专利名称：复杂油藏水淹状况监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算方法领域，尤其涉及一种复杂油藏水淹状况监测系统。
技术背景
石油工业是中国经济的大动脉，石油稳定供给在维护国内经济平稳、高速运行方 面具有举足轻重的作用。由于我国人均石油资源少，为了达到较高的自给率，保障石油供应 安全，有效动用、高效开发、精细调整成为油田开发的最根本指导原则之一。
国内大多数主力油藏经过多年的注水开发，开发效果变差，表现为含水上升，产量 下降，稳产困难，品味降低。油藏经营管理的难度主要来自极为复杂的地下情况，在高含 水-特高含水开发期，剩余油高度分散，地下水淹状况非常复杂，一方面地下有潜力可挖， 另一方面潜力极为分散，挖潜难度大。
为了减缓老油田产量递减速度，提高油田采收率，延长油田有效经济开发期，达到 控水稳油的目的，需要明确单元剩余油潜力所在，针对性地调整开发方案和实施调整措施； 其中，剩余油(水淹)分布状况和注采对应关系研究是完成油藏有效开发调整的关键和核 心，是所有油藏开发管理工作不可逾越的环节。
(1)从已有方法的角度，目前剩余油(水淹)分布研究的常规动、静态方法联系少、 适用性差、精度不高，很多情况下难以满足复杂油藏系统开发调整准确性的要求。
A、开发地质方法
常规方法包括应用微型构造方法研究剩余油分布、砂岩沉积微相对剩余油分布的 影响研究、应用储层流动单元研究剩余油分布、根据层序地层学进行剩余油分布预测等技 术和手段，均存在研究成果可靠性差、精度差、很难反映动态变化、不能满足油田开发中后 期调整需要的问题。
B、油藏工程以及数值模拟方法
常规方法包括分流量方法、基于物质守恒的油藏工程方法以及数值模拟技术，目 前在确定剩余油分布中的应用较为广泛。其中，油藏工程方法适用性虽然广，但是针对性 差、结果精度差，一般应用于宏观、总体指标的预测分析，不能细化到单井、单层的程度；数 值模拟方法理论上可以量化剩余油的分布，但是计算时间过长，很难包含多种信息，而少量 信息基础上完成的剩余油分布研究准确度差，同时，对人员要求高，很难实现研究过程的自 动化。
C、室内实验技术
常用的室内实验手段包括核磁共振成像技术、岩心常规分析技术以及CT扫描技 术等。室内分析技术是在小块或者局部岩心的基础上开展研究工作，存在只能反映微观和 小规模尺寸上的渗流规律，整体代表性差的问题。
D、生产测试技术
目前常用的生产测试技术包括生产测井技术、化学示踪剂技术、井下重力仪确定 近井剩余油分布技术等。这类技术存在的主要问题是不能反映平面规律和井间规律。
(2)从资料基础的角度，目前绝大多数油田已经积累了相当丰富的油藏地质、开发 动态、生产测井等各类资料，由于时间、空间上的差异，导致资料利用率很低，且没有量化的 对比分析研究，不能适应高含水期开发调整的要求，与目前油田开发研究存在脱节。
在油田多年的开发生产过程中，地质研究积累了丰富的成果，动态监测起着越来 越重要的作用，监测项目也不断扩展，包括常规动态监测、同位素示踪测井、产液剖面测井、 中子寿命测井、碳氧比测井以及部分井间测试等，积累了许多宝贵的资料，为现场提供了一 定的指导作用。
目前来看，一方面，动态监测和剩余油评价技术在油田开发过程中的作用越来越 重要，成为制定合理有效开发方案和措施方案的主要依据之一，另一方面，随着油田开发 难度的增加和地下开发形势的复杂化，开发生产对动态监测和剩余油评价的要求也越来越尚ο
与此同时，资料应用过程中也反映了目前存在的主要问题一是目前的动态监测 技术主要针对单井开展工作，缺乏区域整体性、时间一致性，无法系统的解释评价目标，造 成了测试信息的部分浪费；二是没有从油藏管理和认识的角度，从油藏工程的基础出发，深 化动态监测信息认识；没有最大限度的发挥监测资料认识和边界作用；此外，目前的动态 监测解释、评价基础资料单一，没有结合其它资料进行综合解释研究，与目前油田开发研究 方向存在脱节。
(3)从研究精度上，高含水期复杂油藏系统需要介于小规模-大规模精度的水淹 状况和剩余油分布研究，分析认为，只能通过综合性的方法研究，形成具有鲁棒特性的方法 系统，才能满足现场的要求。
从油藏开发的角度来看，描述一个油藏的参数主要包括渗透率、饱和度、厚度分布 等，随着油田注水开发的进行，渗透率、饱和度，尤其是饱和度，井点和井间发生了很大变 化。目前来看，井点剩余油饱和度部分情况下可以直接测量，因此研究的主要重点之一是井 间参数的分布。
根据目前的剩余油分布研究手段和精度，剩余油分布研究精度分为微规模、小规 模、大规模和宏规模，目前较为成熟的研究手段、精度较为可靠的研究方法主要集中在“大 规模”这个级别，不能够适应油藏中高含水期的挖潜需要，根据现场的实际要求，剩余油分 布研究的精度尽可能准确到介于小规模-大规模之间的“中小规模”的级别。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种复杂油藏水淹状况监测系统，该系统能够在 多信息约束下，对输入参数进行处理，得到准确的分层水淹状况数据和不同级别的剖面分 析结果数据，能提高开采时的精度，节省人力物力。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复杂油藏水淹状况监测系统，包括
输入单元，用于输入井点地质参数；
多级处理单元，用于根据输入单元输入的所述井点地质参数建立隐含的地质特征 参数，完成区块多层、多井、多相及多种驱动力的能量平衡分析计算，进一步建立井间注采 对应关系；利用拟函数，对分层分区水淹状况进行综合反演处理，得到区块和单井不同时期 的各种产吸剖面、分层水淹状况分布情况数据；
显示单元，用于显示所述多级处理单元建立的井间注采对应关系，以及得到的区 块和单井不同时期的各种产吸剖面、分层水淹状况分布的图形结果数据。
优选地，所述多级处理单元包括
—级处理单元，连接所述输入单元，用于利用所述输入单元接收的井点地质参数 得到平面地质参数场，以及对平面地质参数进行切割，得到各井控范围内的地质参数场；
二级处理单元，用于根据所述一级处理单元的结果进行能量平衡计算，预估单井 不同层、不同方向上的流量，建立井间注采对应关系；
三级处理单元，用于根据所述一级处理单元、所述二级处理单元的结果确定水窜 情况数据，得到单井中水窜层位在垂向上的分布数据及概率；
四级处理单元，用于根据所述一级处理单元、所述二级处理单元和所述三级处理 单元的结果进行拟合，得到分层水淹状况分布情况数据，并得到区块和单井不同时期的各 种产吸剖面数据。
优选地，所述输入单元包括
井网和井眼轨迹输入模块，用于输入井网和井位参数，包括单井大地坐标、不同 斜深下对应的垂深、不同斜深下对应的大地坐标；
测井解释成果输入模块，用于输入测井解释成果参数，包括单井测井解释分层、 砂厚、砂层顶底深、有效厚度、有效厚度顶底深、小层内韵律段、韵律段的渗透率、韵律段孔 隙度、韵律段饱和度、韵律段泥质含量；
储层发育特征输入模块，用于输入储层发育特征参数，包括分层储层发育范围、 边水发育范围、水侵方位和部位、隔层发育范围、能量平衡区即定压边水分布、封闭型断层 发育位置、尖灭区范围；
PVT参数输入模块，用于输入流体物性参数，包括分层油水粘度、密度、原始地层 温度、压力、油水压缩系数、体积系数、相渗曲线、层间干扰参数、泥质含量影响修正参数、渗 透率对原始含油饱和度影响参数，以及垂直渗透率与水平渗透率关系、启动压力梯度与单 位厚度流动系数的关系；
完井和射开输入模块，用于输入完井射孔参数，包括完井时间、补孔时间、卡层时 间，卡层情况、解堵时间、解堵情况；
生产动态资料输入模块，用于输入生产动态参数，包括油井单井生产时间、单井 注水时间、油井单井阶段产油、油井单井阶段产水、油井单井阶段产液、油井单井井底流压、 油井单井静压、油井单井动液面、水井单井阶段注水、水井单井井底流压、水井单井静压；
生产测井输入模块，用于输入生产测井参数，包括单井生产测井时间、单井分层 产液剖面、单井分层产油剖面、单井分层含水剖面、单井分层注水剖面；
沉积微相输入模块，用于输入沉积微相参数，包括沉积微相的类型、分层发育情 况、渗透率和厚度范围。
优选地，所述一级处理单元包括
数据对比分析模块，用于对输入单元输入的所述井点地质参数进行筛选，确定关 键参数特征；
层间干扰及层内平面干扰分析模块，用于确定由渗透率非均质Vk造成的层间干 扰系数F(Vk)、泥质含量差异造成的层间干扰和动态非均质造成的层间干扰；
区块分层井间动态分析模块，用于以单层、单井为基本单元，将内蕴精细网格系统 粗化处理，形成以井点为中心，以单井控制范围为最小平面单元，以砂体为最小垂向单元的 井层单元块，根据空间上不同井层块的连接关系，包括从内蕴精细网格获取的单元块之间 的连通方向数目、每个方向上的连接面积、井点间的距离、井点间连线与接触线角度、不同 单元格之间的流动能力，利用对应两井点势函数的油藏工程表达式，以单层方向流量为变 量，得到每口井与相邻井及供给边界之间的注采或者平衡关系，从而建立井间分层动态关 联模型，形成系数矩阵，其中的系数即为井间动态关联强度；其中，井层单元块根据井位坐 标和平均注采速度得到局部区域归属度M
权利要求
1.一种复杂油藏水淹状况监测系统，其特征在于，包括 输入单元，用于输入井点地质参数；多级处理单元，用于根据输入单元输入的所述井点地质参数建立隐含的地质特征参 数，完成区块多层、多井、多相及多种驱动力的能量平衡分析计算，进一步建立井间注采对 应关系；利用拟函数，对分层分区水淹状况进行综合反演处理，得到区块和单井不同时期的 各种产吸剖面、分层水淹状况分布情况数据；显示单元，用于显示所述多级处理单元建立的井间注采对应关系，以及得到的区块和 单井不同时期的各种产吸剖面、分层水淹状况分布的图形结果数据。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多级处理单元包括一级处理单元，连接所述输入单元，用于利用所述输入单元接收的井点地质参数得到 平面地质参数场，以及对平面地质参数进行切割，得到各井控范围内的地质参数场；二级处理单元，用于根据所述一级处理单元的结果进行能量平衡计算，预估单井不同 层、不同方向上的流量，建立井间注采对应关系；三级处理单元，用于根据所述一级处理单元、所述二级处理单元的结果确定水窜情况 数据，得到单井中水窜层位在垂向上的分布数据及概率；四级处理单元，用于根据所述一级处理单元、所述二级处理单元和所述三级处理单元 的结果进行拟合，得到分层水淹状况分布情况数据，并得到区块和单井不同时期的各种产 吸剖面数据。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述输入单元包括井网和井眼轨迹输入模块，用于输入井网和井位参数，包括单井大地坐标、不同斜深 下对应的垂深、不同斜深下对应的大地坐标；测井解释成果输入模块，用于输入测井解释成果参数，包括单井测井解释分层、砂厚、 砂层顶底深、有效厚度、有效厚度顶底深、小层内韵律段、韵律段的渗透率、韵律段孔隙度、 韵律段饱和度、韵律段泥质含量；储层发育特征输入模块，用于输入储层发育特征参数，包括分层储层发育范围、边水 发育范围、水侵方位和部位、隔层发育范围、能量平衡区即定压边水分布、封闭型断层发育 位置、尖灭区范围；PVT参数输入模块，用于输入流体物性参数，包括分层油水粘度、密度、原始地层温 度、压力、油水压缩系数、体积系数、相渗曲线、层间干扰参数、泥质含量影响修正参数、渗透 率对原始含油饱和度影响参数，以及垂直渗透率与水平渗透率关系、启动压力梯度与单位 厚度流动系数的关系；完井和射开输入模块，用于输入完井射孔参数，包括完井时间、补孔时间、卡层时间， 卡层情况、解堵时间、解堵情况；生产动态资料输入模块，用于输入生产动态参数，包括油井单井生产时间、单井注水 时间、油井单井阶段产油、油井单井阶段产水、油井单井阶段产液、油井单井井底流压、油井 单井静压、油井单井动液面、水井单井阶段注水、水井单井井底流压、水井单井静压；生产测井输入模块，用于输入生产测井参数，包括单井生产测井时间、单井分层产液 剖面、单井分层产油剖面、单井分层含水剖面、单井分层注水剖面；沉积微相输入模块，用于输入沉积微相参数，包括沉积微相的类型、分层发育情况、渗透率和厚度范围。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述一级处理单元包括数据对比分析模块，用于对输入单元输入的所述井点地质参数进行筛选，确定关键参 数特征；层间干扰及层内平面干扰分析模块，用于确定由渗透率非均质Vk造成的层间干扰系数 F(Vk)、泥质含量差异造成的层间干扰和动态非均质造成的层间干扰；区块分层井间动态分析模块，用于以单层、单井为基本单元，将内蕴精细网格系统粗 化处理，形成以井点为中心，以单井控制范围为最小平面单元，以砂体为最小垂向单元的井 层单元块，根据空间上不同井层块的连接关系，包括从内蕴精细网格获取的单元块之间的 连通方向数目、每个方向上的连接面积、井点间的距离、井点间连线与接触线角度、不同单 元格之间的流动能力，利用对应两井点势函数的油藏工程表达式，以单层方向流量为变量， 得到每口井与相邻井及供给边界之间的注采或者平衡关系，从而建立井间分层动态关联模 型，形成系数矩阵，其中的系数即为井间动态关联强度；其中，井层单元块根据井位坐标和 平均注采速度得到局部区域归属度M
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述数据对比分析模块确定的关键参数特 征包括根据砂体垂向的渗透率和垂向连通面积确定的垂向渗流遮挡系数
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述渗透率非均质Vk造成的层间干扰系数 F(Vk)为F(Vk) = 3. 2096Vk3-4. 1679Vk2+0. 1429Vk+0. 987，R = O. 9842 ； 所述泥质含量差异造成的层间干扰为ke/k = -28. 364Vsh3+32. 966Vsh 2_13. 01Vsh+l. 7336，R = O. 9835 ；其中，Vsh为测井解释成果参数中的泥质含量；ke/k为有效渗透率与绝对渗透率的比值；所述动态非均质造成的层间干扰为
7.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述二级处理单元包括 多种能量平衡分析模块，用于进行能量来源和大小的整体识别、量化，联立井间分层动 态关联强度系数和井筒多层耦合系数矩阵，以流量为变量，利用零级不完全LU分解预处理 共轭梯度法求解单层方向流量，利用单层方向流量来源、大小识别、量化井间能量的分布和 方向，以及不同时期的井间能量分布和方向的变化，根据区块分层井间动态分析模块中的 分层井间动态关联强度判断能量的可能来源，包括来自定压边水和弹性边水的水侵、与水 井衔接且有能量补充的注入水、产出与流入差异显示的布井区弹性能、来自井控范围以外 的布井区外围弹性能；其中，能量来源根据注入产出量和定压边水平衡区的压力给出，对应 的以井层块的压力和水侵量为未知数，其大小通过求解以下方程组得到ii入井穿越井层块的注采平衡κ 产出井穿越井层块的注采平衡Λ 定压边水区的水侵平衡K注入井穿越井层块的等效压力^ 产出井穿越井层块的等效压力 定压边水区的水侵速度 井筒等效井底流压K井筒流入流出平衡 确定了相关参数后，利用势函数进行局部的能量平衡计算和量化； 层间井间能量量化分析模块，用于进行能量具体来源和大小的量化，根据区块分层井 间动态分析模块中的分层井间动态关联强度建立能量关联方程，形成系数矩阵，求解得到 分层井间能量分布和驱动方向，该模块与多种能量平衡分析模块互为嵌套，进行井间分层 动态关联强度系数和井筒多层耦合系数矩阵的求解，得到单层方向流量；层间井间能量流动分析模块，用于根据流线流管方法，确定分层井间能量流动的量化 关系，建立井间注采对应关系。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述层间井间能量流动分析模块根据流线流管方法，确定分层井间能量流动的量化关系，建立井间注采对应关系具体是指所述层间井间能量流动分析模块根据所述单层方向流量，确定边界渗流速度，根据全 部井层产吸对比，确定单条流线流量以及单井单层流线数目，采用已有的质点追踪方法，设 置十类中止边界条件油井的流线终结于水井、水井的流线终结于油井、不稳定渗流的压力 高地、不稳定渗流的压力洼地、边界处、断层遮挡处、油井流线终结于流量很小的其它油井、 水井流线终结于流量很小的其它水井、油井流量小导致流线中止在油井所在网格、水井流 量小导致流线中止在水井所在，确定井间流线分布，实现井间能量流动的量化；进行质点追 踪时，结束点包括油井的流线终结于水井、水井的流线终结于油井、不稳定渗流的压力高 地、不稳定渗流的压力洼地、边界处、断层遮挡处、油井流线终结于流量很小的其它油井、水 井流线终结于流量很小的其它水井、油井流量小导致流线中止在油井所在网格、水井流量 小导致流线中止在水井所在。
9.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述三级处理单元包括边水水窜分析模块，用于得到各井分层边水水窜概率，在分层流量和流线分布的基础 上，采用解析方法计算含水上升与实际含水上升对比，按照差距大小计算水窜可能概率分 级，以及采用经验方法根据测井解释成果参数中的有效厚度、测井解释成果参数中的渗透 率级差、生产测井参数中的产液剖面和吸水剖面、生产动态参数中的注采时间加权计算水 窜的可能概率；将两种结果几何平均处理，得到不同方位、不同层位边水水窜的判断结果；注水水窜分析模块，用于根据注入水在产出井分层水窜概率，得到水窜的层位、水窜概 率判定；水窜综合特征分析模块，用于对所述边水水窜分析模块、注水水窜分析模块的结果进 行水窜排序处理，确定动静态异常特征。
10.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述四级处理单元包括智能反演模块，用于确定参数自变量，包括井间水窜通道的方向、数目、强度；建立目标函数=算-；用目标函数开平方作为评价函数；确定参数的敏感
全文摘要
本发明公开了一种复杂油藏水淹状况监测系统，包括输入单元，用于输入井点地质参数；多级处理单元，用于根据输入单元输入的所述井点地质参数建立隐含的地质特征参数，完成区块多层、多井、多相及多种驱动力的能量平衡分析计算，进一步建立井间注采对应关系；利用拟函数，对分层分区水淹状况进行综合反演处理，得到区块和单井不同时期的各种产吸剖面、分层水淹状况分布情况数据；显示单元，用于显示所述多级处理单元建立的井间注采对应关系，以及得到的区块和单井不同时期的各种产吸剖面、分层水淹状况分布的图形结果数据。本发明可得到准确的分层水淹状况数据和不同级别的剖面分析结果数据，能提高开采时的精度，节省人力物力。
文档编号E21B47/00GK102041995SQ20101057050
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者任胜利, 刘同敬, 刘汝敏, 商永涛, 李敬松, 王艳红, 祁成祥, 葛丽珍 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司