基于支持向量机的早期聚合物驱动态预测研究

海上稠油油田由于受到开采时间的限制,一般在含水率达到40%之前进行聚合物驱,以提高油藏采油速度和开发效果,开发动态与陆上油田高含水期聚合物驱存在较大差异。文中应用统计方法,分析海上稠油油田早期聚合物驱的生产动态,从数据序列分析的角度研究其动态规律,认识不同动态参数之间的内在联系;基于支持向量机方法,建立时间与含水率、采出程度等动态参数之间的变化关系,并根据实际动态资料及时修正,进而建立能够反映早期注聚合物规律的预测方法。利用建立的预测模型,对渤海油田典型聚合物驱油藏进行实例计算分析。结果表明,建立的模型能够实现时间序列的多步预测,且预测结果满足精度要求,为早期聚合物驱开发指标预测和动态适时调控提供了一种有效的方法。     

胜利油田不同类型油藏聚合物驱生产动态的定量表征

建立了生产动态定量表征模型,其中包括初始时刻累积注入量、峰值时刻累积注入量、结束时刻累积注入量以及峰值4个具有明确物理意义的特征参数.利用该模型定量表征了胜利油田不同类型油藏聚合物驱增油和含水变化趋势,同时,提出了利用基于实数编码的遗传算法自动求解该模型的方法.该模型数学形式简洁,便于确定特征参数,且具有较好的外推性,也可用于工程问题中类似增长曲线的拟合和预测.考虑到注聚合物前的物质基础、油藏静态参数及注采强度等因素,将胜利油田已实施的23个聚合物驱单元分为5种油藏类型,不同类型聚合物驱单元在生产动态上表现出不同的定量规律.     

一种预测聚合物驱开发动态的模型

在分析聚合物驱与水驱驱替机理差异的基础上,对水驱预测的经验公式进行改进,建立了适用于聚合物驱的预测模型。预测模型可考虑聚合物溶液黏度、注入PV数及最大残余阻力系数等参数对聚合物驱效果的影响。预测模型预测大庆喇南和喇北东块的聚合物驱含水率曲线与实际含水动态吻合,预测提高采收率误差小于8%,结果可靠。预测模型所需参数简单、计算简便,可用于聚合物驱动态预测、效果评价及潜力分析。     

基于三层前向神经网络的聚合物驱含水率预测模型

考虑到开发过程中影响聚合物驱油效果的动态因素，如聚合物注入浓度、注入速度和采油速度等，提出了一种基于三层前向神经网络的聚合物驱含水率预测动态模型。该模型在训练神经网络时采用了改进的Levenberg-Marquardt算法，从而避免了矩阵求逆运算。对孤东油田七区所建模型的研究结果表明，应用该方法可以获得与实际结果拟合均方差为0．0460的聚合物驱含水率预测模型。应用该方法与应用数值模拟预测含水率的拟合均方差仅为0．3608，表明该方法可用于与具有相似地质特征区块的聚合物驱含水率建模预测。     

多层非均质油藏注聚合物井吸水指数预测模型研究

吸水指数是注入井注入能力的主要表征参数,是影响聚合物驱油效果好坏的重要因素之一,准确预测注聚合物井的吸水指数尤为重要。基于聚合物驱溶液的非牛顿流体性质和非活塞驱替特征,将注采井间的区域划分为聚合物溶液区、油墙区、油水混合区,确定聚合物溶液前缘和油墙前缘的含水饱和度方程;结合等值渗流阻力法,得到注采井间的渗流压差;考虑纵向多层非均质性的影响确定各层的分流量,根据吸水指数的表征形式建立不稳定渗流条件下的多层聚合物驱吸水指数预测模型。利用室内实验数据和渤海油田注聚合物井资料对该模型进行了对比验证,结果表明,该模型具有较高的准确性,平均计算误差为10%。该研究可为聚合物注入量的合理设计及现场注聚合物井的生产管理提供指导。     

聚合物驱含水率变化定量表征模型

基于实际聚合物驱含水率变化曲线的特征及定量表征模型的建立原则,建立聚合物驱含水率变化定量表征模型。刻画聚合物驱含水率变化曲线特征的主要参数包括含水率开始下降时注入聚合物孔隙体积倍数、含水率下降最大值时注入聚合物孔隙体积倍数、含水率恢复到初始注聚含水率值时对应的注入聚合物孔隙体积倍数及含水率下降最大值。基于粒子群优化算法给出了定量表征模型参数的拟合方法。同时,综合油藏数值模拟、正交设计和支持向量机方法建立了考虑多因素组合影响的聚合物驱含水率变化特征参数预测模型。计算实例表明,应用所建立的模型,能便捷地预测聚合物驱含水率变化,把握其整体趋势,指导聚合物驱方案的实施。图3表3参16     

早期聚合物驱分流量方程建立及应用

针对目前已有的聚合物驱分流量方程没有考虑聚合物溶液在储层中的流变性,无法准确描述聚合物驱油藏动态的问题,从多相渗流力学理论出发,综合考虑聚合物溶液物化特性、储层物性和相渗曲线特征等多种因素的影响,建立了早期聚合物驱分流量方程。实例分析表明,所建立的分流量模型能够较好地预测早期聚合物驱油田含水上升规律,可对聚合物驱效果进行快速评价。     

渤海多层油藏聚合物驱注入能力研究

为了更有针对性地评价渤海多层油藏聚合物驱的注入能力,考虑聚合物非活塞驱替过程中流体饱和度的分布特征以及开发井网条件下多油层纵向非均质性的影响,对已有的聚合物驱注入能力数学模型进行了改进。首先,基于聚合物驱分相流理论,求解驱替过程中各流动区域前缘饱和度及相关参数大小,建立了聚合物驱替含水饱和度分布模型;其次,应用等值渗流阻力法,推导出注采井间渗流压差的计算表达式;最后,考虑开发井网条件下多油层纵向非均质性的影响,对分层流量及注入能力进行表征,建立起多油层聚合物驱拟三维两相三组分注入能力解析解数学模型。模型求解结果与实验数据吻合程度较好,验证了该计算方法的合理性。本文建立的数学模型可用于预测及评价多层聚合物驱油藏在不同开发阶段合层及分层的注入能力,为渤海油田聚合物驱注入体系的有效评价提供了一种新方法。     

影响聚合物驱增油动态的敏感参数研究

利用新建立的包含若干具有明确物理意义的特征参数的聚合物驱增油动态定量表征模型,将增油曲线的刻画归结为增油初始时累注量、对应最大增油量时累注量、增油期结束时累注量、最大增油量等4个特征参数.在油藏数值模拟研究的基础上,讨论了包括油藏静态参数、动态参数以及聚合物性质参数等15个影响聚合物驱增油动态的因素及其影响规律.研究结果表明,影响聚合物驱增油动态和提高采收率值的主要敏感因素包括渗透率变异系数、地层水矿化度、地层温度、注聚前含水、注聚用量、注入速度、注采比、渗透率下降系数、吸附等.     

聚合物驱油开发指标预测模型

根据聚合物驱油机理,综合应用聚合物驱开发输入输出指标历史数据以及数学建模方法,建立了聚合物驱开发指标动态规律数学模型,分析了描述聚合物驱本质的油田开发动态特征。应用该模型,对大庆油田聚合物驱区块开发指标进行的预测结果比较理想。     

Integrating genetic algorithm and support vector machine for polymer flooding production performance prediction

Quantitative characterization models of oil increment and water-cut change in polymer flooding called Hou's models are established in the paper. The mathematic models are concise and characteristic parameters have specific physical meanings and are easy to determine. Automatic solution method based on real-coded genetic algorithm (GA) is presented. Based on numerical simulation of polymer flooding, quantitative prediction model of production performance in polymer flooding is established through the combination of orthogonal design and support vector machine (SVM) methods, in which the combination effect of factors is considered. Taking Shengli oilfield as an example, the history matching and prediction of polymer flooding are carried out, it is indicated that there exists a good matching between the quantitative characterization model and the field data, and this model can be extrapolated. Regardless of the limited sample set, the quantitative prediction model can give consideration to both universality and generalization to meet the requirements of engineering computation application. The characterization model or prediction model can be alternatively used according to whether there is a dynamic tendency of the polymer flooding unit or not. Therefore, the models can guide the scheme programming and dynamic adjustments of polymer flooding.     

一种预测聚合物驱含水率的新模型

依据聚合物驱含水率降低值与产油量变化趋势相似的特点,将产量预测模型引入聚合物驱含水率预测。分析了Weibull预测模型、广义翁氏预测模型、瑞利预测模型的特点及其对聚合物驱含水率预测的适用性。同时,通过分析影响聚合物驱含水率的因素,将聚合物驱注入量、开发时间及聚合物浓度等主要参数引入预测模型,建立了聚合物驱含水率预测的新模型。应用该模型对大庆3个聚合物驱区块的含水率进行了预测。结果表明,预测曲线与实际含水率曲线的相关系数均高于0.98,预测的含水率最低值及对应的注入量误差均小于4%,预测结果可靠。该预测模型可用于分析聚合物驱注入量、聚合物浓度、注入速度等因素对聚合物驱含水率的影响,所需参数少,计算快,应用方便。     

基于含水变化规律的聚合物驱注入参数优化

目前聚合物驱调整措施和参数优化的具体研究方法中,很少有针对单井注聚效果开展的研究,缺乏可借鉴的技术经验。将聚驱含水变化曲线划分为4个阶段,分别为未见效期、含水下降期、持续见效期和含水回返期;同时利用见效时间、含水降低幅度和见效有效期3个参数,定量表征含水规律。通过综合数值模拟和数理统计学方法找到不同含水阶段的主控因素,并且基于多元回归方法,得到主控因素与含水定量表征参数的数学模型,从而建立了不同含水阶段聚合物注入参数的优化决策模型。研究结果表明,未见效期,要以建立阻力系数为核心,开展均衡注采措施;含水下降期,要以提高注入速度为核心,开展引效促效措施;持续见效期和含水回返期,要以改变聚合物浓度为核心,开展差异化注入。渤海SZ油田根据每口油井含水所处的阶段,实施“一井一策”,2019年实施了10井次聚驱参数优化,累增油2.4×104 m3。     

注聚末期剩余潜力评价及提高采收率技术

在国内外尚无成熟、有效的聚合物驱末期提高采收率技术的情况下,如何在含水回升期充分挖掘聚合物驱剩余潜力,对进一步提高油藏采收率具有重要意义。综合应用模糊数学、经验回归、驱替特征曲线及分类图版等方法,可以定量预测聚合物驱在含水回升期的剩余潜力,并将剩余潜力值细化到井组。依据井组动态特征,对分注、调剖、压裂等挖潜效果进行了定性、定量评价。该方法在A区块进行了现场应用,调整后的采出程度提高了1.89百分点,增油量14.48×104 t。该研究成果可为聚合物驱在含水回升后期的开发方案调整,并最大程度地提高阶段采出程度提供理论依据。     

利用聚合物驱产出液浓度剖面模型确定不可入孔隙体积和滞留孔隙体积

聚合物驱数值模拟中不可入孔隙体积和吸附滞留孔隙体积等物理化学参数往往不易准确获得，严重影响了聚合物驱数值模拟结果和矿场动态预测效果。该文以聚合物驱互溶驱替理论为基础，介绍了聚合物驱产出液浓度剖面模型的测定与分析方法。实验测得了大庆油层条件下的聚合物驱产出液浓度剖面模型，求出了相应的不可入孔隙体积和吸附滞留孔隙体积。通过浓度剖面模型确定不可入孔隙体积和吸附滞留孔隙体积的方法，具有操作简单、准确、易于掌握等特点。研究成果对聚合物驱数值模拟技术、聚合物驱方案设计和矿场动态监测有指导意义。     

聚合物驱开发规划指标预测方法研究

依据聚合物驱的驱油机理,在研究分析聚合物驱开发指标变化与水驱开发指标变化的共同之处和不同特点的基础上,借鉴水驱开发指标预测的驱替特征曲线方法,提出了可利用驱替特征曲线的方法预测聚合物驱开发指标。实际应用证明该方法预测精度较高,但它只适用于已有一定动态开发数据,一般在含水开始回升以后的聚合物驱区块的开发指标预测。根据聚合物驱开采注入量和采液量都保持相对稳定的特点,研究了聚合物驱开发指标预测的累积液累积水法。该方法不仅可以解决聚合物驱区块前期指标预测问题,而且可以解决将来要投入生产的聚合物驱规划区块开发指标预测问题。