基于灰色關(guān)聯(lián)分析的注水井分層注水量公式研究

1國(guó)外研究現(xiàn)狀目前，中國(guó)的分配方法主要有兩種：“宏觀(guān)分配法”和“微觀(guān)分配水”?！昂暧^(guān)分配水”方法是對(duì)整個(gè)油田或區(qū)塊作為研究對(duì)象，并根據(jù)“宏觀(guān)”中油田或區(qū)塊的開(kāi)發(fā)規(guī)律獲得油田或區(qū)塊的分配水?！拔⒂^(guān)配水”方法以井群、單井或?qū)佣螢檠芯繉?duì)象。從“微觀(guān)”上考慮采用歸一系修正系數(shù)，或引入劈裂分系數(shù)，將導(dǎo)致分裂和分流向與注井相連的所有生產(chǎn)區(qū)的液體流量方向。通過(guò)平衡注入井中的單井供水，或通過(guò)單井重復(fù)供水，以獲得該層的供水能力。而國(guó)外對(duì)注水方面研究的相對(duì)較少,主要有美國(guó)的AnthonyJL等人按可驅(qū)替體積分配注水法,確定大型多并組水驅(qū)的最佳經(jīng)濟(jì)學(xué)碩士學(xué)位論文注水量的研究;美國(guó)的JarernPM等人應(yīng)用Hearn和Hall關(guān)系曲線(xiàn)法對(duì)新轉(zhuǎn)注井注水量的研究;前蘇聯(lián)caTTapBoPM等人利用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行的注水速度對(duì)采液量的影響關(guān)系的研究,國(guó)外的這些方法大都屬于“微觀(guān)配注”方法.這些研究方法大多存在著在具體計(jì)算公式中所反映的地質(zhì)條件因素較少、未能充分利用已有的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料、劈分系數(shù)的適應(yīng)性和實(shí)用性差的問(wèn)題.本文考慮地質(zhì)條件,結(jié)合動(dòng)靜態(tài)資料,確定影響劈分系數(shù)的主要因素,以及各因素所占權(quán)重值,構(gòu)建出區(qū)塊合理的劈分系數(shù),得到區(qū)塊注水井合理的分層注水量公式,實(shí)現(xiàn)注水井單井合理配水,提高了水驅(qū)調(diào)整效果.2色關(guān)聯(lián)分析法的應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析方法,通過(guò)求解系統(tǒng)中各因素之間的主要關(guān)系,找出影響目標(biāo)值的重要因素,從而掌握事物的主要特征,是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢(shì)的定量描述和比較的方法。它以各因素的樣本數(shù)據(jù)為依據(jù),用灰色關(guān)聯(lián)度來(lái)描述各因素間關(guān)系的強(qiáng)弱、大小和次序.如果樣本數(shù)據(jù)系列反映出兩因素變化的態(tài)勢(shì)(方向、大小、速度等)基本一致,則它們之間的關(guān)聯(lián)度較大;反之,關(guān)聯(lián)度較小.鄧聚龍?zhí)岢龅幕疑到y(tǒng)理論己在石油、天然氣勘探開(kāi)發(fā)等方面廣泛應(yīng)用.而灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析法是一種動(dòng)態(tài)發(fā)展態(tài)勢(shì)的量化描述和比較方法.該方法把劈分系數(shù)看成一個(gè)灰色系統(tǒng),以各影響因素的樣本數(shù)據(jù)為依據(jù),用關(guān)聯(lián)度來(lái)描述因素間關(guān)系的強(qiáng)弱、大小和次序等.它可在數(shù)據(jù)量較少的情況下依系統(tǒng)的離亂時(shí)序?qū)ふ曳从诚到y(tǒng)演變的規(guī)律,從而更好地確定主要影響因素,為系統(tǒng)的預(yù)測(cè)與控制提供理論基礎(chǔ).灰色關(guān)聯(lián)分析一般需要以下五個(gè)步驟.1)確定分析序列在對(duì)研究問(wèn)題目標(biāo)變量分析的基礎(chǔ)上,確定一個(gè)因變量和多個(gè)自變量因素。由因變量數(shù)據(jù)構(gòu)成參考序列,自變量數(shù)據(jù)構(gòu)成比較序列,分別表示為。式中—分別為參考序列和比較序列;n—為序列長(zhǎng)度;i—1,2,…,m,m為比較序列個(gè)數(shù).2)序列的無(wú)量綱化由于系統(tǒng)中各因素的物理意義不同,導(dǎo)致原始變量序列具有不同的量綱或數(shù)量級(jí).為了保證各因素具有等級(jí)性和等權(quán)性,需要對(duì)其進(jìn)行無(wú)量綱化.常用的無(wú)量綱化方法有初值法和均值法.應(yīng)用初值法和均值法進(jìn)行無(wú)量綱化后的序列可分別表示為式中j=0,1,2,…,m;k=1,2,…,n.無(wú)量綱化后的新序列為x0,x1。3)計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)關(guān)聯(lián)系數(shù)表示第i個(gè)比較序列與參考序列在第k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)程度,其表達(dá)式為式中ξoi(k)—關(guān)聯(lián)系數(shù);Δoi(k)—為i個(gè)比較序列與參考序列在k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的差的絕對(duì)值;Δmin,Δmax—分別為各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的差的絕對(duì)值中的最小值和最大值;ρ—為分辨系數(shù),ρ∈(0,1),取值0.1～0.5,一般取0.5.分辨系數(shù)的作用在于提高關(guān)聯(lián)系數(shù)間的差異顯著性.4)計(jì)算關(guān)聯(lián)度由于關(guān)聯(lián)系數(shù)數(shù)目較多,信息過(guò)于分散,為便于比較,對(duì)關(guān)聯(lián)系數(shù)求平均,得關(guān)聯(lián)度為式中r0i—為關(guān)聯(lián)度.關(guān)聯(lián)度數(shù)值為0～1。3影響因素的分類(lèi)針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外存在的計(jì)算劈分系數(shù)的諸多方法,從中找出了影響劈分系數(shù)值的若干因素,經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),劈分系數(shù)公式中引入的參數(shù)(影響因素)眾多,沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),因此為了更清楚的辨認(rèn)和劃分這些影響因素對(duì)劈分系數(shù)的影響程度以及如何影響劈分系數(shù),特將這些影響因素進(jìn)行分類(lèi),主要包括地質(zhì)因素(Ⅰ)、可控因素(Ⅱ)和綜合因素(Ⅲ).地質(zhì)因素是與地質(zhì)特征狀況有關(guān)的因素,比如層段滲透率、連通系數(shù)、層間干擾系數(shù)、沉積相影響系數(shù)、滲透率各向異性系數(shù)、油層有效厚度等;可控因素是由于人的介入而產(chǎn)生的因素,比如注采井?dāng)?shù)、注采井距、措施改造系數(shù)、開(kāi)采厚度系數(shù)、位置系數(shù)等;綜合因素是考慮注水井及與其周?chē)B通的生產(chǎn)井特征因素綜合作用的表現(xiàn),比如方向地層系數(shù)等.通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析方法確定出主要影響因素,這樣建立的劈分系數(shù)由于綜合考慮了各種因素的影響,因此更能符合實(shí)際劈分結(jié)果.3.1油層覆巖儲(chǔ)層基本保障關(guān)聯(lián)度根據(jù)S井區(qū)的實(shí)際吸水剖面資料,選擇小層吸水量作為參考序列,層段滲透率、油層有效厚度、連通系數(shù)、層間干擾系數(shù)、注采井距、措施改造系數(shù)、開(kāi)采厚度系數(shù)、位置系數(shù)、注采井?dāng)?shù)、方向地層系數(shù)等10個(gè)因素(對(duì)于S區(qū)塊斷層—巖性復(fù)合油藏來(lái)說(shuō),滲透率各向異性系數(shù)確定很不準(zhǔn)確和無(wú)實(shí)際層段沉積微相影響系數(shù),所以這里不參加比較)為比較序列,采用均值法無(wú)量綱化,取分辨系數(shù)為0.5,計(jì)算得到各因素的關(guān)聯(lián)度,經(jīng)排序得到主要影響因素為油層有效厚度、注采井?dāng)?shù)、注采井距、措施改造系數(shù)和位置系數(shù),關(guān)聯(lián)度值見(jiàn)表1.根據(jù)求得的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行歸一化得到各主要因素所占權(quán)重值,見(jiàn)表2.4單井分層注水公式為4.1確定井區(qū)注采動(dòng)井?dāng)?shù)和射開(kāi)砂巖厚度根據(jù)選取的主要影響因素建立符合S井區(qū)的考慮各因素權(quán)重的平面劈分系數(shù)和垂向劈分系數(shù).1)平面劈分系數(shù)根據(jù)選取的5個(gè)參數(shù)建立考慮各因素權(quán)重的平面劈分系數(shù),下式為構(gòu)建的符合S井區(qū)的平面劈分系數(shù)式中m,n,l—分別為i注水井的總層數(shù)、注水井總井?dāng)?shù)和與i注水井連通的油井?dāng)?shù);Mij,αij,Nij—為i注水井j層的措施改造系數(shù)、位置系數(shù)和注采井?dāng)?shù),無(wú)因次;Hij—為i注水井j層的射開(kāi)砂巖厚度,m;γi—井區(qū)i注水井的劈分系數(shù),無(wú)因次;且;—措施改造系數(shù)、位置系數(shù)和注采井?dāng)?shù)權(quán)重修正值,無(wú)因次;—射開(kāi)砂巖厚度和注采井距權(quán)重修正值,m;各權(quán)重修正值的計(jì)算式為式中—分別為井區(qū)注水井所有射開(kāi)小層的措施改造系數(shù)平均值、位置系數(shù)平均值、注采井?dāng)?shù)平均值、射開(kāi)砂巖厚度平均值和注采井距平均值;n—為選取的構(gòu)建劈分系數(shù)的影響因素的個(gè)數(shù);wM,wα,wN,wH,wD—分別為措施改造系數(shù)、位置系數(shù)、注采井?dāng)?shù)、射開(kāi)砂巖厚度和注采井距按關(guān)聯(lián)度進(jìn)行歸一化后每個(gè)參數(shù)所占的權(quán)重值.2)垂向劈分系數(shù)根據(jù)平面劈分系數(shù)的構(gòu)建過(guò)程,構(gòu)建符合S井區(qū)注水井的垂向劈分系數(shù)式中βij—i注水井j層段的垂向劈分系數(shù);.4.2月配注量和澆注強(qiáng)度1)單井配注量公式在求得井區(qū)的平面劈分系數(shù)以后,可以根據(jù)平面劈分系數(shù)來(lái)求得各注水井的單井的配注量,計(jì)算公式為式中Qiwi—井區(qū)i注水井的單井月配注量,104m3;Qiw—井區(qū)總注水井的月配注量,104m3.求得每口注水井的配注量之后,再除以每口注水井的總射開(kāi)有效厚度可以得到每口注水井的注水強(qiáng)度公式,公式為式中QiwHi井區(qū)i注水井的注水強(qiáng)度,m3/(m·d);hk—井區(qū)i注水井的k層的有效厚度,m2)小層配注量公式當(dāng)?shù)玫阶⑺畣尉渥⒘恐?可以根據(jù)構(gòu)建的垂向劈分系數(shù)得到注水井的小層配注量計(jì)算公式為式中qiwij—為i注水井j層段月配注量,104m35確定最大權(quán)重1)根據(jù)S區(qū)塊地質(zhì)和開(kāi)發(fā)情況,分析了區(qū)塊劈分系數(shù)的影響因素,通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析方法確定主要影響因素為措施改造系數(shù)、射開(kāi)砂巖厚度、注采井距、位置系數(shù)和注采井?dāng)?shù)五個(gè)因素,并確定了各因素在劈分系數(shù)中