基于云模型的低滲透油田開發(fā)效果綜合評價方法

陳紅偉，劉淑敏，馮其紅，張國兄，巫聰，郭睿

（1.中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062550）

基于云模型的低滲透油田開發(fā)效果綜合評價方法

陳紅偉1，劉淑敏2，馮其紅1，張國兄2，巫聰2，郭睿2

（1.中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062550）

針對模糊綜合評價方法評價油田開發(fā)效果存在弱化評價的模糊性和統(tǒng)計(jì)性的缺點(diǎn)，利用云模型解決模糊問題的優(yōu)勢，將云模型應(yīng)用于油田開發(fā)效果綜合評價中，建立了基于云模型的低滲透油田開發(fā)效果綜合評價方法。首先選取并建立了低滲透油田開發(fā)效果評價指標(biāo)集，然后構(gòu)建了各評價指標(biāo)的權(quán)重云和評價云，最后基于云算數(shù)運(yùn)算法則，計(jì)算得到了油藏開發(fā)效果的評價結(jié)果。采用該方法對研究區(qū)塊的開發(fā)效果進(jìn)行綜合評價，其結(jié)果直觀、可靠，符合生產(chǎn)實(shí)際，具有一定的借鑒作用，可為今后的油田開發(fā)調(diào)整提供依據(jù)。

開發(fā)效果評價；低滲透油田；云模型；綜合評價

0 引言

對油田開發(fā)效果進(jìn)行綜合評價，可及時把握油田開發(fā)狀況，以采取合理、有效措施，為油田穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)打下基礎(chǔ)［1-2］，是貫徹整個油田開發(fā)過程的一項(xiàng)重要工作。低滲透油藏的探明地質(zhì)儲量約占我國探明地質(zhì)儲量的25%，對其開發(fā)效果進(jìn)行評價具有重要意義［3-5］。

模糊綜合評價方法常用來綜合評價油田的開發(fā)效果。該方法首先利用層次分析法確定油藏評價指標(biāo)的權(quán)重，然后根據(jù)隸屬度函數(shù)計(jì)算油藏評價指標(biāo)的隸屬度矩陣，最后通過模糊運(yùn)算得到油藏開發(fā)效果的綜合評價結(jié)果［6-8］。由于該方法利用精確的隸屬度函數(shù)來描述不確定性，使其在形式上轉(zhuǎn)化為確定性，因此對評價的模糊性、隨機(jī)性、統(tǒng)計(jì)性具有一定的弱化效果［9-10］。

云模型集成了評價的模糊性和隨機(jī)性，實(shí)現(xiàn)了定量和定性之間的相互轉(zhuǎn)換，克服了模糊綜合評價方法的局限性［11］。該方法1995年由李德毅首次提出，至今已經(jīng)成功應(yīng)用于方案優(yōu)選、風(fēng)險評估等多個領(lǐng)域［12-13］，但在油田開發(fā)效果綜合評價的研究中鮮有報道。本文基于云模型理論，考慮低滲透油田的開發(fā)特征，建立了一種基于云模型的低滲透油田開發(fā)效果綜合評價方法，并應(yīng)用該方法對某實(shí)際低滲透油田開發(fā)效果進(jìn)行綜合評價，以為今后該油田的開發(fā)調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。

1 云模型

1.1 基本定義

云模型建立在隨機(jī)數(shù)學(xué)、概率論、模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)定性與定量之間的轉(zhuǎn)換。在云模型中，每朵云都由大量無序的云滴組成，每個云滴代表定性概念在數(shù)量上的轉(zhuǎn)變［14］。正向云發(fā)生器可實(shí)現(xiàn)從定性到定量的轉(zhuǎn)換，根據(jù)輸入的云的數(shù)字特征，生成相應(yīng)的云滴；逆向云發(fā)生器可實(shí)現(xiàn)從定量到定性的轉(zhuǎn)換，將一系列精確數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的云模型數(shù)字特征［15-16］。

云模型可以表示為 T=C（ Ex，En，He），如圖1所示。云模型中：Ex為期望，代表云模型的定性概念，處于云中心對應(yīng)的位置；En為熵，表示定性概念的模糊性和隨機(jī)性的大小；He為超熵，用來反映熵的不確定性。云模型利用以上3個參數(shù)來描述定性與定量之間的轉(zhuǎn)換［10］。

圖1 云模型數(shù)字特征

1.3 云參數(shù)的計(jì)算

逆向云發(fā)生器可以根據(jù)云滴數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的云模型的3個特征參數(shù)，具體計(jì)算流程如圖2所示。

圖2 逆向云發(fā)生器計(jì)算云參數(shù)流程

1.4 云模型運(yùn)算規(guī)則

同一論域上的云之間可以進(jìn)行云算數(shù)。云C1），可以根據(jù)云算數(shù)運(yùn)算規(guī)則計(jì)算得到），具體云算數(shù)運(yùn)算規(guī)則［15］見表 1。

表1 云算數(shù)運(yùn)算規(guī)則

2 方法研究

2.1 建立低滲透油田開發(fā)效果綜合評價指標(biāo)集

針對低滲透油田的開發(fā)特征，在前人研究的基礎(chǔ)上［3-4］，從4個方面選取反映低滲透油田開發(fā)效果評價的指標(biāo)：

1）反映水驅(qū)動用狀況的指標(biāo)。主要有水驅(qū)儲量控制程度、水驅(qū)儲量動用程度、剩余可采儲量采油速度。

除了事件本身，還可以通過其他細(xì)節(jié)讓采訪變得更加豐滿?？梢詫Σ稍L對象所處的周邊環(huán)境進(jìn)行捕捉，給觀眾傳遞更多的信息；還可以依靠鏡頭語言，更好地展示采訪對象的精神面貌，使觀眾提高對采訪對象的認(rèn)識，比如通過給采訪對象的衣著、生活用品幾個特寫，觀眾就能夠清楚知道采訪對象的家庭等情況，提高觀眾的觀看感受。

2）反映注水利用率的指標(biāo)。主要有含水率、含水上升率、存水率、水驅(qū)指數(shù)、耗水指數(shù)。

3）反映油藏遞減趨勢及穩(wěn)產(chǎn)狀況的指標(biāo)。主要為年產(chǎn)油綜合遞減率。

4）反映目前地層壓力保持程度及該地層壓力水平下是否滿足排液量需求的指標(biāo)。主要為地層壓力保持水平。

基于以上分析，低滲透油田開發(fā)效果綜合評判指標(biāo)集=（水驅(qū)儲量控制程度，水驅(qū)儲量動用程度，剩余可采儲量采油速度，含水率，含水上升率，存水率，水驅(qū)指數(shù)，耗水指數(shù)，年產(chǎn)油綜合遞減率，地層壓力保持水平）。

2.2 建立開發(fā)指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重云

采用5個等級來定性評價指標(biāo)的重要程度；然后運(yùn)用專家咨詢法［16］，挑選5名專家按照以上5個等級進(jìn)行評分，指標(biāo)越重要則分?jǐn)?shù)越高；最后利用逆向云發(fā)生器將定量描述轉(zhuǎn)換成定性評價，得到評價指標(biāo)的權(quán)重等級云W={重要，較重要，一般重要，次重要，不重要}。其中： 重要（0.938 0，0.023 1，0.006 2）， 較重要（0.744 0，0.034 1，0.0091），一般重要（0.4960，0.0311，0.0060），次重要（0.2420，0.0281， 0.005 6），不重要=（0.056 0，0.019 1，0.005 1）。權(quán)重等級云如圖3所示。

圖3 權(quán)重等級云

2.3 建立開發(fā)指標(biāo)對應(yīng)的評價等級云

根據(jù)油田開發(fā)效果綜合評價常用的評價等級，本文采用的評價等級云為V={差，較差，一般，較好，好}。采用指標(biāo)近似法確定評價等級云，計(jì)算公式［15］為

式中：Cmax為某一評價等級的最大值；Cmin為某一評價等級的最小值；k為常數(shù)（可根據(jù)評價本身自行確定）。

評價等級云圖如圖4所示。選定油藏開發(fā)效果5個評價等級的最小值和最大值，分別為差（0.2，0）、較差（0.4，0.2）、一般（0.6，0.4）、較好（0.8，0.6）、好（1.0，0.8），k取0.003。根據(jù)指標(biāo)近似法得到油藏開發(fā)效果評價等級云 V。 其中：差（0.10，0.033，0.003），較差（0.30，0.033，0.003），一般（0.50，0.033，0.003），較好（0.70，0.033，0.003），好（0.90，0.033，0.003）。根據(jù)指標(biāo)近似法得到油藏開發(fā)效果的評價等級云（見圖4）。

圖4 評價等級云

2.4 建立開發(fā)指標(biāo)的評價云

首先采用專家咨詢法給出各評價指標(biāo)的最高分和最低分，然后利用逆向云發(fā)生器計(jì)算得到各指標(biāo)的最大云模型）和最小云模型），根據(jù)最大、最小云模型計(jì)算得到各指標(biāo)的評價云模型），計(jì)算方法為

2.5 確定低滲透油田開發(fā)效果的評價結(jié)果云

通過對10個評價指標(biāo)的評價云進(jìn)行加權(quán)求和，即可得到油藏的開發(fā)效果綜合評價結(jié)果。若第i個評價指標(biāo)的評價云為Ci，其對應(yīng)的權(quán)重云為Wi，則10個評價指標(biāo)的綜合評價結(jié)果云A為

將計(jì)算得到的綜合評價結(jié)果云圖與評價等級云圖對比，即可確定油田的開發(fā)效果。

3 實(shí)例應(yīng)用

利用建立的基于云模型的低滲透油田開發(fā)效果綜合評價方法，評價我國東部某低滲透油田的開發(fā)效果。該區(qū)塊為受一條北東向展布的西掉反向正斷層控制的長條形鼻狀構(gòu)造，油層呈條帶狀分布，油藏埋深平均孔隙度為 0.16，平均滲透率為 6.9×10-3μm2，為中孔低滲透儲層，地層原油黏度為29.1 mPa·s。

該區(qū)塊2006年投入試采開發(fā)，2008年投入全面開發(fā)，2009年開始注水開發(fā)，2010年至今為擴(kuò)邊建產(chǎn)期。該區(qū)塊目前處于開發(fā)早期階段，水驅(qū)儲量控制程度96.82%，水驅(qū)儲量動用程度77.80%，剩余可采儲量采油速度5.029%，含水率61.58%，含水上升率10.85，存水率51%，水驅(qū)指數(shù)0.9，耗水指數(shù)2.06，年產(chǎn)油綜合遞減率26%，地層壓力保持水平0.68。

根據(jù)該油田目前生產(chǎn)數(shù)據(jù)，選取5名專家對該油田開發(fā)指標(biāo)進(jìn)行打分。在專家打分的基礎(chǔ)上，利用逆向云發(fā)生器原理和評價云計(jì)算方法，得到該油田開發(fā)效果評價指標(biāo)的評價云模型。以水驅(qū)儲量控制程度的評價云模型為例，計(jì)算得到該指標(biāo)的最大云模型為A1max=（0.9000，0.0150，0.0046）， 最小云模型為 A1min=（0.7720，0.032 1，0.003 1， 綜合云模型為 A1=（0.812 9，0.047 1，0.003 6）。

該油田開發(fā)效果評價指標(biāo)的評價云模型見表2。

表2 開發(fā)效果評價云模型

根據(jù)綜合評價結(jié)果云模型可得，該區(qū)塊的開發(fā)效果綜合評價云模型為A=評價結(jié)果云如圖5所示。

圖5 開發(fā)效果綜合評價結(jié)果云

由圖5可以看出，該區(qū)塊的開發(fā)效果綜合評價結(jié)果介于“一般”與“較差”之間，略趨于“一般”，該結(jié)果符合生產(chǎn)實(shí)際。但由于該區(qū)塊的部分井區(qū)注水滯后，且油井見效層和見效方向單一，已形成注水優(yōu)勢通道，導(dǎo)致目前地層壓力保持水平較低，注水利用率差，因此，需及時采取開發(fā)調(diào)整措施，恢復(fù)地層能量，實(shí)施卡堵水措施，以防止油藏的開發(fā)情況朝向“較差”的趨勢發(fā)展，為今后的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

1）建立了基于云模型的低滲透油田開發(fā)效果綜合評價方法，構(gòu)建了低滲透油田評價指標(biāo)的權(quán)重云和評價云，通過云算數(shù)運(yùn)算得到低滲透油藏的開發(fā)效果，評價結(jié)果以云圖的形式展現(xiàn)，結(jié)果直觀、可信。

2）應(yīng)用本文建立的方法對實(shí)際油藏的開發(fā)效果進(jìn)行綜合評價，評價結(jié)果與實(shí)際油田的開發(fā)效果一致，驗(yàn)證了該方法現(xiàn)場應(yīng)用的可行性，對同類油藏的開發(fā)效果綜合評價具有借鑒作用。

3）雖然本文是針對低滲透油藏開發(fā)效果進(jìn)行綜合評價，但對其他類型油藏同樣適用。

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（編輯 李宗華）

Comprehensive evaluation of development effect for low permeability oilfield based on cloud model

CHEN Hongwei1,LIU Shumin2,FENG Qihong1,ZHANG Guoxiong2,WU Cong2,GUO Rui2
(1.School of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China;2.Research Institute of Exploration and Development,Huabei Oilfield Company,PetroChina,Renqiu 062550,China)

Fuzzy comprehensive evaluation for oilfield development effect can weaken the characteristics of fuzziness and randomness.In order to deal with this problem,a comprehensive evaluation method based on cloud model was proposed in this paper to evaluate development effect for low permeability oilfield.In this method,the evaluation index system for low permeability reservoir is built firstly.Then weight grade and evaluation grade in cloud model are obtained.According to arithmetic rules of cloud,the development effect for low permeability oilfield is evaluated.Finally this method is applied in an actual reservoir.Results demonstrate that this method can provide intuitive and reliable evaluation for low permeability oilfield.And the evaluation results can provide management guidance on the field development planning.

evaluation of development effect;low permeability reservoir;cloud model;comprehensive evaluation

TE341

A

中國石油天然氣股份有限公司重大專項(xiàng)“華北油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)八百萬噸關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)”（2014E-35-06）

10.6056/dkyqt201704015

2016-12-12；改回日期：2017-05-09。

陳紅偉，女，1990年生，在讀博士研究生，主要從事油氣田開發(fā)與滲流力學(xué)理論研究。E-mail：chenhwupc@163.com。

陳紅偉，劉淑敏，馮其紅，等.基于云模型的低滲透油田開發(fā)效果綜合評價方法［J］.斷塊油氣田，2017，24（4）：506-509.

CHEN Hongwei，LIU Shumin，F(xiàn)ENG Qihong，et al.Comprehensive evaluation of development effect for low permeability oilfield based on cloud model［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（4）：506-509.