GIS辅助的油藏动态分析系统构建

李功权

（长江大学地球科学学院，湖北 荆州434203）

随着油气田开发生产的深入，高采出程度、高产液指数、高含水的严峻形势要求对油藏的开发状况进行全面及时的了解［1］。随着投产井数的逐步增加，油田开发生产的动态数据，如地质、油藏工程、注水、采油气、分析化验等数据越来越庞大，致使传统的单一的研究方法已经不能够满足日常生产管理的需要，如对油层的分注、陪产等［2］。目前，各油田勘探开发数据库已经初步建成，但开发的管理系统多数仅仅局限在数据的录入、编辑、汇总、报表的生成及日常生产管理等方面，数据的综合分析功能还不强，不便于指导油田生产管理［3］。GIS是对空间数据进行获取、存储、查询、分析、展示和应用的计算机系统，利用GIS系统的功能对大量的开发生产数据进行实时分析，把查询和分析结果以图形化的形式展现在石油工程师面前，便于对油藏的开发形势进行实时动态分析，对油藏开发细分、注采井网的完善、提高油藏的采收率有极大的指导作用［4－6］。笔者以GIS理论和技术作指导，利用SQL Ser ver构建空间数据库，以Arc Engine开发环境下构建油藏动态分析系统，期望对油田开发生产中的多种信息进行整合，对数据库进行深度挖掘，以图件、报表等多种样式、及时、快速、准确地将油藏综合信息提供给油藏分析人员。

1 系统分析及设计

1.1 系统目标

利用地理信息系统（GIS）和空间数据库（SDBMS）等技术，建立实时、高效、实用、可靠的油田开发动态管理系统，系统的具体实现目标如下：

1）完善的数据管理功能 针对油田开发生产中涉及到的各种数据，包括区块的岩石特征数据、流体性质数据、平衡区数据、井生产历史数据和初始场、动态场数据等。设计空间数据库；建立功能齐全的数据管理模块，实现油田、单元、单井等数据的导入、导出，也能将查询的结果方便地导出。

2）方便、灵活的查询手段 提供多种信息查询方法，用户根据自己的需要进行多种查询，精确检索出用户所需的油田、开发单元、油水井的生产信息。

3）油田开发常用图件的制作 油层顶面构造图、油层连通图、油藏剖面图、含水分布图、等压图、注水强度图、采液强度图、开采现状图、开采曲线、产量构成曲线、产量递减曲线、水驱特征曲线、含水与采出程度关系曲线、水驱指数与采出程度关系曲线、存水率与采出程度关系曲线。

4）高效灵活的动态分析方法 按区块、单井、单层分析各项开发指标，计算单层剩余可采储量等。

1.2 系统功能设计

1）单井动态分析 作为井组和区块动态分析的基础，应分别对采油（气）和注水（气）井分别进行开发产量、压力、含水等指标分析。主要功能是对单井按要求筛选，对筛选出单井的开发数据进行查询、汇总、单井图、分级汇总等操作，包括采油井分析、注水井开发数据以及新井分析3个子模块。

2）井组动态分析 以单井分析为基础，注水井为中心，剖析油井生产状况。主要功能是对井组注水见效判别、井组内各小层开发指标的变化分析，对区块的开发数据进行查询、汇总、连通图等图件的自动生成、分级汇总等操作。

3）区块动态分析 以单井、井组分析为基础，对区块作为整体进行评价，主要完成当前开发阶段的分析评价，包括措施构成数据、新井开发数据、稠油综合数据、三采综合数据5个子模块。其主要功能包括开发形势分析、水驱状况分析、储量动用程度分析、油水分布情况分析、递减规律预测以及对对区块数据按要求筛选、汇总、编图等操作。

图1 系统总体结构

4）油田潜力分析 根据上述分析结果编制油层物性、剩余油分布、沉积微相等参数的平面分布图及多参数平面分布的叠加分析，为确定调整挖潜有利目标、油藏整体开发规划及调整部署提供决策支持。

1.3 系统总体设计

系统设计为清晰的3层架构：功能表现层、逻辑应用层和数据服务层（见图1）。表现层是通过图形用户界面来表现系统可提供的功能与信息，并实现与用户的动态交互。逻辑应用层是实现系统功能应用的核心层，包括底层的数据源管理组件、图形绘制组件和专业算法组件。数据服务层提供数据存储管理的服务，主要是用SQL Server数据库存储管理系统所需信息和空间数据等。

图2 系统E－R图

1.4 空间数据库设计

许多开发资料都与空间位置有关，进行空间数据库的设计是必不可少的环节［7］。空间数据可分为2大类：一类是地理数据，包括矿区地图、集输管网分布、地面设备分布；另一类是开发动态分析所需的空间数据，如连井剖面、单井生产数据、油层顶面构造、油层物性平面分布等。该系统的属性数据管理以A2数据库为蓝本，重点研究油藏动态分析的相关数据表。系统主要用于区块、井组、单井信息的查询与动态分析，包含有油田、单元、单井基础信息、生产信息等实体，并且相互间存在一定关系，图2为其E－R图。

2 系统功能实现

Arc GIS有一个定义明确的处理数据的模型（Geodatabase），该模型定义了所有在Arc GIS中可以被使用的数据类型，如coverages、栅格、影像以及不规则三角网（TINs），Geodatabase管理的地理信息数据和在RDBMS中的数据类型相同，支持在标准的数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息，基于数据库的geodatabases可以支持海量数据以及多用户并发。可以采用Geodatabase来存储本系统的空间数据，关系数据库采用Sql Ser ver2008。

Arc GIS Engine是ESRI公司为GIS开发者提供的一套创建GIS程序的组件，可以快速方便地构建所需的GIS应用［8］。利 用 Arc GIS Engine，开发者也能将Arc GIS功能集成到一些应用软件。其主要功能包括空间数据库的访问、空间分析方法、地图的展现等（见图3）。可见，Arc Engine提供的地图基本功能给油藏动态分析提供查询和数据编辑，其专题地图的制作功能可以用来编制各种开采指标分布图，其空间分析功能，特别是叠加分析功能可以帮助把多参数的平面分布图叠加形成有利的挖潜区［9］。

图3 Arc GIS Engine平台功能

图4 系统主界面

3 应用效果评价

根据系统设计架构，利用Arc Engine组件，采用C＃语言实现了该系统，并用华北石油局红河55井区的动态实际进行了测试。系统主界面提供了井位图、消息框、数据管理以及动态分析流程向导（见图4）。井位图提供了地图的放大、缩小、漫游与图层的管理等基本功能，在井位图上可以方便地对井进行数据的查询与编辑。

在井组分析中，需要考虑注水井和采油井之间的连通性，这就需要编制连井剖面图（见图5）。在每口井中可以标注测井曲线、生产曲线、射孔深度等信息，便于分析砂体连通性、砂体的物性变化规律等。

查询和统计功能是对井、井组、区块进行筛选，对满足条件的数据进行汇总、绘图等操作。自定义筛选主要可以进行3种情况的筛选：筛选某一时间点满足某条件、筛选某一段时间内各时间均满足条件、筛选某一段时间内部分时间点满足某条件、筛选某2个时间点之间满足某条件。在主界面上先选择要研究的井、井组和区块，然后再执行相应的操作（见图6）。

4 结 语

笔者着眼于GIS技术与油藏动态分析知识的融合，紧紧围绕GIS辅助油藏动态分析理论基础、解决方案、实现流程等开展了深入研究。该平台为油藏分析技术人员提供了一个适用、易操作的软件平台，包括可视化组件的开发，油藏动态分析各种图幅的制作，开发数据的查询、对比及计算、统计与分析以及分析辅助工具等，涵盖了油藏动态分析工作的大部分内容，提高了专业研究人员工作的工作效率，具有较好的应用前景。

图5 连井剖面图

图6 查询与汇总

［1］姜汉桥，姚军，姜瑞忠 .油藏工程原理与方法［M］.东营：中国石油大学出版社，2006：118－154.

［2］廖红伟 .油藏动态分析大系统方法研究与应用［D］.西安：西北大学，2002.

［3］贾俊山，魏明，黄文芬，等 .油藏工程软件系统在孤东油田的应用［J］.西南石油学院学报，2003，2（25）：47－50.

［4］邬伦 .地理信息系统原理、方法和应用［M］.北京：科学出版社，2001.

［5］陈强，王宏琳 .数字油田：集成油田的数据、信息、软件和知识［J］.石油地球物理勘探，2002，37（1）：90－96.

［6］刘岩 .基于Web－GIS的油田生产数据可视化关键技术的研究［D］.大庆：大庆石油学院，2007.

［7］Egenhofer M J，Herring J R.Advances in spatial databases［A］.Proceedings of 4th International Sy mposiu m On SSD＇95［C］.Springer Inc，1995：23－27.

［8］刘仁义，刘南 .Arc GIS开发宝典：从入门到精通［D］.北京：科学出版社，2006.

［9］Goodchild M F.A spatial Analytical Perspective on Geographical Inf or mation Systems［J］ .Inter national Jour nal of Geographical Infor mation Systems，1987，1：327－334.