利用ANFIS模型预测吸水剖面.docx

1、断块油气田FAULT-BLOCKOIL&GASFIELD文章编号：1005-8907(2009)04-072-03利用ANFIS模型预测吸水剖面单玲李慧莉高秀田（中原油田分公司勘探开发科学研究院，河南濮阳457001）基金项目：中国石油天然气集团公司石油科技中青年创新菽金“高金水期油藏大孔道动态变化机理与识别模型"（04E7029）资助摘要随着开发时间的延长，严重非均质油藏层间干扰越来越严重，需要对开发屡系进行调整重组。根据油藏动、静态资料，对胡7南油藏沙三中的严重非均质储层的渗透率、级差分布进行合理选取，设计长岩心水驱油实兹，通过实验确定不同渗透率岩心动用规律；在实脍基础上

2、利用修正的数值模拟模型进行多层联合水驱动用条件下的分层动用规律研霓；提出用综合影响因子来反映非均步性对低渗透层的动用特征、驱替效果的定量影响程度；并找出不同渗透屈组合的合理界限，用以指导此类严重非均质油喊.开发政策的制定。关键词非均质；开发层系；疹透率级差；组合界限中图分类号:TE319文献标识码：AForecastingiijectionprofilebyANFISmodelShanLingLiHuiliGaoXiutian(Exploration&DevelopmentResearchInstitute,ZhongyuanOilfieldCompany,SINOPEC,Puyang

3、,457001,China)Asthedevelopmenttimegoingon,theinterlayerinterferenceofextremelyheterogeneousreservoirbecomesmoreserious.Thelayerseriesofdevelopmentshouldbeadjusted.Basedonthedynamicandstaticreservoirdata,reasonableselectionsaremadeforthepermeabilityandgradingdistributionoftheextremelyheterogeneousres

4、ervoirinthemiddlememberofthethirdsectionofShahejieFormationinthesouthareaofHu7BlockWaterdisplacingoiloflongcoreexperimentsisdesigned,whichisusedtodetermineregularproducingpatternofcoreswithdifferentpermeabilities,basedontheexperiment,layeredproducingpatternwasstudiedundertheconditionofdevelopmentwit

5、hmultilayersseriesbyusingthemodifiednumericalsimulator.Itisputforwardthatthequantitativeinfluenceofheterogeneitytoproductioncharacteristicsanddisplacementeffectsoflayerswithlowpermeabilitywillbereflectedbyacombinedfactor.Areasonabletechnicallimitforcombinationsofdifferentpermeablelayersisidentifiedi

6、nordertoguidetheformulationofdevelopmentpoliciestosuchextremelyheterogeneousreservoirs.Keywords:heterogeneity,developmentlayers,permeabilitygrading,combinationlimit.1吸水剖面影响因素分析注水井吸水剖面的变化受多种因素影响，根据现场实际情况,初步分析认为，影响注水井吸水剖面变化的主要因素为注水井各小层渗透率、小层有效厚度、地层原油黏度、注水压力等。同时,考虑到吸水剖面的变化同样受注采系统的综合影响，因此将注水井对应见效油井的相关参数

7、也作为影响因素，其中包括对应油井点的各层渗透率、有效厚度、油井产液虽及油水井井距。各影响因素对注水井各小层相对吸水量:变化的影响程度各不相同，为了定量了解其影响程度，采用层次分析法计算这些因素对吸水剖面影响的权数分配，以各自的权数作为因素相对重要性的评价指标。1.1建立递阶层次结构模型及判断矩阵应用层次分析方法定量评价注水井吸水剖面变化的影响因素，需要建立体现影响吸水剖面因素之间相互关系的递阶层次结构模型（见图1）。图1吸水剖面综合评价递阶层次结构模型收稿日期：2008-】2-26；改回日期；2009-05-12.作者简介：单玲，女，1968年生，1988年毕业于K春地质学院.现从事油气田开发

8、研究工作。电话：（0393）4816164。层次结构模型一经建立，就确定了上下层因素之间的隶属关系，进而可以构造体现这种隶属关系的判断矩阵。判断矩阵是通过两两比较来构造的。12各因素相对要性定指标计算1.2.1计算方法采用和积法的公式计算权重向缺W=（W|,W2,，WJ。计算步骤如下：1）将判断矩阵每一列正规化：牛一（ij=l,2,n）*N12）每一列经正规化后的判断矩阵按行相加：n祐£插（i=l,2,n）（2）i13）对向最直取,电,，WT正规化得到的W=叫即为所求特征向量。4）计算矩阵最大特征根：(3)3粉j«I八绮式中：W为权向髭;W,为权向量元素；吟为判断矩阵的正规

9、化矩阵;K为判断矩阵;如为判断矩阵元素为最大特征根；（AW）j为向AW的第£个元素。1.2.2判断矩阵的一致性检验判断矩阵的一致性检验公式为N其中几一1式中/为一致性比例;N为平均一致性指标湖为一致性指标。当£<0.1时，判断矩阵具有满意的一致性，否则，要重新建立判断矩阵直到达到满意的一致性为止。1.2.3计算各层因素相对于目标层的合成权重计算各层因素相对于目标层的合成权重，就是通过进行层次总排序计算出各层因素的权重。计算中需要对整个递阶层次结构在K层及其以上水平的所有判断矩阵进行一致性检验，检验公式为ic.乙=号（4）i=J式中:G为因素权重值。如果1x0.1,则认

10、为递阶层次结构在K层及其以上的所有判断矩阵具有满意的一致性，计算出的合成权重合理A）。1.2.4计算结果根据区块的实际情况，建立吸水剖面影响因素对于吸水剖面变化（各小层相对吸水量）的层次结构模型，并利用上述和积法的计算结果及通过层次总排序，可以获得各层因素的权重（其中=0.039801<0.1）（见表1）。«1吸水剖面变化影响因素权项目因素“权底W厚度G0.223注水井渗透率G0.278参数注入压力G0.114原油黏度G0.022厚度G0.103见效油井漆透率G0.112参数产液量G0.043注采井距G0.105由计算结果看，注水井小层渗透率权重值最高，表明注水井的小层渗透率是

11、影响吸水剖面分布的最重要因素；其次是小层有效厚度；水井注入压力、对应见效油井的小层渗透率、有效厚度及注采井距等属于中等程度影响因素；油井产液量及原油黏度属于影响程度较低的因素。2吸水剖面变化预测2.1自适应模糊神经网络ANFIS模型综合利用了模糊系统规则的可解释性和神经网络自适应学习的特点，因此可以有效地解决非线性系统的建模与控制问题A）。ANFIS模型的隶属度函数和模糊规则是通过实际测试的吸水剖面数据得到的。进行模糊推理需要以下4个步骤:1）划分输入空间和确定隶属函数。2）利用相应的Fuzzy算子（一般为乘法算子或取小算子）求出各条加则的适用度。3）产生每一规则的后续输出，即T-S模型中后面

12、的部分。4）合并步骤3）中产生的所有输出，形成一个模糊输出，这一步也称为“解模糊”。ANFIS模型的结构是一个多层前馈网络，各层之间的连接权值可以通过给定的样本数据来进行自适应调节，其参数学习采用混合学习算法：在前向传递时，输入各组吸水剖面数据后，数据通过各节点函数计算网络每层各节点的输出，然后通过线性最小二乘估计对模糊规则后件的结论参数进行辨识，计算每组输入数据的输出误差;在反向传递时，将误差用最速下降梯度法从输出节点反向传递到输入节点，并对模糊规则的前件参数(即隶属度函数形状参数)进行调整。如此反复循环，直到满足误差标准或达到迭代次数为止。2.2吸水剖面变化研究结果.2.2.1指标确定及样

13、本数据采集为了借助ANFIS模型开展吸水剖面变化规律的研究,根据实际情况，选用注水井及对应采油井相关参数作为模型的输入样本，包括注水井小层渗透率、有效厚度、注入压力(换算到各小层)、采油井小层渗透率、有效厚度及注采井距等。将测试的注水井各小层相对吸水技作为输出样本。2.2.2模型模拟实现借助MATLAB的模糊工具箱提供的辅助自适应模糊推力工具箱中的相关函数：anils、genfis2、evalfis等，建立并模拟实现基于自适应神经模糊推理系统的吸水剖面变化预测模型。计算过程中经过对输入/输出数据以初始步长为0.5的180次迭代，得到经过调整的模糊神经网络模型。图2为训练样本数据与ANFIS模型

14、输出数据的比较图。350从图2可以看出，训练用的实际数据与模型输出数据吻合较好，计算二者均方差为3.925x10-5,满足拟合要求。选用某注水井未参与训练的吸水剖面数据进行检验，根据模型预测结果与实际值对比状况,检验样本的均方误差为3.3288x10-5,误差较小，表明利用预测模型精度较高，可拳性好。3利用吸水剖面进行层系优化组合3.1层系优化组合思路针对矿场实际悄况，层系优化组合的主要思路是油藏的开发不再按照固定的层系划分模式，而是从单并点入手，以注水井为中心逐井进行各小层的优化重组，以实现改善吸水剖面的目标。3.2利用吸水剖面进行层系优化组合的主要做法利用吸水剖面进行层系优化组合的具体做法

15、是，针对注水井单井，首先划分大的注水层段，划分后的层段需要保持一定的储ht规模，层段内各小层性质接近，高渗层不宜过多，好差层间互的频率不能过高，然后利用ANFIS模型预测划分后各个小层的吸水剖面分布情况。如果预测结果表明吸水剖面分布较为均匀，则确定该划分方式；如果预测结果表明吸水剖面仍然不均匀，则更新划分注水层段,最终达到各小层较为均匀吸水的目的。4结束语量化分析了影响注水井吸水剖面的地质开发因素，提出了将重点影响因素作为输入参数并利用模糊神经网络进行吸水剖面预测的方法。该吸水剖面预测法可以预测出不同地质开发条件下注水井的吸水剖面变化，从而可以量化指导注水井的分层注水优化组合措施。参考文献tn张昌民.储层研究中的层次分析方法J.石油与天然气地质，1992,13(3):344-350.2 王莲芬，许树柏.层次分析法引论Mj.北京：中国人民大学出版社,1990.3 赵焕臣，许树柏，和金生.层次分析法M.北京：科学出版社,1986.4 ZhangZhiyong.AreexaminationofmethodsofhierarchiccompositionintheAHPJJournalofSystemsScienceandSystemsEngineerin