聚合物驱注聚参数分阶段优化决策方法
聚合物驱提高采收率技术已成为渤海油田高效开发的关键技术之一[1-2]。注聚参数优化设计是编制聚驱开发方案过程中的重要工作。目前,在实际油藏开发方案编制过程中,主要运用全面试验、多次单因素试验、正交设计、均匀设计等试验设计方法,选取整个聚合物驱阶段的最终吨聚增油量、提高采收率幅度、经济净现值等技术或者经济指标作为优化目标值,通过对注聚区域进行多组数的数值模拟计算,从而得到最优的注聚参数。一般是基于1套地质参数数值模型,针对聚合物驱全过程优化设计出1套注聚参数[3-6]。此方法没有充分考虑每口注聚井的地层物性、射开程度等差异性对注聚参数设计的影响,且全过程选取单一、相同的优化目标参数也不合理,达不到精细注聚的要求。需要建立一种聚合物驱全过程注聚参数分阶段优化决策方法,实现不同阶段单井的注聚参数个性化设计,以达到最优的聚合物驱开发效果,为聚合物驱油田油藏开发方案编制和现场施工的动态调整提供理论指导。
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1 聚合物驱开发阶段划分原则
聚合物驱油田开发历程一般包括前置水驱、聚合物驱和后续接替3个阶段,根据含水率变化特征,聚合物驱阶段又可以划分为见效前期阶段和见效高峰阶段。前置水驱阶段为从油藏投入注水开发到实施聚合物驱项目之前的阶段;见效前期阶段为在一定含水率注入聚合物后,到含水率开始出现明显下降的阶段;见效高峰阶段为从见效前期阶段结束后,到结束注聚的阶段;后续接替阶段是一次注聚结束后,后续采用水驱或二次注聚、其他化学驱方式等挖掘剩余潜力的阶段。
2 各阶段优化目标的选取
2.1 见效前期阶段
对于见效前期阶段,目标是让聚驱见效速度更快,尤其是针对存在时间限制的海上油田,强化见效速度的实用价值更为突出。
为了消除井距的影响,定义见效速度作为聚驱见效前期阶段的优化目标,其表达式为
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由表3得出:见效速度的主控因素为注聚时含水率、渗透率变异系数和储层渗透率;含水率下降综合系数的主控因素为注聚时含水率、渗透率变异系数、受效方向和射孔有效厚度,其中受效方向主要受井网形式控制,在井网完善的前提下不予考虑。
2.2 见效高峰阶段
第1步:确定优化目标函数的主控因素及范围。针对聚合物驱见效前期阶段,确定影响聚合物驱见效速度的主控因素;针对见效高峰阶段,确定影响含水率下降综合系数的主控因素。对于动静态资料获取较为全面的油田,确定优化目标函数的主控因素可以应用灰色关联分析方法进行分析[7];对于动静态资料较少的油田,可以应用数值模拟方法进行分析。针对分析得到的目标函数主控因素,根据目标油田的特点,设置各个主控因素的取值范围。
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式中:w为含水率下降综合系数,a;Δfw为含水率下降最大值;Δt为从聚合物驱见效时间点,至含水率下降后又恢复到聚合物驱见效时对应含水率所经历的时间,a。
3 注聚参数分阶段优化决策方法
以注入质量浓度为例说明优化决策模型建立过程。为选择合理的回归模型,需要对试验结果进行方差分析(见表6)。从表6看出,模型显著性检验值P<0.05,表明该模型具有统计学意义,且自变量一次项A,C,二次项 AC,BC,A2,B2显著。 校正决定系数 R2=0.991 3,信噪比31.909,变异系数CV=2.03%,表明方程拟合度和可信度均很高,可用于对注入质量浓度进行决策。
结合油田的实际值,选取主控因素的取值范围(见表4),采用3因素3水平的Box-Behnken试验设计方法。见效前期阶段和见效高峰阶段分别设计17个样本点,针对每个样本点,在数值模拟试验优化结果的基础上,应用遗传算法,得到各个注入参数的最优解,计算结果见表5。
对于见效高峰阶段,核心问题是扩展含水下降漏斗的宽度和深度,即延长聚合物驱降水增油的时间和增加含水率下降的幅度。因此定义含水率下降综合系数作为见效高峰阶段的优化目标,其表达式为
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图1 聚合物驱分阶段注聚参数优化流程
第2步:确定数值试验方案。根据主控因素及其取值范围,设计对应的n因素m水平的试验方案。为减少试验组数而又不失代表性,可以应用Box-Behnken设计法、中心复合设计法对试验方案进行设计[8]。
第3步:优化出每个试验方案的注聚参数。针对每个试验方案,根据注入参数的取值范围,设计对应的a因素b水平的试验方案,基于各阶段的优化目标函数,通过数值模拟计算并结合遗传算法[9],优化出每个试验方案的注入参数。
第4步:建立注聚参数优化决策模型。根据每个试验方案的优化结果,运用响应面分析理论[10],回归出注入参数的优化决策模型,并对模型的准确性进行验证,当计算精度不符合要求时,对模型进行二次修正,当精度达到要求后,最终确定注入参数的优化决策模型。
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4 实例应用
渤海S油田为三角洲沉积的稠油整装油田,从2003年单井注聚试验成功,发展到目前的24注96采的规模,聚合物驱技术已成为该油田提高采收率的主导技术,累计增油365×104m3。针对该油田的实际地质油藏特征,选取了具有代表性的地质、流体和生产制度参数(见表1),应用Eclipse数值模拟软件,建立了五点井网典型数值模拟模型。模型采用直角坐标系,网格划分为 30×30×5,Dx,Dy和 Dz分别为 20,20,10 m。
表1 渤海S油田的基础参数
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参数 数值平均渗透率 /10-3μm2 3 000原始地层压力/MPa 14.28孔隙度 0.32顶深/m 1 450油水界面/m 1 567油藏温度/℃ 65地下原油黏度/(mPa·s) 70残余油饱和度 0.128束缚水饱和度 0.360注入聚合物质量浓度/(mg·L-1) 1 750注入聚合物黏度/(mPa·s) 8不可及孔隙体积 0.18残余阻力系数 2.5注入速度/(PV·a-1) 0.05注聚量/PV 0.3井距/m 400
根据S油田的实际情况和矿场资料,选取储层渗透率、纵向渗透率变异系数、注聚时含水率、射孔有效厚度、孔隙度、受效方向和纵向射孔小层数作为比较序列,计算统计各典型井参数的数值,形成分析矩阵。计算结果见表2。在单井影响因素与见效速度、含水率下降综合系数的关联度计算基础上,求得密切关联度,评价结果见表3。
式中:v 为见效速度,m/a;l为井距,m;tA为见效时间,即从注聚时间点到含水率开始下降的时间点所经历的时间,a。
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表2 渤海S油田典型井的基础数据
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井号比较序列见效速度/(m·d-1)参考序列含水率下降综合系数/a 10-3μm2 变异系数 注聚时含水率渗透率/有效厚度/m孔隙度/%受效方向 小层数S03 0.92 07.00 2 262 0.67 0.53 35.3 32.4 3 5 S07 1.00 05.65 2 867 0.73 0.65 45.1 32.1 4 5 S12 0.53 11.28 3 325 0.76 0.62 43.5 32.0 3 7 S14 1.43 02.55 2 181 0.67 0.67 46.6 32.6 3 7 S20 1.52 08.77 2 278 0.88 0.60 46.7 32.1 3 8 S25 0.60 04.94 2 652 0.93 0.82 59.7 31.8 3 7 S26 1.83 07.47 3 374 0.82 0.89 45.5 33.1 2 7 S27 1.41 07.09 3 628 0.86 0.83 59.0 32.7 2 7 S31 0.70 16.28 2 927 0.95 0.85 52.4 31.8 1 7
表3 灰色关联分析结果
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参考序列 关联性 注聚时含水率 渗透率变异系数 储层渗透率 孔隙度 受效方向 射孔有效厚度 纵向小层数见效速度关联度 0.602 0.514 0.507 0.440 0.388 0.380 0.374密切关联度 1.000 0.854 0.842 0.731 0.645 0.631 0.621排序 1 2 3 4 5 6 7密切级别 十分密切 密切 密切 欠密切 欠密切 欠密切 欠密切含水率下降综合系数关联度 0.668 0.657 0.423 0.303 0.602 0.585 0.356密切关联度 1.000 0.984 0.633 0.454 0.901 0.876 0.533排序 1 2 5 7 3 4 6密切级别 十分密切 十分密切 欠密切 欠密切 密切 密切 欠密切
表4 主控因素的取值范围
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注聚时含水率 A 0.20 0.50 0.80 0.20 0.50 0.80渗透率变异系数 B 0.40 0.60 0.80 0.40 0.60 0.80储层渗透率/μm2 C 1 3 5 — — —有效厚度/m D — — — 20 30 40影响因素 表示符号
聚合物驱注聚参数分阶段优化决策方法建立的流程如图1所示。
在建筑工程质量检测工作内容中,给予了建筑工程主体结构检测足够的重视,可以更有效的保证工程的整体质量。近年来建筑行业发展速度较快,对于建筑工程质量标准要求也在不断提升。因此需要重视建筑主体结构检测工作,全面提高检测的科学性和客观性,确保建筑主体结构质量的提升,为人们打造精品的建筑工程。
表5 试验方案及优化结果
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方案号见效前期阶段段塞体积/PV 1 0.20 0.60 1 1.597 0.031 0.20 40 0.60 1.455 0.367 2 0.50 0.40 1 1.674 0.038 0.50 40 0.40 1.533 0.416 3 0.50 0.40 5 2.227 0.064 0.80 20 0.60 1.523 0.388 4 0.50 0.60 3 2.100 0.051 0.80 40 0.60 1.850 0.401 5 0.20 0.80 3 2.063 0.045 0.80 30 0.40 1.686 0.412 6 0.50 0.60 3 2.100 0.051 0.20 30 0.80 1.568 0.293 7 0.50 0.80 1 1.577 0.035 0.50 30 0.60 1.710 0.331 8 0.80 0.60 1 1.830 0.041 0.20 30 0.40 1.523 0.255 9 0.80 0.40 3 2.088 0.060 0.50 30 0.60 1.710 0.331 10 0.80 0.80 3 2.157 0.054 0.50 30 0.60 1.710 0.331 11 0.50 0.60 3 2.100 0.051 0.50 30 0.60 1.710 0.331 12 0.80 0.60 5 2.496 0.066 0.80 30 0.80 1.734 0.459 13 0.50 0.60 3 2.100 0.051 0.50 20 0.40 1.460 0.342 14 0.50 0.80 5 2.496 0.061 0.50 20 0.80 1.779 0.289 15 0.50 0.60 3 2.100 0.051 0.50 30 0.60 1.710 0.331 16 0.20 0.40 3 2.048 0.047 0.50 40 0.80 1.628 0.468 17 0.20 0.60 5 2.487 0.058 0.20 20 0.60 1.601 0.211见效高峰阶段注聚时含水率 变异系数 渗透率/μm2注入质量浓度/(g·L-1)注入速度/(PV·a-1)注聚时含水率有效厚度/m 变异系数 注入质量浓度/(g·L-1)
大力宣传民事法律知识,增强民众的法律常识,以图文并茂、浅显易懂的方式宣传《最高人民法院关于审理民间借贷案件适用法律若干问题的规定》等法律法规中规范民间借贷原则、禁止性规定、限定利率的有关规定,引导民众自觉抵制非法借贷行为。宣传“反套路”技巧,提高民众依法办事、依法维权的能力,提醒民众在遭遇套路陷阱时及时止损,尽可能保存所有相关证据,第一时间向公安机关寻求帮助;在遭遇暴力催收时保持冷静,及时报警举证,避免同“套路贷”犯罪分子暴力对抗,有条件情况下提前做好预防措施和取证工作;面对虚假民事诉讼案件时及时出庭说明情况,提交有力证据,同时向公安机关报案,维护自身合法权益。
通过二次多项式响应面回归分析,得到见效前期阶段注入质量浓度的二次响应面回归模型为
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式中:Yc1为见效前期阶段的最优注入质量浓度,g/L。
由式(1)预测得到的最优注入质量浓度与数值模拟计算得到的最优注入质量浓度的比较如图2所示。由图2可见,模型预测结果和实际结果之间差别不大,拟合精度较高,因此式(1)可以作为聚合物驱见效前期阶段最优注入质量浓度的优化决策模型。
同理,应用响应面分析方法可以分别得到见效前期阶段的最优注入速度和见效高峰阶段最优注入质量浓度、最优段塞尺寸的优化决策模型为
高杠杆的经济结构必然会提高整体债务率,除此之外,还会引发资“避实就虚”,从而让实体经济遭受更大的困难。实体经济在高杠杆时代,正在经历债务危机与经营危机的对冲。
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式中:Yu为见效前期阶段的最优注入速度,PV/a;Yc2为见效高峰阶段的最优注入质量浓度,g/L;Yl为见效高峰阶段的最优注入量,PV。
(1)施工的区域应与外界进行隔离,在施工范围的两端应设置隔离区域,放置明显的警示标志。另外,在路线交叉口的位置应放置减速或限速的标志进行提示。具体措施如图1所示。
应用式(1)—(4)可以在不同聚合物驱阶段对S油田的注聚单井进行差异化的注入参数快速优化设计。注入参数优化后,注聚效果得到了进一步提升,优化前后A1井组的含水率和产油量变化情况见图3。
从图3可以看出:优化后的含水率下降较快,含水率回升较慢;产油量上升比较快,下降比较慢。通过2个阶段的方案优化,实现了见效前期阶段的强化见效和延长见效高峰阶段的策略。
表6 注入质量浓度决策模型方差分析
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方差来源 偏差平方和 自由度 均方差 F P模型 1.430×100 9 0.160×100 88.800×100 <1.000×10-4 A 1.800×10-2 1 1.800×10-209.890×100 <1.630×10-2 B 8.192×10-3 1 8.192×10-304.580×100 <6.950×10-2 C 1.300×100 1 1.300×100 07.289×102 <1.000×10-4 AB 7.290×10-4 1 7.290×10-404.100×10-1 <5.433×10-1 AC 1.300×10-2 1 1.300×10-207.020×100 <3.300×10-2 BC 3.300×10-2 1 3.300×10-201.874×101 <3.400×10-3 A2 2.300×10-2 1 2.300×10-201.290×101 <8.800×10-3 B2 3.000×10-2 1 3.000×10-201.702×101 <4.400×10-3 C2 1.946×10-3 1 1.946×10-301.090×100 <3.313×10-1失拟项 1.300×10-2 3 4.169×10-3纯差 0 4 0总和 1.440×100 16
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图2 见效前期阶段最优注入质量浓度预测值与实际值的对比
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图3 优化前后产油量和含水率对比
5 结论
1)根据聚合物驱含水率变化曲线,将聚合物驱阶段划分为见效前期阶段和见效高峰阶段;针对不同阶段确定对应的注入参数优化目标函数,见效前期阶段优化目标为见效速度,见效高峰阶段为含水率下降综合系数。
2)基于数值模拟计算、遗传算法和响应面分析建立的注聚参数分阶段优化决策模型,可同时考虑多个主控因素的变化,针对注聚单井特征,计算出合理的注聚参数,实现了1口注聚井对应1套注聚参数的个性化设计,且避免重复、低效运算,对于现场注聚精细管理、提高注聚质量和改善注聚效果具有重要的意义。
3)渤海S油田的应用实例表明该方法的操作性强,模型预测精度高,计算结果准确可靠,可为聚合物驱油田油藏开发方案编制和动态调整提供理论指导。
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