CN108868745B - 一种油藏流场匹配性评价方法 - Google Patents

一种油藏流场匹配性评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油藏流场匹配性评价方法，包括：将流场分为三类，即控制参数场、油相驱替参数场以及水相驱替参数场；将控制参数场参数、油相驱替参数场参数和水相驱替参数场参数都转化到[0,1]数值区间上；流场整体匹配性评价；流场分布匹配性评价。本发明计算的流场匹配性充分考虑了特高含水期流场特征，为油田部署决策提供了可靠依据。

Description

一种油藏流场匹配性评价方法
技术领域
本发明属于油藏流场量化表征技术领域，具体地说，涉及一种油藏流场匹配性评价方法。
背景技术
油藏流场的研究还处于起步阶段，研究成果在实际生产中应用程度较低。目前国内流场研究主要有以下特点：第一，不同学者流场表征指标不同。目前不同的学者在流场描述方面观点不一，他们采用不同的指标筛选方法对油藏流场进行了表征。另外，大部分学者虽然将流场指标分为静态指标和动态指标，但在表征流场时却将静态指标和动态指标加权组合，显然是不准确的。第二，流场后续研究较少。在流场方面，大部分研究侧重于流场的表征，主要思路是在指标筛选基础上通过模糊数学方法选择隶属函数将指标数据归一化，同时借助层次分析法确定每个指标的权重，最后将所有指标耦合成一个综合指标。但是，将不同类别的指标耦合处理，有失偏颇，同时流场表征的后续研究较少。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种油藏流场匹配性评价方法。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种油藏流场匹配性评价方法，包括以下步骤：
步骤1、将流场分为三类，即表征油藏注采***控制能力分布的控制参数场和表征剩余油分布状态的油相驱替参数场以及表征可动水状态的水相驱替参数场；
步骤2、将控制参数场参数、油相驱替参数场参数和水相驱替参数场参数都转化到[0,1]数值区间上；
步骤3、流场整体匹配性评价：采用余弦相似度量方法分别评价控制参数场与油相驱替参数场的匹配性以及控制参数场与水相驱替参数场的匹配性；
步骤4、流场分布匹配性评价。
可选地，所述步骤1中的控制参数场包括压力、压力梯度和流线密度；所述的油相驱替参数场包括剩余油可采储量丰度和油相流动系数；所述的水相驱替参数场包括过水倍数和水相流动系数。
可选地，(i)所述的压力通过数值模拟结果计算得出；
(ii)所述的压力梯度通过以下方法计算得到：
压力梯度根据压力分布进行计算，具体算法是先分别计算X与Y方向上的压力梯度，然后根据平行四边形法则将两个方向上的压力梯度数值合成总的压力梯度；
对于油藏任意一单元体i，此处X方向驱替压力梯度的计算公式为：
Figure GDA0003112200930000021
式中，Pgi(x)表示单元体i在X方向上的压力梯度，MPa/m；Pi表示单元体i处的压力，MPa；Δxi表示单元体i在X方向上的网格步长，m；
同理，油藏任意一单元体j的Y方向驱替压力梯度的简化计算公式：
Figure GDA0003112200930000022
式中，Pgj(y)表示单元体j在Y方向上的压力梯度，MPa/m；Δyi表示单元体j在Y方向上的网格步长，m；
按照平行四边形法则，将单元体i处X、Y方向驱替压力梯度进行合成，做为该单元体的总压力梯度；
Figure GDA0003112200930000023
式中，Pg(i)表示单元体的总压力梯度，MPa/m；
(iii)流线密度通过以下公式(4)计算得到：
Figure GDA0003112200930000024
式中，Ni为单元体i流线密度，小数；Nsl为单元体i的流线总流经次数，小数。
可选地，(i)剩余油可采储量丰度通过以下公式计算得到：
Figure GDA0003112200930000025
式中，Fdori为单元体i的剩余油可采储量丰度，g/cm2；Фi为单元体i的孔隙度，小数；Soi(t)为t时刻单元体i的剩余油饱和度，小数；Sor为单元体i的残余油饱和度，小数；hi为单元体i的有效厚度，cm；ρoi为单元体i的地面原油密度，g/cm3；Boi为单元体i的原油体积系数，cm3/cm3；
(ii)油相流动系数通过以下公式计算得到：
Figure GDA0003112200930000031
式中，Ldoi为单元体i油相流动系数，μm2·cm/mPa·s；Ki为单元体i的有效渗透率，μm2；kroi(swi(t))为t时刻单元体i的油相相对渗透率，小数；uoi为单元体i的油相粘度，mPa·s。
可选地，(i)过水倍数通过以下方法制备得到：
油水相对渗透率是饱和度的函数，对于单元体i表示为：
Figure GDA0003112200930000032
单元体i的体积表示为：
Vi＝△xi△yi△zi (8)
单元体i的孔隙体积为：
PVi＝φ△xi△yi△zi (9)
地面条件下累计从单元体i中采出的油量表示为：
NPi＝ρo(Swi(t)-Swc)/Bo (10)
式中，Swi(t)为t时刻单元体i的含水饱和度，小数；Swc为束缚水饱和度，小数；
单元体i某一时刻的产油量为：
Figure GDA0003112200930000033
忽略毛细管力和重力，在x方向上由达西定律计算水油体积流量：
Figure GDA0003112200930000034
Figure GDA0003112200930000035
所以
Figure GDA0003112200930000036
同理
Figure GDA0003112200930000041
Figure GDA0003112200930000042
所以地面条件下的水油产量比为：
Figure GDA0003112200930000043
单元体某时刻的累计产水量为：
Figure GDA0003112200930000044
将公式(7)、(11)、(17)带入(18)中，得：
Figure GDA0003112200930000045
累计注入水量WIi为：
WIi＝WPi+ρwPVi(Swi(t)-Swc)/Bw (20)
所以过水倍数为：
Figure GDA0003112200930000046
式中，Rwi为t时刻单元体i的过水倍数，小数；
(ii)水相流动系数通过以下方法计算得到：
Figure GDA0003112200930000047
式中，Ldwi为单元体i的水相流动系数，μm2·cm/mPa·s；krwi(swi(t))为t时刻单元体i的水相相对渗透率，小数；uwi为单元体i的水相粘度，mPa·s。
可选地，步骤2中的将控制参数场参数、油相驱替参数场参数和水相驱替参数场参数都转化到[0,1]数值区间上具体为：
步骤2.1、控制参数场：
步骤2.1.1、压力梯度：将压力梯度取对数后再采用简化的升半梯形隶属函数来计算隶属度：
Figure GDA0003112200930000051
式中，Pgi为单元体i处的压力梯度，MPa/m；L(Pgi)为Pgi的隶属函数；Pgmax、Pgmin分别代表Pgi的最大值与最小值，MPa/m；
步骤2.1.2、流线密度：将流线密度取对数后再采用简化的升半梯形隶属函数来计算隶属度：
Figure GDA0003112200930000052
式中，Ni为单元体i处的流线密度，小数；L(Ni)为Ni的隶属函数；Nmax、Nmin分别代表Ni的最大值与最小值，小数；
步骤2.1.3、压力：采用简化的升半梯形隶属函数来计算隶属度：
Figure GDA0003112200930000053
式中，Pi为单元体i处的压力，MPa；L(Pi)为Pi的隶属函数；P max、Pmin分别代表Pi的最大值与最小值，Mpa；
步骤2.2、油相驱替参数场：
步骤2.2.1、剩余油可采储量丰度：
Figure GDA0003112200930000054
式中，Fdori为单元体i处的剩余油可采储量丰度，g/cm2；L(Fdori)为Fdori的隶属函数；Fdormax、Fdormin分别代表Fdori的最大值与最小值，g/cm2；
步骤2.2.2、油相流动系数：
Figure GDA0003112200930000055
式中，Ldoi为单元体i处的油相流动系数，μm2·cm/mPa·s；L(Ldoi)为fcoi的隶属函数；Ldomax、Ldomin分别代表Ldoi的最大值与最小值，μm2·cm/mPa·s；
步骤2.3、水相驱替参数场：
步骤2.3.1、过水倍数：
Figure GDA0003112200930000061
式中，Rwi为单元体i处的过水倍数，小数；L(Rwi)为Rwi的隶属函数；Rwmax、Rwmin分别代表Rwi的最大值与最小值，小数；
步骤2.3.2、水相流动系数：
Figure GDA0003112200930000062
式中，Ldwi为单元体i处的水相流动系数，μm2·cm/mPa·s；L(Ldwi)为Ldwi的隶属函数；Ldwmax、Ldwmin分别代表Ldwi的最大值与最小值，μm2·cm/mPa·s；
控制参数场三个指标的权重为：
ωK＝(0.539,0.296,0.164)T (30)
油相驱替参数场两个指标的权重为：
ωo＝(0.667,0.333)T (31)
水相驱替参数场两个指标的权重为：
ωw＝(0.667,0.333)T (32)。
可选地，采用余弦相似度量方法分别评价控制参数场与油相驱替参数场的匹配性以及控制参数场与水相驱替参数场的匹配性具体为：
设油藏共有n个单元体，则控制参数场和驱替参数场都有n个元素，将控制参数场和驱替参数场数据表示为向量形式：控制参数场向量KZ＝(kz1,kz2…kzn)和驱替参数场向QT＝(qt1,qt2…qtn)；
根据向量的夹角大小，判断出两个向量之间的相似程度；如果控制参数场向量和驱替参数场向量夹角θ为0°，说明两个向量方向相同，相似程度最高，为1；如果夹角为180°，说明两个向量方向相反，相似程度最低，为0；夹角越小，相似程度越高，夹角越大，相似程度越低；因而用夹角θ表示KZ和QT的“匹配距离”；用cosθ表示二者的相似度，即匹配程度；
根据向量内积的几何意义，向量KZ和向量QT的内积等于向量KZ在向量QT上的投影与向量QT模长的乘积，如公式(33)所示；
KZ·QT＝|QT||KZ|cosθ (33)
根据公式(33)计算向量的夹角余弦如公式(34)所示；
Figure GDA0003112200930000071
在流场表征基础上，根据公式(34)即计算流场整体的油相匹配度和整体的水相匹配度。
可选地，流场分布匹配性评价具体为：以单元体i为研究对象，根据绝对值距离公式，计算出单元体i的控制参数场强度和驱替参数场强度的“匹配距离”，如公式(35)所示；
dist(kzi,qti)＝|kzi-qti| (35)
式中，kzi表示单元体网格i的控制参数场强度，小数；qti表示单元体网格i的驱替参数场强度，小数；dist(kzi,qti)表示单元体网格i的绝对值距离，小数；
根据绝对值距离，构造高斯匹配度函数如公式(36)所示，将距离转化为匹配度；
Figure GDA0003112200930000072
式中，Sim(kzi,qti)表示单元体网格i的高斯匹配度，小数；dist(kzi,qti)表示单元体网格i的绝对值距离；kzi表示单元体网格i的控制参数场强度，小数；
根据公式(35)和公式(36)即计算出任意一个单元体的油相和水相匹配度，从而得到油相匹配度和水相匹配度的分布。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1)本发明将流场分为表征注采***控制能力的控制参数场和表征油藏驱替状况的驱替参数场，驱替参数场又可分为油相和水相两种。
2)本发明分别从整体和分布两个角度计算了控制参数场和驱替参数场的匹配性。在整体方面，将控制参数场和驱替参数场看作整体，采用余弦相似性度量的方法计算了二者的匹配性。在分布方面，以单元体为研究对象，采用高斯匹配性度量方法，研究了每个单元体的匹配性，得到了匹配度分布。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是X方向压力梯度计算示意图；
图2是Y方向压力梯度计算示意图；
图3是单元体示意图；
图4是本发明高斯匹配度随绝对值距离变化曲线；
图5是本发明馆53相对渗透率曲线；
图6是本发明馆53控制参数场；
图7是本发明馆53油相驱替参数场；
图8是本发明馆53水相驱替参数场；
图9是本发明馆53流场整体匹配性；
图10是本发明馆53油相匹配度分布；
图11是本发明馆53水相匹配度分布。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种油藏流场匹配性评价方法，包括以下步骤：
步骤1、将流场分为三类，即表征油藏注采***控制能力分布的控制参数场和表征剩余油分布状态的油相驱替参数场以及表征可动水状态的水相驱替参数场。针对这三种参数场筛选出以下指标：
(1)控制参数场：压力、压力梯度和流线密度；
这三个指标表征了注采***对油藏的控制能力分布。
①压力
压力可以通过数值模拟结果计算得出。
②压力梯度
压力梯度可以根据压力分布进行计算，具体算法是先分别计算X与Y方向上的压力梯度，然后根据平行四边形法则将两个方向上的压力梯度数值合成总的压力梯度。
对于油藏任意一单元体i，沿X方向压力分布如图1所示。此处X方向驱替压力梯度的计算公式为：
Figure GDA0003112200930000091
式中，Pgi(x)表示单元体i在X方向上的压力梯度，MPa/m；Pi表示单元体i处的压力，MPa；Δxi表示单元体i在X方向上的网格步长，m。
同理，如图2所示，油藏任意一单元体j的Y方向驱替压力梯度的简化计算公式：
Figure GDA0003112200930000092
式中，Pgj(y)表示单元体j在Y方向上的压力梯度，MPa/m；Δyi表示单元体j在Y方向上的网格步长，m。
按照平行四边形法则，如图3所示，将单元体i处X、Y方向驱替压力梯度进行合成，做为该单元体的总压力梯度。
Figure GDA0003112200930000093
式中，Pg(i)表示单元体的总压力梯度，MPa/m；
③流线密度
流线表征了目前注采条件下地层中的流体流动途径，直接反映了外界注采条件对剩余油控制程度分布，因而可以作为控制参数场的表征指标。
流线数值模拟的基本思路是先根据IMPES方法隐式求解研究区域压力场和速度场分布，然后从注水井向生产井进行流线追踪，得到流线分布。
流线条数的确定需要先规定每条流线的体积流量，然后根据流量确定流线数目，注水井产生的流线条数取决于注入量的大小。
如果该流线在某一单元体网格中有流入点和流出点，就算该流线在该单元体中流经一次。因而根据流线条数可以计算出各网格的总流线流经次数与网格面积的比值即为流线密度：
Figure GDA0003112200930000094
式中，Ni为单元体i流线密度，小数；Nsl为单元体i的流线总流经次数，小数。
(2)油相驱替参数场：剩余油可采储量丰度和油相流动系数；
对于油相驱替参数场，从剩余油量和剩余油的流动性两个角度考虑，分别筛选出剩余油可采储量丰度和油相流动系数两个指标。
①剩余油可采储量丰度
Figure GDA0003112200930000101
式中，Fdori为单元体i的剩余油可采储量丰度，g/cm2；Фi为单元体i的孔隙度，小数；Soi(t)为t时刻单元体i的剩余油饱和度，小数；Sor为单元体i的残余油饱和度，小数；hi为单元体i的有效厚度，cm；ρoi为单元体i的地面原油密度，g/cm3；Boi为单元体i的原油体积系数，cm3/cm3。
②油相流动系数
Figure GDA0003112200930000102
式中，Ldoi为单元体i油相流动系数，μm2·cm/mPa·s；Ki为单元体i的有效渗透率，μm2；kroi(swi(t))为t时刻单元体i的油相相对渗透率，小数；uoi为单元体i的油相粘度，mPa·s；
(3)水相驱替参数场：过水倍数和水相流动系数：
水相驱替参数场表征与油相驱替参数场表征类似，应从水驱程度和水的可流动性这两个角度来考虑。
①过水倍数
油水相对渗透率是饱和度的函数，对于单元体i可表示为：
Figure GDA0003112200930000103
单元体i的体积可表示为：
Vi＝△xi△yi△zi (8)
单元体i的孔隙体积为：
PVi＝φ△xi△yi△zi (9)
地面条件下累计从单元体i中采出的油量可表示为：
NPi＝ρo(Swi(t)-Swc)/Bo (10)
式中，Swi(t)为t时刻单元体i的含水饱和度，小数；Swc为束缚水饱和度，小数。
单元体i某一时刻的产油量为：
Figure GDA0003112200930000111
忽略毛细管力和重力，在x方向上由达西定律计算水油体积流量：
Figure GDA0003112200930000112
Figure GDA0003112200930000113
所以
Figure GDA0003112200930000114
同理
Figure GDA0003112200930000115
Figure GDA0003112200930000116
所以地面条件下的水油产量比为：
Figure GDA0003112200930000117
单元体某时刻的累计产水量为：
Figure GDA0003112200930000118
将公式(7)、(11)、(17)带入(18)中可得：
Figure GDA0003112200930000119
累计注入水量WIi为：
WIi＝WPi+ρwPVi(Swi(t)-Swc)/Bw (20)
所以过水倍数为：
Figure GDA00031122009300001110
式中，Rwi为t时刻单元体i的过水倍数，小数。
②水相流动系数
Figure GDA0003112200930000121
式中，Ldwi为单元体i的水相流动系数，μm2·cm/mPa·s；krwi(swi(t))为t时刻单元体i的水相相对渗透率，小数；uwi为单元体i的水相粘度，mPa·s；
在指标筛选的基础上通过模糊数学确定指标隶属度。
由于不同指标的单位和数量级不同，为了便于比较和分析，需要先确定不同指标的隶属函数，从而将指标参数都转化到[0,1]数值区间上。
(1)控制参数场
①压力梯度
由室内物理模拟实验可知，驱替压力梯度越大，驱油效率越大，但随着驱替压力梯度增大，驱油效率增幅逐渐减小，因此将压力梯度取对数后再采用简化的升半梯形隶属函数来计算隶属度：
Figure GDA0003112200930000122
式中，Pgi为单元体i处的压力梯度，MPa/m；L(Pgi)为Pgi的隶属函数；Pgmax、Pgmin分别代表Pgi的最大值与最小值，MPa/m。
②流线密度
流线密度越大，流场对流体的控制能力越强，但流场对流体控制能力随流线密度的增加其增加幅度逐渐减小，所以也将流线密度取对数后再采用简化的升半梯形隶属函数来计算隶属度：
Figure GDA0003112200930000123
式中，Ni为单元体i处的流线密度，小数；L(Ni)为Ni的隶属函数；Nmax、Nmin分别代表Ni的最大值与最小值，小数。
③压力
压力越大，控制参数场强度越大，因此选择简化的升半梯形隶属函数来计算隶属度：
Figure GDA0003112200930000124
式中，Pi为单元体i处的压力，MPa；L(Pi)为Pi的隶属函数；P max、Pmin分别代表Pi的最大值与最小值，MPa。
(2)油相驱替参数场
油相驱替参数场与控制参数场指标归一化相似，这里不做赘述，归一化公式如下：
①剩余油可采储量丰度：
Figure GDA0003112200930000131
式中，Fdori为单元体i处的剩余油可采储量丰度，g/cm2；L(Fdori)为Fdori的隶属函数；Fdormax、Fdormin分别代表Fdori的最大值与最小值，g/cm2。
②油相流动系数：
Figure GDA0003112200930000132
式中，Ldoi为单元体i处的油相流动系数，μm2·cm/mPa·s；L(Ldoi)为fcoi的隶属函数；Ldomax、Ldomin分别代表Ldoi的最大值与最小值，μm2·cm/mPa·s。
(3)水相驱替参数场
①过水倍数：
Figure GDA0003112200930000133
式中，Rwi为单元体i处的过水倍数，小数；L(Rwi)为Rwi的隶属函数；Rwmax、Rwmin分别代表Rwi的最大值与最小值，小数。
②水相流动系数
Figure GDA0003112200930000134
式中，Ldwi为单元体i处的水相流动系数，μm2·cm/mPa·s；L(Ldwi)为Ldwi的隶属函数；Ldwmax、Ldwmin分别代表Ldwi的最大值与最小值，μm2·cm/mPa·s。
通过层次分析法专家打分的方法确定每种参数场各指标的权重。
表1控制参数场权重分析
Figure GDA0003112200930000135
根据打分确定的控制参数场三个指标的权重为：
ωK＝(0.539,0.296,0.164)T (30)
表2油相驱替参数场权重分析
Figure GDA0003112200930000141
根据打分确定的油相驱替参数场两个指标的权重为：
ωo＝(0.667,0.333)T (31)
表3水相驱替参数场权重分析
Figure GDA0003112200930000142
根据打分确定的水相驱替参数场两个指标的权重为：
ωw＝(0.667,0.333)T (32)
根据各指标的权重，可以耦合出三种参数场。
在流场表征的基础上对流场匹配性进行简要分析可知：控制参数场和油相驱替参数场越相似越匹配。这是因为二者越相似，意味着注采***控制强的区域剩余油越多，注采***控制差的区域剩余油越少，在这种情况下，注采***与油藏的驱替状况是匹配的。同理可知，控制参数场和水相驱替参数场越相似越不匹配。所以，可以将控制参数场与驱替参数场的匹配性评价问题，转化为二者的相似性度量问题。
步骤2、流场整体匹配性评价：
本发明采用余弦相似度量方法分别评价控制参数场与油相驱替参数场的匹配性以及控制参数场与水相驱替参数场的匹配性。假设油藏共有n个单元体，则控制参数场和驱替参数场都有n个元素，将控制参数场和驱替参数场数据表示为向量形式：控制参数场向量KZ＝(kz1,kz2…kzn)和驱替参数场向QT＝(qt1,qt2…qtn)。
根据向量的夹角大小，可以判断出两个向量之间的相似程度。如果控制参数场向量和驱替参数场向量夹角θ为0°，说明两个向量方向相同，相似程度最高，为1；如果夹角为180°，说明两个向量方向相反，相似程度最低，为0；夹角越小，相似程度越高，夹角越大，相似程度越低。因而可以用夹角θ表示KZ和QT的“匹配距离”。用cosθ可以表示二者的相似度，即匹配程度。
根据向量内积的几何意义，向量KZ和向量QT的内积等于向量KZ在向量QT上的投影与向量QT模长的乘积，如公式(33)所示。
KZ·QT＝|QT||KZ|cosθ (33)
根据公式(33)计算向量的夹角余弦如公式(34)所示。
Figure GDA0003112200930000151
在流场表征基础上，根据公式(34)即可计算流场整体的油相匹配度和整体的水相匹配度。
步骤3、流场分布匹配性评价：
以单元体i为研究对象，根据绝对值距离公式，可以计算出单元体i的控制参数场强度和驱替参数场强度的“匹配距离”，如公式(35)所示。
dist(kzi,qti)＝|kzi-qti| (35)
式中，kzi表示单元体网格i的控制参数场强度，小数；qti表示单元体网格i的驱替参数场强度，小数；dist(kzi,qti)表示单元体网格i的绝对值距离，小数。
根据绝对值距离，构造高斯匹配度函数如公式(36)所示，将距离转化为匹配度。
Figure GDA0003112200930000152
式中，Sim(kzi,qti)表示单元体网格i的高斯匹配度，小数；dist(kzi,qti)表示单元体网格i的绝对值距离；kzi表示单元体网格i的控制参数场强度，小数；
从图4可以看出，在[0,1]区间上，高斯匹配度随绝对值距离增大而单调递减，所以高斯匹配度函数可以做为研究流场匹配性的相似度量方法。
根据公式(35)和公式(36)即可计算出任意一个单元体的油相和水相匹配度，从而得到油相匹配度和水相匹配度的分布。
实施例1
下面结合具体的实验数据和结果进行说明：
(1)区块相关数据
选取垦东12块g53单元实际油藏模型为例进行说明，模型概况如下：
垦东12块g53单元的油水相对渗透率曲线以及物性数据，分别见图5和表1。
表4馆53单元物性数据表
Figure GDA0003112200930000161
垦东12块油藏从2006年12月开始生产，经历了2007、2008、2009年三期产能建设，其中g53注采单元于2009年投产。2016年9月g53注采单元综合含水率达到77.5％。
(2)流场表征
如果单元体数目过多，可以选择区域局部放大，例如本例中单元体网格为210×60，但是馆53单元在整个油藏中只是一小部分，所以选择单元体45-87、9-37的区域进行局部放大。
根据公式(23)至(25)将压力梯度、流线密度、压力指标数据进行归一化，然后根据公式(30)将这三个指标耦合成控制参数场。
根据公式(26)、(27)将剩余油可采储量丰度和油相流动系数进行归一化，然后根据公式(31)将这两个指标耦合成油相驱替参数场。
根据公式(28)、(29)将过水倍数和水相流动系数进行归一化，然后根据公式(32)将这两个指标耦合成水相驱替参数场。计算出的控制参数场、油相驱替参数场和水相驱替参数场如图6-9所示。
从图6可以看出，控制参数场在注采井间控制能力较强，而在剩余油富集区控制参数场控制能力较弱；从图7可以看出，油相驱替参数场在水井周围较弱，而在剩余油集中分布区较强；从图8可以看出，水相驱替参数场在水井周围较强，而在油井周围较弱。
(3)流场整体匹配性评价
根据公式(34)分别计算控制参数场与油相驱替参数场的匹配度以及控制参数场与水相驱替参数场的匹配度，称之为油相匹配度和水相匹配度。计算结果如图9所示，计算出的流场整体油相匹配度为0.799，计算出的整体水相匹配度为0.936，对于有多个小层的油藏，可以采用整体匹配评价方法快速对比多个小层的匹配性，筛选出需要进行调整的小层。
(4)流场分布匹配性评价
根据公式(35)和公式(36)，分别计算油相匹配度和水相匹配度分布，如图10和图11所示，分析油相匹配度和水相匹配度的分布情况，油相匹配度较高，而水相匹配的较低的区域的注采适应性较好；与之相反，而油相匹配度较低，水相匹配度较高的区域注采***的适应性较差。
综上所述，本专利可以分别从整体和分布两个角度评价流场的匹配性，整体匹配性评价可以快速对比多个小层的匹配性，而分布匹配性评价则可从局部着手，明确流场各区域的流场匹配性，整体匹配性评价与分布匹配性评价相结合能够为使油藏开发调整更有针对性。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种油藏流场匹配性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将流场分为三类，即表征油藏注采***控制能力分布的控制参数场和表征剩余油分布状态的油相驱替参数场以及表征可动水状态的水相驱替参数场；
所述步骤1中的控制参数场包括压力、压力梯度和流线密度；所述的油相驱替参数场包括剩余油可采储量丰度和油相流动系数；所述的水相驱替参数场包括过水倍数和水相流动系数；
(i)所述的压力通过数值模拟结果计算得出；
(ii)所述的压力梯度通过以下方法计算得到：
压力梯度根据压力分布进行计算，具体算法是先分别计算X与Y方向上的压力梯度，然后根据平行四边形法则将两个方向上的压力梯度数值合成总的压力梯度；
对于油藏任意一单元体i，此处X方向驱替压力梯度的计算公式为：
Figure FDA0003112200920000011
式中，Pgi(x)表示单元体i在X方向上的压力梯度，MPa/m；Pi表示单元体i处的压力，MPa；Δxi表示单元体i在X方向上的网格步长，m；
同理，油藏任意一单元体j的Y方向驱替压力梯度的简化计算公式：
Figure FDA0003112200920000012
式中，Pgj(y)表示单元体j在Y方向上的压力梯度，MPa/m；Δyi表示单元体j在Y方向上的网格步长，m；
按照平行四边形法则，将单元体i处X、Y方向驱替压力梯度进行合成，做为该单元体的总压力梯度；
Figure FDA0003112200920000013
式中，Pg(i)表示单元体的总压力梯度，MPa/m；
(iii)流线密度通过以下公式(4)计算得到：
Figure FDA0003112200920000014
式中，Ni为单元体i流线密度，小数；Nsl为单元体i的流线总流经次数，小数；
步骤2、将控制参数场参数、油相驱替参数场参数和水相驱替参数场参数都转化到[0,1]数值区间上；
步骤3、流场整体匹配性评价：采用余弦相似度量方法分别评价控制参数场与油相驱替参数场的匹配性以及控制参数场与水相驱替参数场的匹配性；
步骤4、流场分布匹配性评价。
2.根据权利要求1所述的油藏流场匹配性评价方法，其特征在于，(i)剩余油可采储量丰度通过以下公式计算得到：
Figure FDA0003112200920000021
式中，Fdori为单元体i的剩余油可采储量丰度，g/cm2；Фi为单元体i的孔隙度，小数；Soi(t)为t时刻单元体i的剩余油饱和度，小数；Sor为单元体i的残余油饱和度，小数；hi为单元体i的有效厚度，cm；ρoi为单元体i的地面原油密度，g/cm3；Boi为单元体i的原油体积系数，cm3/cm3；
(ii)油相流动系数通过以下公式计算得到：
Figure FDA0003112200920000022
式中，Ldoi为单元体i油相流动系数，μm2·cm/mPa·s；Ki为单元体i的有效渗透率，μm2；kroi(swi(t))为t时刻单元体i的油相相对渗透率，小数；uoi为单元体i的油相粘度，mPa·s。
3.根据权利要求2所述的油藏流场匹配性评价方法，其特征在于，(i)过水倍数通过以下方法制备得到：
油水相对渗透率是饱和度的函数，对于单元体i表示为：
Figure FDA0003112200920000023
单元体i的体积表示为：
Vi＝△xi△yi△zi (8)
单元体i的孔隙体积为：
PVi＝φ△xi△yi△zi (9)
地面条件下累计从单元体i中采出的油量表示为：
NPi＝ρo(Swi(t)-Swc)/Bo (10)
式中，Swi(t)为t时刻单元体i的含水饱和度，小数；Swc为束缚水饱和度，小数；单元体i某一时刻的产油量为：
Figure FDA0003112200920000031
忽略毛细管力和重力，在x方向上由达西定律计算水油体积流量：
Figure FDA0003112200920000032
Figure FDA0003112200920000033
所以
Figure FDA0003112200920000034
同理
Figure FDA0003112200920000035
Figure FDA0003112200920000036
所以地面条件下的水油产量比为：
Figure FDA0003112200920000037
单元体某时刻的累计产水量为：
Figure FDA0003112200920000038
将公式(7)、(11)、(17)带入(18)中，得：
Figure FDA0003112200920000039
累计注入水量WIi为：
WIi＝WPi+ρwPVi(Swi(t)-Swc)/Bw (20)
所以过水倍数为：
Figure FDA0003112200920000041
式中，Rwi为t时刻单元体i的过水倍数，小数；
(ii)水相流动系数通过以下方法计算得到：
Figure FDA0003112200920000042
式中，Ldwi为单元体i的水相流动系数，μm2·cm/mPa·s；krwi(swi(t))为t时刻单元体i的水相相对渗透率，小数；uwi为单元体i的水相粘度，mPa·s。
4.根据权利要求3所述的油藏流场匹配性评价方法，其特征在于，步骤2中的将控制参数场参数、油相驱替参数场参数和水相驱替参数场参数都转化到[0,1]数值区间上具体为：
步骤2.1、控制参数场：
步骤2.1.1、压力梯度：将压力梯度取对数后再采用简化的升半梯形隶属函数来计算隶属度：
Figure FDA0003112200920000043
式中，Pgi为单元体i处的压力梯度，MPa/m；L(Pgi)为Pgi的隶属函数；Pgmax、Pgmin分别代表Pgi的最大值与最小值，MPa/m；
步骤2.1.2、流线密度：将流线密度取对数后再采用简化的升半梯形隶属函数来计算隶属度：
Figure FDA0003112200920000044
式中，Ni为单元体i处的流线密度，小数；L(Ni)为Ni的隶属函数；Nmax、Nmin分别代表Ni的最大值与最小值，小数；
步骤2.1.3、压力：采用简化的升半梯形隶属函数来计算隶属度：
Figure FDA0003112200920000045
式中，Pi为单元体i处的压力，MPa；L(Pi)为Pi的隶属函数；Pmax、Pmin分别代表Pi的最大值与最小值，Mpa；
步骤2.2、油相驱替参数场：
步骤2.2.1、剩余油可采储量丰度：
Figure FDA0003112200920000051
式中，Fdori为单元体i处的剩余油可采储量丰度，g/cm2；L(Fdori)为Fdori的隶属函数；Fdormax、Fdormin分别代表Fdori的最大值与最小值，g/cm2；
步骤2.2.2、油相流动系数：
Figure FDA0003112200920000052
式中，Ldoi为单元体i处的油相流动系数，μm2·cm/mPa·s；L(Ldoi)为fcoi的隶属函数；Ldomax、Ldomin分别代表Ldoi的最大值与最小值，μm2·cm/mPa·s；
步骤2.3、水相驱替参数场：
步骤2.3.1、过水倍数：
Figure FDA0003112200920000053
式中，Rwi为单元体i处的过水倍数，小数；L(Rwi)为Rwi的隶属函数；Rwmax、Rwmin分别代表Rwi的最大值与最小值，小数；
步骤2.3.2、水相流动系数：
Figure FDA0003112200920000054
式中，Ldwi为单元体i处的水相流动系数，μm2·cm/mPa·s；L(Ldwi)为Ldwi的隶属函数；Ldwmax、Ldwmin分别代表Ldwi的最大值与最小值，μm2·cm/mPa·s；
控制参数场三个指标的权重为：
ωK＝(0.539,0.296,0.164)T (30)
油相驱替参数场两个指标的权重为：
ωo＝(0.667,0.333)T (31)
水相驱替参数场两个指标的权重为：
ωw＝(0.667,0.333)T (32)。
5.根据权利要求4所述的油藏流场匹配性评价方法，其特征在于，采用余弦相似度量方法分别评价控制参数场与油相驱替参数场的匹配性以及控制参数场与水相驱替参数场的匹配性具体为：
设油藏共有n个单元体，则控制参数场和驱替参数场都有n个元素，将控制参数场和驱替参数场数据表示为向量形式：控制参数场向量KZ＝(kz1,kz2…kzn)和驱替参数场向QT＝(qt1,qt2…qtn)；
根据向量的夹角大小，判断出两个向量之间的相似程度；如果控制参数场向量和驱替参数场向量夹角θ为0°，说明两个向量方向相同，相似程度最高，为1；如果夹角为180°，说明两个向量方向相反，相似程度最低，为0；夹角越小，相似程度越高，夹角越大，相似程度越低；因而用夹角θ表示KZ和QT的“匹配距离”；用cosθ表示二者的相似度，即匹配程度；
根据向量内积的几何意义，向量KZ和向量QT的内积等于向量KZ在向量QT上的投影与向量QT模长的乘积，如公式(33)所示；
KZ·QT＝|QT||KZ|cosθ (33)
根据公式(33)计算向量的夹角余弦如公式(34)所示；
Figure FDA0003112200920000061
在流场表征基础上，根据公式(34)即计算流场整体的油相匹配度和整体的水相匹配度。
6.根据权利要求5所述的油藏流场匹配性评价方法，其特征在于，流场分布匹配性评价具体为：以单元体i为研究对象，根据绝对值距离公式，计算出单元体i的控制参数场强度和驱替参数场强度的“匹配距离”，如公式(35)所示；
dist(kzi,qti)＝|kzi-qti| (35)
式中，kzi表示单元体网格i的控制参数场强度，小数；qti表示单元体网格i的驱替参数场强度，小数；dist(kzi,qti)表示单元体网格i的绝对值距离，小数；
根据绝对值距离，构造高斯匹配度函数如公式(36)所示，将距离转化为匹配度；
Figure FDA0003112200920000062
式中，Sim(kzi,qti)表示单元体网格i的高斯匹配度，小数；dist(kzi,qti)表示单元体网格i的绝对值距离；kzi表示单元体网格i的控制参数场强度，小数；
根据公式(35)和公式(36)即计算出任意一个单元体的油相和水相匹配度，从而得到油相匹配度和水相匹配度的分布。
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