一种气窜通道体积计算方法及系统

1.本发明涉及油气田开发技术领域，特别是涉及一种气窜通道体积计算方法与系统。


背景技术：

2.注气提高采收率以其驱油效率高等优点被广泛应用于油田开发过程中。然而，由于油气间的流度差异，注入气易于在原油中发生黏性指进从而过早地到达生产井形成气窜，造成油田开发效果变差。因此，合理调控气窜通道、抑制注入气快速窜进对提高注入气波及程度、改善气驱开发效果至关重要。气窜通道体积是其封堵方案设计中的重要参数。准确计算气窜通道体积对气窜调控方案的设计具有重要意义。
3.现有技术中，专利cn113863920a公开了一种气窜通道体积监测方法，将油藏气驱开采时产生的气窜通道近似简化为圆形毛细管束模型进而对气窜通道体积进行计算。但是该方法仅能对一注一采条件下的气窜通道体积进行计算，无法应用于实际矿场中多注多采的情况。专利cn113653475a公开了一种泡沫驱气窜通道的治理与利用方法，其中涉及使用采出井的示踪剂浓度及井筒参数计算气窜通道体积的方法。然而由于井间示踪剂测试成本较高，现场实际的示踪剂资料较为有限，仅有部分生产井会进行示踪剂检测，因此该方法无法应用于现场所有井的气窜通道体积计算。专利cn111852417a公开了一种二氧化碳驱油藏气窜通道快速反演方法和装置，但该方法使用简单的算术平均将注气井的注气量劈分到不同生产井的方向，没有考虑实际油藏中地质因素和开发因素对气体流动过程的影响，因此计算结果存在较大偏差。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种准确性高的气窜通道体积计算方法及系统。
5.为实现上述目的，一种气窜通道体积计算方法，包括以下步骤：获取目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数以及第一生产井的示踪剂前缘推进速度；所述第一生产井为所述目标区块中具有示踪剂资料的生产井；根据所述目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数以及所述第一生产井的示踪剂前缘推进速度，确定第二生产井在假设具有示踪剂资料的情况下的示踪剂前缘推进速度；所述第二生产井为所述目标区块中不具有示踪剂资料的生产井；将所述目标区块的地质资料和所述目标区块中各生产井与注气井的生产动态资料输入至训练好的日注入气体积预测模型，得到所述目标区块中各生产井方向的日注入气体积；所述日注入气体积预测模型为以所述区块的地质资料和所述历史生产动态资料为输入，以所述地质资料和所述历史生产动态资料对应条件下油藏数值模拟得到的各生产井方向的日注入气体积作为标签训练得到的模型；根据所述目标区块中各生产井的示踪剂前缘推进速度和日注入气体积，计算得到所述目标区块中各生产井的气窜通道体积。
6.可选的，根据所述目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数以及所述第一生产井的示踪剂前缘推进速度，确定第二生产井在假设具有示踪剂资料的情况下的示踪剂前缘推进速度，具体包括：根据所述第一生产井的示踪剂前缘推进速度和各所述第一生产井与注气井之间的井间连通性系数，确定示踪剂前缘推进速度与对应井间连通性系数之间的拟合关系式；将所述第二生产井的井间连通性系数代入所述拟合关系式，得到所述第二生产井对应的示踪剂前缘推进速度。
7.可选的，所述方法还包括对所述日注入气体积预测模型进行训练，具体为：获取区块数据资料，所述区块数据资料包括所述目标区块的地质资料以及历史生产动态资料；构建注入气体积样本库，所述注入气体积样本库的构建包括：根据所述地质资料构建地质模型；根据所述历史生产动态资料设置注采参数进行油藏数值模拟，得到所述地质资料和所述历史生产动态资料对应条件下的各生产井方向的日注入气体积；根据所述地质资料、所述历史生产动态资料和对应条件下所述各生产井方向的日注入气体积，构成注入气体积样本库中的一组数据；以所述注入气体积样本数据库中所述地质资料和所述历史生产动态资料为输入，以所述地质资料和所述历史生产动态资料对应条件下各生产井方向的日注入气体积作为标签，对日注入气体积预测模型进行训练，得到训练好的日注入气体积预测模型。
8.可选的，在所述获取目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数以及第一生产井的示踪剂前缘推进速度之前，还包括：获取所述目标区块的地质资料和生产动态资料；根据所述目标区块的地质资料和生产动态资料，计算所述目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数。
9.可选的，所述生产动态资料包括目标区块中各口注气井的注气量、各口生产井的产量和井底流压。
10.可选的，所述地质资料包括目标区块的孔隙度、渗透率、油层厚度、地层压力、油气最小混相压力、油气粘度比和相对渗透率曲线。
11.可选的，所述目标区块中各生产井与注气井的连通性系数的数学模型如下：可选的，所述目标区块中各生产井与注气井的连通性系数的数学模型如下：
其中，为数学模型求解的目标函数，λj为第j口生产井与注气井之间的连通性系数；n为生产井的个数；qj(t)为公式计算得到的第j口生产井在t时刻的日产液量；为实际生产动态资料中第j口生产井在t时刻的日产液量；为第j口生产井的时间常数；t0为初始生产时刻；t为当前生产时刻；i(ξ)为实际生产动态资料中注气井在ξ时刻对应的地下日注气量；vj为第j口生产井对应的采油指数；为第j口生产井在t时刻的井底流压。
12.可选的，根据所述各生产井的示踪剂前缘推进速度和日注入气体积，计算得到各生产井的气窜通道体积，具体包括：根据aj=qj/vj计算各生产井方向的气窜通道截面积；其中，aj为第j口生产井方向的气窜通道截面积；qj为第j口生产井方向的日注入气体积；vj为第j口生产井方向的示踪剂前缘推进速度；根据vj=ajlj计算气窜通道体积；其中，vj为第j口生产井的气窜通道体积；lj为第j口生产井对应的注采井距。
13.本发明还提供了一种气窜通道体积计算系统，包括：获取模块，用于获取目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数以及第一生产井的示踪剂前缘推进速度；所述第一生产井为所述目标区块中具有示踪剂资料的生产井；示踪剂前缘推进速度计算模块，用于根据所述目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数以及所述第一生产井的示踪剂前缘推进速度，确定第二生产井在假设具有示踪剂资料的情况下的示踪剂前缘推进速度；所述第二生产井为所述目标区块中不具有示踪剂资料的生产井；日注入气体积计算模块，用于将所述目标区块的地质资料和所述目标区块中各生产井与注气井的生产动态资料输入至训练好的日注入气体积预测模型，得到所述目标区块中各生产井方向的日注入气体积；所述日注入气体积预测模型为以所述区块的地质资料和所述历史生产动态资料为输入，以所述地质资料和所述历史生产动态资料对应条件下油藏数值模拟得到的各生产井方向的日注入气体积作为标签训练得到的模型；气窜通道体积计算模块，用于根据所述目标区块中各生产井的示踪剂前缘推进速度和日注入气体积，计算得到所述目标区块中各生产井的气窜通道体积。
14.可选的，所述示踪剂前缘推进速度计算模块，具体包括：
拟合关系式确定单元，用于根据所述第一生产井的示踪剂前缘推进速度和各所述第一生产井与注气井之间的井间连通性系数，确定示踪剂前缘推进速度与对应井间连通性系数之间的拟合关系式；示踪剂前缘推进速度计算单元，用于将所述第二生产井的井间连通性系数代入所述拟合关系式，得到所述第二生产井对应的示踪剂前缘推进速度。
15.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种气窜通道体积计算方法及系统，其中获取目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数，并根据现场已有示踪剂资料的生产井的示踪剂前缘推进速度以及对应目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数，预测出不具有示踪剂资料的生产井的示踪剂前缘推进速度，通过将目标区块的地质资料和生产动态资料输入至训练好的日注入气体积预测模型，得到目标区块中各生产井方向的日注入气体积，根据目标区块中各生产井的示踪剂前缘推进速度和日注入气体积，计算得到目标区块中各生产井的气窜通道体积。由于本发明对不具有示踪剂资料的生产井进行示踪剂前缘推进速度的预测，且目标区块中各生产井方向的日注入气体积是通过训练好的日注入气体积预测模型计算得到。因此，本发明能够对现场所有生产井的气窜通道体积进行计算，同时还可以全面考虑注气过程中各种地质因素和开发因素的影响，在一注一采的条件和多注多采的条件下，均能够对目标区块的气窜通道体积进行精确计算，使本发明提供的气窜通道体积计算方法具有准确度高、适用性强的特性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明提供的气窜通道体积计算方法流程图；图2为本发明提供的示踪剂前缘推进速度和井间连通性系数关系图；图3为本发明提供的不同生产井气窜通道体积计算时对应计算区域的示意图；图4为本发明提供的xgboost模型预测得到的不同生产井方向的日注入气体积和实际日注入气体积关系图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本发明的目的是提供一种准确性高的气窜通道体积计算方法及系统。
20.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
21.本技术提供的气窜通道体积计算方法包括以下步骤：
步骤1：获取目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数以及第一生产井的示踪剂前缘推进速度；所述第一生产井为所述目标区块中具有示踪剂资料的生产井。
22.步骤2：根据所述目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数以及所述第一生产井的示踪剂前缘推进速度，确定第二生产井在假设具有示踪剂资料的情况下的示踪剂前缘推进速度；所述第二生产井为所述目标区块中不具有示踪剂资料的生产井。
23.步骤3：将所述目标区块的地质资料和所述目标区块中各生产井与注气井的生产动态资料输入至训练好的日注入气体积预测模型，得到所述目标区块中各生产井方向的日注入气体积；所述日注入气体积预测模型为以所述区块的地质资料和所述历史生产动态资料为输入，以所述地质资料和所述历史生产动态资料对应条件下油藏数值模拟得到的各生产井方向的日注入气体积作为标签训练得到的模型。
24.步骤4：根据所述目标区块中各生产井的示踪剂前缘推进速度和日注入气体积，计算得到所述目标区块中各生产井的气窜通道体积。
25.在一些实施例中，在步骤1之前，还需要对目标区块中各生产井与注气井的连通性系数进行计算。
26.其中，生产动态资料可以包括注气井的注气量、生产井的产气量和井底流压、示踪剂资料等，地质资料可以包括孔隙度、渗透率、油层厚度、地层压力、油气最小混相压力、油气粘度比和相对渗透率曲线等。相对渗透率曲线可以直接得到残余油饱和度、束缚水饱和度。
27.利用生产动态资料中的注气井注气量、生产井产气量和井底流压进行各生产井与注气井之间动态连通性的分析，具体数学模型为：注气井之间动态连通性的分析，具体数学模型为：注气井之间动态连通性的分析，具体数学模型为：其中，为数学模型求解的目标函数，λj为第j口生产井与注气井之间
的连通性系数；n为生产井的个数；qj(t)为公式计算得到的第j口生产井在t时刻的日产液量；为实际生产动态资料中第j口生产井在t时刻的日产液量；为第j口生产井的时间常数；t0为初始生产时刻；t为当前生产时刻；i(ξ)为实际生产动态资料中注气井在ξ时刻对应的地下日注气量；vj为第j口生产井对应的采油指数；为第j口生产井在t时刻的井底流压。
28.具体的，可以采用生物地理学优化算法（bbo）对上述连通性系数进行优化求解，本技术采用的优化算法中，以初始种群规模设为5，最大迭代次数设为12为例，求解得到不同生产井与注气井之间的连通性系数如表1所示。
29.表1 不同生产井与注气井间的连通性系数表2 第一生产井示踪剂前缘推进速度表2展示了一个具体示例中第一生产井的示踪剂前缘推进速度数据。通过获取第一生产井的示踪剂前缘推进速度以及第一生产井与注气井间的连通性系数，绘制第一生产井的示踪剂前缘推进速度和对应的井间连通性系数的散点图，如图2所示，并使用线性关系对其进行拟合，得到目标区块示踪剂前缘推进速度和井间连通性系数的关系式，在本示例中，该关系式为vj=27.8326λj 0.7454，然后将第二生产井中的连通性系数代入目标区块示踪剂前缘推进速度和井间连通性系数的关系式，从而得到第二生产井的示踪剂前缘推进速度，如表3所示。
30.表3 第二生产井示踪剂前缘推进速度在一些实施例中，步骤3中日注入气体积预测模型的训练步骤如下：获取区块数据资料，所述区块数据资料是根据目标区块的地质资料和历史生产动态资料中数据的分布范围，通过采样获得的具有目标区块特征的数据样本。
31.构建注入气体积样本库，所述的注入气体积样本库构建包括根据上述区块数据样本库中的地质资料构建地质模型，再根据上述区块数据样本库中的历史生产动态资料设置注采参数进行油藏数值模拟，进而得到该地质条件和生产动态条件下的各生产井方向的日注入气体积，地质条件、生产动态条件和各生产井方向的日注入气体积一同构成注入气体积样本库中的一组数据。
32.以所述注入气体积样本数据库中的地质资料、生产动态资料为输入，以所述注入
气体积样本库中各生产井方向的日注入气体积作为标签，对日注入气体积预测模型进行训练，得到训练好的日注入气体积预测模型。
33.其中，目标区块的地质资料包括孔隙度、渗透率、油层厚度、地层压力、油气最小混相压力以及油气粘度比，目标区块中各生产井与注气井的历史生产动态资料包括注气井的注气量、生产井的产液量和井底流压等。
34.区块数据样本库构建时的采样方式可以选取拉丁超立方采样；根据区块数据样本库中的地质资料构建地质模型，其中构建地质模型的软件可以是斯伦贝谢公司的petrel软件、贝克休斯公司的jewel suite软件或其他；得到油藏数值模拟结果后，根据计算不同生产井方向的日注入气体积vj，其中，i，j，k分别对应数值模拟网格中x，y，z方向的位置；s
gi,j,k
为（i，j，k）网格位置处的含气饱和度；φ
i,j,k
网格位置处的孔隙度；δx，δy，δz分别是数值模拟中x，y，z方向的网格长度；δt为数值模拟的天数；sj为第j口生产井对应的计算区域，详见图3。
35.在一些实施例中，日注入气体积预测模型可以采用xgboost模型。
36.模型采用python中的xgboost包进行构建，调节模型参数使得预测误差最小，最终构建模型所用的参数具体如下：迭代次数500；学习率0.08；损失函数类型rmse；最大树深度6；最大叶子数量36；随机样本比例0.8。预测得到的不同生产井方向的日注入气体积和实际日注入气体积如图4所示。从图4中可以看出预测结果与实际结果吻合较好（分布在45
°
线附近），证实了构建的xgboost模型的准确性。
37.本实施例中，步骤3得到的各生产井方向的日注入气体积计算结果如表4所示。
38.表4 实际区块中各生产井方向的日注入气体积本实施例中，步骤4采用下式对气窜通道截面积进行计算，计算结果如表5所示。
39.aj=qj/v
j，
其中，aj为第j口生产井方向的气窜通道截面积；qj为第j口生产井方向的日注入气体积；vj为第j口生产井方向的示踪剂前缘推进速度。
40.表5 目标区块中各生产井方向气窜通道截面积不同生产井与注入井之间的距离如表6所示，不同生产井的气窜通道体积采用下式计算：vj=ajlj其中，vj表示第j口生产井的气窜通道体积；lj表示第j口生产井对应的注采井距。
41.表6 目标区块中各生产井与注气井的距离将注采井间距离代入上述公式计算得到目标区块中各生产井的气窜通道体积，如表7所示。
42.表7 目标区块中各生产井对应的气窜通道体积本发明还提供了一种气窜通道体积计算系统，包括：获取模块，用于获取目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数以及第一生产井的示踪剂前缘推进速度；所述第一生产井为所述目标区块中具有示踪剂资料的生产井。
43.示踪剂前缘推进速度计算模块，用于根据所述目标区块中各生产井与注气井之间的连通性系数以及所述第一生产井的示踪剂前缘推进速度，确定第二生产井在假设具有示踪剂资料的情况下的示踪剂前缘推进速度；所述第二生产井为所述目标区块中不具有示踪剂资料的生产井。
44.日注入气体积计算模块，用于将所述目标区块的地质资料和所述目标区块中各生产井与注气井的生产动态资料输入至训练好的日注入气体积预测模型，得到所述目标区块中各生产井方向的日注入气体积；所述日注入气体积预测模型为以所述区块的地质资料和所述历史生产动态资料为输入，以所述地质资料和所述历史生产动态资料对应条件下油藏数值模拟得到的各生产井方向的日注入气体积作为标签训练得到的模型。
45.气窜通道体积计算模块，用于根据所述目标区块中各生产井的示踪剂前缘推进速度和日注入气体积，计算得到所述目标区块中各生产井的气窜通道体积。
46.所述示踪剂前缘推进速度计算模块，具体包括：拟合关系式确定单元，用于根据所述第一生产井的示踪剂前缘推进速度和各所述第一生产井与注气井之间的井间连通性系数，确定示踪剂前缘推进速度与对应井间连通性系数之间的拟合关系式。
47.示踪剂前缘推进速度计算单元，用于将所述第二生产井的井间连通性系数代入所述拟合关系式，得到所述第二生产井对应的示踪剂前缘推进速度。
48.综上所述，本发明具有以下优点：利用已有示踪剂资料的生产井的示踪剂前缘推进速度以及井间动态连通性反演结果预测未进行示踪剂检测的生产井的示踪剂前缘推进
速度，解决了由于示踪剂检测成本高、流程复杂而导致的仅有部分生产井有示踪剂资料的问题，进而可对目标区块中的各生产井进行气窜通道体积的计算。并且通过将目标区块的地质资料和生产动态资料输入至训练好的日注入气体积预测模型，可以全面地考虑注气过程中各种地质因素和开发因素的影响，在此基础上，利用xgboost得到的日注入气体积准确性高，而且预测模型构建完成后可以在目标区块反复使用，适用性强。将二者结合极大程度地提高了气窜通道体积计算的精度，且方便简单，便于现场应用。
49.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
50.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。