【摘要】在進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，很多油田開(kāi)發(fā)人員無(wú)法對(duì)油藏認(rèn)識(shí)程度進(jìn)行主觀認(rèn)識(shí)，使得油田在開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在許多不確定性問(wèn)題。本文從油田開(kāi)發(fā)中的不確定性問(wèn)題進(jìn)行分析研究，從隨機(jī)建模技術(shù)、最優(yōu)化以及數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法展開(kāi)研究，以供業(yè)內(nèi)人士參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】油田開(kāi)發(fā)；不確定性；求解方法

一、問(wèn)題的提出

在對(duì)油田進(jìn)行開(kāi)發(fā)的時(shí)候，最重要的是獲得最高開(kāi)采率。要達(dá)到這一目的，必須從油田的實(shí)際情況出發(fā)，以最少的投資以及最適合的速度去獲得最大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及企業(yè)效益。通常情況下，原油所埋藏的深度是在地下幾百米甚至是幾千米的地方，要進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)，需要對(duì)油藏的靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行分析，這樣才能確定穩(wěn)產(chǎn)措施、剩余油的分布情況。但是許多進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)的人員的主觀認(rèn)識(shí)具有不確定性。因此，需要采取隨機(jī)建模、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和最優(yōu)化等方法來(lái)解決上述問(wèn)題。

二、用于油藏描述的隨機(jī)建模技術(shù)

在油田的開(kāi)發(fā)工作中，最基礎(chǔ)的工作就是油藏的描述。它的存在是為了將地下油氣藏的流體、地層以及構(gòu)造模型探查清楚，以便對(duì)油藏的靜態(tài)模型進(jìn)行三維、定量的建立，并且油藏描述也是油田自始至終開(kāi)發(fā)決策、修訂以及實(shí)施的根本依據(jù)。

油田具有確定性質(zhì)的是地下儲(chǔ)層部分，在自然作用下地質(zhì)經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)的變化從而綜合演變來(lái)的。

為了探查到沙體以及物性在地下實(shí)際情況，需要對(duì)油田的地下儲(chǔ)層部分進(jìn)行建模分析。但是在對(duì)地下儲(chǔ)層進(jìn)行建模的過(guò)程中，存在著多方面的問(wèn)題。首先是地下儲(chǔ)層的空間配置以及參數(shù)空間變化復(fù)雜多樣，難以掌握地下儲(chǔ)層的確定性質(zhì)，其次是建立地質(zhì)模型所需要資料不夠完善，因此就造成了地質(zhì)模型建立的不確定性。為了解決地下儲(chǔ)層建模的不確定，隨機(jī)建模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，能夠有效的解決地下儲(chǔ)層建模中存在的問(wèn)題，在近些年來(lái)被廣泛應(yīng)用于油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中。

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，油藏的地下儲(chǔ)層隨即建模技術(shù)開(kāi)始興起，它不但能夠客觀的反映存在的隨機(jī)性，還能夠遵循地下儲(chǔ)層的地質(zhì)規(guī)律，同時(shí)的能夠解決由于現(xiàn)存資料不足而對(duì)地下儲(chǔ)層建模造成的不確定性，因此成為油氣田開(kāi)發(fā)策略中一個(gè)重要解決辦法。

隨機(jī)建模的步驟應(yīng)包括兩種模型兩個(gè)階段的模擬：

第一階段，利用離散模擬方法（包括示性點(diǎn)過(guò)程、馬爾可夫隨機(jī)域法、截?cái)喔咚狗?、兩點(diǎn)直方圖法等），根據(jù)地震資料、測(cè)井資料和露頭類比資料對(duì)與地質(zhì)和沉積相有關(guān)的大范圍非均質(zhì)地層進(jìn)行模擬。

第二階段，在第一階段模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用連續(xù)模擬方法（包括序貫高斯模擬法、序貫指示模擬法、分形隨機(jī)函數(shù)法、多變量聯(lián)合條件模擬等），對(duì)不同沉積相帶的各種物性參數(shù)進(jìn)行模擬。在這一階段，不同沉積相帶的參數(shù)是有差別的，應(yīng)根據(jù)巖心資料和露頭資料來(lái)確定變量、各變量間的關(guān)系及空間結(jié)構(gòu)，求取有關(guān)的模擬參數(shù)。

空間結(jié)構(gòu)以及地址形態(tài)是第一階段的模擬所重要提供的方面，而巖石類的參數(shù)在小范圍內(nèi)的變化規(guī)律是第二階段所提供的。

與確定性建模方法的一點(diǎn)重要差別是隨機(jī)建模方法，是在一定范圍內(nèi)有幾個(gè)可以實(shí)現(xiàn)的地下儲(chǔ)層模型，而不是一個(gè)，這樣能夠充分保證在一定風(fēng)險(xiǎn)范圍內(nèi)正確的進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)決策。在隨機(jī)建模方法中，每一種模型的建立都是等概率的，也就是說(shuō)控制點(diǎn)參數(shù)值的統(tǒng)計(jì)分布與所模擬的參數(shù)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論分布具有相同的熱癥。地下儲(chǔ)層的不確定性能夠直接從各個(gè)模型之間的差別中體現(xiàn)出來(lái)，如果隨即模型中的幾個(gè)模型相差很小，或者相同，就說(shuō)明地下儲(chǔ)層的的不確定性因素很少。如果幾個(gè)模型之間相差較大，就說(shuō)明地下儲(chǔ)層的不確定因素多。因此，地下儲(chǔ)層的不確定性評(píng)價(jià)可以通過(guò)隨機(jī)建模的方式來(lái)進(jìn)行。

三、用于措施宏觀決策的最優(yōu)化方法

在油田開(kāi)發(fā)的不同階段，其共同問(wèn)題都是如何在有限的資源利用下實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。而不同的開(kāi)發(fā)效果是由不同的穩(wěn)產(chǎn)措施以及產(chǎn)量構(gòu)成來(lái)決定的，而這些穩(wěn)產(chǎn)措施以及產(chǎn)量構(gòu)成都是具有不確定性的，因此需要使用最優(yōu)化方法來(lái)解決這一問(wèn)題。

就水驅(qū)油田穩(wěn)產(chǎn)措施規(guī)劃而言，在考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)最佳的情況下，利用最優(yōu)化理論建立一個(gè)典型的油田穩(wěn)產(chǎn)措施配置模型，該模型由目標(biāo)函數(shù)和約束條件兩部分組成，目標(biāo)函數(shù)是為了求解整個(gè)規(guī)劃期內(nèi)各項(xiàng)穩(wěn)產(chǎn)措施的費(fèi)用極小值或是偏差最小值。約束條件是根據(jù)油田開(kāi)發(fā)實(shí)際所設(shè)立的，一般包括產(chǎn)油量約束（規(guī)定了規(guī)劃期內(nèi)全油田或開(kāi)發(fā)區(qū)逐年必須完成的原油生產(chǎn)任務(wù)）、產(chǎn)水量約束（規(guī)定了全油田在規(guī)劃期內(nèi)年產(chǎn)水量最高界限，使油田的含水率控制在規(guī)定的范圍內(nèi)）、措施工作量約束（規(guī)定了全油田對(duì)于各段增產(chǎn)措施的工作量界限，在這個(gè)界限內(nèi)的工作是油田實(shí)際能力所能完成的）及根據(jù)油田開(kāi)發(fā)調(diào)整的方針原則必須建立的其他約束。

在隨機(jī)規(guī)劃方法進(jìn)行中，增產(chǎn)措施效果的不確定性得到了充分的考慮，促進(jìn)了開(kāi)發(fā)實(shí)際情況的真實(shí)反映。這個(gè)模型不但能夠滿足增注水量以及增油產(chǎn)量，還能夠滿足成本以及措施量的限制等問(wèn)題，使得模型與規(guī)劃方案達(dá)到最小的偏差。

而通過(guò)模擬自然化進(jìn)程搜索最優(yōu)解的方法是遺傳算法，它能夠很好的解決油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中復(fù)雜的全局優(yōu)化問(wèn)題，并得到了成功的應(yīng)用。因此，傳統(tǒng)方法中無(wú)法解決的模糊規(guī)劃問(wèn)題，可以采用遺傳算法來(lái)解決。

在應(yīng)用最優(yōu)化理論進(jìn)行穩(wěn)產(chǎn)措施的宏觀規(guī)劃，可以在考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)最佳的情況下看，兼顧油田未來(lái)措施產(chǎn)量的不確定性，在眾多的規(guī)劃方案中村求最優(yōu)的規(guī)劃方案。

四、用于產(chǎn)量預(yù)測(cè)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法

在油田開(kāi)采過(guò)程中，要根據(jù)各種動(dòng)態(tài)指標(biāo)的變化及時(shí)對(duì)油田開(kāi)發(fā)方案進(jìn)行調(diào)整，這是十分重要的。由于油藏是在地下的，其中的具體情況無(wú)法細(xì)致的進(jìn)行把握，因此增加了動(dòng)態(tài)指標(biāo)預(yù)測(cè)的不確定性。在預(yù)測(cè)油田產(chǎn)量這一方面，出現(xiàn)了許多以數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)模型。其中，在各種預(yù)測(cè)模型中灰色系統(tǒng)理論是較為成熟且準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)理論。用灰色建模方法來(lái)對(duì)趨勢(shì)項(xiàng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建立，之后要進(jìn)行時(shí)間序列的分析，這是需要對(duì)趨勢(shì)項(xiàng)進(jìn)行剔除之后進(jìn)行的。

油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的產(chǎn)量預(yù)測(cè)，如果應(yīng)用灰色理論等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行。不但能夠?qū)⒂吞镩_(kāi)發(fā)過(guò)程中開(kāi)采變量以及隨即特征進(jìn)行準(zhǔn)確性較高的反映，還能夠?qū)ξ磥?lái)油田產(chǎn)量的不確定性進(jìn)行較高準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)。這些都能夠成為油田產(chǎn)量預(yù)測(cè)中較為實(shí)用的方法。并且在對(duì)油田的未來(lái)產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)分析的時(shí)候，可以不許進(jìn)行大規(guī)模的計(jì)算。

五、結(jié)束語(yǔ)

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，因?yàn)榧夹g(shù)水平和研究手段的不同，產(chǎn)生了油田開(kāi)發(fā)人員對(duì)研究對(duì)象主觀認(rèn)識(shí)的不確定性。通過(guò)對(duì)隨即建模方法的利用，可以更為準(zhǔn)確的對(duì)地下儲(chǔ)層的情況進(jìn)行掌握和了解，而油田未來(lái)產(chǎn)量就可以通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，綜合利用建模技術(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法以及最優(yōu)化能夠解決油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的不確定因素，達(dá)到資源與技術(shù)的最優(yōu)化配置。

參考文獻(xiàn)

[1]沈平平，宋新民，曹宏.現(xiàn)代油藏描述新方法[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003：1572178.

[2]張團(tuán)峰，王家華.儲(chǔ)層隨機(jī)建模和隨機(jī)模擬原理[J].測(cè)井技術(shù)，1995，19（6）：3912397.

[3]陳月明.水驅(qū)油田高含水期穩(wěn)產(chǎn)措施宏觀決策方法[M].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006：892123，2082252

[4]孫夢(mèng)茹.基于模糊綜合評(píng)判的剩余油分布定量預(yù)測(cè)[J].油氣地質(zhì)與采收率，2005，12（2）：52254.

李錄兵，長(zhǎng)江大學(xué)工程碩士在讀。