一种新的油田开发类比方法——图形类比法

刘新光 张利军 王 磊 李卓林 彭世强 袁忠超 焦松杰

(中海油研究总院， 北京 102200)



一种新的油田开发类比方法
——图形类比法

刘新光 张利军 王 磊 李卓林 彭世强 袁忠超 焦松杰

(中海油研究总院， 北京 102200)

建立了一种新的油田开发相似性判断方法，采用百分比排位对各参数进行归一化，利用多边形形象展示油藏特征，使用叠合面积表征不同油藏间的相似性，采用极短轴表征油田开发的主控因素。该方法原理简单，在数据库中存在大量油田资料时能迅速判断最佳总体相似油田及最佳流动相似、地层相似、流体相似油田，并进行相似性排序。

类比方法； 油田开发； 雷达图； 主控因素

类比法又叫类比广延法[1]，其原理是以不同研究对象间某些相似关系作对照，推断两事物的其他相似性，一为已知，一为未知，从而达到预测的目的。类比法是油气田勘探开发中常用的方法[2]。尤其在未投产油田开发前期研究中，已开发油田的生产动态对合理确定油田的配产、采油速度、产量变化规律、采收率等关键指标有着重要的借鉴作用。

类比的核心在于相似油田的确定和可类比参数范围的合理估计。其方法可分为经验类比法和确定化类比法。经验类比法是目前最常用的方法，但该方法带有较强的主观性，因学者的学识、经验、能力的不同而产生较大的差异；另一方面，随着开发资料的逐渐丰富，数据库技术在油田开发领域的大量应用，可类比的基础油田越来越多，研究层级也从油田逐渐细化到层组及开发单元，仅凭经验及简单筛选很难准确、快速地确定相似油田。

对于确定化类比方法的研究，已有部分学者进行了探讨。李斌等人将油田开发系统视为开放的、灰色的复杂巨系统，运用相似性科学和灰色理论原理，研究了类比结果的定量化、确定化方法[3-4]；王飞宇[5]提出了运用灰色关联理论中层次分析法评价参数的加权关联度，运用多目标决策理想点法对类比油藏进行优选。

采用灰色关联方法，研究了渤海区域11个主要人工水驱油田25个开发区块的采收率影响因素排序，计算结果如表1所示。

表1 渤海区域水驱油田采收率影响因素灰色关联度计算表

分析25个人工水驱区块各因素，溶解气油比对采收率影响最大(0.95)，流度对采收率影响最小(0.86)，仅统计其中的19个稠油区块时，单井控制储量对采收率影响最大(0.85)，地层原油黏度对采收率的影响最小(0.77)。该结果明显不符合实际，因此灰色理论方法不适用于判断油田开发影响因素的重要性，也不适合以此为基础进行相似化判断。

1 图形化类比法

1.1 方法的提出

雷达图法是经济学上表征公司综合财务状况的常用工具。依照雷达图法，将影响油田开发的多个因素以数轴的形式表示，不同油田之间可以在同一张雷达图上绘制出不同的形状，形状的叠合程度就代表了不同油田的相似性。

1.2 坐标轴的选择

对于油田前期研究的类比，由于目标油田尚未投入开发，因此首先需要找到静态参数相似的油田，之后根据相似油田的开发措施及开发效果确定其合理开发方案。

根据目前研究中常用的静态参数，确定的坐标轴为渗透率、原油黏度、溶解气油比、孔隙度、埋藏中深、有效厚度6个参数(可根据认识的深入增加考虑因素)，其排列方式如图1所示。

图1 图形化类比坐标轴的选择及位置

图中，6个坐标轴可以确定6个象限。其中，象限Ⅰ体现有效厚度与渗透率，定义为地层相似性象限；象限Ⅱ体现渗透率与原油黏度，定义为流体相似性象限；象限Ⅲ体现地下原油黏度与溶解气油比，定义为流动相似性象限；象限Ⅰ和象限Ⅱ共同组成的区域可表征厚度、渗透率与原油黏度3个维度，定义为流体相似性区域；象限Ⅰ和象限Ⅵ共同组成的区域定义为储层相似性象限。由于渗透率与孔隙度之间存在一定的对应关系，因此将渗透率与孔隙度坐标轴对应放置(一般而言，孔隙度较大的油田渗透率也较大，如若不然，说明孔隙类型或者岩石类型存在差异)。此外，随着研究的深入，雷达图的坐标轴及其排列方式可进行相应的调整。

1.3 坐标轴刻度的归一化

由于各参数单位不一，数量级不统一，无法简单地在同一张图上进行表达，因此需要进行归一化处理。本次研究对比了2种归一化方法。

方法一：以每个参数已知的最大值为分母对该参数进行归一化。

该方法具有简单、易于理解的优点。但具体执行过程中存在以下缺点：

(1) 数值变化幅度大，有些突出信息被隐藏。以表1所引用的25个区块样本为例，所有区块中最大渗透率为7 981×10-3μm2，若以此值为分母，渗透率为5×10-3、10×10-3、20×10-3μm2，归一化后分别为0.000 626、0.001 253、0.002 506，在数轴上的区分度非常小，但其对油田开发的影响却存在较大差异。

(2) 基数(分母)稳定性不强。当新的参数突破原有范围时，之前所做的图形可能会发生重大变化。上例中，如果证明渗透率7 981×10-3μm2有误，取渗透率第二大值(5 621×10-3μm2)为基准分母，则归一化后的所有值都会发生较大幅度的变化。

方法二：以参数排序进行百分比归一化。

该方法假设共有N个类比样本，目标油田的某参数按照从低至高排序为n，则该值归一化之后的值为

(1)

式中：Pi—— 某参数百分比排序，%；

n—— 目标油田某参数在类比库中自低到高的排序；

N—— 类比库中的类比样本数。

其物理意义可以理解为将该参数在类比油田库中的排序进行百分比归一化。通过此种方法，可以直观体现目标油田在类比油田库中各参数的次序，当部分参数发生变化时，之前做的图形不会发生较大幅度的变化；另外，可以直观地体现出现有的开发水平及其开发主控因素，如同样是5×10-3μm2的低渗透油藏，在长庆油田的类比库中排序在30%～40%，而在海上已开发油田中排序则在5%以内，说明长庆油田已具备较强的开发此类油田的经验，而对于海上油田而言，此类油田开发经验较少，此因素为该油田开发的主控因素之一，应进行着重考虑。

1.4 相似度的定量化表征

绘制雷达图后，可以根据目标油田与类比油田所绘制图形的叠合面积来定量表征其相似度(任意一个、多个或者整个图形)。相似度定义为：

(2)

式中：S—— 相似度；

As—— 叠合面积；

A1—— 油田1勾勒的无因次面积；

A2—— 油田2勾勒的无因次面积。

叠合面积计算如下：

(3)

式中: P11、P21—— 目标油气田在某一象限中2个相邻轴上的值；

P12、P22—— 某一类比油气田在某一象限中2个相邻轴上的值；

α —— 某一象限中的2个相邻轴的夹角。

2 应用实例

A、B、C区3个油田均为渤海已开发油田，其基本参数如表2所示。

表2 类比油田基础参数表

计算并绘制的雷达图如图3所示。

图2 油田相似度评价图

分析图2可知：A油田孔隙度与渗透率排序极低，其余参数排序较高，反映出该油田开发的制约因素在于储层的低孔低渗，在相似类比时应更加重视这2个参数的比较；B油田与C油田渗透率和孔隙度较为接近，但流体物性、有效厚度存在差异，尤其是有效厚度相差较大(C油田有效厚度较低，为其开发的主控因素)。表3为3个油田相似度计算结果。计算结果显示：3个油田中，B油田与C油田总相似度较高，但其地层相似度较低；A油田与B油田、C油田相似度较低，不具备可比性。计算结果与实际认识一致。

表3 油田相似性计算表

3 结 语

图形化类比方法使用多边形形象展示油藏的多个参数特征，采用叠合面积表征2个油藏的相似性。该方法可以定量地进行相似性判断，方便在数据库中存在大量油田时迅速判断最佳总体相似油田及最佳流动相似、地层相似、流体相似油田，并进行相似性排序。随着方法的完善，可以改变主控因素各相限的夹角，实现对不同因素不同权重的考虑。

[1] 贺自爱,杨建超.地学研究的相似类比[J].石油与天然气地质,1999,20(3):94-97.

[2] 中华人民共和国石油天然气行业标准委员会.SYT 5367 — 1998可采储量计算方法[S].北京：石油工业出版社,1999.[3] 李斌.油田开发系统是开放的、灰色的复杂巨系统[J].复杂油气藏,2002(3):46-48.

[4] 李斌,张欣赏,刘丹江.类比定量模型及在油田开发中的应用[J].承德石油高等专科学校学报,2006,18(3):24-27.

[5] 王飞宇.灰色理论在类比法确定热采稠油油藏采收率中的应用[J].石油地质与工程,2011,25(5):63-66.

A New Oilfield Development Analog Method-Graphic Analogy

LIUXinguangZHANGLijunWANGleiLIZhuolinPENGShiqiangYUANZhongchaoJIAOSongjie

(CNOOC Research Institute, Beijing 100027, China)

In this paper, we established a new method to measure the similarity, in which we normalized each parameter by percentage rank to make reservoir characteristics visualized on the polygon. The superimposed area of polygons represents the similarity, the very short axis is the “short board” of this oilfield. This method is superior in the way of clarity and simplicity in practice when there is a lot of oilfield data. By using this method, the best similar oilfield and other similar aspects, such as in flooding, strata and fluid can be quickly determined.

analogy method; oilfield development; radar chart; main factor

2016-03-06

国家科技重大专项课题“油砂SAGD开发地质油藏评价及方案优化技术”(2016ZX05031003)

刘新光(1984 — )，男，硕士，工程师，研究方向为海上油田开发前期设计。

TE32+9

A

1673-1980(2016)05-0063-03