基于灰色关联分析的注水井分层注水量公式研究

基于灰色关联分析的注水井分层注水量公式研究

1国外研究现状目前，中国的分配方法主要有两种：“宏观分配法”和“微观分配水”。“宏观分配水”方法是对整个油田或区块作为研究对象，并根据“宏观”中油田或区块的开发规律获得油田或区块的分配水。“微观配水”方法以井群、单井或层段为研究对象。从“微观”上考虑采用归一系修正系数，或引入劈裂分系数，将导致分裂和分流向与注井相连的所有生产区的液体流量方向。通过平衡注入井中的单井供水，或通过单井重复供水，以获得该层的供水能力。而国外对注水方面研究的相对较少,主要有美国的AnthonyJL等人按可驱替体积分配注水法,确定大型多并组水驱的最佳经济学硕士学位论文注水量的研究;美国的JarernPM等人应用Hearn和Hall关系曲线法对新转注井注水量的研究;前苏联caTTapBoPM等人利用统计方法进行的注水速度对采液量的影响关系的研究,国外的这些方法大都属于“微观配注”方法.这些研究方法大多存在着在具体计算公式中所反映的地质条件因素较少、未能充分利用已有的动态监测资料和生产动态资料、劈分系数的适应性和实用性差的问题.本文考虑地质条件,结合动静态资料,确定影响劈分系数的主要因素,以及各因素所占权重值,构建出区块合理的劈分系数,得到区块注水井合理的分层注水量公式,实现注水井单井合理配水,提高了水驱调整效果.2色关联分析法的应用灰色关联分析方法是一种多因素统计分析方法,通过求解系统中各因素之间的主要关系,找出影响目标值的重要因素,从而掌握事物的主要特征,是对一个系统发展变化态势的定量描述和比较的方法。它以各因素的样本数据为依据,用灰色关联度来描述各因素间关系的强弱、大小和次序.如果样本数据系列反映出两因素变化的态势(方向、大小、速度等)基本一致,则它们之间的关联度较大;反之,关联度较小.邓聚龙提出的灰色系统理论己在石油、天然气勘探开发等方面广泛应用.而灰色系统理论中的灰色关联分析法是一种动态发展态势的量化描述和比较方法.该方法把劈分系数看成一个灰色系统,以各影响因素的样本数据为依据,用关联度来描述因素间关系的强弱、大小和次序等.它可在数据量较少的情况下依系统的离乱时序寻找反映系统演变的规律,从而更好地确定主要影响因素,为系统的预测与控制提供理论基础.灰色关联分析一般需要以下五个步骤.1)确定分析序列在对研究问题目标变量分析的基础上,确定一个因变量和多个自变量因素。由因变量数据构成参考序列,自变量数据构成比较序列,分别表示为。式中—分别为参考序列和比较序列;n—为序列长度;i—1,2,…,m,m为比较序列个数.2)序列的无量纲化由于系统中各因素的物理意义不同,导致原始变量序列具有不同的量纲或数量级.为了保证各因素具有等级性和等权性,需要对其进行无量纲化.常用的无量纲化方法有初值法和均值法.应用初值法和均值法进行无量纲化后的序列可分别表示为式中j=0,1,2,…,m;k=1,2,…,n.无量纲化后的新序列为x0,x1。3)计算关联系数关联系数表示第i个比较序列与参考序列在第k个数据点的关联程度,其表达式为式中ξoi(k)—关联系数;Δoi(k)—为i个比较序列与参考序列在k个数据点的差的绝对值;Δmin,Δmax—分别为各个数据点的差的绝对值中的最小值和最大值;ρ—为分辨系数,ρ∈(0,1),取值0.1～0.5,一般取0.5.分辨系数的作用在于提高关联系数间的差异显著性.4)计算关联度由于关联系数数目较多,信息过于分散,为便于比较,对关联系数求平均,得关联度为式中r0i—为关联度.关联度数值为0～1。3影响因素的分类针对目前国内外存在的计算劈分系数的诸多方法,从中找出了影响劈分系数值的若干因素,经分析发现,劈分系数公式中引入的参数(影响因素)众多,没有一个统一的标准,因此为了更清楚的辨认和划分这些影响因素对劈分系数的影响程度以及如何影响劈分系数,特将这些影响因素进行分类,主要包括地质因素(Ⅰ)、可控因素(Ⅱ)和综合因素(Ⅲ).地质因素是与地质特征状况有关的因素,比如层段渗透率、连通系数、层间干扰系数、沉积相影响系数、渗透率各向异性系数、油层有效厚度等;可控因素是由于人的介入而产生的因素,比如注采井数、注采井距、措施改造系数、开采厚度系数、位置系数等;综合因素是考虑注水井及与其周围连通的生产井特征因素综合作用的表现,比如方向地层系数等.通过灰色关联分析方法确定出主要影响因素,这样建立的劈分系数由于综合考虑了各种因素的影响,因此更能符合实际劈分结果.3.1油层覆岩储层基本保障关联度根据S井区的实际吸水剖面资料,选择小层吸水量作为参考序列,层段渗透率、油层有效厚度、连通系数、层间干扰系数、注采井距、措施改造系数、开采厚度系数、位置系数、注采井数、方向地层系数等10个因素(对于S区块断层—岩性复合油藏来说,渗透率各向异性系数确定很不准确和无实际层段沉积微相影响系数,所以这里不参加比较)为比较序列,采用均值法无量纲化,取分辨系数为0.5,计算得到各因素的关联度,经排序得到主要影响因素为油层有效厚度、注采井数、注采井距、措施改造系数和位置系数,关联度值见表1.根据求得的关联度进行归一化得到各主要因素所占权重值,见表2.4单井分层注水公式为4.1确定井区注采动井数和射开砂岩厚度根据选取的主要影响因素建立符合S井区的考虑各因素权重的平面劈分系数和垂向劈分系数.1)平面劈分系数根据选取的5个参数建立考虑各因素权重的平面劈分系数,下式为构建的符合S井区的平面劈分系数式中m,n,l—分别为i注水井的总层数、注水井总井数和与i注水井连通的油井数;Mij,αij,Nij—为i注水井j层的措施改造系数、位置系数和注采井数,无因次;Hij—为i注水井j层的射开砂岩厚度,m;γi—井区i注水井的劈分系数,无因次;且;—措施改造系数、位置系数和注采井数权重修正值,无因次;—射开砂岩厚度和注采井距权重修正值,m;各权重修正值的计算式为式中—分别为井区注水井所有射开小层的措施改造系数平均值、位置系数平均值、注采井数平均值、射开砂岩厚度平均值和注采井距平均值;n—为选取的构建劈分系数的影响因素的个数;wM,wα,wN,wH,wD—分别为措施改造系数、位置系数、注采井数、射开砂岩厚度和注采井距按关联度进行归一化后每个参数所占的权重值.2)垂向劈分系数根据平面劈分系数的构建过程,构建符合S井区注水井的垂向劈分系数式中βij—i注水井j层段的垂向劈分系数;.4.2月配注量和浇注强度1)单井配注量公式在求得井区的平面劈分系数以后,可以根据平面劈分系数来求得各注水井的单井的配注量,计算公式为式中Qiwi—井区i注水井的单井月配注量,104m3;Qiw—井区总注水井的月配注量,104m3.求得每口注水井的配注量之后,再除以每口注水井的总射开有效厚度可以得到每口注水井的注水强度公式,公式为式中QiwHi井区i注水井的注水强度,m3/(m·d);hk—井区i注水井的k层的有效厚度,m2)小层配注量公式当得到注水井单井配注量之后,可以根据构建的垂向劈分系数得到注水井的小层配注量计算公式为式中qiwij—为i注水井j层段月配注量,104m35确定最大权重1)根据S区块地质和开发情况,分析了区块劈分系数的影响因素,通过灰色关联分析方法确定主要影响因素为措施改造系数、射开砂岩厚度、注采井距、位置系数和注采井数五个因素,并确定了各因素在劈分系数中