灰色系统理论在类比法确定热采稠油油藏采收率中的应用——以辽河油田J612油藏为例

王飞宇

(中国石油辽河油田公司,辽宁盘锦124010)

灰色系统理论在类比法确定热采稠油油藏采收率中的应用
——以辽河油田J612油藏为例

王飞宇

(中国石油辽河油田公司,辽宁盘锦124010)

类比法是新发现、新开发或开发初期油田或区块确定采收率的常用方法。类比参数的确定、类比油藏的选择成为合理确定目标油藏采收率的关键。通过采收率经验公式确定类比法评价参数,运用层次分析法确定评价参数的加权关联度,进行多目标决策理想点法优选类比油藏,最终确定目标油藏采收率。

灰色系统;类比法;热采稠油;采收率

类比法[1]被广泛应用于资源评价中,尤其在勘探开发早期阶段,是新发现、新开发或开发初期油田确定采收率常用方法。类比参数的确定、类比油藏的选择是合理确定目标油藏采收率的关键。用于可类比的参数较多,包含地质特征、储层物性、流体性质、开发状态等。一直以来,都是由不同的类比者根据个人的学识、经验和能力确定类比参数,这种结果是定性的、经验性的,随机性较大。本文针对热采稠油油藏,结合采收率经验公式,引入灰色系统理论,定量化描述了类比参数对采收率影响程度、类比油藏的相似度,优选最佳类比油藏,最终确定目标油藏采收率。

1 油藏采收率主要影响因素[2]及其权重的确定

1.1 确定评价参数

根据蒸汽吞吐开采稠油油藏采收率经验公式[3],确定评价参数为:有效孔隙度、空气渗透率、脱气原油粘度、净总比、油藏埋深、井网密度等六项。

1.2 评价参数重要性排序

运用灰色系统理论中层次分析法[4],对上述六项评价参数进行重要性排,根据各参数对采收率影响的相对作用大小,确定出主要因素和次要因素。

1.2.1 方法原理

(1)构建判断矩阵:以A表示评价目标,ui表示评价参数指标ui∈P,(i=1,2,3,…,n)。uij表示ui与uj(j=i=1,2,3,…,n)对A的相对重要性影响之比,uij的取值参见表1。根据上述各符号的意义可得uij组成的A-U判断矩阵P。

表1 判断矩阵标度及其含义

(2)计算评价因素的权数分配:根据判断矩阵P,求出最大特征根所对应的特征向量,所求特征向量即为评价因素重要性排序,也就是权数分配。判断矩阵P的最大特征值为:

(3)检验:以上得到的特征向量即为所求权数,那么权数的分配是否合理?这需要对判断矩阵进行一致性检验,检验使用公式:

式中,CR为判断矩阵的随机一致性比率;RI为判断矩阵的平均随机一致性指标,对于n(1～9)阶判断矩阵P,RI对应矩阵阶数相应取值(见表2);CI为判断矩阵的一般一致性指标,它由下式给出:

当CR<0.10时,即认为判断矩阵具有满意的一致性,说明权数分配是合理的;否则,就需要调整判断矩阵,直到取得满意的一致性为止。

表2 RI取值

1.2.2 运用层次分析法对评价参数进行重要性排序

采用同一变化率(分别为10%、20%),在只改变一个参数的情况下比较采收率的变化率(见表3),由此便判断出单因素对采收率影响程度的大小。

结合单因素对采收率的影响程度,根据表1对评价参数两两比较,从而构建其权重判断矩阵:

表3 采收率影响因素变化率

根据公式(2)、公式(3)计算评价参数的权数分配 ,所求特征向量为:W=[0.029,0.039,0.066,0.124,0.285,0.457],λmax=6.385

由公式(5)计算CI=1/(6-1)×(6.39-6)=0.077

本次构建的权重判断矩阵为6阶矩阵,根据表2,R I=1.24,则由公式(4)计算CR=CI/RI=0.077/1.24=0.06<0.10

由此可以确定以上计算所确定的参数权重是合理的。最终确定油藏净总比、有效孔隙度为主要影响因素,脱气原油粘度、油藏埋深次之,井网密度、空气渗透率影响相对较弱。

2 目标油藏采收率的确定

在以上影响因素分析基础上,根据类比原则,筛选目标油藏的类比油藏,通过类比进一步筛选最优油藏以确定目标油藏的采收率。

2.1 类比油藏初筛选

目标油藏为J612块,构造上位于渤海湾盆地辽河坳陷西部凹陷西斜坡欢喜岭上台阶,开发目的层为古近系沙河街组沙一二段兴隆台油层。油藏埋深915～1 080 m,岩性主要为砂岩、含砾不等粒砂岩、砾状砂岩和砂砾岩,孔隙度27.0%～35.0%,渗透率(249～3 641)×10-3μm2,地面原油密度0.987 9～1.008 6 g/cm3,50℃原油粘度3 395～18 991 m Pa·s,为一高孔高渗中-薄层状边水特稠油油藏。该块采用蒸汽吞吐方式开发,共部署水平井25口,目前处于开发初期。

根据类比法相似原则[5]及主控因素,初步筛选出D80等12个区块作为类比油藏(见表4)。

2.2 最佳类比油藏的确定

运用灰色系统理论中多目标决策理想点法[6],结合评价参数重要性排序,针对目标油藏的各项条件,根据最相似原则,筛选出目标油藏的最佳类比油藏,进而通过类比确定目标油藏的采收率。

2.2.1 方法原理

理想点法的几何意义是:先在目标空间中确定一个“理想点”,然后再在可行集中寻找一个可行点,使它与理想点的距离尽可能最小,这个点称为“最好妥协解”,又称“满意解”。

设n个参数指标,即u1,u2,u3,…un;m个待评对象,即:P1,P2,P3,…Pm。评价对象Pi在目标uj下取值为aij,以aij为元素构造矩阵A,A为评价对象P1,P2,P3,…Pm关于参数指标u1,u2,u3,…un的指标矩阵。

表4 目标油藏及类比油藏参数

对变量序列进行无量纲化(式中u0为样品中的参考点):

则得规范化指标矩阵R:

令G=(g1,g2,…,gn),则G称为关于待评价对象的理想模型;B=(b1,b2,…,bn),则B称为关于待评价对象的最差模型。

评价对象Pi到理想模型G及最差模型B的距离分别为:

式中aj(j=1,2,3,…,n)为参数指标uj的权重值。

若设ui为评价对象Pi隶属于理想模型G的隶属度,uic为隶属于最差模型B的隶属度,则有:ui=1-uic。

定义Pi相对于理想模型G的隶属度为:

显然,ui介于 0～1之间,值越大,排序越靠前,与理想模型也越相似。

2.2.2 运用多目标决策理想点法优选类比油藏

参考表4,设J612块为参考点即u0,根据公式(7)将12个类比油藏的6项参数进行无量纲化,得规范化指标矩阵R:则 ,理想模型G=(0.95,0.74,0.71,0.99,1.00,0.95),最差模型B=(0.57,0.14,0.09,0.73,0.83,0.75),之前由于层次分析法已计算过评价参数的权数分配,因而各油藏参数的权重直接应用为A=[0.029,0.039,0.066,0.124,0.285,0.457];则根据公式(9)、公式(10)、公式(11)计算可得各油藏隶属于理想模型的隶属度,并按隶属度的大小排序(见表5),即为类比油藏筛选结果。

从表5中可以看出,隶属度最高的是L 43块,说明其与目标油藏J612块各种条件最相似,因此选L 43块作为J612块的最佳类比油藏,则J612块的采收率与L43块相同为18.0%。

表5 类比油藏评价结果

蒸汽吞吐稠油油藏采收率经验公式(12)在辽河油区已应用多年,具有较好的适用性。应用该公式计算J612块采收率为17.0%。灰色系统理论类比法确定采收率为18.0%,二者计算结果接近,表明该方法同样适用。对于开发前期、初期阶段的油藏,由于资料有限,动态数据较少或没有规律,可采用类比法及经验公式法计算可采储量。经验公式如下:

式中:ER——原油采收率;Jh——净总比;φ——有效孔隙度;k——空气渗透率 ,10-3μm2;μ0——脱气原油粘度,m Pa·s。

3 结论

(1)灰色系统理论评价结果科学合理,符合油田开发实际情况;在国内新增储量上报和上市储量评价中,类比法确定采收率结果得到了国内和国际储量评估机构专家的认可。

(2)应用灰色系统理论,实现了类比参数的量化分析,类比油藏的选择更加客观、明确,确定的采收率真实、可靠。

[1] 中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5367-1998.石油可采储量计算方法[S].北京:石油工业出版社,1999.

[2] 张方礼,赵洪岩.辽河油田稠油注蒸汽开发技术[M].北京:石油工业出版社,2007:38-43.

[3] 中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 6193-1996.稠油注蒸汽开发可采储量标定方法[S].北京:石油工业出版社,1997.

[4] 刘德华,王越之.灰色系统理论在石油工业中的应用[M].北京:石油工业出版社,1995:124-134.

[5] 贾承造.美国SEC油气储量评价方法[M].北京:石油工业出版社,2004:65-83.

[6] 陈武,梅平.应用多目标决策理想点法优选油气田开发方案[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报),2005,27(3):358-360.

Analog is a common method in new ly-found,new lydeveloped o r initially developed oilfield o r block to determine recovery efficiency.Determination of analogical parameters,and selection of analogical reservoir are the key elements to determine the target reservoir reasonably.Through recovery empirical formula to determine analogical assessment parameters,apply analytic hierarchy p rocess to determine weighted incidence degree of assessment parameters,carry on multitarget decision ideal point method to op timize analogical reservoir,finally determine the target reservoir recovery efficiency.

63 Application of grey system theory in analogical method to determ ine heavy crude thermal recovery efficiency

Wang Feiyu(PetroChina Liaohe Oilfield Company,Pan-

jing,Liaoning 124010)

grey system;analogicalmethod;heavy crude thermal recovery;recovery efficiency

TE313.7

A

1673-8217(2011)05-0063-04

2011-03-11;改回日期:2011-07-11

王飞宇,工程师,1974年生,1997年毕业于大庆石油学院测井专业,现从事油藏开发管理工作。

编辑:彭 刚