（管理科学与工程专业论文）区块整体调剖决策系统研究与应用.pdf

中文摘要 区块整体调剖是高含水期改善注水开发效果的一项重要措施。 以前的工程方法是以油藏精细描述为基础，以油藏数值模拟为手 段，以最大的经济效益为目标函数，通过建立区块整体调剖的优化 增产模型，来选择最佳的调剖井和堵剂用量。这种方法精度高，但 要进行历史拟合，所需资料多工作量大，严重制约了整个过程的高 效性。为此，有必要研究套简单可行的调堵优化决策技术，选择 最佳的调堵井点，设计出最佳的调剖剂用量，优化出最适合于井况 和地层条件的施工工艺参数以及一套评价方法。 本文在充分调研国内外有关理论与技术基础上，综合了r e 决 策技术、注水井井口压降决策技术( 肼决策) 等技术，建立了区块 整体调剖、堵水决策系统所需的各种理论模型；在此基础上开发出 一套相应的软件，该软件使用方便，运行速度快，各决策部分之间 相对灵活独立，容错性强，极大地提高了油田的决策效率及管理水 平，从而使区块整体调剖堵水决策科学化与定量化；并应用软件对 油田某井组进行了调剖、堵水优化设计与预测，预测结果与现场实 际比较吻合，具有推广应用价值。 关键词：调剖堵水模糊数学软件应用 a b s t r a c t 啪o l eb l o c kp r o f i l ec o n t r o li so n eo ft h ei m p o r t a n tm e m l l r e m e n mt oi m p r o v e t h ed e v e l o p m e n tr e s u l to fw a t e ri n j e c t i o ni n l a t e rh i g hw a t e r - c u t p e r i o d u s u a l p r o j e c tm e t h o dt os e l e c tt h eo p t i m a lc o n t r o lw e l la n d t h ev o l u m eo f w a t e r p l u g g i n g f l u i di sb a s e do nt h er e s e r v o i rf i n ed e s c r i p t i o n n u m e r i c a ls i m u l a t i o na n dt a k et h e m a x i m u me c o n o m i cb e n e f i ta s o b j e c tf u n c t i o n ，e s t a b l i s h i n go p t i m i z a t i o n s t i m u l a t i o nm o d e lo fw h o l eb l o c kp r o f i l ec o n t r 0 1 m u c hd a t aa n de f f o r ta r en e e d e d t om a t c ht h eh i s t o r yt h o u g ht h i sm e t h o di sp r e c i s e ，t h u ss t r o n g l yr e s t r i c t e dt h e e f h c i e n to f t h i sp r o c e d u r e s o ，i ti sn e c e s s a r yt od e v e l o pas e to f s i m p l ea n df e a s i b l e o p t i m a ld e c i s i o n m a k i n gt e c h n i q u ef o rp r o f i l ec o n t r o lt os e l e c to p t i m a lc o n t r o lw e l l l o c a t i o n ，t od e s i g n t h e o p t i m a l v o l u m eo fp r o f i l ec o n t r o l a g e n t ，t og e t t h e o p t i m i z a t i o no ft e c h n o l o g yp a r a m e t e r sa n das e to fe v a l u a t i o nm e t h o dw h i c hi s s u i t a b l et oh o l ec o n d i t i o na n df o r m a t i o nc o n d i t i o n s r e d e c i s i o n m a k i n gt e c h n o l o g y , d e c i s i o n - m a k i n gt e c h n o l o g y ( p i d e c i s i o n m a k i n g ) o fi n j e c t i o nw e u h e a dd 1 1 e s s u r ed r a w d o w na r ei n t e g r a t e do nt h e b a s eo fs u f f i c i e n ti n v e s t i g a t i o no fr e l a t i v et h e o r ya n dt e c h n o l o g y , t h u se s t a b l i s h e d t h et h e o r e t i c a lm o d e l sn e e d e dt ow h o l eb l o c kp r o f i l ec o n t r o la n dw a t e r - p l u g g i n g d e c i s i o n m a k i n gs y s t e m as e to fc o r r e s p o n d i n gs o f t w a r ei sd e v e l o p e do nt h eb a s e o ft i l i sa n di ti s e a s ya n df a s t t ou s e i nt l l i ss o f t w a r e d i f f e r e n t p a r t o ft h e d e c i s i o n m a k i n gi s r e l a t i v e i n d e p e n d e n t , c o m p a t i b l e ，t h u sg r e a t l yi m p r o v e dt h e d e c i s i o n - m a k i n ge f n c i e n c ya n dm a l l a g e m e n tl e v e l o ft h ef i e l d t h u sm a k et h e d e c i s i o n - m a k i n go f w h o l eb l o c k p r o f i l ec o n t r o ls c i e n t i f i ca n dq u a n t i f i e d ，t h er e s u l t o ft h eu s eo ft h i ss o f t w a r ei nt h ep r o f i l ec o n t r o lo fs o m ew e l l g r o u p ，o p t i m i z a t i o n o f w a t e r - p l u g g i n gd e s i g na n df o r e c a s lt h ep r e d i c t i o ni si nw e l lm a t c h i n g w i t hf i e l d d a t a s oi ti sv a i n a b l et op o p u l a r i z e d k e yw o r d s ：p r o f i l ec o n t r o l s o f t w a r e w a t e f p l u g g i n g f u z z ym a t h e m a t i c a p p l i c a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得垂空盘堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名垂弘霹乃吃签字日期：一，多年多, , e lt y h 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解鑫洼盘堂有关保留、使用学位论文的规 定。特授权鑫洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同 意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：彳饬名褫 签字日期：莎矿，多年z 月，多日 导师签名i 愕兰 签字日期：2 - 3 年6 月二。日 第一章前言 第一章前言 改善注水井采收率技术是老油田注水开发中后期的关键技术。国外侧重 发展了如下几项重点技术：包括改善注水技术，注水井调剖和油井堵水技术， 水平井、多底井和侧钻井技术，老井重复压裂技术等。其中注水井调剖和油 并堵水技术得到了较快的发展。国外近几年主要发展了改善注水技术、注水 井调剖和油井堵水技术等。 最近国外新研制的深度调剖剂有微生物类、沉淀类、冻胶类和胶态分散 冻胶类等。英国帝国理工医学院矿源工程系进行了微观模型试验，共采用四 种模型。( 1 ) 强亲水模型仅饱和盐水：( 2 ) 强亲水模型有残余油；( 3 ) 强亲 水裂缝模型有残余油；( 4 ) 亲油模型有残余油。美国新墨西哥石油研究中心 物模研究及调割后注水速度与封堵效果研究，美国t i o r c o 公司进行的c d g ( 水溶性、低浓度、高分子量聚合物冻胶，由阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚 丙烯酰胺与柠檬酸铝交联而成) 深度调剖技术，成功率7 6 ，均取得了一些 经验和认识。 我国从5 0 年代开始研究和应用油田堵水技术，至今已有近四十年的历史， 其发展历程可分为以下三个：( 1 ) 机械卡堵水阶段( 5 0 年代到6 0 年代末) ； ( 2 ) 油井化学堵水发展阶段( 8 0 年代初开始) ；( 3 ) 注水井吸水剖面调整和 油田区块综合治理阶段。根据我国油田开发的需要，从8 0 年代中期开始兴起 和发展了注水井调剖技术和油田区块综合治理技术。进入9 0 年代后，油田进 入特高含水期，封堵大孔道技术和低成本颗粒型膨润土调剖剂在胜利油田有 了新发展。目前已推广5 类注水井调剖技术、2 类油田堵水技术和2 种工艺新 技术。5 类注水井调剖技术是：t p - - 9 1 0 调剖技术、p 璩一6 0 1 系列调剖技术、 固体颗粒型调剖技术、三相泡沫调剖技术和黄胞胶调剖技术。2 类油井堵水技 术是聚丙烯酰胺类冻胶堵水技术和水玻璃类堵水技术。2 种工艺新技术是选择 性注入工艺技术和示踪剂注入工艺技术。国内深度调剖主要有两种工艺技术： 大剂量深部调剖技术和延迟交联聚合物深度调剖技术。 大庆油田为了提高高含水后期水驱综合挖潜技术水平，扩大了“两小一防” 细分注水工艺应用规模，进一步提高了油层动用程度。仅1 9 9 9 年，杏北油田 采用层内化学调剖对大厚油层层内调剖，有效地抑制了高渗层的吸水量，改 善了层内吸水剖面的不均匀性，缓解了厚油层层内矛盾，油层吸水有效厚度 第一章前言 明显增加，收到了一定的经济效益。 从国外研究现状可以看出，调剖和堵水的方法相当多，如何从众多的方法 中根据技术和经济要求筛选出最优的方法具有比较重要的意义。目前国内外 发展的调剖和堵水技术主要有： 调剖后注水速度与封堵效果的研究。 聚合物冻胶堵、调剖机理的物理模拟和数值模拟研究。 注水井井口压降曲线决策技术。为使调剖堵水能体现出整体概念，便于 综合决策，应发展区块整体调剖堵水的决镶技术。爿决策技术属于这种技术。 该技术的基础数据p ，值是由注水井井口压降曲线在指定关井时间下按值 的定义式算出。值与地层和流体物性参数有定量关系，可作为用决策技术 的决策参数，用于决定区块整体调剖堵水中的重大问题。 r e 决策技术。它利用知识的不确定性表示方法将有关的静态和动态资料 表示成区块整体调剖选井、选层的决策因子来优选调堵井，并利用注入动态 来优选堵剂类型和堵剂用量，提出了最佳的施工工艺参数，并研究了一套施 工效果的评价方法，实现了区块整体调剖选井、选层决策、堵剂决策、施工 设计、效果评价的一体化。 本项研究是在充分调研这些技术的基础上，综合了r e 决策技术、注水井 井口压降决策技术( 肼决策) 等技术，建立了区块整体调剖、堵水决策系统 所需的各种理论模型，并在此基础上开发出一套相应的软件；应用软件对油 田某井组进行了调剖、堵水优化设计与预测，预测结果与现场实际比较吻合， 具有推广应用价值。 第二章调剖、堵水基本理论 第二章调剖、堵水基本理论 区块整体调剖是高含水期改善注水开发效果的一项重要措施。以前的工程 方法是以油藏精细描述为基础，以油藏数值模拟为手段，以最大经济效益为目 标函数，通过建立区块整体调剖的优化增产模型，来选择最佳的调剖井和堵剂 用量。这种方法精度高，但要进行历史拟合，所需资料多工作量大，严重制约 了整个过程的高效性。为此，有必要研究一套简单可行的调堵优化决策技术， 选择最佳的调堵井点，设计出最佳的调剖剂用量，优化出最适合于井况和地层 条件的施工工艺参数以及一套评价方法。 该技术基于油藏工程研究，包括静态地质研究和注水动态研究。静态研究 主要是指渗透率分布( 包括渗透率的变化范围、渗透率的变异系数) ，动态研 究主要是指吸水剖面状况和注水井的注入动态，以及硝值和周围油井动态等。 在油藏静动态研究的基础上，利用模糊综合评判优选出最佳的调剖井，设计出 适合于地层条件的堵剂类型与堵剂用量，并优化旌工参数，对整体调剖方案的 效果在调剖前作出预测，调剖后作出评价。 2 1 影响调剖井选择因素分析 影响调剖井选择的因素很多，各种因素对选择结果的制约程度也不同。 为此，我们在综合分析影响调剖井选择的各种因素基础上，将影响调割井选择 的因素：注水井的吸水指数、视吸水指数、压降曲线、渗透率变异系数、吸水 剖面的非均质性及对应油井的含水、采出程度、控制储量等多种因素归结为反 映注水井吸水能力、反映油层非均质性及对应周围油井动态的参数等三种主要 因素，并以此为基础，应用排除法和模糊数学的综合评判技术建立了调剖井选 择的最优化模型，根据多级决策结果判断调剖井选择优劣次序。 2 1 1 反映注水井吸水能力的参数 ( 1 ) 每米视吸水指数( 偏大型) ：单位压力每米油层吸水量。 笼统注水井： 第二章调剖、堵水基本理论 分层注水井： 缸：上 o h x 。= ( 2 1 ) ( 2 - 2 ) 水咀损失。 邮= 甄翱2 ， 在程序设计时采用了嘴损曲线去掉水咀损失的影响。正注时井口压力取油 压，反注时取套压。 ( 2 ) 每米吸水指数( 偏大型) ：单位生产压差下每米油层日注水量。 肛辱 利用指示曲线计算吸水指数的公式为： - 肚老带( 2 - 5 ) h 取注水井吸水厚度。 ( 3 ) 井口压降曲线法，即p i 决策法( 偏小型) ：注水井在正常注水条件下，突 然关井测井口压力随时间的变化关系。 肼：丝 ( 2 - 6 ) 若指定关井时间，可由上式计算出该注水井的p i 值。 由于区块内注水井的注水量和油层厚度不同，为此，每口井的p i 值由下 式确定： p 礁整值：皇车。目，疗平均值的归整值( z - 7 ) 口疗 2 , 1 2 反映油层非均质性的参数 ( 1 ) 非均质问题的描述方法 厢蜴酉盱 第二章调剖、堵水基本理论 目前描述非均质状态的方法有三种： a 统计学计算法 渗透率平均值： e ( _ | ) = e n f k f n 渗透率平方的平均值： e ( k2 ) = 吩i 2 n 瞰) ：厣) 坷2 ) 该法计算的渗透率变异系数的变化范围为0 。之间， 大，难以建立起非均质程度的概念。 b 正态分布法( d y l ( s t r ah 法) + 瞰) = ( 扣 只适用于渗透率呈对数正态分布的油藏。 c 劳伦兹系数法 ( 2 - 8 ) ( 2 9 ) f 2 一l o ) 由于变化范围较 ( 2 - 1 1 ) 该方法既适用于渗透率的随机分布，计算的变异系数又在o l 之间。劳 伦兹系数的计算公式为： y = 。_ d o ( 2 1 2 ) u 4 b c a 鉴于许多井的渗透率和吸水剖面分布不符合正态分布规律，为定量描述非 均质问题，本项研究采用了劳伦兹系数法计算渗透率变异系数和吸水剖面变异 系数。 ( 2 ) 油层非均质状态的参数决策 1 ) 纵向非均质 ( a ) 渗透率变异系数v ( 1 【) ( 偏大型) 根据测井解释资料，作出渗透率非均质描述劳伦兹图，见图2 - 1 。横 坐标为累积厚度百分数，纵坐标为渗透率贡献值。 第二章调剖、堵水基本理论 图2 - 1 渗透率变异系数图 ( b ) 吸水剖面非均质性q ( k ) ( 偏大型) 利用现场实测吸水剖面资料，作出吸水剖面非均质描述劳沦兹图2 - 2 ，横 坐标为累积厚度百分数，纵坐标为吸水百分数。 蛹 露 * 室 瞩 图2 - 2 吸水剖面的非均质性 2 ) 平面非均质性 根据周围油井见水时间、示踪剂突破时间进行判断。 2 1 3 反映周围油并动态的参数决策 ( 1 ) 连通油井总产液量和平均含水率( 偏大型) 连通井总产液量计算： 理艇岷槲魁霉5 第二章调剖、堵水基本理论 见= q 。( ，) 平均含水计算： f w = 壹g 。( j ) 吼 j = l ( 2 ) 连通井剩余储量( 偏大型) 和采出程度( 偏小型) 以水驱规律曲线为基础计算连通井剩余储量和采出程度， 的表达式为： l o g w p = a + b n p 由此可计算出： 地质储量： n = 7 5 4 2 2 b - o 9 6 9 目前采出程度： 1 - 3 2 7 9 一l 一+ l o g b ) e r = ! 二 b n 剩余储量： a r e = ( 1 一歙) 2 2 调剖井选择综合决策 2 2 1 排除法 f 2 1 3 ) 佗一1 4 ) 水驱规律曲线 ( 2 1 5 ) ( 2 1 6 ) f 2 - 1 7 ) ( 2 1 8 ) 在调剖井选择过程中，有些井由于对应油井含水过低、长期关井、注水不 正常或其他一些可能的原因使该井无法作为调剖井，为此，可采用排除法将这 些无法调剖或暂时不能进行调剖的井排除掉，既可节省设计时间，也会避免一 些明显不符合条件的井由于资料的不完全而误选。这些井包括： ( 1 )周围油井含水过低井( 如：均低于7 0 ) ； ( 2 )因出砂等原因无法正常注水井； 第二章调剖、堵水基本理论 ( 3 )长期关井注水井； ( 4 )处于断层边缘，且断层性质不明确的注水井； ( 5 ) 无明确对应关系井，以及其他一些原因不能调剖的井均可列入表内， 并被排除。 2 2 2 模糊综合评判 采用排除法将明显无法调剖的井排除后，对于满足施工条件的井，采用 下列方法建立调剖井选择综合评判模型。 ( 1 ) 数学模型及隶属函数选择 a 模糊综合评判的数学模型 综合评判又称多元决策，它涉及到三个要素： 因素集： u = 砂。，u 2 ，u 。 r 2 1 9 ) 决策集： v = k ， v 中各评价等级具有一定的模糊性。 从u 到v 的模糊关系r ，及各因素对决策所起作用的大小， a = 口。，口：，) 佗- 2 0 ) 即权重a ： r 2 - 2 1 ) b 综合评判方法： 由权重向量a 和模糊关系规律r 通过一定的模糊变换，即可实现模糊综 合判断。 b=彳or(2-22) b 是综合评判的结果，它是决策集上的一个模糊子集，元素b i 为评价等级 v j 对b 的隶属程度。 综合评判方法，有单因素评判和多因素评判。多因素评判又分为一级、二 级、n 级综合评判。 ( 2 ) 隶属函数的确定 影响调剖井选择的因素中有的属于参数值越大越需调剖型，如每米吸水 指数、渗透率变异系数、吸水剖面非均质性等；有的属于参数值越小越需调剖 第二章调剖、堵水基本理论 型，如p i 值，对应油井采出程度。本项研究采用梯形分布法描述这种关系。 用公式表示为： 偏大型，即越大越优型： x 一m i n x 蛳。面蕾忑蒜 b 偏小型，即越小越优型： m a x x m x 孙2 蕊西乒面藏 j = l ，2 ，m ( 井数) k = k s ，k , p i ( 影响调剖井选择因素) 2 2 3 调剖井选择综合评判技术 ( i ) 反映吸水能力的参数决策 吸水能力指标矩阵： l l 2 疋。 q = l k l k 2 如l p i lp 1 2 p i m 对上式按偏大型或偏小型处理，并经归一化计算得关系矩阵： ，1 - 1 ：，1 ， r 1 = i 吃i 屹2 r 2 。f l r 3 。r 3 ：r 3 。j 对i ( s 、k 、p i 的权重打分为： a t = k l ，口2 ，a 3 j 因而，吸水能力的评判结果为： e = 爿。墨= ( 喜喜吼”，善3 钆) ( 2 ) 反映油层非均质状态的参数决策 纵向非均质程度指标矩阵： r 2 - 2 3 ) f 2 - 2 4 ) f 2 2 5 ) ( 2 2 6 ) r 2 - 2 7 ) f 2 - 2 8 ) 第二章调剖、堵水基本理论 关系矩阵 ，f r ( 七) le ( k ) 2 嘞2 l q ( 七) l q ( 七) 2 对v 和q ( k ) 的权重打分为： 评判结果为： ( 2 2 9 ) f 2 - 3 0 ) 鸣= 缸：。，a ： ( 2 3 1 ) ，222、 岛= 4 。r = j 嘭，呢，形：，如。吃j ( 2 3 2 ) f - lf = li = i ( 3 ) 反映周围油井动态的参数决策 连通油井总产液量和平均含水率两项指标的综合决策结果为： f q ( i ) = b 2 ，统( d + 6 2 2 兄( ，) ( 2 - 3 3 ) 连通井剩余储量( 偏大型) 和采出程度( 偏小型) 的综合决策结果为： n n ( i ) = 6 3 i e r ( ) + 6 3 2 n e ( ，) ( 2 3 4 ) 周围油井动态的参数综合决策： 2 2 4 综合评判 厂22 占，= a ，。r ，= j d 。只，口，只：， f = l1 = i ，壹岛 i = 1 r 2 3 5 ) 在上一级评判的基础上，对影响注水井吸水能力参数、反映油层非均质 状况参数及周围连通油井动态的权重分配为： a = h ，a ：，吒) ( 2 3 6 ) 故评判结果为： 置：彳。月：。，吒，吒 r 复 。：， l b 3 j 1，ij k ，l = 第二章调剖、堵水基本理论 根据综合评判结果，取决策因子排在前面的注水井为调剖候选井。即可 进行单因素决策也可进行多因素决策。 2 3 主要调剖层位的选择 对于笼统注水井根据吸水剖面测试结果，选择每米相对吸水指数( 吸水 强度) 较大的层位作为调剖目的层。 对于分层注水井，在除去水嘴损失的条件下，选择每米吸水指数较大的层 位作为调剖候选层位。 由于目前对水咀损失的大小存在较大的问题，吸水剖面测试结果的可靠程 度可能存在误差，因此，开发程序时，使操作者可根据实际情况人为进行选层。 选井过程一般遵循下列步骤，见图2 - 3 。 图2 - 3选井综合决策流程图 第二章调剖、堵水基本理论 2 4 单井设计 2 4 1 调剖剂库的建立 本项研究将目前常用的五十多种调剖剂建库，库内包括调剖剂组成、主要 性能特点、基本配方和适用范围等，调剖剂数据库基本内容见表2 1 。 2 4 2 选剂过程 ( 1 ) 调剖剂的初选 在建立的调剖剂库基础上，利用专家系统的推理方法初选适合该调剖井条 件的调剖剂类型。调剖剂初步选择流程见图2 - 4 。 图2 - 4 选剂流程图 调剖剂选择依据具体包括：地层温度、地层水矿化度、调割类型、注水井 的吸水能力( w i 、p i 、k i ) 等。 第二章调剖、堵水基本理论 表2 - 1 堵水调剖剂库 集合集合值单位 宽小值约 数据项名称代码类型唯一性空值包含排斥个 度数束 性性数 名称m cc1 0 类型 u cc1 0 研制单位 y z d wc2 0 生产厂家 s c c jc1 0 主要成分z 弋鼍c2 0 价格j g 元，方 主剂浓度 z l n d 地面粘度( 6 s - )d m n dn6m p a s 阻力系数( 1 0 0 0 r o d ) z l x sn6 凝胶粘度( 6 s “)n j n dn6m p a s 储存模量c c m ln6p a 损耗模量 s h m ln6p a 温度适用范围 w d s y fci 4 w 成胶时问c j 鲫c1 4小时 热稳定性r 、m xn6天 p h 信适用范禺 p hc1 4 矿化度适用范围 k h d s yc1 4 m 鲫 f w 水相残余阻力系数 s x c y zn6 ( 岩心渗透率：2um 2 ) 【r x s 油相残余阻力系数 y x c y zn6 ( 岩心渗透率：2 u m 2 ) l x s 堵油率 d y ln6 堵水率d s ln 6 突破压力力p zn6 m p a m 粒径 l 3c1 4m m 膨胀倍数 p z b sc1 4 筇二章调剖、堵水基本理论 a 注水井的w i 值计算方法 rw i 的定义：强吸水层位每米油层吸水能力大小。 w ：皇一 ( 2 3 8 ) h a p 、 。 其中h 为吸水厚度。 w i 的含义： w = 2 r 2 a r 2 3 9 ) w i 的计算： 注水井有示踪剂资料情况： 胛= 2 r 2 a 修正值( 2 4 0 ) 修正值确定方法：示踪剂试验，解释大孔道半径大小r ，由下式确定修正 值： w i 修正值= 2 r 2 a w i( 2 - 4 1 ) b 区块无示踪剂资料情况下w i 的计算 ( a ) 笼统注水井 存在指示曲线： w 一1 垡2 二垡! ( 2 - 4 2 ) h 只一只 无吸水指示曲线： 趼2 硐q ( b ) 分层注水井： w = 7 = 兰弋 ( 2 埘) 【哳一只一p d j k i 值的计算 k i 指每米油层视吸水指数，计算方法与前面选井所用公式相同。 p i 值的计算 p i 指井口压降曲线平均值，计算方法见前面p i 计算方法。 第二章调剖、堵水基本理论 ( 2 ) 调剖剂的优选 一般来说，符合某口调剖井的调剖剂可能很多，经过上述方法的筛选，将 同时筛选出一批适合该井的调剖剂，为了从这些调剖剂中优选一种满足需要的 调剖剂，本项研究采用现场施工情况统计法来实现设计者对调剖剂的优选。为 此，建立了调剖效果统计数据库，见表2 2 。设计者可通过综合分析效果统计 数据库的调剖剂使用情况，从中筛选出满足需要的调剖剂。 第二章调剖、堵水基本理论 项目内容备注 井号 油藏类型 注水井所属区块 渗透率平均值( x 1 0 4 舯2 ) 渗透率变异系数 渗透率平均值( x lo _ 3 耻1 2 ) 渗透率变异系数 渗透率级差 视吸水指数( m 3 i v l p a d m ) 注水井特征 吸水指数( m _ m p a d ) 启动压力( m p a ) 压降指数 井距( m ) 有效厚度( m ) 平均日产液( t d ) 控制储量( x l0 4 t ) 对应油井井组 采出程度( ) 含水( ) 调剖剂特征调剖剂用量( m 3 ) 调剖剂类型 调剖剂配比 地面粘度( m p a s ) 残余阻力系数 调剖剂价格( 元，m 3 ) 施工过程简介压力、排量变化情况介绍 第二章调剖、堵水基本理论 增油量( 删) 降水量( 一d ) 投入产出比 经济效益 调剖效果含水降低值 p i 值增量 启动压力增量 吸水指数增量 吸水剖面变化 ( 3 ) 调剖效果预测：根据油水井历史拟合结果，对于层内调剖预测不同 调剖剂用量( 处理半径) 下的增油降水量，根据经济评价结果从中优选最佳调剖 剂用量。对于层间调剖，处理半径的选择主要根据调剖剂的突破压力、注水压 力、日注水量、渗透率、油层厚度，利用下面公式计算调剖剂用量，然后将计 算结果输入到模拟模型中进行计算。 a 模型假设条件 油藏为等温模型 流体流动符合达西定律 流体由油、气、水和八个拟组分油、气、淡水、聚合物、交联剂、凝胶、 一价阳离子、二价阳离子组成。 聚合物、交联剂及凝胶在岩石表面的吸附为不可逆过程 不考虑组分扩散的影响 b 数学模型 油： v f 警( v p o - g o g v d 她2 鲁陬。( ) 水： v 警h 吖。帖。鲁川 ( 2 - 4 s ) 气o 第二章调剖、堵水基本理论 v 降鱼呼俨州等警阮一删卜昙d + 鲁阶。) ( 2 - 4 7 ) 组分模型： 聚合物： v 警慨一y p 讣w 饵2 鼢舻只g 脚) 交联剂： v 警陋一，一b + w 。3 扣舻w c r v 笔筹( v 即k 卜舻。伍一社) 心= 鼢 疋g 哪) 一价阳离子： v 警勺钾即k 卜慨= 昙 p p s c a ) 二价阳离子 v l 丛r w 。胁 一y 叻k j = 导p 肌骗鼋痢) 2 5 经济评价方法 r= a ) p d ( 2 - 4 8 ) f 2 4 9 ) 利用数模优化设计技术，可分析措施的增油降水量、采出程度增量及含 水下降程度。 区块综合治理的经济效益可用下式计算： e = e l a q o + e 2 a q w e 3 q p - n e 4 一n 日- h e 6 ( 2 5 0 ) 投入产出比按下式计算： 】8 第二章调剖、堵水基本理论 r ：! ! 望竺竺! 竺! e l q 。+ e 2 q 。 式中e l 一原油单价，元t ： e 2 一水处理费，y r _ j m 3 ； e 广单方调剖剂价格，元m 3 e d 一旌工费，元1 2 1 ； e 5 一施工作业费，元口； e 广测试费，元1 ：i ； 图2 - 5 效果预测流程 ( 2 - 5 1 ) 第二章调剖、堵水基本理论 2 6 旋工工艺参数设计 旌工工艺参数设计主要指施工压力和旆工排量的设计，两者之闻的关系 可从裘皮公式反映出来。一般来说，若进行笼统调割一般不宜采用过高的注入 压力，压力过高会使调剖剂大量进入非目的层，不仅浪费了大量调剖剂，而且 会由于调剖剂在非目的层的胶凝而使调剖效果大大减弱，但压力也不宜过低， 否则满足不了排量要求。若采用卡封的作业方式，单独封堵高含水层，则宜采 用高压注入方式，使堵剂进入油层各个层段形成充分的封堵作用，但最高不能 超过地层破裂压力的8 0 。 假定调剖剂在注入过程中不发生胶凝作用，则可推导出压力计算公式： ，厂， p 注2 杰麓鬲fn 1 1 1 毒+ h 等+ 尸，一昂+ t ( 2 5 2 ) = p h g 1 0 0 0 p，=丁02f；ltvz 式中p 甜口注入压力，m p a , p 雒阻损失，m p a ： p e 一目前地层压力，m p a ； p i 广- 液柱压力，m p a ： f r - _ 调剖剂阻力系数： r e 泄油半径，m ： 如井筒半径，m ； r _ 胡剖剂进入深度，m ； p 调剖剂密度，g c m 3 ； v 调剖剂流速，m s ； d 油管直径，m ； l 一深，m ； f - 范式摩阻系数，取值与流体流态有关，以雷诺数表示 2 0 ( 2 - 5 3 ) ( 2 5 4 ) 篇二章调剖、堵水基本理论 她警 式中：帅调剖剂粘度，p a s 层流状态：r e 2 1 0 0 2 面一 ( 2 5 6 ) 紊流状态：r e 丑1 0 0 。 ，：0 0 5 7 ( 2 5 7 ) 。r e 0 2 由于地层压力是较难给出的参数，本项研究给出了计算p e 值的方法。 该方法的基础是注水井的吸水指示曲线测试数据。 计算过程如下： 由吸水指示曲线确定该井的吸水指数： 肛辫( 2 - 5 8 ) 确定注水过程井底流压： 户龟。+ 一岛 ( 2 5 9 ) 由下式计算地层压力： 只= 一q r ( 2 - 6 0 ) 式中p 瑚层压力，m p a ； p 。酊注水井井底流压，m p a ； p 、础水井井口注入压力，m p a ； p h 。注水时液柱压力，m p a ； p 注水时摩阻，m p a ； o 一日注水量，m 3 d ； k _ 吸水指数，m 3 ( d m p a ) 。 旖工设计时，操作者可给出排量设计方案，程序将计算出不同设计排量下 压力与时间的对应关系，并给出施工压力设计表和施工曲线图，表格形式见表 2 3 ，旋工曲线图见图2 - 6 。 第二章调剖、堵水基本理论 讲施工压力一时间曲线 图2 - 6 2 6 - 2 1施工曲线预测图 表2 - 32 6 2 1 井施工参数表 排量( m ) 1 01 52 0 井深( m ) 2 0 0 0 0 02 0 0 0 0 02 0 0 0 0 0 油管直径( c m ) 6 o o6 0 06 0 0 密度( g c m 3 ) 1 0 51 0 51 0 5 粘度( m p a s ) 1 2 0 01 2 0 01 2 0 0 阻力系数 1 2 o o1 2 0 01 2 0 0 雷诺数 5 1 5 7 87 7 3 6 71 0 3 1 5 6 摩阻( m p a ) 2 1 03 1 44 1 9 注入压力( m p a ) 1 2 2 1 2 2 3 21 4 0 1 2 9 1 71 5 8 0 3 6 调剖剂用量( m 3 ) 4 0 04 0 04 0 0 2 7 区块整体调剖效果预测 根据所有候选井的渗透率、油层厚度、饱和度、孔隙度、含水、采出程度 资料采用统计方法计算出代表这些井共同特性的基本参数。然后，利用井组模 型进行计算出平均单井增油降水量。区块开发指标可采用下式进行计算： ( 1 ) 区块增油量： 2 2 第二章调剖、堵水基本理论 ( 2 ) 区块降水量： qo = ”q 。 aq 。= n a q 。 ( 2 6 1 ) ( 2 6 2 ) ( 3 ) 降低含水率预测： 眠= _ 等 一洲。( 2 - 6 3 ) ( 4 ) 增加可采储量预测： nn r 旦( 2 - 6 4 ) 卅 第三章区块整体调剖决策软件的研制及特点 第三章区块整体调剖决策软件的研制及特点 3 1 软件的功能 调剖井位的优选：根据油田资料的可取程度即可进行单因素决策也可 进行多因素决策。所需资料为注水井的动静态资料和周围油井的动态 资料。 封堵层位的选择：根据吸水剖面测试结果确定封堵层位。 调剖剂的选择：建立了调剖剂库，该库可根据油田实际情况进行添加 或更新。调剖剂主要根据注水井的吸水能力和油藏流体特征来选择。 效果预测：采用数值模拟预测方法，具有调剖剂用量优化、效果预测、 经济评价等功能。 施工参数设计：根据注水井吸水能力、调剖剂粘度和阻力系数大小给 出不同排量下的压力变化过程。 区块整体调剖方案报告形成、完善、打印。 3 2 软件的特点 ( 1 ) 在调剖井优选方面在综合考虑注水井注水能力、油层非均质性和周围 油井动态基础上，采用综合评判技术选择最佳调剖井。考虑因素全面、 合理。 ( 2 ) 建立了调剖剂数据库，调剖剂选择充分考虑了注水井吸水能力指标( p i 、 w i 、1 和油藏流体特性。 ( 3 ) 调剖剂用量优选和效果预测可根据油田需要进行区块整体调剖效果预 测或单井预测，既适合于层内调剖( 深部调剖) 优化设计又适合层间调 剖( 浅调) 优化设计。 ( 4 ) 优化设计时对影响调剖效果的重要因素如区块的综合含水、变异系数、 油水相渗透率、原油粘度及调剖目的( 层内调剖、层间调剖) 等重要指 标进行了充分考虑。并根据调剖目的的不同给出了不同的调剖剂用量确 ) q o 第二章区块整体调剖决策软件的研制及特点 定方法，对于层间调剖井，调割剂用量的优化主要由注水井注水压力、 调剖剂强度和地层平均渗透率等重要参数确定，可由公式计算出调剖剂 用量；对于层内调剖井，软件可计算出不同调剖剂用量条件下的增油降 水效果，由此分析出层内调剖所需最佳调剖剂用量。同时软件具有调剖 剂强度优选功能，可分析调剖剂强度对调剖效果的影响。 ( 5 ) 该技术将非均质特征采用洛伦兹系数法表示，有效地解决了非均质描述 方面不符合正态分布规律的非均质性描述问题。 ( 6 ) 界面友好、操作方便。 3 3 软件运行环境要求 开发环境为中文w i n d o w s 9 8 ( w i n d o w s 2 0 0 0 ) ，选井、选层、选剂和效果评价 部分使用的语言为v i s u a lb a s i c6 0 ，效果预测部分使用的语言为f o r t r a n 。 3 3 1 运行环境 由于中文w i n d o w s 9 8 ( w i n d o w s 2 0 0 0 ) x t z 具有自动中文支持、一致的图形 用户界面、完善的内存管理、设备独立性和多任务操作等特点，因此，本决 策系统软件选择了中文w i n d o w s 9 8 ( w i n d o w s 2 0 0 0 ) 平台。 3 3 2 硬件要求 为了便于推广，方便广大用户的使用，减轻用户负担，在程序设计时尽 量考虑了国内流行的微机操作系统和一些基本外设。 要求微机内存大于1 6 m b 。硬盘大于5 0 0 m b ，剩余空间大于1 5 0 m b ，操 作系统为中文w i n d o w s 9 8 ( w i n d o w s 2 0 0 0 ) 以_ f _ ，报告输出环境为w o r d 6 0 以 上环境。 3 4 优化决策软件的基本结构 ( 1 ) 选井选层选剂专家系统 本优化决策软件中选井选层选剂部分基本是按专家系统的模式开发的。 专家系统包括以下五个基本组成部分： 第三章区块整体调剖决策软件的研制及特点 a 知识库 知识库是专家系统的核心之一，其主要功能是储存和管理专家系统中的 知识。知识库由事实知识和启发性知识组成。事实知识指的是堵水调剖领域内 的公开性的知识，包括一些定义、事实和理论，通常收录在相关学术著作和教 科书中。启发性知识指的是领域专家在长期业务实践中所获得的一些试验经 验。 b 推理机( 推理控制机制) 其主要功能是协调控制整个系统，决定如何选择知识库中的有关知识，对 用户提供的证据进行推理，以最终对用户提出的特定问题进行回答。本决策系 统主要采用正向推理控制方式。 c 综合数据库( 工作存储器) 综合数据库是专家系统中用于存放反映系统当前状态的事实数据的“场 所”。其数据包括用户输入的事实、已知的事实和推理过程产生的中间结果等。 它们能反映系统要处理问题的主要状态和特征，是系统操作的对象。综合数据 库中的内容在系统运行中是不断改变的。 d 解释接口( 人机界面) 人机界面和解释程序均为人机交互程序。解释模块负责回答用户提出的各 种问题，人机界面负责把用户输入的信息转化为系统内规范化的表示形式，然 后把这些内部表示交给相应的模块去处理。系统输出的内部信息也由人机接口 转换成用户易于理解的外部表示形式显示给用户。 e 知识获取模块 将事实知识和专家经验知识转化为计算机可利用的形式并送入知识库的 功能模块。并负责知识库中知识的修改、删除和更新，对知识库的完整性和一 致性进行维护。 ( 2 ) 调剖剂用量优化和经济评价 a 调剖剂用量优化 b 效果预测 c 经济评价 ( 3 ) 施工参数优选 确定合理的施工压力和排量。 ( 4 ) 报告输出、打印 启动w o r d 处理器，自动进入区块整体调剖预测结果部分，在w o r d 下进 行表格处理，形成报告。 第三章区块整体调剖决策软件的研制及特点 ( 5 ) 帮助系统 包括软件使用说明，技术说明和研制开发者电话。 3 5 优化软件的主模块及数据索取 该软件包括：概况、选井、选层、选剂、效果预测、输出报告、帮助等重 要模块。 ( 1 ) 概况 指区块的整体概况，包括简介、油藏特征、流体特征和开发特征等三部分 内容。其中必须输入的数据包括油田名称、区块名称、地层温度、地层水矿化 度、变异系数、目前综合含水、目前区块累积产油、累积产水、累积生产时间 等，其余数据可缺省。 ( 2 ) 选井 所需资料包括视吸水指数、指示曲线、压降曲线、渗透率变异系数、吸水 剖面、周围油井含水、产液和剩余油分布等。根据油田数据可取情况既可进行 单因素决策，也可进行多因素决策。 ( 3 ) 选层 笼统注水并：吸水剖面 分层注水井：分层吸水量、水嘴大小、分层吸水指示曲线 ( 4 ) 选剂 调剖剂库的建立：现有调剖剂库中存在3 6 种现场常用调剖剂的基本配方、 主要性能特点、适用条件；软件操作人员可根据现场实际情况添加、删除、修 改库内调剖剂。操作者也可根据一定条件选择满足一定条件的调剖剂种类。 ( 5 ) 效果预测 包括增油降水量预测、采出程度增量预测，并具有经济评价功能。 ( 6 ) 施工设计 包括施工压力和施工排量 ( 7 ) 优化设计报告 包括区块概况、流体特征、开发概况、选井结果、选层结果、调剖剂用量 优化、筛选结果。并用o l e ( o b j e e tl i n k i n g a n d e m b e