一種合采原油產(chǎn)能貢獻(xiàn)率的測定方法
【專利摘要】一種合采原油產(chǎn)能貢獻(xiàn)率定量方法，利用原油的毛細(xì)管氣相色譜烴指紋檢測技術(shù)，從分子級水平上對原油的烴類指紋組成進(jìn)行分析，反映了原油中烴類化合物組成及含量。各分層原油在色譜烴指紋的組成(如異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴等)濃度上存在可檢測的差異性。該方法采用多井進(jìn)口原油毛細(xì)管氣相色譜烴指紋檢測聯(lián)合反推各層原油產(chǎn)能貢獻(xiàn)率，不需要建立單層原油指紋庫(用單層測試油樣)，方法經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，操作簡便。
【專利說明】【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及一種合采原油產(chǎn)能貢獻(xiàn)率的測定方法；屬于石油開發(fā)【技術(shù)領(lǐng)域】。 一種合采原油產(chǎn)能貢獻(xiàn)率的測定方法 【背景技術(shù)】
[0002] 為了節(jié)約成本和實(shí)現(xiàn)效益最大化，在油田開發(fā)生產(chǎn)中，生產(chǎn)井多為幾個(gè)油層混合 開采。只有了解混采油井分層產(chǎn)能貢獻(xiàn)，才能科學(xué)地決定哪個(gè)油層需要注水，哪個(gè)油層需注 蒸汽或者采取其它的增產(chǎn)措施，進(jìn)而指導(dǎo)油氣田科學(xué)高效開發(fā)。目前，分層產(chǎn)能監(jiān)測常用 的方法有生產(chǎn)測井、分層測試和示蹤劑跟蹤，這些方法的缺點(diǎn)是費(fèi)用高、周期長，且對流速 低和竄層油井不適用，有時(shí)需在關(guān)井停產(chǎn)條件下進(jìn)行，作業(yè)過程中容易傷害油層。
[0003] 為了動(dòng)態(tài)監(jiān)測混采油井分層產(chǎn)能貢獻(xiàn)，國內(nèi)外很多專家作了詳細(xì)的研究。最早，由 美國雪佛龍公司開發(fā)了應(yīng)用原油氣相色譜烴指紋計(jì)算兩層混采油井的分層原油產(chǎn)能技術(shù) (KauFman R L等，1987 ;1990),其原理是依據(jù)單層原油與混合原油的色譜指紋特征,配合室 內(nèi)不同比例的原油配方，建立計(jì)算模型求得分層產(chǎn)能貢獻(xiàn)。我國很多學(xué)者（張居和，2004; 陳世加，1999 ;付曉文，2002 ;王民，2010)也開始引入該方法并作了一定的改進(jìn)后在國內(nèi)應(yīng) 用。與現(xiàn)行的諸多生產(chǎn)測井方法相比，色譜指紋技術(shù)具有周期短、成本低、測試控制范圍 大、適合稠油等非常規(guī)油藏和不影響原油正常生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 上述方法存在以下不足：第一，需要建立單層原油指紋庫（用單層測試油樣），分 別對單層原油作全油色譜分析，在這個(gè)過程中需要多次關(guān)井停產(chǎn)，取每層的原油樣品。這 樣就需要更多的經(jīng)濟(jì)投入，操作起來更加復(fù)雜；第二，在一個(gè)工區(qū)內(nèi)，對于同一個(gè)儲層的原 油指紋，不同的油井確定的原油指紋可能存在差異，而指紋庫中的原油指紋是由一 口油井 確定的，并且隨著油氣的開采，相同層位油層原油由于內(nèi)部分異造成不同時(shí)期開采的原油 性質(zhì)有所差異，這將直接影響其對合采原油產(chǎn)能貢獻(xiàn)率的計(jì)算準(zhǔn)確度；第三，解決三層以上 合采問題仍然不夠成熟；第四，有些技術(shù)雖然取得了較好的應(yīng)用效果，但是仍然存在成本較 1?、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有合采原油產(chǎn)能貢獻(xiàn)率測試方法存在的不足之處，提供一種不必建 立原油色譜指紋庫、就能夠測得多層混采原油中各油層的產(chǎn)能貢獻(xiàn)率。
[0006] 本發(fā)明一種合采原油產(chǎn)能貢獻(xiàn)率的測定方法，包括下述步驟：
[0007] 步驟一選井
[0008] 在同一油田范圍內(nèi)選取油層連通的s 口油井，并對所取油井進(jìn)行編號，所述油井 的編號依次為1、2直至s,所述s 口油井同時(shí)合采m個(gè)油層，且s彡m,所述m彡2, m優(yōu)選 彡3 ;
[0009] 步驟二每口油井井口所得原油的色譜分析
[0010] 在相同色譜分析條件下，分別對每口所選油井井口所得單位質(zhì)量的原油進(jìn)行色 譜分析，分別得到每口油井的全烴色譜圖，從每口油井的全烴色譜圖中選取η個(gè)色譜峰， η > m，且每口油井的全烴色譜圖中選取的色譜峰的個(gè)數(shù)相等；
[〇〇11] 對每口油井的全烴色譜圖中選取的色譜峰進(jìn)行編號，計(jì)為kj號峰，其中k表示油 井的編號，所述kj號峰表示第k 口井的第j個(gè)所選取的色譜峰；所述kj號峰的面積計(jì)為 bkj，所述1^_表示第k 口井，第j個(gè)所取色譜峰所對應(yīng)的峰面積；
[0012] 從不同油井的全烴色譜圖中選取的色譜峰并編號時(shí)，按照下述原則進(jìn)行：
[0013] 當(dāng)j取值相同時(shí)，kj號峰與（k+l)j號峰和/或（k-l)j號峰所對應(yīng)的保留時(shí)間相 等；
[0014] 步驟三模型建立
[0015] a、變量定義
[0016] 定義
[〇〇17] xki表示第k 口采油井中第i個(gè)油層所產(chǎn)油占第k 口井所產(chǎn)原油的質(zhì)量百分比，即 第k 口井中第i個(gè)油層的產(chǎn)能貢獻(xiàn)率；所述i選自1至m中的任意一個(gè)整數(shù)，所述m為S 口 油井同時(shí)合采的油層數(shù)；所述k選自1至s中任意一個(gè)整數(shù)；所述s為所選取油井的數(shù)目；
[0018] bw表示第k 口井所得單位質(zhì)量原油全烴色譜圖中所選的第j個(gè)色譜峰的峰面積； 其中j選自1至η任意一個(gè)整數(shù)；所述η為每口油井的全烴色譜圖中選取色譜峰的個(gè)數(shù)；
[0019] 假設(shè)可以得到單個(gè)油層的原油，取單個(gè)油層單位質(zhì)量的原油，在與步驟一相同的 色譜分析條件下進(jìn)行色譜分析，則假設(shè)可以得到的單個(gè)油層的原油，也會得到該單個(gè)油層 的全烴色譜圖，在該單個(gè)油層的全烴色譜圖中選取η個(gè)虛擬色譜峰，并將所取的虛擬色譜 峰進(jìn)行編號，則第i個(gè)油層的j虛擬色譜峰表示虛ij號峰，其中i表示所取油層，j表示第 j個(gè)虛擬色譜峰，j選自1至η任意一個(gè)整數(shù)；所述η為每口油井的全烴色譜圖中選取色譜 峰的個(gè)數(shù)；
[0020] 從單個(gè)油層所得全烴色譜圖中選取的虛擬色譜峰的個(gè)數(shù)與從單口油井所得原油 的全烴色譜圖中選取的色譜峰個(gè)數(shù)相等；且當(dāng)j取值相等時(shí)，虛ij號峰與kj號峰所對應(yīng)的 保留時(shí)間相等；
[0021] 根據(jù)上述假設(shè)，
[0022] 定義表示第i個(gè)油層單位質(zhì)量原油全烴色譜圖中第j個(gè)虛擬峰的峰面積；
[0023] b、數(shù)學(xué)模型
[0024] 根據(jù)步驟一以及步驟二中的定義，對于油井編號為k的井，其單位質(zhì)量的井口原 油全烴色譜峰中，其第i個(gè)油層所產(chǎn)油占第k 口井所產(chǎn)原油的質(zhì)量百分比，即產(chǎn)能貢獻(xiàn)率 為xki，對應(yīng)的第i個(gè)油層單位質(zhì)量全烴色譜圖中第j個(gè)虛擬峰的面積為a u，所以對于第k 口油井的全烴色譜圖中所選取的第j個(gè)色譜峰的面積bw為可以第k 口井由各油層第j個(gè) 色譜峰的產(chǎn)能貢獻(xiàn)之和表示：
[0025] bkj =· ·十叉,，々# = 1，2,…s ;j = 1，2,…，η) (1)
[0026] 將⑴式推廣，則可以得出如下方程組：
[0027]
【權(quán)利要求】
1. 一種合采原油產(chǎn)能貢獻(xiàn)率的測定方法，包括下述步驟： 步驟一選井 在同一油田范圍內(nèi)選取油層連通的S 口油井，并對所取油井進(jìn)行編號，所述油井的編 號依次為1、2直至S,所述S 口油井同時(shí)合采m個(gè)油層，且S彡m,所述m彡2 ; 步驟二每口油井井口所得原油的色譜分析 在相同色譜分析條件下，分別對每口所選油井井口所得單位質(zhì)量的原油進(jìn)行色譜分 析，分別得到每口油井的全烴色譜圖，從每口油井的全烴色譜圖中選取η個(gè)色譜峰，η > m， 且每口油井的全烴色譜圖中選取的色譜峰的個(gè)數(shù)相等； 對每口油井的全烴色譜圖中選取的色譜峰進(jìn)行編號，計(jì)為kj號峰，其中K表示油井的 編號，所述kj號峰表示第k 口井的第j個(gè)所選取的色譜峰；所述kj號峰的面積計(jì)為bw，所 述bw表示第k 口井，第j個(gè)所取色譜峰所對應(yīng)的面積； 從不同油井的全烴色譜圖中選取的色譜峰并編號時(shí)，按照下述原則進(jìn)行： 當(dāng)j取值相同時(shí)，kj號峰與（k+1) j號峰和/或（k-1) j號峰所對應(yīng)的保留時(shí)間相等； 步驟三模型建立 a、 變量定義 定義 Xki表示第k 口采油井中第i個(gè)油層所產(chǎn)油占第k 口井所產(chǎn)原油的質(zhì)量百分比，即第k 口井中第i個(gè)油層的產(chǎn)能貢獻(xiàn)率；所述i選自1至m中的任意一個(gè)整數(shù)，所述m為s 口油井 同時(shí)合采的油層數(shù)；所述k選自1至s中任意一個(gè)整數(shù)；所述s為所選取油井的數(shù)目； bkj表示第k 口井所得原油全烴色譜圖中所選的第j個(gè)色譜峰的面積；其中j選自1至 η任意一個(gè)整數(shù)；所述η為每口油井的全烴色譜圖中選取色譜峰的個(gè)數(shù)； 假設(shè)可以得到單個(gè)油層的原油，取單個(gè)油層，單位質(zhì)量的原油，在與步驟一相同的色譜 分析條件下進(jìn)行色譜分析，則假設(shè)可以得到的單個(gè)油層的原油也會得到該單個(gè)油層的全烴 色譜圖，在該單個(gè)油層的全烴色譜圖中選取η個(gè)虛擬色譜峰，并將所取虛擬色譜峰進(jìn)行編 號，則第i個(gè)油層的j虛擬色譜峰表示虛ij號峰，其中i表示所取油層，其中j選自1至 η任意一個(gè)整數(shù)；所述η為每口油井的全烴色譜圖中選取色譜峰的個(gè)數(shù)； 從單個(gè)油層所得全烴色譜圖中選取的虛擬色譜峰的個(gè)數(shù)與從單口油井所得原油的全 烴色譜圖中選取的色譜峰個(gè)數(shù)相等；且當(dāng)j取值相等時(shí)，虛ij號峰與kj號峰所對應(yīng)的保留 時(shí)間相等； 根據(jù)上述假設(shè)， 定義表示第i個(gè)油層全烴色譜圖中第j個(gè)虛擬峰的峰的面積； b、 數(shù)學(xué)模型 根據(jù)步驟一以及步驟二中的定義，由于對于油井編號為k的井，其單位質(zhì)量的井口原 油色譜分析中，其第i個(gè)油層所產(chǎn)油占第k 口井所產(chǎn)原油的質(zhì)量百分比為xki，對應(yīng)的第i 個(gè)油層單位質(zhì)量全烴色譜圖中第j個(gè)虛擬峰的面積為au，所以對于第k 口油井的全烴色譜 圖中所選取的第j個(gè)色譜峰的面積bw可表示為： bk，j - xk，盧丄，j+xk，2a2,』+· · · +xk，mam，』（k - 1，2，... s ;j - 1，2，…，n) (1) 將1式推廣，則可以得出如下方程組：
由于第i個(gè)油層所產(chǎn)油占第k 口井所產(chǎn)原油的質(zhì)量百分比xki的取值范圍為0?100%， 即xki為取值范圍為〇?1 ;另外，對應(yīng)的第i個(gè)油層單位質(zhì)量全烴色譜圖中第j個(gè)虛擬峰 的峰的面積為％壓該滿足，> 0 ;即方程組（2)的約束條件為
步驟四求解模型 i=m 由于bk，』為已知量，且= Σ 4 Αν ( 4 ); ?=1 方程組（2)在邊界條件方程組（3)下進(jìn)行求解，
得到 xk;i，ai;J。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明一種合采原油產(chǎn)能貢獻(xiàn)率的測定方法；步驟四中，求 解模型是通過下述方法實(shí)現(xiàn)的： 由于方程組（2)的求解為約束條件下多元非線性方程組的求解，所以將其轉(zhuǎn)換成有約 束非線性多元變量下的優(yōu)化問題，采用優(yōu)化求解方式求取最優(yōu)解； 其求解過程如下： ①定義（xk，i, ai; j)的初值為和精度（el, e2);其中i選自1至m中的任意一個(gè)整數(shù)， 所述m為s 口油井同時(shí)合采的油層數(shù)；其中k選自1至s中任意一個(gè)整數(shù)，所述s為所選取 油井的數(shù)目；所述j選自1至η中任意一個(gè)整數(shù)，所述η為從每個(gè)油井的全烴色譜圖中選取 η個(gè)色譜峰，η彡m ;
即求F的最小值，其約束條件為1彡χΜ彡0, ai; j彡
1，2…n ;k = 1，2…s) 〇
③ 求解 依據(jù)《非線性最優(yōu)化計(jì)算方法》，對編寫matlab程序求解，優(yōu)選出fmincon多元非線性 優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算； 構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)： function F = funl(x)
(i = 1，2· · · m ; j = 1，2· · · n ;k = 1，2· · · s)，其中 Aeq 和 beq 矩陣的行數(shù)為 m，Aeq 矩 陣每行"〇"的個(gè)數(shù)為n個(gè)，即Aeq矩陣的總列數(shù)為m+n ; X = fmincon (' funl'，x0，[]，[]，Aeq, beq, [0, 0, ...，0 ;0, 0, ...，0]，[1，1... 1 ;a，a, ... a], []，options);該公式中[0, 0, ···，0 ;0, 0, ···，0]的前部分[0, 0, ···，0 ;表示 xk，i 的最小 值，其"0"的個(gè)數(shù)為mXk個(gè)，該公式中[0,0,…，0 ;0,0，···，0]的后部分0,0，···，0]表示ai;j 的最小值，其"〇"的個(gè)數(shù)為mXn個(gè)；[1，1···1 ;a，a，…a]中的前部分[1，1，…，1 ;表示Xlu 的最大值，其"1"的個(gè)數(shù)為mXk個(gè)；[1，1··· 1 ;a, a,…a]中的后部分a, a,…，a];表示ai; j 的最大值，其"a"的個(gè)數(shù)為mX k個(gè)； ④ 運(yùn)行、結(jié)果輸出 Xk，i，ai，j。
【文檔編號】G06F19/00GK104101673SQ201410351430
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】薛海濤, 盧雙舫, 劉敏, 田善思, 王偉明, 王民, 李吉君, 陳方文, 黃文彪, 肖佃師 申請人:中國石油大學(xué)(華東)