劉新光 張利軍 王 磊 李卓林 彭世強(qiáng) 袁忠超 焦松杰

(中海油研究總院， 北京 102200)

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一種新的油田開發(fā)類比方法
——圖形類比法

劉新光 張利軍 王 磊 李卓林 彭世強(qiáng) 袁忠超 焦松杰

(中海油研究總院， 北京 102200)

建立了一種新的油田開發(fā)相似性判斷方法，采用百分比排位對(duì)各參數(shù)進(jìn)行歸一化，利用多邊形形象展示油藏特征，使用疊合面積表征不同油藏間的相似性，采用極短軸表征油田開發(fā)的主控因素。該方法原理簡(jiǎn)單，在數(shù)據(jù)庫(kù)中存在大量油田資料時(shí)能迅速判斷最佳總體相似油田及最佳流動(dòng)相似、地層相似、流體相似油田，并進(jìn)行相似性排序。

類比方法； 油田開發(fā)； 雷達(dá)圖； 主控因素

類比法又叫類比廣延法[1]，其原理是以不同研究對(duì)象間某些相似關(guān)系作對(duì)照，推斷兩事物的其他相似性，一為已知，一為未知，從而達(dá)到預(yù)測(cè)的目的。類比法是油氣田勘探開發(fā)中常用的方法[2]。尤其在未投產(chǎn)油田開發(fā)前期研究中，已開發(fā)油田的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)對(duì)合理確定油田的配產(chǎn)、采油速度、產(chǎn)量變化規(guī)律、采收率等關(guān)鍵指標(biāo)有著重要的借鑒作用。

類比的核心在于相似油田的確定和可類比參數(shù)范圍的合理估計(jì)。其方法可分為經(jīng)驗(yàn)類比法和確定化類比法。經(jīng)驗(yàn)類比法是目前最常用的方法，但該方法帶有較強(qiáng)的主觀性，因?qū)W者的學(xué)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、能力的不同而產(chǎn)生較大的差異；另一方面，隨著開發(fā)資料的逐漸豐富，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在油田開發(fā)領(lǐng)域的大量應(yīng)用，可類比的基礎(chǔ)油田越來(lái)越多，研究層級(jí)也從油田逐漸細(xì)化到層組及開發(fā)單元，僅憑經(jīng)驗(yàn)及簡(jiǎn)單篩選很難準(zhǔn)確、快速地確定相似油田。

對(duì)于確定化類比方法的研究，已有部分學(xué)者進(jìn)行了探討。李斌等人將油田開發(fā)系統(tǒng)視為開放的、灰色的復(fù)雜巨系統(tǒng)，運(yùn)用相似性科學(xué)和灰色理論原理，研究了類比結(jié)果的定量化、確定化方法[3-4]；王飛宇[5]提出了運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)理論中層次分析法評(píng)價(jià)參數(shù)的加權(quán)關(guān)聯(lián)度，運(yùn)用多目標(biāo)決策理想點(diǎn)法對(duì)類比油藏進(jìn)行優(yōu)選。

采用灰色關(guān)聯(lián)方法，研究了渤海區(qū)域11個(gè)主要人工水驅(qū)油田25個(gè)開發(fā)區(qū)塊的采收率影響因素排序，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 渤海區(qū)域水驅(qū)油田采收率影響因素灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算表

分析25個(gè)人工水驅(qū)區(qū)塊各因素，溶解氣油比對(duì)采收率影響最大(0.95)，流度對(duì)采收率影響最小(0.86)，僅統(tǒng)計(jì)其中的19個(gè)稠油區(qū)塊時(shí)，單井控制儲(chǔ)量對(duì)采收率影響最大(0.85)，地層原油黏度對(duì)采收率的影響最小(0.77)。該結(jié)果明顯不符合實(shí)際，因此灰色理論方法不適用于判斷油田開發(fā)影響因素的重要性，也不適合以此為基礎(chǔ)進(jìn)行相似化判斷。

1 圖形化類比法

1.1 方法的提出

雷達(dá)圖法是經(jīng)濟(jì)學(xué)上表征公司綜合財(cái)務(wù)狀況的常用工具。依照雷達(dá)圖法，將影響油田開發(fā)的多個(gè)因素以數(shù)軸的形式表示，不同油田之間可以在同一張雷達(dá)圖上繪制出不同的形狀，形狀的疊合程度就代表了不同油田的相似性。

1.2 坐標(biāo)軸的選擇

對(duì)于油田前期研究的類比，由于目標(biāo)油田尚未投入開發(fā)，因此首先需要找到靜態(tài)參數(shù)相似的油田，之后根據(jù)相似油田的開發(fā)措施及開發(fā)效果確定其合理開發(fā)方案。

根據(jù)目前研究中常用的靜態(tài)參數(shù)，確定的坐標(biāo)軸為滲透率、原油黏度、溶解氣油比、孔隙度、埋藏中深、有效厚度6個(gè)參數(shù)(可根據(jù)認(rèn)識(shí)的深入增加考慮因素)，其排列方式如圖1所示。

圖1 圖形化類比坐標(biāo)軸的選擇及位置

圖中，6個(gè)坐標(biāo)軸可以確定6個(gè)象限。其中，象限Ⅰ體現(xiàn)有效厚度與滲透率，定義為地層相似性象限；象限Ⅱ體現(xiàn)滲透率與原油黏度，定義為流體相似性象限；象限Ⅲ體現(xiàn)地下原油黏度與溶解氣油比，定義為流動(dòng)相似性象限；象限Ⅰ和象限Ⅱ共同組成的區(qū)域可表征厚度、滲透率與原油黏度3個(gè)維度，定義為流體相似性區(qū)域；象限Ⅰ和象限Ⅵ共同組成的區(qū)域定義為儲(chǔ)層相似性象限。由于滲透率與孔隙度之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此將滲透率與孔隙度坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)放置(一般而言，孔隙度較大的油田滲透率也較大，如若不然，說(shuō)明孔隙類型或者巖石類型存在差異)。此外，隨著研究的深入，雷達(dá)圖的坐標(biāo)軸及其排列方式可進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

1.3 坐標(biāo)軸刻度的歸一化

由于各參數(shù)單位不一，數(shù)量級(jí)不統(tǒng)一，無(wú)法簡(jiǎn)單地在同一張圖上進(jìn)行表達(dá)，因此需要進(jìn)行歸一化處理。本次研究對(duì)比了2種歸一化方法。

方法一：以每個(gè)參數(shù)已知的最大值為分母對(duì)該參數(shù)進(jìn)行歸一化。

該方法具有簡(jiǎn)單、易于理解的優(yōu)點(diǎn)。但具體執(zhí)行過(guò)程中存在以下缺點(diǎn)：

(1) 數(shù)值變化幅度大，有些突出信息被隱藏。以表1所引用的25個(gè)區(qū)塊樣本為例，所有區(qū)塊中最大滲透率為7 981×10-3μm2，若以此值為分母，滲透率為5×10-3、10×10-3、20×10-3μm2，歸一化后分別為0.000 626、0.001 253、0.002 506，在數(shù)軸上的區(qū)分度非常小，但其對(duì)油田開發(fā)的影響卻存在較大差異。

(2) 基數(shù)(分母)穩(wěn)定性不強(qiáng)。當(dāng)新的參數(shù)突破原有范圍時(shí)，之前所做的圖形可能會(huì)發(fā)生重大變化。上例中，如果證明滲透率7 981×10-3μm2有誤，取滲透率第二大值(5 621×10-3μm2)為基準(zhǔn)分母，則歸一化后的所有值都會(huì)發(fā)生較大幅度的變化。

方法二：以參數(shù)排序進(jìn)行百分比歸一化。

該方法假設(shè)共有N個(gè)類比樣本，目標(biāo)油田的某參數(shù)按照從低至高排序?yàn)閚，則該值歸一化之后的值為

(1)

式中：Pi—— 某參數(shù)百分比排序，%；

n—— 目標(biāo)油田某參數(shù)在類比庫(kù)中自低到高的排序；

N—— 類比庫(kù)中的類比樣本數(shù)。

其物理意義可以理解為將該參數(shù)在類比油田庫(kù)中的排序進(jìn)行百分比歸一化。通過(guò)此種方法，可以直觀體現(xiàn)目標(biāo)油田在類比油田庫(kù)中各參數(shù)的次序，當(dāng)部分參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，之前做的圖形不會(huì)發(fā)生較大幅度的變化；另外，可以直觀地體現(xiàn)出現(xiàn)有的開發(fā)水平及其開發(fā)主控因素，如同樣是5×10-3μm2的低滲透油藏，在長(zhǎng)慶油田的類比庫(kù)中排序在30%～40%，而在海上已開發(fā)油田中排序則在5%以內(nèi)，說(shuō)明長(zhǎng)慶油田已具備較強(qiáng)的開發(fā)此類油田的經(jīng)驗(yàn)，而對(duì)于海上油田而言，此類油田開發(fā)經(jīng)驗(yàn)較少，此因素為該油田開發(fā)的主控因素之一，應(yīng)進(jìn)行著重考慮。

1.4 相似度的定量化表征

繪制雷達(dá)圖后，可以根據(jù)目標(biāo)油田與類比油田所繪制圖形的疊合面積來(lái)定量表征其相似度(任意一個(gè)、多個(gè)或者整個(gè)圖形)。相似度定義為：

(2)

式中：S—— 相似度；

As—— 疊合面積；

A1—— 油田1勾勒的無(wú)因次面積；

A2—— 油田2勾勒的無(wú)因次面積。

疊合面積計(jì)算如下：

(3)

式中: P11、P21—— 目標(biāo)油氣田在某一象限中2個(gè)相鄰軸上的值；

P12、P22—— 某一類比油氣田在某一象限中2個(gè)相鄰軸上的值；

α —— 某一象限中的2個(gè)相鄰軸的夾角。

2 應(yīng)用實(shí)例

A、B、C區(qū)3個(gè)油田均為渤海已開發(fā)油田，其基本參數(shù)如表2所示。

表2 類比油田基礎(chǔ)參數(shù)表

計(jì)算并繪制的雷達(dá)圖如圖3所示。

圖2 油田相似度評(píng)價(jià)圖

分析圖2可知：A油田孔隙度與滲透率排序極低，其余參數(shù)排序較高，反映出該油田開發(fā)的制約因素在于儲(chǔ)層的低孔低滲，在相似類比時(shí)應(yīng)更加重視這2個(gè)參數(shù)的比較；B油田與C油田滲透率和孔隙度較為接近，但流體物性、有效厚度存在差異，尤其是有效厚度相差較大(C油田有效厚度較低，為其開發(fā)的主控因素)。表3為3個(gè)油田相似度計(jì)算結(jié)果。計(jì)算結(jié)果顯示：3個(gè)油田中，B油田與C油田總相似度較高，但其地層相似度較低；A油田與B油田、C油田相似度較低，不具備可比性。計(jì)算結(jié)果與實(shí)際認(rèn)識(shí)一致。

表3 油田相似性計(jì)算表

3 結(jié) 語(yǔ)

圖形化類比方法使用多邊形形象展示油藏的多個(gè)參數(shù)特征，采用疊合面積表征2個(gè)油藏的相似性。該方法可以定量地進(jìn)行相似性判斷，方便在數(shù)據(jù)庫(kù)中存在大量油田時(shí)迅速判斷最佳總體相似油田及最佳流動(dòng)相似、地層相似、流體相似油田，并進(jìn)行相似性排序。隨著方法的完善，可以改變主控因素各相限的夾角，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同因素不同權(quán)重的考慮。

[1] 賀自愛(ài),楊建超.地學(xué)研究的相似類比[J].石油與天然氣地質(zhì),1999,20(3):94-97.

[2] 中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì).SYT 5367 — 1998可采儲(chǔ)量計(jì)算方法[S].北京：石油工業(yè)出版社,1999.[3] 李斌.油田開發(fā)系統(tǒng)是開放的、灰色的復(fù)雜巨系統(tǒng)[J].復(fù)雜油氣藏,2002(3):46-48.

[4] 李斌,張欣賞,劉丹江.類比定量模型及在油田開發(fā)中的應(yīng)用[J].承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2006,18(3):24-27.

[5] 王飛宇.灰色理論在類比法確定熱采稠油油藏采收率中的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程,2011,25(5):63-66.

A New Oilfield Development Analog Method-Graphic Analogy

LIUXinguangZHANGLijunWANGleiLIZhuolinPENGShiqiangYUANZhongchaoJIAOSongjie

(CNOOC Research Institute, Beijing 100027, China)

In this paper, we established a new method to measure the similarity, in which we normalized each parameter by percentage rank to make reservoir characteristics visualized on the polygon. The superimposed area of polygons represents the similarity, the very short axis is the “short board” of this oilfield. This method is superior in the way of clarity and simplicity in practice when there is a lot of oilfield data. By using this method, the best similar oilfield and other similar aspects, such as in flooding, strata and fluid can be quickly determined.

analogy method; oilfield development; radar chart; main factor

2016-03-06

國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題“油砂SAGD開發(fā)地質(zhì)油藏評(píng)價(jià)及方案優(yōu)化技術(shù)”(2016ZX05031003)

劉新光(1984 — )，男，碩士，工程師，研究方向?yàn)楹Ｉ嫌吞镩_發(fā)前期設(shè)計(jì)。

TE32+9

A

1673-1980(2016)05-0063-03