李功權(quán)

（長江大學地球科學學院，湖北 荊州434203）

隨著油氣田開發(fā)生產(chǎn)的深入，高采出程度、高產(chǎn)液指數(shù)、高含水的嚴峻形勢要求對油藏的開發(fā)狀況進行全面及時的了解［1］。隨著投產(chǎn)井數(shù)的逐步增加，油田開發(fā)生產(chǎn)的動態(tài)數(shù)據(jù)，如地質(zhì)、油藏工程、注水、采油氣、分析化驗等數(shù)據(jù)越來越龐大，致使傳統(tǒng)的單一的研究方法已經(jīng)不能夠滿足日常生產(chǎn)管理的需要，如對油層的分注、陪產(chǎn)等［2］。目前，各油田勘探開發(fā)數(shù)據(jù)庫已經(jīng)初步建成，但開發(fā)的管理系統(tǒng)多數(shù)僅僅局限在數(shù)據(jù)的錄入、編輯、匯總、報表的生成及日常生產(chǎn)管理等方面，數(shù)據(jù)的綜合分析功能還不強，不便于指導油田生產(chǎn)管理［3］。GIS是對空間數(shù)據(jù)進行獲取、存儲、查詢、分析、展示和應(yīng)用的計算機系統(tǒng)，利用GIS系統(tǒng)的功能對大量的開發(fā)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時分析，把查詢和分析結(jié)果以圖形化的形式展現(xiàn)在石油工程師面前，便于對油藏的開發(fā)形勢進行實時動態(tài)分析，對油藏開發(fā)細分、注采井網(wǎng)的完善、提高油藏的采收率有極大的指導作用［4－6］。筆者以GIS理論和技術(shù)作指導，利用SQL Ser ver構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫，以Arc Engine開發(fā)環(huán)境下構(gòu)建油藏動態(tài)分析系統(tǒng)，期望對油田開發(fā)生產(chǎn)中的多種信息進行整合，對數(shù)據(jù)庫進行深度挖掘，以圖件、報表等多種樣式、及時、快速、準確地將油藏綜合信息提供給油藏分析人員。

1 系統(tǒng)分析及設(shè)計

1.1 系統(tǒng)目標

利用地理信息系統(tǒng)（GIS）和空間數(shù)據(jù)庫（SDBMS）等技術(shù)，建立實時、高效、實用、可靠的油田開發(fā)動態(tài)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)的具體實現(xiàn)目標如下：

1）完善的數(shù)據(jù)管理功能 針對油田開發(fā)生產(chǎn)中涉及到的各種數(shù)據(jù)，包括區(qū)塊的巖石特征數(shù)據(jù)、流體性質(zhì)數(shù)據(jù)、平衡區(qū)數(shù)據(jù)、井生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)和初始場、動態(tài)場數(shù)據(jù)等。設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫；建立功能齊全的數(shù)據(jù)管理模塊，實現(xiàn)油田、單元、單井等數(shù)據(jù)的導入、導出，也能將查詢的結(jié)果方便地導出。

2）方便、靈活的查詢手段 提供多種信息查詢方法，用戶根據(jù)自己的需要進行多種查詢，精確檢索出用戶所需的油田、開發(fā)單元、油水井的生產(chǎn)信息。

3）油田開發(fā)常用圖件的制作 油層頂面構(gòu)造圖、油層連通圖、油藏剖面圖、含水分布圖、等壓圖、注水強度圖、采液強度圖、開采現(xiàn)狀圖、開采曲線、產(chǎn)量構(gòu)成曲線、產(chǎn)量遞減曲線、水驅(qū)特征曲線、含水與采出程度關(guān)系曲線、水驅(qū)指數(shù)與采出程度關(guān)系曲線、存水率與采出程度關(guān)系曲線。

4）高效靈活的動態(tài)分析方法 按區(qū)塊、單井、單層分析各項開發(fā)指標，計算單層剩余可采儲量等。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

1）單井動態(tài)分析 作為井組和區(qū)塊動態(tài)分析的基礎(chǔ)，應(yīng)分別對采油（氣）和注水（氣）井分別進行開發(fā)產(chǎn)量、壓力、含水等指標分析。主要功能是對單井按要求篩選，對篩選出單井的開發(fā)數(shù)據(jù)進行查詢、匯總、單井圖、分級匯總等操作，包括采油井分析、注水井開發(fā)數(shù)據(jù)以及新井分析3個子模塊。

2）井組動態(tài)分析 以單井分析為基礎(chǔ)，注水井為中心，剖析油井生產(chǎn)狀況。主要功能是對井組注水見效判別、井組內(nèi)各小層開發(fā)指標的變化分析，對區(qū)塊的開發(fā)數(shù)據(jù)進行查詢、匯總、連通圖等圖件的自動生成、分級匯總等操作。

3）區(qū)塊動態(tài)分析 以單井、井組分析為基礎(chǔ)，對區(qū)塊作為整體進行評價，主要完成當前開發(fā)階段的分析評價，包括措施構(gòu)成數(shù)據(jù)、新井開發(fā)數(shù)據(jù)、稠油綜合數(shù)據(jù)、三采綜合數(shù)據(jù)5個子模塊。其主要功能包括開發(fā)形勢分析、水驅(qū)狀況分析、儲量動用程度分析、油水分布情況分析、遞減規(guī)律預測以及對對區(qū)塊數(shù)據(jù)按要求篩選、匯總、編圖等操作。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

4）油田潛力分析 根據(jù)上述分析結(jié)果編制油層物性、剩余油分布、沉積微相等參數(shù)的平面分布圖及多參數(shù)平面分布的疊加分析，為確定調(diào)整挖潛有利目標、油藏整體開發(fā)規(guī)劃及調(diào)整部署提供決策支持。

1.3 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計為清晰的3層架構(gòu)：功能表現(xiàn)層、邏輯應(yīng)用層和數(shù)據(jù)服務(wù)層（見圖1）。表現(xiàn)層是通過圖形用戶界面來表現(xiàn)系統(tǒng)可提供的功能與信息，并實現(xiàn)與用戶的動態(tài)交互。邏輯應(yīng)用層是實現(xiàn)系統(tǒng)功能應(yīng)用的核心層，包括底層的數(shù)據(jù)源管理組件、圖形繪制組件和專業(yè)算法組件。數(shù)據(jù)服務(wù)層提供數(shù)據(jù)存儲管理的服務(wù)，主要是用SQL Server數(shù)據(jù)庫存儲管理系統(tǒng)所需信息和空間數(shù)據(jù)等。

圖2 系統(tǒng)E－R圖

1.4 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計

許多開發(fā)資料都與空間位置有關(guān)，進行空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計是必不可少的環(huán)節(jié)［7］。空間數(shù)據(jù)可分為2大類：一類是地理數(shù)據(jù)，包括礦區(qū)地圖、集輸管網(wǎng)分布、地面設(shè)備分布；另一類是開發(fā)動態(tài)分析所需的空間數(shù)據(jù)，如連井剖面、單井生產(chǎn)數(shù)據(jù)、油層頂面構(gòu)造、油層物性平面分布等。該系統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù)管理以A2數(shù)據(jù)庫為藍本，重點研究油藏動態(tài)分析的相關(guān)數(shù)據(jù)表。系統(tǒng)主要用于區(qū)塊、井組、單井信息的查詢與動態(tài)分析，包含有油田、單元、單井基礎(chǔ)信息、生產(chǎn)信息等實體，并且相互間存在一定關(guān)系，圖2為其E－R圖。

2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

Arc GIS有一個定義明確的處理數(shù)據(jù)的模型（Geodatabase），該模型定義了所有在Arc GIS中可以被使用的數(shù)據(jù)類型，如coverages、柵格、影像以及不規(guī)則三角網(wǎng)（TINs），Geodatabase管理的地理信息數(shù)據(jù)和在RDBMS中的數(shù)據(jù)類型相同，支持在標準的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）表中存儲和管理地理信息，基于數(shù)據(jù)庫的geodatabases可以支持海量數(shù)據(jù)以及多用戶并發(fā)?？梢圆捎肎eodatabase來存儲本系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫采用Sql Ser ver2008。

Arc GIS Engine是ESRI公司為GIS開發(fā)者提供的一套創(chuàng)建GIS程序的組件，可以快速方便地構(gòu)建所需的GIS應(yīng)用［8］。利 用 Arc GIS Engine，開發(fā)者也能將Arc GIS功能集成到一些應(yīng)用軟件。其主要功能包括空間數(shù)據(jù)庫的訪問、空間分析方法、地圖的展現(xiàn)等（見圖3）?？梢?，Arc Engine提供的地圖基本功能給油藏動態(tài)分析提供查詢和數(shù)據(jù)編輯，其專題地圖的制作功能可以用來編制各種開采指標分布圖，其空間分析功能，特別是疊加分析功能可以幫助把多參數(shù)的平面分布圖疊加形成有利的挖潛區(qū)［9］。

圖3 Arc GIS Engine平臺功能

圖4 系統(tǒng)主界面

3 應(yīng)用效果評價

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)，利用Arc Engine組件，采用C＃語言實現(xiàn)了該系統(tǒng)，并用華北石油局紅河55井區(qū)的動態(tài)實際進行了測試。系統(tǒng)主界面提供了井位圖、消息框、數(shù)據(jù)管理以及動態(tài)分析流程向?qū)Вㄒ妶D4）。井位圖提供了地圖的放大、縮小、漫游與圖層的管理等基本功能，在井位圖上可以方便地對井進行數(shù)據(jù)的查詢與編輯。

在井組分析中，需要考慮注水井和采油井之間的連通性，這就需要編制連井剖面圖（見圖5）。在每口井中可以標注測井曲線、生產(chǎn)曲線、射孔深度等信息，便于分析砂體連通性、砂體的物性變化規(guī)律等。

查詢和統(tǒng)計功能是對井、井組、區(qū)塊進行篩選，對滿足條件的數(shù)據(jù)進行匯總、繪圖等操作。自定義篩選主要可以進行3種情況的篩選：篩選某一時間點滿足某條件、篩選某一段時間內(nèi)各時間均滿足條件、篩選某一段時間內(nèi)部分時間點滿足某條件、篩選某2個時間點之間滿足某條件。在主界面上先選擇要研究的井、井組和區(qū)塊，然后再執(zhí)行相應(yīng)的操作（見圖6）。

4 結(jié) 語

筆者著眼于GIS技術(shù)與油藏動態(tài)分析知識的融合，緊緊圍繞GIS輔助油藏動態(tài)分析理論基礎(chǔ)、解決方案、實現(xiàn)流程等開展了深入研究。該平臺為油藏分析技術(shù)人員提供了一個適用、易操作的軟件平臺，包括可視化組件的開發(fā)，油藏動態(tài)分析各種圖幅的制作，開發(fā)數(shù)據(jù)的查詢、對比及計算、統(tǒng)計與分析以及分析輔助工具等，涵蓋了油藏動態(tài)分析工作的大部分內(nèi)容，提高了專業(yè)研究人員工作的工作效率，具有較好的應(yīng)用前景。

圖5 連井剖面圖

圖6 查詢與匯總

［1］姜漢橋，姚軍，姜瑞忠 .油藏工程原理與方法［M］.東營：中國石油大學出版社，2006：118－154.

［2］廖紅偉 .油藏動態(tài)分析大系統(tǒng)方法研究與應(yīng)用［D］.西安：西北大學，2002.

［3］賈俊山，魏明，黃文芬，等 .油藏工程軟件系統(tǒng)在孤東油田的應(yīng)用［J］.西南石油學院學報，2003，2（25）：47－50.

［4］鄔倫 .地理信息系統(tǒng)原理、方法和應(yīng)用［M］.北京：科學出版社，2001.

［5］陳強，王宏琳 .數(shù)字油田：集成油田的數(shù)據(jù)、信息、軟件和知識［J］.石油地球物理勘探，2002，37（1）：90－96.

［6］劉巖 .基于Web－GIS的油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化關(guān)鍵技術(shù)的研究［D］.大慶：大慶石油學院，2007.

［7］Egenhofer M J，Herring J R.Advances in spatial databases［A］.Proceedings of 4th International Sy mposiu m On SSD＇95［C］.Springer Inc，1995：23－27.

［8］劉仁義，劉南 .Arc GIS開發(fā)寶典：從入門到精通［D］.北京：科學出版社，2006.

［9］Goodchild M F.A spatial Analytical Perspective on Geographical Inf or mation Systems［J］ .Inter national Jour nal of Geographical Infor mation Systems，1987，1：327－334.