基于油藏屬性和井網(wǎng)幾何約束的局部自動(dòng)布井生成算法研究?

李 華張 馳

基于油藏屬性和井網(wǎng)幾何約束的局部自動(dòng)布井生成算法研究?

李 華1張 馳2

（1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 北京 100083）（2.北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院 北京 100871）

現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)實(shí)例中，注水生產(chǎn)的油田在井網(wǎng)部署的井距和井排距確定之后，會(huì)按照井網(wǎng)開(kāi)發(fā)方案布井。在油藏條件分布不均的情況下，按照順序或盲目地鉆井很可能造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。基于油藏屬性及幾何約束的局部自動(dòng)布井生成算法，將井網(wǎng)部署之后的鉆井先后順序與幾何約束條件相結(jié)合，并用油藏網(wǎng)格的屬性進(jìn)行約束，在無(wú)人干預(yù)的情況下自動(dòng)部署井網(wǎng)，并可在結(jié)果上進(jìn)行井點(diǎn)、井網(wǎng)線的適當(dāng)修改，以提高油田的經(jīng)濟(jì)效益。

井網(wǎng)部署；屬性約束；幾何約束；自生成算法

AbstractIn the existing development example，the oil field produced by the water injection will be arranged in accordance with the well development plan after the well spacing and well line spacing of the well pattern are established.In the case of heteroge?neity of reservoir conditions，drilling in order or blindly costs a lot.Based on the local automatic routing well pattern algorithm on reservoir properties and geometric constraints，the drilling procedure after the well pattern deployment is constrained by the geomet?ric constraint conditions and the properties of reservoir grid properties in order to improve the economic benefits of oil fields.It can deploy the well pattern automatically in the absence of intervention and can modify the well and well line appropriately.

Key Wordswell pattern deployment，property constraint，geometric constraint，automatic routing

Class NumberTP39

1 引言

自20世紀(jì)二三十年代注水開(kāi)采油田在美國(guó)獲得工業(yè)化應(yīng)用以來(lái)，注水已經(jīng)成為主要的油田開(kāi)發(fā)方式。向油層注水，利用人工注水保持油層壓力來(lái)開(kāi)發(fā)油田，是油田開(kāi)發(fā)史上的一個(gè)重大轉(zhuǎn)折［1～2］。其中，面積注水將注水井和生產(chǎn)井按照一定的幾何形狀和密度均勻地布置在整個(gè)開(kāi)發(fā)區(qū)上進(jìn)行注水和采油，這種注水方式把油田分割成許多注采單元，每個(gè)單元由一口注水井和幾口生產(chǎn)井構(gòu)成［3～5］?，F(xiàn)有的開(kāi)發(fā)實(shí)例首先確定井網(wǎng)的井距和井排距，然后將井距和排距作為約束進(jìn)行井網(wǎng)部署［6～12］。由于目前的油藏開(kāi)發(fā)對(duì)象多為非均質(zhì)的情況，且油田的鉆井成本較高，實(shí)際開(kāi)發(fā)中應(yīng)選取含油體積較大的區(qū)域進(jìn)行井網(wǎng)部署，避免造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，同時(shí)提高油田的采收率［13～15］?；谟筒貙傩裕ㄕ撐闹幸杂行в筒睾穸葹槔┘熬W(wǎng)幾何約束（井?dāng)?shù)、井距、排拒）的局部自動(dòng)布井生成算法，在局部井網(wǎng)部署時(shí)，可以從油藏有效含油厚度高的區(qū)域開(kāi)始選取井位，在保證井網(wǎng)幾何約束條件的前提下，盡可能地提高井網(wǎng)部署方案的最大控油體積，間接提高油田的經(jīng)濟(jì)效益，研究這一算法可以為油田開(kāi)發(fā)的井網(wǎng)部署提供設(shè)計(jì)方案，具有一定的理論依據(jù)。

2 模型建立

確定井網(wǎng)部署過(guò)程中，需要考慮的因素有最大厚度、構(gòu)造背景、沉積相分布優(yōu)勢(shì)區(qū)、物性優(yōu)勢(shì)區(qū)等因素［4～6］。論文算法可以根據(jù)需要選擇不同的屬性進(jìn)行井網(wǎng)自動(dòng)部署，為了簡(jiǎn)化模型，選取有效油藏厚度作為屬性模型，以五點(diǎn)法來(lái)進(jìn)行自動(dòng)生成算法設(shè)計(jì)和模擬。在此模型中，井距、井排距、井?dāng)?shù)等井網(wǎng)幾何約束信息已確定。

2.1 最大控油體積模型

該模型為尋找選定區(qū)域中有效油藏厚度最優(yōu)區(qū)域而建立。首先尋找選定區(qū)域中有效油藏厚度最大的油藏網(wǎng)格，以這些點(diǎn)為中心向上下左右擴(kuò)充一個(gè)油藏網(wǎng)格單位，形成新的六面體組，計(jì)算這個(gè)六面體組中所有有效油藏厚度之和，再向這個(gè)六面體組的上下左右擴(kuò)充一個(gè)油藏網(wǎng)格單元。如此重復(fù)至只有一個(gè)最大油藏網(wǎng)格六面體組，將個(gè)六面體組的中心油藏網(wǎng)格作為鉆井的起點(diǎn)，該井為生產(chǎn)井。效果如圖1所示。

圖1 最大控油體積模型示意圖

2.2 生產(chǎn)井單井生長(zhǎng)模型

確定起始生產(chǎn)井后，需要根據(jù)其周?chē)挠筒鼐W(wǎng)格屬性確定下一口井的地點(diǎn)，因此建立了生產(chǎn)井的單井生長(zhǎng)模型。在生產(chǎn)井的上下左右四個(gè)方向分別生長(zhǎng)出井網(wǎng)單元線，我們形象地把它稱(chēng)為井網(wǎng)的自動(dòng)生長(zhǎng)。模型中的井點(diǎn)分為實(shí)井點(diǎn)、虛點(diǎn)兩種，實(shí)點(diǎn)為確定要打的井，虛點(diǎn)為可能打的井點(diǎn)。由于采用注水開(kāi)采，為充分發(fā)揮第一口井的產(chǎn)油率，定起始井后統(tǒng)一遵循注水井優(yōu)先原則，即在井?dāng)?shù)給定的情況下，若模型中的井網(wǎng)單元中沒(méi)有注水井，先增加注水井。注水井確定后，需要依據(jù)生產(chǎn)井有效油藏厚度最大原則，補(bǔ)全相應(yīng)的井網(wǎng)單元。生長(zhǎng)過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖2 第一個(gè)井網(wǎng)單元生成過(guò)程

2.3 井網(wǎng)單元生長(zhǎng)模型

一旦形成第一個(gè)井網(wǎng)單元，則井網(wǎng)自動(dòng)生成轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)單元生長(zhǎng)模型。該模型將首先判斷每個(gè)生產(chǎn)井上下左右的最大有效油藏厚度情況，以此為依據(jù)確定接下來(lái)的鉆井順序。

兩種生長(zhǎng)模型的具體情況將在算法中詳細(xì)說(shuō)明。

3 算法

整個(gè)自動(dòng)布井的流程大體如下：

1）輸入井距、井?dāng)?shù)等基本參數(shù)。

2）劃定布井區(qū)域。

3）按照最大控油體積模型確定起始生產(chǎn)井位，剩余井?dāng)?shù)減1。

4）根據(jù)生產(chǎn)井單井生長(zhǎng)模型生成第一個(gè)井網(wǎng)單元，井?dāng)?shù)減4。

5）根據(jù)井網(wǎng)單元生長(zhǎng)模型和生產(chǎn)井單井生長(zhǎng)模型判斷周?chē)筒厍闆r，依次進(jìn)行鉆井，每增加一口井，剩余井?dāng)?shù)減1。

6）判斷剩余井?dāng)?shù)是否為0，若是則結(jié)束程序，否則返回5）。

算法流程如圖3所示，其中在第5）步判斷油藏條件的過(guò)程中，井網(wǎng)線在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)遇到三種情況，即無(wú)井、實(shí)井、虛井，如圖 4（e）所示。分以下三種情況分別處理：

1）無(wú)井：在井網(wǎng)線端點(diǎn)添加虛井，進(jìn)入6）。

2）實(shí)井：不做處理，進(jìn)入6）。

圖3 算法流程圖

3）虛井：此時(shí)需要進(jìn)行判斷，若相應(yīng)井網(wǎng)單元屬性。

均值（深色區(qū)域）大于邊數(shù)不小于3的井網(wǎng)單元的屬性均值（淺色區(qū)域），則在該區(qū)域添加水井，井?dāng)?shù)減1，補(bǔ)全井網(wǎng)單元，井?dāng)?shù)減1，繼續(xù)步驟6）；否則下一口水井將位于綠色區(qū)域中屬性均值最大的井網(wǎng)單元中，井?dāng)?shù)減1，按照有效油藏厚度最③大原則補(bǔ)全井網(wǎng)單元，每補(bǔ)全一口生產(chǎn)井，井?dāng)?shù)減1，繼續(xù)步驟6）。

圖4 井網(wǎng)單元生長(zhǎng)模型示意圖

4 實(shí)例驗(yàn)證

下面用實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明算法的布井流程，假設(shè)井距為a，井排距為b，井?dāng)?shù)為20。按照算法描述的規(guī)則，井網(wǎng)的走向如圖5布井示例圖。

最后將算法用軟件進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，所選區(qū)塊為披覆背斜構(gòu)造的構(gòu)造巖性斷塊油藏，工區(qū)含油層位油藏埋深為3000多米。儲(chǔ)層屬中低孔中低滲儲(chǔ)層。實(shí)際生成的效果圖如圖6所示，可以看出，跟地質(zhì)體的有效油藏厚度有一定的吻合度，方法有效。

5 結(jié)語(yǔ)

該方法將井網(wǎng)部署之后的鉆井先后順序與幾何約束條件相結(jié)合，并用油藏網(wǎng)格的屬性進(jìn)行約束，在無(wú)人干預(yù)的情況下自動(dòng)部署井網(wǎng)，并可在結(jié)果上進(jìn)行井點(diǎn)、井網(wǎng)線的是適當(dāng)修改。

圖5 布井示例圖

圖6 生成效果圖

可以很明顯地看出，該方法可以根據(jù)屬性有效油藏厚度的自動(dòng)尋找井網(wǎng)的生長(zhǎng)方向，很好地避免了按照順序依次打井或者盲目打井造成的資金浪費(fèi)，在一定程度上可以保證最大的經(jīng)濟(jì)效益。

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Research of Local Automatic Routing W ell Pattern A lgorithm on Reservoir Properties and Geometric Constraints

LIHua1ZHANG Chi2
（1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Beijing 100083）（2.School of Earth and Space Sciences，Peking University，Beijing 100871）

TP39

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.09.007

2017年4月13日，

2017年5月27日

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)：致密油有效開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”（編號(hào)：2016ZX05046-003）資助。

李華，男，碩士，工程師，研究方向：油氣田開(kāi)發(fā)。張馳，女，博士研究生，研究方向：信息地質(zhì)學(xué)。