基于数据空间反演的油藏实时生产优化方法

油藏开发实时优化调控技术是智能油藏研究的核心内容。提出了基于数据空间反演的油藏实时生产优化新方法,仅需若干油藏模型先验生产动态,基于贝叶斯理论构建代理模型,根据随机极大似然原理拟合历史观测数据进行模型训练,反演得到符合实际观测数据的生产动态后验估计。采用同步扰动随机逼近算法建立生产优化数学模型,实现注采参数实时优化,提高经济开发效益。该方法基于代理模型在拟合阶段避免了重复数值模拟计算,得到正确生产动态后验估计同时兼顾了油藏模型实际地质特征,优化所得方案考虑了目标油藏的不确定性,降低了实际生产开发风险。油藏实例应用表明:该方法能得到与常规多模型数据同化方法相一致的生产动态预测结果,拟合过程计算效率提高了5倍,且注采优化方案能取得良好的驱油效果。提出的油藏开发生产优化设计方法为油田实时生产优化提供了新的思路。     

基于流线EnKF油藏自动历史拟合

作为一种油藏参数动态估计的优化算法,将集合卡尔曼滤波EnKF与流线方法相结合,在算法实现过程中,选择具有更高计算精度和更快计算速度的流线模拟器进行预测,将油藏模型自动还原为一系列沿流线的一维模型,使数值弥散和受网格划分的影响达到最小,保持了明显的驱替前缘。采用序贯高斯协模拟方法生成一组地质模型,通过实时观测数据（产量及含水率等）,连续动态更新油藏模型的静态参数（渗透率及孔隙度等）、动态参数（压力及饱和度等）,同时实现流线分布的更新,直观地反映油藏流体在注采井之间的运动轨迹。采用Bayes理论阐述了流线EnKF数学原理,并通过拟合计算一个二维水驱油藏模型,验证了方法的有效性。     

基于井间连通性的油藏注采调整优化方法

针对单模型系统的不确定性,运用井间连通性模型与最优控制理论,建立了一种新的油藏开发注采调整优化设计方法。所建连通性模型可模拟计算出井点产出的油水动态。而后运用多模型集合平滑数据同化方法(ES-MDA),得到反演模型特征参数,以拟合后的多个连通性模型集合为动态预测基础,结合鲁棒优化理论,建立了油藏开发鲁棒生产优化模型,并通过模型自动求解得到油水井注采参数。研究结果表明,该模型能得到实时注水劈分和井间连通关系,将研究成果应用于新疆B80实际区块,该区块日增油46.8m3/d,累计产油0.655×104 m3,含水率降低4.56%,研究成果对同类油藏减小开发生产的风险、提高经济效益有重要意义。     

基于井间连通性的油藏开发生产优化方法

基于连通性思想与最优控制理论,建立了一种新的油藏开发生产优化设计方法。在现有井间连通性模型基础上,通过改进饱和度追踪方法,得到可预测油水动态的连通性模型,使其在处理油田常见液量剧变、关停井、转注等措施带来的流体转向时计算更为精确。在对油藏历史动态进行自动拟合反演后,建立了油藏生产最优控制模型,结合优化算法进行快速求解,最大化经济效益的同时,自动获取最优开发注采方案。概念算例表明,改进后饱和度追踪方法更为精确;实际算例显示,该方法能自动优化油井转注时机,且优化后注采方案能有效控水增油,提高经济开发效益,为现场开发方案设计提供指导。     

基于井间连通性的油藏注采调整优化方法

针对单模型系统的不确定性,运用井间连通性模型与最优控制理论,建立了一种新的油藏开发注采调整优化设计方法。所建连通性模型可模拟计算出井点产出的油水动态。而后运用多模型集合平滑数据同化方法(ES-MDA),得到反演模型特征参数,以拟合后的多个连通性模型集合为动态预测基础,结合鲁棒优化理论,建立了油藏开发鲁棒生产优化模型,并通过模型自动求解得到油水井注采参数。研究结果表明,该模型能得到实时注水劈分和井间连通关系,将研究成果应用于新疆B80实际区块,该区块日增油46.8m³/d,累计产油0.655×10⁴ m³,含水率降低4.56%,研究成果对同类油藏减小开发生产的风险、提高经济效益有重要意义。     

利用卡尔曼滤波和人工神经网络相结合的油藏井间连通性研究

油藏连通性的认识对于制定合理的开发调整方案和提高水驱油藏采收率具有重要意义。基于注采井的生产动态数据,建立一种卡尔曼滤波和人工神经网络相结合的分析方法,对油藏井间动态连通性进行定量表征研究。考虑到注入数据的噪声污染和注入信号在地层传播过程中的时滞影响,分别利用卡尔曼滤波算法和非线性扩散滤波器对注采数据进行预处理,从而减少注采数据对机器学习模型的干扰,提高连通性分析的准确性。基于预处理后的历史注采数据,对以生产井产液量为响应,注水井的注水量为输入的人工神经网络进行训练和参数优化,模拟和挖掘注采系统中的井间连通关系。通过对训练好的模型进行参数敏感性分析,量化油藏井间连通程度。应用所建模型和方法分析了均质、各向异性、包含封闭断层、具有高渗透带的4种典型特征油藏和实际非均质油藏的井间连通性。计算结果与油藏地质特征高度吻合,验证了该方法的实用性,可作为量化注采系统连通状况的有效方法。     

基于多目标算法的断块油藏生产优化研究

针对复杂断块油藏注水开发后期平面矛盾加剧、剩余油分布特征复杂的问题，提出了一种断块油藏多目标生产优化方法。通过将多目标优化算法应用到断块油藏注采优化过程中，对油藏不同部位设置各自的优化目标，从而实现不同部位各自独特的优化策略并同时达到最优化的效果。将该方法应用于断块油藏模型中进行测试，对不同区域占优结果进行方案选取，对比生产数据变化情况以及剩余油分布特征，发现该方法能够使油藏不同部位均能达到各自的预期目标，有效的改善了油藏的平面矛盾。该研究成果对断块油藏的开发具有一定的借鉴意义。     

油藏跟踪模拟技术及应用

油藏跟踪模拟技术通过调用油田开发数据库，一体化运用油藏建模、数值模拟、后处理等技术，达到对油田开发动态进行数值模拟、跟踪数值模拟的目的。该技术通过随时添加生产数据，利用不同阶段试井解释资料修正储层模型，优化出符合实际情况的动态油藏模型。应用跟踪数据模拟技术，对埕岛油田馆陶组注水开发方案进行了优化和完善；并对开发过程中生产动态进行跟踪分析，取得了较好的效果。     

大数据驱动下的老油田精细注水优化方法

在传统的数值模拟及优化算法基础上,结合分层注采实时监测与自动控制工艺技术所监测的"硬数据",提出了一套大数据驱动下的精细注水方案优化方法。首先在动态观测数据的约束下,通过数据同化算法实现地质模型参数的自动拟合;根据分层注采流动关系自动识别方法计算区块分层注采井间的流动关系;采用多层多向产量劈分技术计算采油井分层分方向的产液量与产油量,量化注水效果指标;进一步通过机器学习算法评价多井分层的注水效果、分析注水调整方向;通过智能优化算法求解最优注水调整方案,进行产量预测。该方法和流程充分利用了数据驱动和机器学习算法的自动化、智能化优势,应用于中国东部某复杂断块油藏,数据模拟的拟合率可达85%,示例区块优化后12个月内的累计产油量与未优化时相比增加8.2%,能够精准指导老油田精细注水方案的设计和实施。图13表2参16     

油藏开发生产鲁棒优化方法

将油藏模型系统的不确定性考虑到优化设计中,建立了油藏生产鲁棒优化控制模型。针对伴随法求解模型梯度过于复杂的局限性,提出了两种基于随机扰动近似法(SPSA)的梯度的计算方法,然后利用对数变换和投影梯度法将所得梯度投影到可行方向上进行迭代求解,最终获得满足生产约束条件的最优控制方案。计算实例表明,其取得了与伴随法相一致的优化结果,且最终控制方案能够有效地改善油田开发效果,降低生产的风险性。该方法实现过程简单,能够和各种油藏模拟器相结合,为解决实际油藏的生产优化问题提供了新思路。     

基于多次数据吸收集合平滑算法的自动油藏历史拟合研究

针对常见历史拟合方法存在计算量大、油藏参数更新异常、油藏模型修正失真等问题。采用集合平滑算法,通过引入集合卡尔曼滤波算法(EnKF)中多次迭代思路,对相同数据重复吸收,推导出多次数据吸收集合平滑算法(ES-MDA)的核心公式,并编写了自动油藏历史拟合软件。以北海布伦特油田海相砂岩油藏为例,将基于ES-MDA算法的油藏自动历史拟合程序应用于该油藏,对油田的注水采油开发进行历史拟合。结果表明:油藏数值模拟的预测数据与实际测量的数据匹配程度达到90%以上,且能够较准确地表征真实油藏的孔隙度分布特征;ES-MDA算法具有算法稳定、运行效率高、模型更新准确等优点。研究成果对实现计算机自动油藏历史拟合,实时优化油藏生产具有重要意义。     

基于微地震离散裂缝与自动历史拟合的数值模拟

针对复杂缝网精细刻画、表征复杂,数值模拟历史拟合繁琐、不确定性强,导致非常规储层实现精准数值模拟难度大的问题,采用微地震复杂缝网反演、离散裂缝方法缝网精细刻画、集合卡曼滤波方法(EnKF)自动拟合技术3种手段形成的综合数值模拟技术,对复杂缝网条件下的非常规储层实现精准数值模拟。结果表明:文中提出的复杂缝网反演方法与直接解释所得到的结果相差较小,误差为2%~6%,但文中方法可以直观反映地下人工压裂裂缝分布与延伸状况;建立的基于人工压裂缝网的非结构化网络,可精细表征裂缝的流动;基于EnKF的自动化历史拟合技术可以减小人为拟合误差,提高拟合效率。现场实际应用表明,研究区28口单井日产油拟合产量与实际产量的平均吻合率高达91%,实现油气藏复杂渗流场的精确模拟。该研究可为非常规复杂缝网储层产量预测提供借鉴。     

榆林南区动态跟踪模拟及稳产潜力评价

综合应用压降法、流动物质平衡法、产量不稳定分析法等落实了榆林气田南区动储量．并在动储量评价过程中，对新引进方法进行了改进，形成了适合榆林气田实际情况的低渗气藏动储量评价方法：以一点法产能试井为基础，对低渗气藏产能变化规律、气藏合理生产规模进行了论证；在三维精细地质建模的基础之上．结合气井生产动态特征，对全气藏生产井进行精细的历史拟合，建立了气藏动态模型，并以此模型为基础评价气藏稳产潜力。通过研究，在动储量评价、产能论证、稳产潜力方面取得了相应的成果，为榆林气田南区高效合理开发奠定了基础。     

利用测井信息预测火成岩缝洞储集层压后产量

基于火成岩缝洞储集层压后气体分阶段流动特征的研究,应用测井信息定量表征气体流量主控因素,提出一种火成岩缝洞储集层参数相互弥补评价模型预测压后天然气日产量的方法。该方法以描述可压缩流体流动的Hagen?Poiseuille定律为基础,根据火成岩缝洞储集层压后气体在不同流动阶段的路径不同特征,明确火成岩缝洞储集层压后天然气日产量的主要影响因素是基质孔隙和裂缝网络及二者匹配关系,建立基质孔隙、裂缝网络及岩性体厚度相互弥补评价模型,通过多元非线性回归确定出模型中各储层参数对日产量的贡献因子,最终实现火成岩缝洞储集层压后测井产量预测。将此方法应用于准噶尔盆地滴西地区石炭系火成岩缝洞储集层,预测结果与实际试气结果吻合较好,为火成岩缝洞储集层试气选层提供了准确的依据。     

基于动态数据反演的相渗曲线及应用效果

在油藏注水开发过程中,油藏储层物性、开发方式等动态数据发生变化都会综合反映在生产数据中,因此基于油藏动态数据反演的相对渗透率曲线更具有代表性。从相对渗透率曲线的表征出发,结合油藏工程方法,建立了基于动态数据反演的相对渗透率曲线,并将其运用于实际油藏,最后采用数值模拟技术对比分析了岩心驱替和动态数据反演获得的相对渗透率曲线对剩余油分布的影响。结果表明,与岩心驱替所得相渗曲线相比,基于动态数据反演的相渗曲线的相对渗透率高,对应的残余油饱和度低;基于动态数据反演的相对渗透率能更加真实的反映油水流动能力,在数值模拟中有较好的应用效果。该研究为水驱开发油藏后期开发优化提供理论支撑。     

基于单井敏感性局域化EnKF的油藏辅助历史拟合方法

常用的油藏自动历史拟合算法多数存在梯度计算不准确、产生伪相关性等问题,导致参数修正错误、模型反演失真。通过建立一种基于单井动态敏感性的局域化集合卡尔曼滤波（FMM-CL-EnKF）历史拟合方法,解决了传统距离截断方法处理伪相关性时与实际地层状况不匹配的问题。基于程函方程,根据地质模型静态参数场信息,快速追踪压力波从井点到地层网格的传播时间确定各单井动态最大敏感性区域,从而构建局域化矩阵。同时,结合集合卡尔曼滤波（EnKF）方法,实现数据同化方法梯度的矫正,减弱伪相关,通过逐步拟合生产动态达到更新油藏模型和获取最优估计的目的。概念算例和矿场算例的计算结果表明,FMM-CL-EnKF方法在模型集合生产动态拟合效果及反演模型参数场准确性等方面均优于标准EnKF方法。     

自动识别油藏边界水侵量微分方程反演算法

针对水驱油数值模拟,提出一种基于微分方程反演的自动历史拟合算法,解决了单相微可压缩流体渗流中油藏边界水侵量自动识别问题。利用生产井的动态观测资料识别油藏边界上的水侵量,在数学上称为边界控制反问题。基于微分方程反演理论,将其转化为一个非线性优化问题,利用共轭梯度法求解。共轭梯度法是通过引入相应的伴随问题和敏感性问题,分别确定每次迭代的搜索方向和搜索步长,解决了时空域中一般反演方法的不稳定性、收敛速度慢和依赖于初值等一系列问题。理论模型和实际资料检验表明,该方法不仅丰富了微分方程反演理论,而且具有生产实用价值。