模型相配合，在保證結果可靠性的前提下，大幅縮短最優化算法迭代尋優時間。

發明內容

為了解決不同尺度數值模擬方法在注采優化中的矛盾，同時具備高保真網格模擬的計算精度與低保真流線模擬的尋優速度，本發明提出一種基于多尺度油藏模型的多保真注采優化方法，實現高效率注采方案優化。

一種基于多尺度油藏模型的多保真注采優化方法，所述方法包括以下步驟：

1)采集油田地質信息，建立用于數值模擬的油藏模型；

2)注采優化數學建模，確定注采優化決策變量和邊界條件，生成差分進化的初始種群；

3)編寫高保真目標函數F_f(x)和低保真目標函數F_c(x)的MATLAB代碼，所述MATLAB代碼具體包含生產制度寫入、數值模擬器調用、模擬結果讀取和凈現值計算；

4)基于給定的目標函數F_f(x)及F_c(x)、初始種群和算法超參數執行多保真差分進化算法，迭代評估注采制度，直到滿足終止條件，并輸出最優結果；

5)將輸出的最優結果輸出為完整的生產制度，投入現場實施。

進一步地，步驟2)中的所述注采優化數學建模步驟為：