一种考虑全过程优化断块油藏水驱采收率预测方法及系统

1.本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种考虑全过程优化断块油藏水驱采收率预测方法及系统。


背景技术：

2.断块油藏在我国广泛发育，目前已探明的断块油藏地质储量巨大，极具开发价值。断块油藏地质构造独特，断层发育程度高，油水系统复杂，储层非均质性强，勘探开发难度大。注水开发仍是当前国内外油田应用最广泛的原油开采方式，众多水驱断块油藏开发单元已进入高含水期，各开发单元水驱效果差异巨大，部分可达60%以上，个别不足10%，准确预测不同开发单元水驱采收率是矿场有针对地做优规划调整的关键。目前，水驱采收率预测主要采用岩心分析法、水驱特征曲线法、产量递减法和经验公式法。岩心分析法基于岩心模型驱油实验，由于岩心模型尺寸限制，无法准确模拟断层特征。水驱特征曲线法和产量递减法基于整装油藏水驱开发效果分析，没有考虑断块面积、断层密度、水体倍数等断块油藏特有参数的影响。经验公式法依赖于具体的油藏类型，可推广性有限。因此，现有采收率预测方法无法准确把握断块油藏水驱开发潜力空间，亟需提供一种特别针对断块油藏的水驱采收率预测方法。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足以及断块油藏开发特点，本发明提出一种考虑全过程优化断块油藏水驱采收率预测方法，以便更准确的预测断块油藏水驱采收率。对于评价认识水驱断块老油田开发潜力及合理制定开发优化方案具有重要意义，可有效辅助矿场做优规划部署。
4.本发明还提出了一种考虑全过程优化断块油藏水驱采收率预测系统。
5.术语解释：1、水驱采收率：油田采用注水驱油方式开发结束时，累积采油量占地质储量的比值。
6.2、油藏综合含水率：以一个油藏或生产单元为整体计算的所有生产井总产出液量中水所占的比值，表示油藏的整体含水情况。
7.本发明采用的技术方案为：一种考虑全过程优化断块油藏水驱采收率预测方法，包括步骤如下：(1) 确定断块油藏水驱采收率的影响因素搜集目标区块断块油藏地质信息，结合矿场生产资料确定油藏静态物性参数和生产动态参数；基于断块油藏基本特征及该油藏实际开发情况，确定影响该断块油藏水驱采收率的断块特征参数；(2) 筛选断块油藏水驱采收率的主控参数采用单因素分析法，分别改变各影响因素的取值大小，调用水驱数值模拟器计算
断块油藏水驱采收率，采用方差作为评价影响因素主次的标准，进行影响因素显著度分析，方差越大表示影响因素的显著度越高，选择方差大于1的影响因素作为断块油藏水驱采收率的主控参数； (3) 确定断块油藏水驱采收率与主控参数的单因素相关关系采用非线性回归方法，确定断块油藏水驱采收率与各主控参数之间的相关关系，包括：幂函数关系、对数函数关系及多项式函数关系； (4) 基于主控参数设计多因素正交试验方案结合断块油藏矿场实际允许的参数取值范围确定每个主控参数的水平个数及取值大小，选取合适的正交试验设计表；(5) 针对每个正交试验方案进行全过程水驱优化以水驱采收率最大为目标，在投入生产时刻优化实施分层注采；在油藏综合含水率达到90%时优化实施井型转换；在油藏综合含水率达到95%时优化实施注采调整；(6) 建立断块油藏水驱采收率预测模型根据步骤(3)确定的水驱采收率与主控参数的单因素相关关系，确定断块油藏水驱采收率与所有主控参数相关关系模型的公式，基于正交试验全过程优化结果，采用最小二乘法拟合确定断块油藏水驱采收率与所有主控参数相关关系模型的公式的未知参数，从而得到断块油藏水驱采收率预测模型；（7）求取断块油藏水驱采收率根据步骤（6）建立的断块油藏水驱采收率预测模型，求取断块油藏水驱采收率。
8.进一步优选的，步骤（1）中，选取的油藏静态物性参数包括：地下原油粘度、地层有效厚度、渗透率、层间渗透率级差、渗透率变异系数；选取的生产动态参数包括：井网密度、采出倍数；选取的断块油藏特征参数包括：断块面积、断层密度与水体倍数。
9.进一步优选的，步骤（2）中，方差的计算公式如式（）所示：（）式（）中，表示方差；表示样本个数；表示某影响因素第个取值时对应的水驱采收率，%；表示个水驱采收率的平均值，%。
10.进一步优选的，步骤（3）中，幂函数关系、对数函数关系及多项式函数关系式分别如式（）、式（）、式（）所示：（）（）（）式（）、式（）、式（）中，表示采收率，%；表示主控参数；表示函数关系的待定系数，其中，下标。
11.根据本发明优选的，步骤（4）的具体实现过程包括：首先，基于矿场测试得到的即步骤（1）确定的油藏静态物性参数和断块特征参数分布区间，确定开展正交试验分析所需的各参数取值上限和下限；其次，根据已开发同类型油藏采用的生产动态参数分布区间，确定所需的生产动态参数取值上限和下限；在正交试验分析中每个参数取若干个水平，各水平取值分别在每个参数的取值上限和下限之间均匀取样；最后，根据确定的主控参数个数和每个参数的若干个水平取值，确定正交试验设计表，编制多因素正交试验方案。
12.根据本发明优选的，步骤（5）的具体实现过程包括：针对每个断块油藏的正交试验方案，在水驱投入生产时刻，将多油层油藏在纵向上划分为两套开发层系，具体为：对多油层的不同组合方式，分别调用水驱油藏数值模拟器进行计算，其中取得最大水驱采收率的方案所对应的多油层组合方式即为优选实施的分层注采方式；在油藏综合含水率达到90%时，将生产井隔一转换为注水井，即将原生产井排转换为生产井与注水井间隔排列；在油藏综合含水率达到95%时，以各注水井的注入量和各生产井的采液量为可调变量，分别调用水驱油藏数值模拟器进行计算，其中，水驱采收率取得最大值的方案所对应的各注水井的注入量和各生产井的采液量组合即为优选得到的注采方案。
13.进一步优选的，步骤（6）中，断块油藏水驱采收率与所有主控参数相关关系模型的公式如式（）所示：（）式（）中，表示采收率，%；表示断块面积，km2；表示采出倍数；表示地下原油粘度，mpa
·
s；表示断块密度，条/km2；表示渗透率，10-3
µ
m2；表示层间渗透率级差；表示渗透率变异系数。
14.一种考虑全过程优化断块油藏水驱采收率预测系统，包括：断块油藏水驱采收率的影响因素确定模块，被配置为：确定断块油藏水驱采收率的影响因素；断块油藏水驱采收率的主控参数筛选模块，被配置为：筛选断块油藏水驱采收率的主控参数；断块油藏水驱采收率与主控参数的单因素相关关系确定模块，被配置为：确定断块油藏水驱采收率与主控参数的单因素相关关系；多因素正交试验方案设计模块，被配置为：基于主控参数设计多因素正交试验方案；试验方案全过程水驱优化模块，被配置为：针对每个试验方案进行全过程水驱优化；断块油藏水驱采收率预测模型建立模块，被配置为：建立断块油藏水驱采收率预测模型；断块油藏水驱采收率求取模块，被配置为：根据建立的断块油藏水驱采收率预测
模型，求取断块油藏水驱采收率。
15.本发明的有益效果为：1、通过确定影响水驱采收率的断块特征参数，可以在采收率预测模型中准确反映具有显著影响的断块油藏特征，有效提高预测模型的针对性。
16.2、通过筛选断块油藏水驱采收率的主控参数，可以把对采收率影响较小的因素排除在预测模型之外，在保证预测精度的同时提高预测模型的简洁性。
17.3、通过确定水驱采收率与主控参数的单因素相关关系，可以为多因素非线性回归模型的建立提供基础模型，大幅提高水驱采收率预测模型的准确性。
18.4、通过全过程水驱优化结果建立采收率预测模型，可以真实反映当前经济技术水平条件下矿场能够达到的最终采收率，为矿场做优规划部署提供指导。
附图说明
19.图1为本发明一种考虑全过程优化断块油藏水驱采收率预测方法的实施流程示意图；图2为断块油藏水驱采收率预测模型的示意图；图3为断块油藏水驱采收率预测模型验证结果的示意图。
具体实施方式
20.为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。
21.实施例1一种考虑全过程优化断块油藏水驱采收率预测方法，如图1所示，包括步骤如下：(1) 确定断块油藏水驱采收率的影响因素搜集目标区块断块油藏地质信息，结合矿场生产资料确定油藏静态物性参数和生产动态参数；基于断块油藏基本特征及该油藏实际开发情况，确定影响该断块油藏水驱采收率的断块特征参数；(2) 筛选断块油藏水驱采收率的主控参数采用单因素分析法，分别改变各影响因素的取值大小，调用水驱数值模拟器计算断块油藏水驱采收率，采用方差作为评价影响因素主次的标准，进行影响因素显著度分析，方差越大表示影响因素的显著度越高，选择方差大于1的影响因素作为断块油藏水驱采收率的主控参数； (3) 确定断块油藏水驱采收率与主控参数的单因素相关关系采用非线性回归方法，确定断块油藏水驱采收率与各主控参数之间的相关关系，包括：幂函数关系、对数函数关系及多项式函数关系； (4) 基于主控参数设计多因素正交试验方案结合断块油藏矿场实际允许的参数取值范围确定每个主控参数的水平个数及取值大小，选取合适的正交试验设计表；(5) 针对每个正交试验方案进行全过程水驱优化以水驱采收率最大为目标，在投入生产时刻优化实施分层注采；在油藏综合含水
率达到90%时优化实施井型转换；在油藏综合含水率达到95%时优化实施注采调整；(6) 建立断块油藏水驱采收率预测模型根据步骤(3)确定的水驱采收率与主控参数的单因素相关关系，确定断块油藏水驱采收率与所有主控参数相关关系模型的公式，基于正交试验全过程优化结果，采用最小二乘法拟合确定断块油藏水驱采收率与所有主控参数相关关系模型的公式的未知参数，从而得到断块油藏水驱采收率预测模型；（7）求取断块油藏水驱采收率根据步骤（6）建立的断块油藏水驱采收率预测模型，求取断块油藏水驱采收率。
22.实施例2根据实施例1所述的一种考虑全过程优化断块油藏水驱采收率预测方法，其区别在于：步骤（1）中，搜集m断块油藏目标区块地质信息，结合矿场生产资料确定油藏静态物性参数和生产动态参数；基于断块油藏基本特征及该油藏实际开发情况，确定影响该断块油藏水驱采收率的断块特征参数。
23.m断块属于扇形开启断块油藏，地层倾角在2~5
°
之间，地层上倾方向被两条相交断层遮挡，向一方敞开，平面形态似扇子。基于矿场资料，结合区块开发特点，选取的油藏静态物性参数包括：地下原油粘度、地层有效厚度、渗透率、层间渗透率级差、渗透率变异系数；选取的生产动态参数包括：井网密度、采出倍数；选取的断块油藏特征参数包括：断块面积、断层密度与水体倍数。
24.根据m断块矿场实际数据建立油藏数值模拟模型，模型采用角点网格系统，共划分62
×
145
×
5=44950个网格。考虑矿场实际情况，根据断块特点平行于油水边界线进行布井，井网形式采用行列式井网，油藏数值模拟模型如图2所示。
25.步骤（2）中，方差的计算公式如式（）所示：（）式（）中，表示方差；表示样本个数；表示某影响因素第个取值时对应的水驱采收率，%；表示个水驱采收率的平均值，%。
26.断块油藏水驱采收率影响因素及因子主次计算结果如表1所示：表1
如表1所示，各影响因素的因子主次为：地下原油粘度》采出倍数》渗透率变异系数》渗透率》断块面积》层间渗透率级差》断层密度》水体倍数》井网密度》地层有效厚度。选择方差大于1的影响因素作为断块油藏水驱采收率的主控参数，包括：地下原油粘度、采出倍数、渗透率变异系数、渗透率、断块面积、层间渗透率级差、断层密度。
27.步骤（3）中，幂函数关系、对数函数关系及多项式函数关系式分别如式（）、式（）、式（）所示：（）（）（）式（）、式（）、式（）中，表示采收率，%；表示主控参数；表示函数关系的待定系数，其中，下标。
28.本实施例中，采用非线性回归方法，确定断块油藏水驱采收率与各主控参数之间的相关关系。其中，水驱采收率与渗透率、级差呈幂函数关系；水驱采收率与断块面积、采出倍数、地下原油粘度呈对数函数关系；水驱采收率与变异系数呈二次多项式函数关系；水驱采收率与断层密度呈线性关系。
29.步骤（4）的具体实现过程包括：首先，基于矿场测试得到的即步骤（1）确定的油藏静态物性参数和断块特征参数分布区间，确定开展正交试验分析所需的各参数取值上限和下限；其次，根据已开发同类型油藏采用的生产动态参数分布区间，确定所需的生产动态参数取值上限和下限；在正交试验分析中每个参数取若干个（5个）水平，各水平取值分别在每个参数的取值上限和下限之间均匀取样；最后，根据确定的主控参数个数和每个参数的若干个（5个）水平取值，确定正交试验设计表，编制多因素正交试验方案。
30.本实施例中，查找相关研究资料，结合油藏矿场实际参数取值范围确定每个主控参数的水平数为5个，其取值大小如表2所示。
31.表2在此基础上，选取7因素5水平正交试验设计表，得到的多因素正交试验方案如表3所示，表3为断块油藏水驱采收率主控参数正交试验方案及全过程优化结果。
32.表3
步骤（5）的具体实现过程包括：针对每个断块油藏的正交试验方案，在水驱投入生产时刻，将多油层油藏在纵向上划分为两套开发层系，具体为：对多油层的不同组合方式，分别调用水驱油藏数值模拟器进行计算，其中取得最大水驱采收率的方案所对应的多油层组合方式即为优选实施的分层注采方式；在油藏综合含水率达到90%时，将生产井隔一转换为注水井，即将原生产井排转换为生产井与注水井间隔排列；
在油藏综合含水率达到95%时，以各注水井的注入量和各生产井的采液量为可调变量，分别调用水驱油藏数值模拟器进行计算，其中，水驱采收率取得最大值的方案所对应的各注水井的注入量和各生产井的采液量组合即为优选得到的注采方案。基于全过程优化得到的断块油藏水驱采收率数值模拟结果如表3所示。
33.步骤（6）中，断块油藏水驱采收率与所有主控参数相关关系模型的公式如式（）所示：（）式（）中，表示采收率，%；表示断块面积，km2；表示采出倍数；表示地下原油粘度，mpa
·
s；表示断块密度，条/km2；表示渗透率，10-3
µ
m2；表示层间渗透率级差；表示渗透率变异系数。
34.预测模型验证结果如图3所示，拟合优度高达98.95%，说明预测模型的准确率较高。
35.实施例3一种考虑全过程优化断块油藏水驱采收率预测系统，包括：断块油藏水驱采收率的影响因素确定模块，被配置为：确定断块油藏水驱采收率的影响因素；断块油藏水驱采收率的主控参数筛选模块，被配置为：筛选断块油藏水驱采收率的主控参数；断块油藏水驱采收率与主控参数的单因素相关关系确定模块，被配置为：确定断块油藏水驱采收率与主控参数的单因素相关关系；多因素正交试验方案设计模块，被配置为：基于主控参数设计多因素正交试验方案；试验方案全过程水驱优化模块，被配置为：针对每个试验方案进行全过程水驱优化；断块油藏水驱采收率预测模型建立模块，被配置为：建立断块油藏水驱采收率预测模型；断块油藏水驱采收率求取模块，被配置为：根据建立的断块油藏水驱采收率预测模型，求取断块油藏水驱采收率。