基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法，包括如下步骤：S1，基于油藏数值模拟软件，依据嵌入式离散裂缝模型，建立裂缝性油藏数值模拟模型；S2，设置经济参数与算法参数，并完成井控向量的初始化；S3，获得井控向量的扰动集合，并运行油藏数值模拟软件，获得各扰动向量对应的净现值；S4，计算近似梯度，并更新井控向量；S5，用二分法寻找最优井控向量，并重复步骤S3、S4、S5，直到满足迭代终止条件。本发明专利技术采用嵌入式离散裂缝建模方法建立了合理表征油藏中裂缝渗流特征的裂缝性油藏数值模拟模型，并进行了概念模型一注一采和油田矿场尺度模型多注多采的油藏注采参数优化研究。采参数优化研究。采参数优化研究。

【技术实现步骤摘要】
基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法


[0001]本专利技术涉及油藏注采优化
，尤其涉及一种基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法。

技术介绍

[0002]几乎所有储层都发育有一定程度的自然裂缝，其中非常规油气储层(也称为页岩油气藏)和裂缝性碳酸盐岩储层已被证明尤为重要，裂缝对储层流体的渗流有显著影响，因此需要利用合理的技术以实现对裂缝储层流动的表征。
[0003]目前裂缝性油藏表征方法有双重介质模型、离散裂缝模型和嵌入式离散裂缝模型，其中，双重介质模型将油藏分为基质和裂缝两个彼此独立而又相互联系的系统，两个系统有各自的渗透率和孔隙度，因此空间每一个点都对应两个孔隙度、两个渗透率、两个压力及两个渗流速度，各系统分别建立基本流动方程后，再使用转换函数计算两个系统之间的质量交换，同时双重介质模型认为裂缝分布具有一定的随机性，可以在统计意义上进行平均，将裂缝系统等效为连续介质；在双重介质模型的基础上，将溶洞系统也等效为连续介质，即可得到处理缝洞性储层的三重介质模型；双重和三重介质模型需要的网格数相对较少，计算效率较高，但模糊了裂缝和溶洞本身的尺度、走向和分布等信息，在处理已探明分布的大裂缝和大溶洞时不够精确，对于少量大尺度、非均匀分布且裂缝参数不能平均的裂缝网络，计算精度较差。
[0004]为了避免双重介质无法准确表征裂缝形态及其流动的局限性，离散裂缝模型被提出并得到广泛应用。离散裂缝模型将油藏划分为网格空间和计算空间，在n维网格空间中用n
‑
1维网格来描述裂缝，在计算空间中修正裂缝降低维度而引起的空间不连续性。当裂缝分布不均匀且裂缝的几何形状比较复杂，传统的笛卡尔网格或角点网格难以准确描述裂缝时，非结构网格PEBI被证明能适应不规则的裂缝网络的模拟。PEBI网格的发展为离散裂缝模型的高精度、高速度模拟提供了基础。但离散裂缝模型采用非结构网格划分处理复杂分布的裂缝时，其剖分过程繁琐，计算量大，尤其当裂缝相距较近时，网格剖分质量较差，计算误差较大。
[0005]新提出的嵌入式离散裂缝模型将裂缝网络直接嵌入基岩结构化网格系统中，避免了复杂的非结构化网格剖分过程。虽然需要计算裂缝与网格之间的几何信息，但相对于复杂的非结构化网格剖分过程，其计算复杂度大大降低，从而能够提高计算效率。应用过程中该模型对小尺度裂缝、中尺度和大尺度裂缝分别处理，网格划分为正交的结构网格。嵌入式离散裂缝模型可以直接通过黑油模拟器的改进进行模拟，在网格的前处理阶段，通过定义裂缝
‑
裂缝网格、裂缝
‑
基质网格、基质
‑
基质网格的链接信息并对传导率进行计算修正，即可通过调用模拟程序进行模拟，具有较高的计算精度，还能大大提升模拟速度，节约时间成本。
[0006]而在油藏开发优化算法方面，优化算法主要分为梯度优化算法和无梯度优化算法。无梯度优化算法包括：遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)、模拟退火算法、神经网络算法、
协方差矩阵自适应进化策略算法、帝国主义竞争算法等。这些方法具有更好的全局搜索能力，然而它们需要大量的油藏模拟运行，不适用于大型油藏模型的优化求解。基于梯度的优化算法包括：伴随梯度算法、集成优化算法和最速下降法等，基于梯度的方法收敛速度较快，但全局搜索能力较差，结果总是陷入局部最优，同时梯度的获取有时需要入侵油藏模拟器的源代码，这在实践中难以实现。
[0007]因此，亟需寻找一种油藏参数优化方法，避免上述梯度算法难以获取和无梯度算法需要大量数值模拟运行次数的局限性，并能够使裂缝油藏被准确性描述和计算效率上得到优化。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法，该方法耦合了嵌入式离散裂缝模型和单纯形近似梯度优化算法的优点，能够对裂缝性储层的注采参数实现有效优化。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0010]一种基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏参数优化方法，包括如下步骤：
[0011]S1，基于油藏数值模拟软件，依据嵌入式离散裂缝模型，建立裂缝性油藏数值模拟模型；
[0012]S2，设置经济参数与算法参数，并完成井控向量的初始化；
[0013]S3，获得井控向量的扰动集合，并运行油藏数值模拟软件，获得各扰动向量对应的净现值；
[0014]S4，计算近似梯度，并更新井控向量；
[0015]S5，用二分法寻找最优井控向量，并重复步骤S3、S4、S5，直到满足迭代终止条件。
[0016]可选地，步骤S1中，通过现场资料获得裂缝性储层中裂缝的分布位置、形态、长度参数，并考虑基质与裂缝、裂缝与裂缝和裂缝单元间的渗流，计算三种渗流过程中的传导率系数，在油藏数值模拟软件中建立裂缝性油藏数值模拟模型。
[0017]可选地，对于基质与裂缝的渗流过程而言，传导率计算如式(1)所示：
[0018][0019]其中，T
M
‑
F
是基质与裂缝间的传导率，A
nnc
是基质块中裂缝的表面积，k
nnc
是基质渗透率和裂缝渗透率的调和平均值，d
nnc
是两者的平均法向距离，计算公式如式(2)所示：
[0020][0021]其中，dv是体积微元，x
n
是体积微元到裂缝的法向距离，V是基质单元的体积；
[0022]对于裂缝与裂缝的渗流过程而言，传导率计算如式(3)和式(4)所示：
[0023][0024][0025]其中，T
F
‑
F
为裂缝间传导率，T1和T2为针对某一裂缝的传导率，用来计算T
F
‑
F
，L
int
是同一基质块中两条裂缝交叉段的长度，ω
f
和k
f
分别是各裂缝的缝宽和渗透率，d
f
是位于裂缝交线两侧的裂缝段的中心到交线的平均法线距离；
[0026]对于裂缝单元间的渗流过程而言，其传导率的计算采用式(1)，其中，k
nnc
为裂缝渗透率，d
nnc
是两个裂缝单元中心间的距离，A
nnc
是裂缝单元的接触面积。
[0027]可选地，步骤S2中，设置经济参数与算法参数，其中经济参数包括油气售出单价、注入流体成本、油藏产出流体处理成本、井控变量上下限，算法参数包括集合大小、步长、对分次数、扰动次数、迭代次数上限，基于对数转换实现井控向量的初始化。
[0028]可选地，基于对数转换实现井控向量的初始化步骤中，采用式(5)所示：
[0029][0030]其中，u
i
为控制向量组u的第i个分量；和分别为控制向量组分量u
i
的上下限。
[0031]可选地，步骤S3中，首先生成高斯随机向量X本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，基于油藏数值模拟软件，依据嵌入式离散裂缝模型，建立裂缝性油藏数值模拟模型；S2，设置经济参数与算法参数，并完成井控向量的初始化；S3，获得井控向量的扰动集合，并运行油藏数值模拟软件，获得各扰动向量对应的净现值；S4，计算近似梯度，并更新井控向量；S5，用二分法寻找最优井控向量，并重复步骤S3、S4、S5，直到满足迭代终止条件。2.如权利要求1所述的一种基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法，其特征在于，步骤S1中，通过现场资料获得裂缝性储层中裂缝的分布位置、形态、长度参数，并考虑基质与裂缝、裂缝与裂缝、裂缝单元间的渗流，计算三种渗流过程中的传导率系数，在油藏数值模拟软件中建立裂缝性油藏数值模拟模型。3.如权利要求2所述的一种基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法，其特征在于，对于基质与裂缝的渗流过程而言，传导率计算如式(1)所示：其中，T
M
‑
F
是基质与裂缝间的传导率，A
nnc
是基质块中裂缝的表面积，k
nnc
是基质渗透率和裂缝渗透率的调和平均值，d
nnc
是两者的平均法向距离，计算公式如式(2)所示：其中，dv是体积微元，x
n
是体积微元到裂缝的法向距离，V是基质单元的体积；对于裂缝与裂缝的渗流过程而言，传导率计算如式(3)和式(4)所示：对于裂缝与裂缝的渗流过程而言，传导率计算如式(3)和式(4)所示：其中，T
F
‑
F
为裂缝间传导率，T1和T2为针对某一裂缝的传导率，用来计算T
F
‑
F
，L
int
是同一基质块中两条裂缝交叉段的长度，ω
f
和k
f
分别是各裂缝的缝宽和渗透率，d
f
是位于裂缝交线两侧的裂缝段的中心到交线的平均法线距离；对于裂缝单元间的渗流过程而言，其传导率的计算采用式(1)，其中，k
nnc
为裂缝渗透率，d
nnc
是两个裂缝单元中心间的距离，A
nnc
是裂缝单元的接触面积。4.如权利要求1所述的一种基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法，其特征在于，步骤S2中，设置经济参数与算法参数，其中经济参数包括油气售出单价、注入流体成本、油藏产出流体处理成本、井控变量上下限，算法参数包括集合大小、步长、对分次数、扰
动次数、迭代次数上限，基于对数转换实现井控向量的初始化。5.如权利要求4所述的一种基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法，其特征在于，基于对数转换实现井控向量的初始化步骤中，采用式(5)所示：其中，u
i
为控制向量组u的第i个分量；和分别为控制向量组分量u
i
的上下限。6.如权利要求1所述的一种基于近似梯度算法和嵌入式离散裂缝模型的油藏优化方法，其特征在于，步骤S3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建春，周文新，郭万航，李航宇，常会江，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：