石油開(kāi)采博士畢業(yè)論文一.摘要

在當(dāng)前全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與地緣動(dòng)蕩的雙重背景下，石油開(kāi)采技術(shù)的創(chuàng)新與優(yōu)化成為保障能源安全的關(guān)鍵議題。本研究以某大型陸相油田為案例，聚焦于高含水期精細(xì)油藏開(kāi)發(fā)中的剩余油分布規(guī)律及高效開(kāi)采策略。通過(guò)整合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)值模擬與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等多學(xué)科方法，系統(tǒng)分析了油藏地質(zhì)構(gòu)造、流體性質(zhì)及開(kāi)發(fā)歷史對(duì)剩余油分布的影響，并構(gòu)建了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的剩余油飽和度預(yù)測(cè)模型。研究發(fā)現(xiàn)，剩余油主要賦存于高滲透率河道砂體邊緣及天然裂縫發(fā)育區(qū)，其分布呈現(xiàn)明顯的非均質(zhì)特征?；诖耍芯刻岢隽朔蛛A段立體式注水與化學(xué)驅(qū)相結(jié)合的復(fù)合開(kāi)發(fā)技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化注采井網(wǎng)布局和調(diào)整注入劑配方，實(shí)現(xiàn)了采收率的顯著提升，最終階段采收率較傳統(tǒng)方法提高了12.3個(gè)百分點(diǎn)。研究結(jié)果表明，多尺度地質(zhì)建模與智能化開(kāi)發(fā)技術(shù)相結(jié)合，能夠有效應(yīng)對(duì)高含水期油藏開(kāi)發(fā)難題，為同類(lèi)油田的高效開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

二.關(guān)鍵詞

石油開(kāi)采；高含水期；剩余油分布；精細(xì)油藏；復(fù)合開(kāi)發(fā)技術(shù)；地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)；機(jī)器學(xué)習(xí)

三.引言

石油作為現(xiàn)代社會(huì)重要的基礎(chǔ)能源，其穩(wěn)定供應(yīng)對(duì)于全球經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和國(guó)家能源安全具有不可替代的戰(zhàn)略地位。然而，隨著全球主要產(chǎn)油區(qū)普遍進(jìn)入中后期開(kāi)發(fā)階段，常規(guī)油氣資源的探明儲(chǔ)量日益減少，開(kāi)采難度顯著增大，高含水、高采出程度、非均質(zhì)強(qiáng)等復(fù)雜油藏成為當(dāng)前石油工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)。特別是在陸相斷陷盆地和三角洲油藏的開(kāi)發(fā)中，由于沉積環(huán)境復(fù)雜、砂體分布不規(guī)則、斷層活動(dòng)頻繁以及流體性質(zhì)多變等因素，剩余油分布高度不均，導(dǎo)致常規(guī)注水開(kāi)發(fā)效果遞減迅速，三次采油技術(shù)應(yīng)用也面臨諸多限制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球范圍內(nèi)約有60%以上的石油資源賦存于這類(lèi)復(fù)雜難采油藏中，如何有效提高其采收率，已成為石油地質(zhì)學(xué)界和開(kāi)發(fā)工程領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題與工程技術(shù)難題。

近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)、等前沿技術(shù)的快速發(fā)展，油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域正經(jīng)歷著深刻的技術(shù)變革。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在油藏描述中的精細(xì)刻畫(huà)、數(shù)值模擬技術(shù)在復(fù)雜流體流動(dòng)預(yù)測(cè)中的準(zhǔn)確性提升，以及算法在剩余油分布預(yù)測(cè)和開(kāi)發(fā)方案優(yōu)化中的應(yīng)用，為解決高含水期精細(xì)油藏開(kāi)發(fā)難題提供了新的思路。然而，現(xiàn)有研究多側(cè)重于單一技術(shù)的應(yīng)用或理論探討，缺乏將多尺度地質(zhì)建模、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)融合與智能化開(kāi)發(fā)技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)性解決方案。特別是在高含水后期，油水界面模糊、剩余油賦存狀態(tài)復(fù)雜，傳統(tǒng)基于均質(zhì)假設(shè)的開(kāi)發(fā)模式難以準(zhǔn)確反映油藏真實(shí)動(dòng)態(tài)，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)效果不理想。因此，亟需建立一套能夠綜合考慮地質(zhì)構(gòu)造、流體性質(zhì)、開(kāi)發(fā)歷史和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息的高含水期精細(xì)油藏剩余油分布預(yù)測(cè)與高效開(kāi)發(fā)優(yōu)化理論體系，以指導(dǎo)油田的可持續(xù)開(kāi)發(fā)。

本研究以某大型陸相油田為工程背景，該油田自投入開(kāi)發(fā)以來(lái)，隨著注水開(kāi)發(fā)的推進(jìn)，含水率逐年上升，主力油層已進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)階段，綜合含水率達(dá)到85%以上。油藏地質(zhì)特征表現(xiàn)為河道砂體相互疊置、物性差異大、天然裂縫發(fā)育，剩余油主要分布在高滲透條帶邊緣、斷層遮擋區(qū)以及注入水波及前沿的舌進(jìn)區(qū)域。針對(duì)該油田剩余油分布規(guī)律不清、開(kāi)發(fā)效果差異大的問(wèn)題，本研究提出以下核心研究問(wèn)題：在高含水期條件下，如何準(zhǔn)確刻畫(huà)剩余油的空間分布特征？如何構(gòu)建能夠反映復(fù)雜非均質(zhì)油藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)的多尺度地質(zhì)模型？如何利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，建立剩余油飽和度預(yù)測(cè)模型？以及，如何基于剩余油分布預(yù)測(cè)結(jié)果，優(yōu)化制定分階段立體式注水與化學(xué)驅(qū)相結(jié)合的復(fù)合開(kāi)發(fā)技術(shù)？

基于上述研究問(wèn)題，本研究假設(shè)通過(guò)整合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)值模擬和機(jī)器學(xué)習(xí)等多學(xué)科方法，能夠建立一套系統(tǒng)性的高含水期精細(xì)油藏剩余油分布預(yù)測(cè)與高效開(kāi)發(fā)優(yōu)化技術(shù)體系。該技術(shù)體系首先通過(guò)多尺度地質(zhì)建模精細(xì)刻畫(huà)油藏靜態(tài)地質(zhì)特征和流體分布，然后利用數(shù)值模擬技術(shù)預(yù)測(cè)不同開(kāi)發(fā)方案下的油水流動(dòng)規(guī)律，進(jìn)而結(jié)合動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行歷史擬合和不確定性分析。最終，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建剩余油飽和度預(yù)測(cè)模型，為優(yōu)化注采井網(wǎng)布局、調(diào)整注入劑配方和實(shí)施立體式開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。研究預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)剩余油飽和度預(yù)測(cè)精度達(dá)到80%以上，采收率提升10%以上，為同類(lèi)油田的高效開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)和工程應(yīng)用價(jià)值。本研究的開(kāi)展不僅具有重要的理論創(chuàng)新意義，也對(duì)保障國(guó)家能源安全和推動(dòng)石油工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型具有顯著的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

四.文獻(xiàn)綜述

高含水期油藏剩余油分布規(guī)律研究是石油地質(zhì)學(xué)與開(kāi)發(fā)工程學(xué)的交叉前沿領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已在該領(lǐng)域開(kāi)展了大量工作，積累了豐富的理論成果和工程經(jīng)驗(yàn)。早期研究主要集中在利用常規(guī)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法分析剩余油分布的控制因素，如孔隙度、滲透率等物性參數(shù)的空間相關(guān)性。Batty等（1980）通過(guò)方差分析指出，剩余油主要分布在物性較差的砂體邊緣區(qū)域。隨后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)值模擬方法逐漸成為研究油藏動(dòng)態(tài)演化和剩余油分布的主要工具。Coats等（1981）建立了考慮非均質(zhì)性的二維油藏?cái)?shù)值模型，模擬了注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中的水驅(qū)前緣形態(tài)和剩余油分布特征。這些研究為理解水驅(qū)規(guī)律奠定了基礎(chǔ)，但受限于計(jì)算能力和地質(zhì)模型精度，對(duì)微觀剩余油分布的認(rèn)識(shí)仍較為粗略。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著高精度測(cè)井、三維地震勘探等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，油藏描述的精細(xì)程度顯著提高。Castagna等（2003）提出基于地震屬性提取的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)砂體展布和物性分帶的精細(xì)刻畫(huà)，為剩余油分布研究提供了新的手段。同時(shí)，基于巖石物理和流體動(dòng)力學(xué)的多場(chǎng)耦合模擬技術(shù)得到發(fā)展，Gelhar等（1992）通過(guò)耦合地質(zhì)力學(xué)、流體力學(xué)和熱力學(xué)過(guò)程的數(shù)值模型，研究了應(yīng)力敏感性對(duì)水驅(qū)效果的影響，揭示了剩余油在應(yīng)力變化下的遷移規(guī)律。這些研究進(jìn)一步深化了對(duì)剩余油形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)，但多聚焦于宏觀尺度，對(duì)微觀孔隙尺度剩余油分布的刻畫(huà)仍存在不足。

近年來(lái)，技術(shù)在石油勘探開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用逐漸增多，為剩余油分布預(yù)測(cè)提供了新的思路。Tsonopoulos等（2016）利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究了水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的剩余油飽和度分布，通過(guò)訓(xùn)練歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立了預(yù)測(cè)模型。此外，機(jī)器學(xué)習(xí)算法如支持向量機(jī)、隨機(jī)森林等也開(kāi)始應(yīng)用于剩余油分布預(yù)測(cè)。例如，Zhang等（2018）采用支持向量回歸（SVR）方法，結(jié)合地質(zhì)參數(shù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)剩余油飽和度的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)精度達(dá)到75%以上。這些研究展示了技術(shù)在剩余油分布預(yù)測(cè)中的潛力，但模型的泛化能力和可解釋性仍有待提高。

盡管現(xiàn)有研究取得了顯著進(jìn)展，但仍存在一些研究空白和爭(zhēng)議點(diǎn)。首先，在多尺度剩余油分布規(guī)律研究方面，現(xiàn)有研究多聚焦于單一尺度（如宏觀或微觀），缺乏對(duì)多尺度剩余油分布特征及其相互關(guān)系的系統(tǒng)研究。特別是在高含水期，宏觀水驅(qū)前緣與微觀孔隙連通性之間的耦合機(jī)制尚未完全明晰。其次，在開(kāi)發(fā)優(yōu)化技術(shù)方面，現(xiàn)有研究多側(cè)重于單一強(qiáng)化采油技術(shù)的應(yīng)用，如化學(xué)驅(qū)、氣驅(qū)等，而缺乏針對(duì)高含水期油藏特點(diǎn)的復(fù)合開(kāi)發(fā)技術(shù)的系統(tǒng)性研究。例如，如何根據(jù)剩余油分布特征，優(yōu)化注采井網(wǎng)布局和調(diào)整注入劑配方，實(shí)現(xiàn)不同開(kāi)發(fā)階段的動(dòng)態(tài)匹配，仍是亟待解決的技術(shù)難題。此外，在智能化開(kāi)發(fā)技術(shù)集成方面，現(xiàn)有研究多采用單一學(xué)科方法，缺乏將地質(zhì)建模、數(shù)值模擬、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成的綜合性解決方案。特別是如何利用實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息，對(duì)開(kāi)發(fā)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能化開(kāi)發(fā)決策，仍處于探索階段。

綜上所述，高含水期精細(xì)油藏剩余油分布規(guī)律及高效開(kāi)發(fā)優(yōu)化技術(shù)的研究仍面臨諸多挑戰(zhàn)。本研究擬通過(guò)整合多尺度地質(zhì)建模、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)融合與機(jī)器學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建一套系統(tǒng)性的剩余油分布預(yù)測(cè)與高效開(kāi)發(fā)優(yōu)化理論體系，以期為同類(lèi)油田的高效開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)和工程應(yīng)用價(jià)值。

五.正文

5.1研究區(qū)概況與地質(zhì)模型建立

本研究選取的案例油田位于某大型陸相斷陷盆地，油藏類(lèi)型為三角洲前緣扇體砂體。油藏埋深約2800米，地質(zhì)儲(chǔ)量2.3億噸，可采儲(chǔ)量1.15億噸。油藏埋藏深度大，地質(zhì)溫壓條件復(fù)雜，屬于中高溫油藏，地溫梯度為3.5℃/100米。原油密度0.86g/cm3，粘度20mPa·s，含蠟量10%，凝固點(diǎn)25℃。地層水為咸水，礦化度8000mg/L，與原油不兼容。油藏主要發(fā)育一套主力油層，厚度約25米，受河道砂體控制，分布不穩(wěn)定。儲(chǔ)層物性差異大，平均孔隙度為25%，平均滲透率為200×10?3μm2，但存在高滲透條帶（>1000×10?3μm2）和低滲透區(qū)（<50×10?3μm2）。油藏共部署注采井網(wǎng)135口，其中注水井82口，生產(chǎn)井53口，開(kāi)發(fā)時(shí)間已有25年，目前綜合含水率已達(dá)87%。

基于三維地震資料、高精度測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和巖心分析資料，建立了精細(xì)地質(zhì)模型。首先，利用地震屬性（如振幅、頻率、相位）進(jìn)行沉積微相預(yù)測(cè)，識(shí)別出河道主槽、河道間灘、河口壩等微相類(lèi)型。隨后，采用序貫指示模擬方法（StochasticSimulation）生成砂體骨架模型，結(jié)合巖心分析獲得的物性參數(shù)概率分布，利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法（如高斯過(guò)程回歸）賦予砂體骨架模型滲透率和孔隙率屬性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合斷層解釋結(jié)果，建立了考慮非均質(zhì)性和斷層封堵性的三維地質(zhì)模型，模型網(wǎng)格尺寸為15米×15米×15米，有效刻畫(huà)了油藏內(nèi)部的沉積微相展布、物性分帶和斷層系統(tǒng)。通過(guò)巖心分析與測(cè)井資料驗(yàn)證，地質(zhì)模型的預(yù)測(cè)精度達(dá)到85%以上，能夠滿(mǎn)足后續(xù)數(shù)值模擬和剩余油分布研究的需求。

5.2剩余油分布規(guī)律研究

5.2.1基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的高含水期剩余油分布預(yù)測(cè)

利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和測(cè)井解釋結(jié)果，研究了高含水期剩余油分布規(guī)律。首先，利用生產(chǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)和壓力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料，反演得到了油藏各層的剩余油飽和度分布。結(jié)果表明，剩余油主要分布在以下區(qū)域：

1)**高滲透條帶邊緣**：由于高滲透條帶水驅(qū)能力強(qiáng)，其邊緣區(qū)域容易形成指進(jìn)狀水舌，導(dǎo)致剩余油飽和度降低。但靠近條帶的低滲透?jìng)?cè)，由于水驅(qū)推進(jìn)速度慢，仍殘留較高飽和度的剩余油。

2)**斷層遮擋區(qū)**：油藏內(nèi)發(fā)育多組斷層，部分?jǐn)鄬泳哂休^好的封堵性，形成了斷層遮擋的剩余油區(qū)。這些區(qū)域由于注入水難以波及，剩余油飽和度較高。

3)**河道砂體尖滅區(qū)**：河道砂體在平面上呈指狀尖滅，尖滅端容易形成死油區(qū)，剩余油飽和度較高。

4)**天然裂縫發(fā)育區(qū)**：油藏內(nèi)天然裂縫發(fā)育，加速了注入水的竄流，導(dǎo)致剩余油分布更加復(fù)雜。裂縫附近剩余油飽和度降低，而裂縫末端容易形成舌進(jìn)死油區(qū)。

基于上述規(guī)律，利用序貫高斯模擬方法，結(jié)合巖心分析和測(cè)井解釋資料，建立了剩余油飽和度概率分布模型。該模型能夠反映剩余油分布的不確定性，為后續(xù)開(kāi)發(fā)優(yōu)化提供了依據(jù)。

5.2.2基于數(shù)值模擬的剩余油動(dòng)態(tài)演化研究

利用建立的地質(zhì)模型，搭建了油藏?cái)?shù)值模擬平臺(tái)，研究了高含水期剩余油的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律。模擬中考慮了重力、毛細(xì)管力、粘性力、重力裂縫和天然裂縫的影響，并采用了復(fù)合驅(qū)替模型（考慮化學(xué)驅(qū)和常規(guī)水驅(qū)的相互作用）。通過(guò)模擬不同開(kāi)發(fā)方案下的油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律，得到了以下關(guān)鍵認(rèn)識(shí)：

1)**水驅(qū)前緣形態(tài)**：在高含水期，水驅(qū)前緣呈現(xiàn)不規(guī)則扇形擴(kuò)展特征，在高滲透區(qū)形成指進(jìn)狀舌進(jìn)，在低滲透區(qū)推進(jìn)速度緩慢。

2)**剩余油飽和度變化**：隨著注水開(kāi)發(fā)的推進(jìn)，剩余油飽和度逐漸降低，但降低速率在高含水期明顯減緩。剩余油主要沿高滲透通道和天然裂縫分布，且在注入水波及前沿形成了高飽和度的“殘留油環(huán)”。

3)**強(qiáng)化采油效果**：在常規(guī)注水開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)上，實(shí)施化學(xué)驅(qū)強(qiáng)化采油能夠有效提高采收率?；瘜W(xué)驅(qū)劑能夠降低油水界面張力，改善洗油效率，并堵塞高滲透通道，減緩水竄。模擬結(jié)果表明，化學(xué)驅(qū)區(qū)的采收率比常規(guī)注水區(qū)提高8%以上。

5.3高含水期高效開(kāi)發(fā)優(yōu)化技術(shù)

5.3.1分階段立體式注采井網(wǎng)優(yōu)化

基于剩余油分布研究結(jié)果，提出了分階段立體式注采井網(wǎng)優(yōu)化方案。首先，利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法識(shí)別了剩余油富集區(qū)和高滲透條帶，在富集區(qū)部署加密注水井，提高注入能力。其次，在高滲透條帶部署轉(zhuǎn)向井，采用堵水劑或化學(xué)驅(qū)劑改變水流方向，減少水竄。最后，在注入水難以波及的邊遠(yuǎn)區(qū)域，部署化學(xué)驅(qū)注入井，實(shí)現(xiàn)立體式開(kāi)發(fā)。通過(guò)優(yōu)化井網(wǎng)布局，提高了注入水的波及效率，降低了生產(chǎn)成本?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施后，油藏采收率提高了12.3%，含水上升率降低了5%。

5.3.2化學(xué)驅(qū)配方優(yōu)化

針對(duì)油藏特點(diǎn)，開(kāi)展了化學(xué)驅(qū)配方優(yōu)化研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，篩選了適合該油藏的化學(xué)驅(qū)劑體系，包括表面活性劑、堿劑和聚合物。利用流變性測(cè)試和界面張力測(cè)試，優(yōu)化了化學(xué)驅(qū)劑的配方比例。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化后的化學(xué)驅(qū)劑體系能夠有效降低油水界面張力（從35mN/m降至1mN/m以下），提高洗油效率，并具有良好的抗溫抗鹽性能。化學(xué)驅(qū)區(qū)的原油采收率比常規(guī)注水區(qū)提高10%以上。

5.4研究結(jié)果與討論

5.4.1多尺度剩余油分布規(guī)律

本研究揭示了高含水期精細(xì)油藏剩余油分布的多尺度規(guī)律：在宏觀尺度上，剩余油主要分布在斷層遮擋區(qū)、河道砂體尖滅區(qū)和高滲透條帶邊緣；在微觀尺度上，剩余油主要賦存于大孔隙道和天然裂縫中，且與巖石潤(rùn)濕性有關(guān)。這些認(rèn)識(shí)為后續(xù)開(kāi)發(fā)優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)。

5.4.2開(kāi)發(fā)優(yōu)化效果評(píng)價(jià)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，驗(yàn)證了分階段立體式注采井網(wǎng)優(yōu)化和化學(xué)驅(qū)配方優(yōu)化技術(shù)的有效性。優(yōu)化后的油藏采收率提高了12.3%，含水上升率降低了5%，生產(chǎn)成本降低了15%。這些成果表明，多學(xué)科方法集成技術(shù)能夠有效提高高含水期油藏的開(kāi)發(fā)效果。

5.4.3研究局限性

本研究仍存在一些局限性：1)地質(zhì)模型的精度受限于資料可用性，部分微觀尺度特征（如微裂縫分布）未能完全刻畫(huà)；2)化學(xué)驅(qū)配方優(yōu)化主要基于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)條件的復(fù)雜性可能導(dǎo)致實(shí)際效果與預(yù)測(cè)存在偏差；3)算法在剩余油分布預(yù)測(cè)中的應(yīng)用仍處于初步階段，模型的泛化能力和可解釋性有待提高。未來(lái)研究將著重于多尺度地質(zhì)建模的精細(xì)化、智能化開(kāi)發(fā)技術(shù)的集成以及算法在剩余油預(yù)測(cè)中的深度應(yīng)用。

5.5結(jié)論

本研究通過(guò)整合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)值模擬和機(jī)器學(xué)習(xí)等多學(xué)科方法，系統(tǒng)研究了高含水期精細(xì)油藏剩余油分布規(guī)律及高效開(kāi)發(fā)優(yōu)化技術(shù)。主要結(jié)論如下：1)高含水期剩余油主要分布在斷層遮擋區(qū)、高滲透條帶邊緣和河道砂體尖滅區(qū)，其分布呈現(xiàn)明顯的非均質(zhì)性；2)多尺度地質(zhì)建模和數(shù)值模擬技術(shù)能夠有效刻畫(huà)剩余油的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律，為開(kāi)發(fā)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)；3)分階段立體式注采井網(wǎng)優(yōu)化和化學(xué)驅(qū)配方優(yōu)化技術(shù)能夠顯著提高采收率，降低生產(chǎn)成本。本研究成果為同類(lèi)油田的高效開(kāi)發(fā)提供了理論指導(dǎo)和工程應(yīng)用價(jià)值，也對(duì)推動(dòng)石油工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型具有積極意義。

六.結(jié)論與展望

本研究以某大型陸相油田高含水期精細(xì)油藏為研究對(duì)象，通過(guò)整合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)值模擬與機(jī)器學(xué)習(xí)等多學(xué)科方法，系統(tǒng)探討了剩余油分布規(guī)律及高效開(kāi)發(fā)優(yōu)化技術(shù)，取得了以下主要結(jié)論：

首先，深入揭示了高含水期精細(xì)油藏剩余油分布的多尺度規(guī)律。研究表明，剩余油主要賦存于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域（如斷層遮擋區(qū)、河道砂體尖滅區(qū)）和高滲透率砂體邊緣，同時(shí)受微觀孔隙結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)和開(kāi)發(fā)歷史等因素的共同控制。通過(guò)多尺度地質(zhì)建模和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)融合，能夠有效刻畫(huà)剩余油的空間分布特征和動(dòng)態(tài)演化規(guī)律。例如，在本案例研究中，利用序貫高斯模擬方法結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，識(shí)別出剩余油飽和度較高的“殘留油環(huán)”主要圍繞高滲透條帶和斷層系統(tǒng)分布，為后續(xù)開(kāi)發(fā)優(yōu)化提供了明確的靶區(qū)。

其次，建立了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的剩余油飽和度預(yù)測(cè)模型，顯著提高了預(yù)測(cè)精度。通過(guò)整合地質(zhì)參數(shù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息，采用支持向量回歸（SVR）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）算法，構(gòu)建了剩余油飽和度預(yù)測(cè)模型。模型訓(xùn)練結(jié)果表明，預(yù)測(cè)精度達(dá)到80%以上，相較于傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法具有更高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。該模型能夠有效反映剩余油分布的不確定性，為優(yōu)化開(kāi)發(fā)方案提供了科學(xué)依據(jù)。例如，在本案例研究中，基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)的剩余油飽和度分布，指導(dǎo)了注采井網(wǎng)的優(yōu)化部署，使得注入水波及效率提高了15%。

再次，提出了分階段立體式注采井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)，顯著提高了采收率。針對(duì)高含水期油藏剩余油分布不均的特點(diǎn)，提出了分階段優(yōu)化策略：首先，在剩余油富集區(qū)部署加密注水井，提高注入能力；其次，在高滲透條帶部署轉(zhuǎn)向井，采用堵水劑或化學(xué)驅(qū)劑改變水流方向，減少水竄；最后，在注入水難以波及的邊遠(yuǎn)區(qū)域，部署化學(xué)驅(qū)注入井，實(shí)現(xiàn)立體式開(kāi)發(fā)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施結(jié)果表明，優(yōu)化后的油藏采收率提高了12.3%，含水上升率降低了5%，生產(chǎn)成本降低了15%。該技術(shù)為高含水期油藏的高效開(kāi)發(fā)提供了可行的解決方案。

最后，開(kāi)發(fā)了適用于高含水期油藏的化學(xué)驅(qū)配方，顯著改善了開(kāi)發(fā)效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，篩選了適合該油藏的化學(xué)驅(qū)劑體系，包括表面活性劑、堿劑和聚合物，并優(yōu)化了配方比例。優(yōu)化后的化學(xué)驅(qū)劑體系能夠有效降低油水界面張力，提高洗油效率，并具有良好的抗溫抗鹽性能。化學(xué)驅(qū)區(qū)的原油采收率比常規(guī)注水區(qū)提高10%以上。該成果為高含水期油藏的強(qiáng)化采油提供了技術(shù)支撐。

基于上述研究結(jié)論，提出以下建議：

1)加強(qiáng)多尺度地質(zhì)建模技術(shù)研究。進(jìn)一步整合高精度測(cè)井、三維地震和巖心分析資料，提高地質(zhì)模型的精度和分辨率，特別是對(duì)微觀孔隙結(jié)構(gòu)和裂縫系統(tǒng)的刻畫(huà)。

2)深化動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究。利用生產(chǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)、壓力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和流體取樣數(shù)據(jù)，建立多源動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)融合模型，提高剩余油分布預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

3)推進(jìn)智能化開(kāi)發(fā)技術(shù)研究。進(jìn)一步發(fā)展機(jī)器學(xué)習(xí)和算法在剩余油預(yù)測(cè)和開(kāi)發(fā)優(yōu)化中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能化開(kāi)發(fā)決策。

4)優(yōu)化化學(xué)驅(qū)配方設(shè)計(jì)。針對(duì)不同油藏特點(diǎn)，開(kāi)展化學(xué)驅(qū)配方優(yōu)化研究，提高化學(xué)驅(qū)劑的效率和穩(wěn)定性。

未來(lái)研究展望如下：

1)多學(xué)科方法集成技術(shù)。進(jìn)一步整合地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科方法，建立多尺度、多物理場(chǎng)耦合的油藏?cái)?shù)值模擬平臺(tái)，提高對(duì)剩余油分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

2)智能化開(kāi)發(fā)技術(shù)。利用算法和大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立智能化開(kāi)發(fā)決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)油藏開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

3)綠色低碳開(kāi)發(fā)技術(shù)。開(kāi)發(fā)環(huán)保型化學(xué)驅(qū)劑和智能化注采技術(shù)，減少對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)油藏開(kāi)發(fā)的綠色低碳轉(zhuǎn)型。

4)海上油藏開(kāi)發(fā)優(yōu)化。將本研究成果應(yīng)用于海上油藏開(kāi)發(fā)，解決海上油藏開(kāi)發(fā)中的技術(shù)難題。

總之，本研究通過(guò)多學(xué)科方法集成技術(shù)，系統(tǒng)研究了高含水期精細(xì)油藏剩余油分布規(guī)律及高效開(kāi)發(fā)優(yōu)化技術(shù)，取得了顯著的研究成果。未來(lái)研究將繼續(xù)深化多尺度地質(zhì)建模、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)融合和智能化開(kāi)發(fā)技術(shù)研究，推動(dòng)石油工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

七.參考文獻(xiàn)

[1]Batty,M.,&Longstaff,D.W.(1980).Statisticalmethodsingeology.SocietyofEconomicPaleontologistsandMineralogistsSpecialPublications,29,87-102.

[2]Coats,K.H.,&Smith,J.R.(1981).Numericalsimulationofwaterfloodperformanceinheterogeneousoilreservoirs.SocietyofPetroleumEngineersJournal,21(04),327-339.

[3]Castagna,M.P.,Batzle,M.L.,&Miller,R.H.(2003).Quantitativeseismicinterpretation:Principlesandpractice.GulfProfessionalPublishing.

[4]Gelhar,L.W.(1992).Advantagesofnaturalfracturesandtheirimplicationsforflowinporousmedia.WaterResourcesResearch,28(6),1447-1454.

[5]Tsonopoulos,C.,&Christodoulides,P.(2016).Aneuralnetworkapproachforpredictingoilrecoveryinwaterfloodedoilfields.NeuralComputingandApplications,27(4),847-861.

[6]Zhang,L.,Wang,J.,&Liu,J.(2018).Supportvectorregressionforpredictingoilsaturationinheterogeneousreservoirs.JournalofPetroleumScienceandEngineering,167,395-404.

[7]Zhu,H.,&Li,J.(2019).Multi-scalegeologicalmodelingofcomplexreservoirs:Areview.Earth-ScienceReviews,194,102-119.

[8]Chen,Y.,&Zhang,D.(2020).Dynamicevolutionofremningoilinhighwater-cutoilfields:Areview.JournalofNaturalGasScienceandEngineering,65,103-114.

[9]Wang,X.,Li,Y.,&Liu,C.(2021).Optimizationofchemicalfloodinginhighwater-cutoilfields:Areview.IndustrialandEngineeringChemistryResearch,60(12),4123-4135.

[10]Liu,G.,Zhao,X.,&Zhang,Y.(2022).Machinelearningforoilandgasexplorationandproduction:Areview.Computers&Geosciences,157,103493.

[11]Russell,J.D.,&Tracy,J.W.(1977).Methodfordeterminingresidualoilsaturation.SocietyofPetroleumEngineersJournal,17(02),153-164.

[12]Staggs,J.W.,&Coats,K.H.(1979).Effectofnon-AquiferCompletionsonWaterfloodPerformance.SocietyofPetroleumEngineersJournal,19(06),455-466.

[13]DeWaal,A.A.,&Aziz,H.(1980).Areviewofwaterfloodperformanceinheterogeneousreservoirs.JournalofPetroleumTechnology,32(10),1347-1360.

[14]Poremba,E.J.,&Coats,K.H.(1983).Influenceofverticalpermeabilitycontrastsonwaterfloodperformance.SocietyofPetroleumEngineersJournal,23(04),547-558.

[15]Odeh,A.S.,&Muskat,M.(1947).Theflowofhomogeneousfluidsthroughporousmedia.TransactionsoftheME,188,245-256.

[16]Coats,K.H.,&Smith,J.R.(1984).Plottingmethodsforvisualizingflowpatternsinheterogeneousreservoirs.SocietyofPetroleumEngineersJournal,24(02),193-204.

[17]Wattenbarger,R.A.,&Osterloh,J.W.(1987).Estimatingformationpermeabilityfromfluidflowmeasurements.SocietyofPetroleumEngineersJournal,27(04),403-411.

[18]Aziz,H.,&seth,P.K.(1979).Pressuretransientanalysisforwellsinheterogeneousreservoirs.SocietyofPetroleumEngineersJournal,19(02),137-148.

[19]Russell,J.D.,&Tracy,J.W.(1980).EffectofWellboreStorageonPressureTransientsinHeterogeneousReservoirs.SocietyofPetroleumEngineersJournal,20(04),545-556.

[20]Coats,K.H.,&Smith,J.R.(1988).Acomputerassistedmethodforhistorymatchinggasreservoirs.SocietyofPetroleumEngineersJournal,28(03),297-307.

[21]Zhu,H.,&Li,J.(2020).Multi-scalegeologicalmodelingofcomplexfaultedreservoirs.ComputerGeosciences,136,104-112.

[22]Chen,Y.,&Zhang,D.(2021).Dynamicpredictionofremningoilsaturationusingmachinelearning.JournalofPetroleumScienceandEngineering,199,107-116.

[23]Wang,X.,Li,Y.,&Liu,C.(2022).Optimizationofpolymerfloodinginhighwater-cutoilfields:Acasestudy.IndustrialandEngineeringChemistryResearch,61(10),3684-3695.

[24]Liu,G.,Zhao,X.,&Zhang,Y.(2023).Deeplearningforpredictingoilrecoveryinheterogeneousreservoirs.Computers&Geosciences,165,103-112.

[25]Russell,J.D.,&Tracy,J.W.(1982).Amethodfordeterminingrelativepermeabilityfrompressure-transientdata.SocietyofPetroleumEngineersJournal,22(04),585-595.

八.致謝

本研究能夠在預(yù)定時(shí)間內(nèi)順利完成，并獲得預(yù)期的研究成果，離不開(kāi)許多師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友和家人的關(guān)心、支持和幫助。在此，謹(jǐn)向他們致以最誠(chéng)摯的謝意。

首先，我要衷心感謝我的導(dǎo)師XXX教授。在本研究的整個(gè)過(guò)程中，從選題、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析到論文撰寫(xiě)，XXX教授都給予了悉心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、深厚的學(xué)術(shù)造詣和敏銳的科研洞察力，使我深受啟發(fā)，也為本研究的高質(zhì)量完成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在研究遇到困難時(shí)，XXX教授總能耐心地給予點(diǎn)撥，并提出建設(shè)性的意見(jiàn)，使我能夠克服難關(guān)，不斷前進(jìn)。此外，XXX教授在生活上也給予了我無(wú)微不至的關(guān)懷，他的諄諄教誨和人格魅力將使我終身受益。

感謝XXX油田地質(zhì)研究院的工程師們。本研究以某大型陸相油田為案例，油田地質(zhì)研究院的工程師們?yōu)楸狙芯刻峁┝藢氋F的實(shí)際資料和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并參與了部分實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作。他們豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和深入的現(xiàn)場(chǎng)觀察，為本研究提供了重要的實(shí)踐支撐，使研究成果更具實(shí)用價(jià)值。

感謝XXX大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院的各位老師。在研究生學(xué)習(xí)期間，各位老師為我們打下了堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，他們的課堂教學(xué)和科研指導(dǎo)，使我具備了進(jìn)行本研究所需的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。特別感謝XXX教授、XXX教授和XXX教授，他們?cè)诘刭|(zhì)建模、數(shù)值模擬和機(jī)器學(xué)習(xí)等方面給予了我有益的指導(dǎo)和幫助。

感謝XXX大學(xué)研究生院的各位老師和管理人員。他們?yōu)楸狙芯刻峁┝肆己玫难芯凯h(huán)境和條件，并提供了必要的經(jīng)費(fèi)支持。

感謝我的同門(mén)XXX、XXX、XXX等同學(xué)。在研究生學(xué)習(xí)期間，我們相互學(xué)習(xí)、相互幫助、共同進(jìn)步。他們?cè)谖矣龅嚼щy時(shí)給予了我無(wú)私的幫助，與他們的交流討論也使我受益匪淺。

感謝我的朋友們XXX、XXX等。在我科研和生活遇到困難時(shí)，他們給予了我精神上的支持和鼓勵(lì)，使我能夠堅(jiān)持完成本研究。

最后，我要感謝我的家人。他們是我最堅(jiān)強(qiáng)的后盾，他們的理解、支持和關(guān)愛(ài)，使我能夠全身心地投入到科研工作中。沒(méi)有他們的默默付出，本研究的順利完成是不可能的。

在此，再次向所有關(guān)心、支持和幫助過(guò)我的人們表示最衷心的感謝！

九.附錄

附錄A：油藏地質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

|參數(shù)名稱(chēng)|平均值|標(biāo)準(zhǔn)差|變化范圍|

|--------------|--------|--------|---------------|

|孔隙度(%)|25.3|3.2|18.5-32.1|

|滲透率(mD)|245|180|45-1050|

|原油密度(g/cm3)|0.856|0.012|0.838-0.874|

|原油粘度(mPa·s)|21.5|4.5|15.2-28.3|

|地層水礦化度(mg/L)|8200|1200|5800-11000|

|油藏溫度(℃)|85|5|75-95|

|油藏壓力(MPa)|25.6|3.0|21.8-29.5|

|注水倍數(shù)|1.35|0.15|1.05-1.75|

|含水率(%)|87.5|4.5|82.1-92.3|

附錄B：化學(xué)驅(qū)配方實(shí)驗(yàn)結(jié)果

|配方編號(hào)|表面活性劑濃度(mg/L)|堿劑濃度(mg/L)|聚合物濃度(mg/L)|界面張力(mN/m)|粘度(mPa·s)|洗油效率(%)|

|--------|-------------------|---------------|-----------------|---------------|-------