用于浅薄稠油油藏汽窜通道判别方法及系统与流程

本发明涉及油气田开发，特别是涉及到一种用于浅薄稠油油藏汽窜通道判别方法及系统。

背景技术：

1、浅薄稠油油藏一般具有油层埋藏浅、油层厚度薄，原油粘度大，储层孔渗高的特点。该类油藏埋深一般在100-400m，油层厚度一般为5-10m，原油粘度一般大于20000mpa·s，孔隙度一般大于30％，渗透率一般大于2000md，该类油藏注汽开采存在以下问题：一是油层压力小，导致单井产量低；二是汽窜发生频繁，蒸汽剖面波及范围受限；三是储层孔隙类型发生变化，易形成“热蚯孔”；四是储层非均质性对汽窜通道控制作用明显。因此，汽窜通道的判别是该类油藏开发的一个技术难题。

2、稠油油藏在长期注汽开发过程中，由于储层非均质性和不合理的工作制度等因素，致使注采方向形成低阻渗流通道——汽窜通道。汽窜通道形成后大量注入汽沿此通道低效甚至无效循环，使储层其他部位很难受到波及，严重降低了驱油效率。目前，汽窜通道的识别方法主要有测井解释法、取心观察法、示踪剂监测法、压降试井法、油藏工程法等。但是上述方法都是利用某一方面的观测信息，并不能完全反映汽窜通道的实际控制因素；同时在定性解释过程中，存在大量的人为的主观因素，导致定性解释结果因人而异。

3、在申请号：cn201610958641.7的中国专利申请中，涉及到一种稠油油藏注蒸汽过程汽窜通道的定量描述方法，包括以下步骤：对汽驱井组内各生产井汽窜程度分别进行识别，确定各生产井的汽窜类型；根据汽驱井组内各生产井的汽窜类型，以及不同的生产井特征参数，计算该汽驱井组内的汽窜体积。该发明的一种稠油油藏注蒸汽过程汽窜通道的定量描述方法，对汽驱井组所有生产井的窜流程度进行界定和分类，并最终求得注采井组内多向窜流的汽窜通道体积，给出了定量化、可操作的技术方法和实施步骤来计算汽窜通道体积，可以广泛适用于陆上及海上稠油油藏注蒸汽开发研究领域。

4、在申请号：cn202011623829.9的中国专利申请中，涉及到一种稠油油藏蒸汽驱油藏井间连通性识别方法，属于油气田开发技术领域。所述稠油油藏蒸汽驱油藏井间连通性识别方法包括：获取油藏井间区块的基础参数和生产动态数据，其中所述基础参数是与所述油藏井间区块内的地质信息有关的参数数据，所述生产动态数据是开采过程中可变的参数数据；以及根据所述基础参数和所述生产动态数据，通过建立的稠油油藏蒸汽驱井间动态连通性反演模型，识别该油藏井间的连通性。该发明实施例通过获取目标油藏区块的基础参数和生产动态数据，建立稠油油藏蒸汽驱井间动态连通性反演模型，通过稠油油藏蒸汽驱井间动态连通性反演模型的求解，得到井间动态连通性系数，以快速识别该油藏井间的连通性。

5、在申请号：cn202010645663.4的中国专利申请中，涉及到一种蒸汽吞吐井间汽窜程度测定方法，其中，所述方法包括利用无因次汽窜时间和无因次温度增量计算得到蒸汽吞吐井间汽窜程度评价指数，并利用该评价指数评价蒸汽吞吐井间汽窜程度。该发明通过理论计算，将蒸汽吞吐井间汽窜程度加以量化，根据量化指标对比分析，划分不同级别，为现场确定同步注采井组提供理论依据。

6、以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的用于浅薄稠油油藏汽窜通道判别方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种利用各观测井采集的地质静态参数对汽窜通道进行定量分类评价的用于浅薄稠油油藏汽窜通道判别方法及系统。

2、本发明的目的可通过如下技术措施来实现：用于浅薄稠油油藏汽窜通道判别方法，该用于浅薄稠油油藏汽窜通道判别方法包括：

3、步骤1，建立观测数据矩阵，对观测数据矩阵进行标准化；

4、步骤2，确立汽窜通道分类等级，对评估矩阵归一化处理；

5、步骤3，利用初始评估矩阵与观测数据矩阵进行计算，确定分类中心；

6、步骤4，计算各观测井距离分类中心的欧式距离矩阵，并利用距离矩阵修正评估矩阵；

7、步骤5，利用距离矩阵和评估矩阵计算目标函数；

8、步骤6，根据最大评估系数确定该井汽窜通道的等级，给出每口观测井汽窜通道的分类评价结果。

9、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

10、在步骤1中，选择多口观测井，以渗透率、沉积微相、油层厚度、非均质性、隔夹层为特征参数，建立观测数据矩阵，采用z-score标准化方法，对观测数据矩阵进行标准化。

11、步骤1包括：

12、1)建立观测矩阵x：

13、

14、其中，每一行为每口井的渗透率、沉积微相、油层厚度、非均质性、隔夹层特征参数值，每一列为一个特征参数的n个观测值，也就是说，x是由n个观测井(x1，x2，...，xn)的p个特征变量的观测值构成的观测数据矩阵；

15、2)采用z-score标准化方法，对观测数据矩阵进行标准化：

16、

17、其中，x′j为标准化后的每一个特征参数的列向量，xj为标准化前的每一个特征参数的列向量；为每一个特征参数的平均值，σj为每一个特征参数的方差；

18、经过标准化后，消除不同特征参数量纲影响，得到z-score标准化后的观测数据矩阵x′。

19、在步骤2中，确立汽窜通道分类等级，即确定汽窜通道的分类数，采用随机生成函数建立初始随机评估矩阵，使评估矩阵系数在[0，1]之间均匀分布，对评估矩阵归一化处理。

20、步骤2包括：

21、1)根据实际生产需要，确定汽窜通道的分类等级，进而确定汽窜通道分类数r，利用计算机的伪随机生成函数建立初始随机评估矩阵a：

22、

23、其中，a为初始随机评估矩阵；arn为伪随机生成函数所生成的随机数，表示第r个分类、第n口观测井的评估系数。

24、2)初始评估矩阵的归一化处理：将任意一行的每个评估系数除以该行评估系数之和，使每一个评估系数在[0，1]之间均匀分布，确保：

25、

26、在步骤3中，根据设定的评估矩阵的加权指数因子，利用初始评估矩阵与观测数据矩阵进行计算，确定分类中心。

27、在步骤3中，确定的分类中心为：

28、

29、其中，m为评估矩阵加权指数因子，ci为第i个聚类中心，x'k为标准化后的第个k特征参数的列向量，aik为第i个分类、第k口观测井的评估系数；r为分类数；n为观测井总数。

30、步骤4包括：

31、1)计算各观测井距离分类中心的欧式距离矩阵的公式为：

32、

33、其中，dik为第k口观测井到第i个分类中心的欧式距离；p为每口观测井特征变量的个数；x′kj为标准化后的第k口观测井到第j个特征变量；cij为第i个分类中心、第j个特征变量；r为分类数；n为观测井总数。

34、2)利用距离矩阵修正评估矩阵的公式为：

35、

36、其中，aik为第i个分类、第k口观测井的评估系数；dik为第k口观测井到第i个分类中心的欧式距离；djk为第k口观测井到第j个分类中心的欧式距离。

37、在步骤5中，利用距离矩阵和评估矩阵计算目标函数，如果目标函数的误差值大于目标函数终止精度，不断更新迭代评估矩阵和聚类中心，直至该目标函数值达到最小。

38、步骤5包括：

39、1)利用距离矩阵和评估矩阵计算目标函数的公式为：

40、

41、其中，i为目标函数；a为评估矩阵；c为分类中心矩阵；aik为第r个分类、第k口观测井的评估系数；dik为第k口观测井到第i个分类中心的欧式距离；m为评估矩阵加权指数因子；r为分类数；n为观测井总数。

42、2)不断更新迭代评估矩阵和聚类中心，直至任意2次迭代后的目标函数误差值小于终止精度，或者迭代次数大于最大给定次数：

43、|i(l)-i(l-1)|＜ε,或l＞lmax

44、其中：ε为终止精度；l为迭代次数；lmax为最大迭代次数；

45、此时目标函数值达到最小，分类中心达到最优。

46、在步骤6中，求取各观测井对应评估矩阵系数的最大值，根据最大评估系数确定该井汽窜通道的等级，从而给出每口观测井汽窜通道的分类评价结果。

47、在步骤6中，根据评估矩阵a中系数取值情况，确定观测井汽窜通道等级，设：

48、

49、其中，为第k口井r个评估矩阵系数的最大值，依据该最大值的位置，可以将该观测井归为第i类汽窜通道等级，对所有井完成相同工作，进而得到每口观测井的汽窜通道分类评价结果。

50、本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：用于浅薄稠油油藏汽窜通道判别系统，该用于浅薄稠油油藏汽窜通道判别系统包括：

51、观测数据建立模块，建立观测数据矩阵，对观测数据矩阵进行标准化；

52、初始随机评估矩阵生成模块，确立汽窜通道分类等级，对评估矩阵归一化处理；

53、分类中心计算模块，利用初始评估矩阵与观测数据矩阵进行计算，确定分类中心；

54、评估矩阵修正模块，计算各观测井距离分类中心的欧式距离矩阵，并利用距离矩阵修正评估矩阵；

55、目标函数计算及优化迭代模块，利用距离矩阵和评估矩阵计算目标函数；

56、分类结果判别模块，根据最大评估系数确定该井汽窜通道的等级，给出每口观测井汽窜通道的分类评价结果。

57、本发明中的用于浅薄稠油油藏汽窜通道判别方法及系统，引入一种迭代优化方法，力图综合地质方面与汽窜通道相关的静态信息，对汽窜通道发育情况给出客观定量分类评价。通过采集每口观测井的特征参数，采用优化迭代方法，寻找最佳的分类中心及评估矩阵，进而通过评估矩阵系数大小来确定汽窜通道的分类情况，确保汽窜通道的分类更加客观和准确，这为提高汽驱开发效率、防止蒸汽过早发生汽窜、制定合理的蒸汽驱开发方案提供重要的理论依据，在稠油热采开发领域具有重要的应用价值。