基于梯度算法的水驱油藏注采优化研究

摘要

在水驱开发油藏中,注入水主要用来维持油藏压力和驱替原油流向生产井,比较理想的情况是,注入水在流向生产井的同时将注水井和生产井之间的原油全部驱替至生产井井底,然而由于储层平面和层间的非均质性,驱替是非均匀的,大部分注入水将沿着高渗层或高渗条带等有利通道流向生产井,而低渗层或中低渗区域内大量原油由于无法被注入水驱替到而无法采出,导致水驱采收率比较低。水驱注采调控优化运用系统论思想,把油藏看作一个复杂的动态系统,以地面油水井生产参数为基本数据,把注水井注水量及注入压力看作是系统的输入端,把生产井产油量、产液量、井底流压等看作是系统的输出端,通过优化油水井的注采工作制度,使得注入水尽可能均匀的驱替到生产井井底,从而提高整个油藏的采收率和经济效益。论文在分析油藏生产动态系统的基础上,将最优化技术和油藏数值模拟技术有机地结合起来,以净现值为目标函数,油水井的注采参数为决策变量,以油藏渗流微分方程等为约束条件,建立了水驱注采调控优化数学模型。根据伴随方程的求解特点,将油藏渗流方程全隐式解法和伴随法求解梯度的方法结合起来,对伴随法求解梯度进行了改进,提高了梯度的求解效率,将求得的梯度用于最速下降法对模型进行求解,并编制了水驱注采调控优化程序,利用所编制的优化程序对一个多层非均质概念模型进行了注采调控实例分析,证实了理论预测的正确性。对旅大5-2油田的一个区块进行了四种不同约束条件的水驱注采调控优化,得到了不同约束条件下的最优注采调控方案,结果表明,最优注采调控方案与基础方案相比,都能够较好的改善油田的水驱开发效果。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪言

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及关键技术

1.3.1 研究内容

1.3.2 采用的关键技术

1.4 论文的技术路线

第2章 水驱注采调控优化数学模型的建立

2.1 最优化理论基础

2.1.1 最优化问题数学模型的构成

2.1.2 最优化问题求解方法及选用标准

2.1.3 最优化问题建模的一般步骤

2.2 油藏数值模拟理论基础

2.2.1 黑油模型全隐式控制方程推导

2.2.2 黑油模型全隐式求解方法

2.3 水驱注采调控优化数学模型的建立

2.3.1 水驱注采调控优化问题描述

2.3.2 水驱注采调控的性能指标

2.3.3 水驱注采调控的目标函数

2.3.4 水驱注采调控的设计变量

2.3.5 水驱注采调控的约束条件

2.3.6 水驱注采调控数学模型

第3章 水驱注采调控优化数学模型的求解

3.1 最速下降法

3.1.1 最速下降法基本原理

3.1.2 最速下降法迭代步骤

3.2 梯度求解方法

3.2.1 有限差分法

3.2.2 伴随法

3.2.3 改进的伴随法

3.2.4 三种梯度求解方法对比分析

第4章 水驱注采调控优化程序编制及实例分析

4.1 程序编制

4.1.1 最优化问题编程的一般过程

4.1.2 注采调控优化程序结构设计

4.1.3 注采调控优化程序主要函数功能

4.2 实例分析

4.2.1 模型设计

4.2.2 注采调控优化

4.2.3 结果分析

第5章 旅大5-2油田注采调控优化

5.1 油田基本概况

5.2 油藏数值模拟研究

5.2.1 储层三维地质模型的建立

5.2.2 流体模型建立

5.2.3 历史拟合

5.2.4 数值模拟研究水淹特征

5.3 油藏动态注采优化

5.3.1 基础方案

5.3.2 优化方案

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢