基于基尼系数定量评价热采油藏蒸汽热前缘均衡性的方法与流程

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种基于基尼系数定量评价热采油藏蒸汽热前缘均衡性的方法。

背景技术：

“十五”以来，胜利油田通过技术攻关，配套形成了稠油加密吞吐、特超稠油、敏感性稠油、热化学吞吐、薄层、底水、浅层超稠油稠油等开发技术，不断强化老区挖潜和新区投入，实现了胜利稠油产量的大幅上升。截至2017年底，胜利油田稠油产量高达445万吨，占胜利油田总产量19.1％。

随着生产轮次的增加，蒸汽吞吐的效果逐渐变差，2017年底，胜利东部油田蒸汽吞吐井中6周期及以上的高轮次吞吐井达1225口，占总井数的34.0％。进入高轮次吞吐后，单井周期产油量下降至1200t以下，周期油汽比下降至0.6左右，周期含水逐渐升高达到90％以上，周期效果逐渐变差。稠油油藏整体处于“高轮次、高含水、低产量、低油汽比、中高采出程度”阶段。分析高轮次吞吐效果差的原因，除了客观规律导致的吞吐效果逐周期变差外，动用不均衡是一个重要原因。油藏静态非均质和开发动态非均质会导致高轮次吞吐后动用不均衡，当动用不均衡发展到极致，就会产生井间热干扰，影响油井产量，严重的可影响周期产量25％以上。

蒸汽驱是蒸汽吞吐后首选的必要的接替方式，在国外已成为大规模工业化应用的热采技术。胜利油田稠油油藏条件与国外油藏条件相差较大，胜利稠油属蒸汽驱边际油藏，开发难度大。由于胜利稠油热采储量74％的储量在馆陶组，馆陶组油层基本属于河流相沉积，储层非均质性强，再加上吞吐中后期部分区域很大程度上已形成大的水淹通道，因此蒸汽驱过程中易造成蒸汽驱的不均匀驱替和汽窜，极大影响蒸汽驱效果和提高采收率。

不论是蒸汽吞吐还是蒸汽驱，由于储层非均质性以及水油流度比大的影响原因，蒸汽热前缘波及不均衡，是影响高轮次吞吐开发和蒸汽驱开发效果差的主要原因。因此，研究蒸汽热前缘波及状况，评价热前缘波及均衡性，是改善蒸汽波及，提高蒸汽热利用率，提高高轮次吞吐开发后期，调控蒸汽驱开发效果的主要方面。以往很少对蒸汽波及状况进行定量评价，只是定性分析，尤其是热前缘波及均衡性更缺少合适的定量评价方法。因此，我们发明了一种基于基尼系数定量评价热采油藏蒸汽热前缘均衡性的方法，解决了以上问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种充分考虑技术与经济因素的基于基尼系数定量评价热采油藏蒸汽热前缘均衡性的方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于基尼系数定量评价热采油藏蒸汽热前缘均衡性的方法，该基于基尼系数定量评价热采油藏蒸汽热前缘均衡性的方法包括：步骤1，利用热采油藏数值模拟计算注蒸汽开发温度场；步骤2，将大于初始油藏温度作为蒸汽热前缘边界，并将此边界绘制于温度场图中；步骤3，依次读取注汽井网格坐标和蒸汽热前缘边界所经过的数值模拟网格坐标；步骤4，根据平面两点间距离公式，依次计算注汽井与蒸汽热前缘边界坐标的距离；步骤5，求取注汽井与蒸汽热前缘边界最小距离；步骤6，分别求取圆边界与蒸汽热前缘边界的距离；步骤7，绘制圆边界与热前缘边界距离d的洛伦兹曲线；步骤8，求取基尼系数g。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤3中，依次读取的注汽井网格坐标为(x0,y0)，蒸汽热前缘边界所经过的数值模拟网格坐标为(xi,yi)。

在步骤4中，根据平面两点间距离公式，依次计算注汽井与蒸汽热前缘边界坐标的距离，记为d＝{d1,d2,……,dn}。

在步骤5中，求取注汽井与热前缘边界最小距离，记为dmin＝min{d1,d2,……,dn}，以注汽井为圆心，dmin为半径画圆，并绘制于温度场图中。

在步骤6中，分别求取圆边界与蒸汽热前缘边界的距离{d1,d2,……,dn}-dmin，记为d＝{d1,d2,……,dn}。

在步骤7中，将圆边界与蒸汽热前缘边界间的距离d按照从大到小进行排序，同时对边界上对应的网格从1到n进行编号。

在步骤7中，利用公式(1)和(2)计算并绘制圆边界与热前缘边界距离d的洛伦兹曲线；

xm＝100m/n(1)

公式中，dj表示第j个网格，xm、ym表示第m个网格对应与洛伦兹曲线上的点，n表示蒸汽前缘边界网格总数。

在步骤7中，洛伦兹曲线弯曲程度越大，说明不同网格处的蒸汽前缘与注汽井的距离差距越大，蒸汽前缘越不均衡。

在步骤8中，基尼系数g定义为洛伦兹曲线aec与坐标轴abcd形成的凹形面积，即aecd的面积与三基acd的面积之比，如公式(3)所示：

式中，面积sabce可以回归求出曲线aec的函数关系f(x)，再通过面积积分即可求得，积分上下限根据横坐标可确定为[0，100]。

在步骤8中，基尼系数g取值范围为[0,1]，当基尼系数等于0时，表示蒸汽热前缘与注汽井位置距离相等，为一个圆，说明蒸汽热前缘绝对均衡；当基尼系数等于1时，表示蒸汽沿着油层大孔道或者优势渗流通道发生汽窜，蒸汽热前缘绝对不均衡。

本发明为蒸汽热采开发过程中描述蒸汽热前缘的均衡性提供了一种新方法。在稠油热采数值模拟描述温度场发育的基础上，以大于初始油藏温度作为蒸汽热前缘边界，并依次记录蒸汽热前缘边界经过的网格坐标，并计算注汽井与蒸汽热前缘边界网格距离，进而计算出以注汽井与蒸汽热前缘边界距离最小值为半径的圆的边界与蒸汽热前缘边界的距离的集合，最后通过绘制洛伦兹曲线和计算基尼系数来达到定量评价蒸汽热前缘均衡性的目的。该方法可有效克服了传统定性评价蒸汽热前缘的缺点，实现了蒸汽热前缘均衡性的定量评价。

附图说明

图1为本发明的一具体实施例中蒸汽井注蒸汽后油藏蒸汽腔温度场示意图；

图2为本发明的一具体实施例中蒸汽井注蒸汽后油藏蒸汽热前缘边界示意图；

图3为本发明的一具体实施例中蒸汽井注蒸汽后油藏蒸汽热前缘边界所在网格坐标及蒸汽井网格坐标位置示意图；

图4为本发明的一具体实施例中蒸汽井与蒸汽热前缘边界距离示意图；

图5为本发明的一具体实施例中注汽井与热前缘边界最小距离为半径的圆的示意图；

图6为本发明的一具体实施例中求取圆边界与蒸汽热前缘边界的距离示意图；

图7为本发明的一具体实施例中圆边界与热前缘边界距离的洛伦兹曲线图。

图8为本发明的基于基尼系数定量评价热采油藏蒸汽热前缘均衡性的方法一具体实施例的流程图；

图9为本发明的一具体实施例中单井蒸汽吞吐开发在注汽结束后的蒸汽热前缘边界的示意图；

图10为本发明的一具体实施例中求取单井蒸汽吞吐开发过程中蒸汽热前缘边界距离

图11为本发明的一具体实施例中单井蒸汽吞吐开发中热前缘边界距离的洛伦兹曲线的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

本发明的基于基尼系数定量评价热采油藏蒸汽热前缘均衡性的方法适用于稠油油藏注蒸汽开发，包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、sagd等。该基于基尼系数定量评价热采油藏蒸汽热前缘均衡性的方法包括：

步骤1，利用热采油藏数值模拟计算注蒸汽开发温度场；如图1所示。

步骤2，将大于初始油藏温度作为蒸汽热前缘边界，并将此边界绘制于温度场图中；如图2所示。

步骤3，依次读取注汽井网格坐标(x0,y0)和蒸汽热前缘边界所经过的数值模拟网格坐标(xi,yi)；如图3所示。

步骤4，根据平面两点间距离公式，依次计算注汽井与蒸汽热前缘边界坐标的距离，记为d＝{d1,d2,……,dn}；如图4所示。

步骤5，求取注汽井与蒸汽热前缘边界最小距离，记为dmin＝min{d1,d2,……,dn}，并以注汽井为圆心，dmin为半径画圆，并绘制于温度场图中；如图5所示。

步骤6，分别求取圆边界与蒸汽热前缘边界的距离{d1,d2,……,dn}-dmin，记为d＝{d1,d2,……,dn}；如图6所示。

步骤7，绘制圆边界与热前缘边界距离d的洛伦兹曲线；将圆边界与蒸汽热前缘边界间的距离d按照从大到小进行排序，同时对边界上对应的网格从1到n进行编号。

利用公式(1)和(2)计算并绘制圆边界与热前缘边界距离d的洛伦兹曲线。曲线弯曲程度越大，说明不同网格(位置)处的蒸汽前缘与注汽井的距离差距越大，蒸汽前缘越不均衡。

xm＝100m/n(1)

公式中，dj表示第j个网格，xm、ym表示第m个网格对应与洛伦兹曲线上的点，n表示蒸汽前缘边界网格总数。如图7所示。

步骤8，根据图7，在洛伦兹曲线的基础上，求取基尼系数g。为定量分析洛伦兹曲线的弯曲程度，评价蒸汽热前缘的均衡程度，可通过计算洛伦兹曲线的基尼系数g来进行定量评价。基尼系数g定义为洛伦兹曲线与坐标轴形成的凹形面积，即aecd的面积与三基acd的面积之比，如公式(3)所示。基尼系数g取值范围为[0,1]，当基尼系数等于0时，表示蒸汽热前缘与注汽井位置距离相等，为一个圆，说明蒸汽热前缘绝对均衡；当基尼系数等于1时，表示蒸汽沿着油层大孔道或者优势渗流通道发生汽窜，蒸汽热前缘绝对不均衡。

式中，面积sabce可以回归求出曲线aec的函数关系f(x)，再通过面积积分即可求得，积分上下限根据横坐标可确定为[0，100]。

该方法适用于稠油油藏注蒸汽开发，开发方式包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、sagd等。

图8为本发明的基于基尼系数定量评价热采油藏蒸汽热前缘均衡性的方法的一具体实施例的流程图。

在步骤101中，利用热采油藏数值模拟计算单井蒸汽吞吐开发第3个周期注蒸汽后的温度场。流程进入到步骤102。

在步骤102中，将大于初始油藏温度60℃作为蒸汽热前缘边界，并将此边界绘制于温度场图中，如图9所示。流程进入到步骤103。

在步骤103中，读取注汽井网格坐标为(41,41)，同时依次读取蒸汽热前缘边界所经过的数值模拟网格的坐标(xi,yi)，如表1所示。流程进入到步骤104。

在步骤104中，根据平面两点间距离公式，依次计算注汽井与蒸汽热前缘边界坐标的距离d，如表1所示。

表1蒸汽热前缘边界网格的坐标、与注汽井的距离以及与圆边界的距离表

流程进入到步骤105。

在步骤105中，求取注汽井与蒸汽热前缘边界最小距离，记为dmin＝15，坐标位置为(41，26)，并以注汽井为圆心，dmin为半径画圆，并绘制于温度场图中，如图10所示。流程进入到步骤106。

在步骤106中，分别求取圆边界与蒸汽热前缘边界网格(xi,yi)的距离d＝d-dmin，如图10和表1所示。流程进入到步骤107。

在步骤107中，根据公式(1)和(2)，绘制圆边界与蒸汽热前缘边界网格距离d的洛伦兹曲线，如图11所示。流程进入到步骤108。

在步骤108中，对洛伦兹曲线进行二项式回归，得到回归公式为y＝-0.0093x²+1.9164x+1.3662，r²＝0.9999，根据公式(3)，得到基尼系数为：

从计算基尼系数结果来看，该井蒸汽吞吐蒸汽热前缘存在较强的不均衡性。