CN112926893A - 基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，属于水平井堵水调剖领域，选择注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数和吸水剖面均质系数作为水平井堵水调剖效果评价指标构成因素集，并将评价结果划分为见效很好、见效较好、见效一般、不见效四个等级构成评语集。依据隶属函数对因素集中各个因素对评价结果的隶属度进行计算，构建评判矩阵；用层次分析法对各因素在评判结果中所占据的权重进行分析，得到权重集；基于加权平均模型，获取评价结果对评价等级的隶属度，并由最大隶属度原则确定最终的综合评价等级。本发明解决了现有的水平井堵水调剖评价方法存在的结果多样化和综合性不强的问题。

Description

基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法

技术领域

本发明属于水平井堵水调剖领域，基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法。

背景技术

化学堵水调剖技术是改善油藏非均质性、提升注入水波及效率，从而增强油田注水开发效果、提高油田采收率的重要手段。但是，当前水平井化学堵水调剖见效与否一般是根据经验判断，或者只依赖于某一项指标如注入水分配比或吸水指数来进行分析评价，这样的评价方法不能较为全面地反映水平井化学堵水调剖前后的对比变化，综合性较差，说服性相对薄弱。而当运用多指标评价时，评价结果往往呈现出多样化，无法起到理想的参考作用，对水平井后期开发方案的设计指导作用较弱。

作为一种实用可靠的评价方法，近些年来，模糊综合评判广泛地运用于各种领域。模糊综合评判是一种基于模糊数学隶属度理论，对某一受多种因素制约和影响的事物或对象做一个综合的、总体的、全面的评价方法。层次分析可以通过划分层次结构的方法将定性描述的因素、事物、概念进行定量化研究，可以用来分析计算各个综合评判中各个影响因素所占权重，从而减小因专家偏见或现场经验不确定因素导致的权重集误差。然而，当前油田上对于水平井堵水调剖效果的评价鲜有模糊综合评判和层次分析法的结合，未形成相应的评价流程和评价标准。

因此，针对上述问题，本发明提出了基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供了基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，现有的水平井堵水调剖评价方法存在的结果多样化和综合性不强的问题。

本发明采用的技术方案如下：

基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，包括以下步骤：

选择注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数作为水平井堵水调剖效果评价指标构成因素集，并根据实际需求提前对评价结果划分为见效很好、见效较好、见效一般、不见效四个等级构成评语集；

依据隶属函数对因素集中各个因素对评语集中的评价结果的隶属度进行计算分析，从而构建评判矩阵；

运用层次分析法对各因素在评判结果中所占据的权重进行分析，得到权重集；

基于加权平均模型，将评价指标按照权重大小均衡兼顾，获取评价结果对每个评价等级的隶属度，并由最大隶属度原则确定最终的综合评价等级。

进一步地，所述选择注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数作为水平井堵水调剖效果评价指标构成因素集，并根据实际需求提前对评价结果划分为见效很好、见效较好、见效一般、不见效四个等级构成评语集。包括以下步骤：

根据现场实际情况，选择了应用较多、数据较全的水平井堵水调剖评价指标，注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数。对水井这五个指标的评价将影响这最终的综合评价结果，因此，将这五个指标作为影响评价结果的五个因素，从而构成了因素集，U＝(u₁，u₂，u₃，u₄，u₅)；

根据现场实际需求和选择的指标数据特征，将评价结果划分为四个等级，分别为见效很好、见效较好、见效一般、不见效，从而构成了评语集，V＝(v₁，v₂，v₃，v₄)。

进一步地，所述依据隶属函数对因素集中各个因素对评语集中的评价结果的隶属度进行计算分析，从而构建评判矩阵包括以下步骤：

将某一水平井指标值带入对应的隶属函数中，从而得到因素集中的某指标u_i对于评语集中的某评价等级v_j的隶属度r_ij(0≤r_ij≤1)；

求得每一个指标对于每个评价等级的隶属度后，基于所求得的隶属度构建评判矩阵R；

更进一步地，所述运用层次分析法对各因素在评判结果中所占据的权重进行分析，得到权重集，包括：

引入准则层注入难度提升C₁和吸水剖面非均质改善C₁，将评价结果作为目标层，将各个评价指标u_i作为指标层，从而建立起层次结构；如附图1所示：

将一种准则层相比于另一种准则层对目标层准确性而言的重要程度用数值表示出来构成判断矩阵G，将一种指标相比于另一种指标对准则层准确性而言的重要程度用数值表示出来构成判断矩阵C；取值如表1所示：

表1

为检验构造的判断矩阵G和C是否具有满意的一致性，对判断矩阵进行层次单排序及其一致性检验；

从目标层到指标层逐层进行层次总排序，同时进行组合一致性检验，验证层次总排序结果的一致性。

进一步地，所述为检验构造的判断矩阵G和C是否具有满意的一致性，对判断矩阵进行层次单排序及其一致性检验包括以下步骤：

首先对矩阵按照行和列进行归一化处理，求出特征向量W_f(f＝1,2,3)和最大特征值λ_max：

其中，G为判断矩阵，W_f为特征向量，n为特征向量中元素个数，ω_i为特征向量中的每个元素。

利用特征向量进行一致性检验：

其中，C为一致性指标，R为随机一致性指标，C_R为随机一致性比例，

为多个n阶随机正互反矩阵最大特征值的平均值。

如果C_R<0.1，则认为评判矩阵的一致性可以接受，否则需要调整判断矩阵。

更进一步地，从目标层到指标层逐层进行层次总排序，同时进行组合一致性检验，验证层次总排序结果的一致性，包括：

设某一层A包含A₁,A₂,A₃,…,A_m，它们关于上一层G的权重为a₁,a₂,a₃,…,a_m；其下一层B包含元素B₁,B₂,B₃,…,B_n，关于A_i的权重为b_i1,b_i2,b_i3,…,b_in；那么B₁,B₂,B₃,…,B_n关于G的权重为c₁,c₂,c₃,…,c_n：

层次总排序组合一致性检验方法同层次单排序一致性检验相同。

更进一步地，所述基于加权平均模型，将评价指标按照权重大小均衡兼顾，获取评价结果对每个评价等级的隶属度，并由最大隶属度原则确定最终的综合评价等级，包括：

运用如下加权平均模型公式计算得出评价结果：

其中，W为权重矩阵，R评判矩阵，

为评价结果。

中的各个元素即是堵水调驱效果对于四个评价等级的隶属度，根据最大隶属度原则，即可获取堵水调驱效果的评价等级。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，主要通过选择适于水平井堵水调剖效果评价的指标构成因素集，并依据现场实际需求对堵水调剖效果进行等级划分构评语集，进而通过隶属函数求得各个因素对评语集的隶属度，构建评判矩阵。并运用层次分析法对各因素在评判结果中所占据的权重进行分析，得到权重集。最后基于加权平均模型，将评价指标按照权重大小均衡兼顾，获取评价结果对每个评价等级的隶属度，并由最大隶属度原则确定最终的综合评价等级。与现有的油田上的水平井堵水调驱效果评价方法相比，主观性参与较少，无需依靠专家经验即可进行评价，同时既避免了单指标评价的绝对性和局限性，又避免了多指标评价的多样性和低参考性。为水平井堵水调剖方案调整提供了准确、科学的依据和合理的支撑，提高了高含水油藏水驱动用程度。

2.本发明不仅用于长庆油田X区水平井堵水调剖效果评价，而且为其他区块的水平井堵水调剖效果评价提供了具体的评价流程及标准，评价结果可为区块后续的水平井堵水调剖方案调整提供指导作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法的流程图；

图2是本发明实施例的层次结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述中示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，现有的水平井堵水调剖评价方法存在的结果多样化和综合性不强的问题。

基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，包括以下步骤：

步骤1：选择注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数作为水平井堵水调剖效果评价指标构成因素集，并根据实际需求提前对评价结果划分为见效很好、见效较好、见效一般、不见效四个等级构成评语集；

步骤2：依据隶属函数对因素集中各个因素对评语集中的评价结果的隶属度进行计算分析，从而构建评判矩阵；

步骤3：运用层次分析法对各因素在评判结果中所占据的权重进行分析，得到权重集；

步骤4：基于加权平均模型，将评价指标按照权重大小均衡兼顾，获取评价结果对每个评价等级的隶属度，并由最大隶属度原则确定最终的综合评价等级。

本发明与现有的油田上的水平井堵水调驱效果评价方法相比，主观性参与较少，无需依靠专家经验即可进行评价，同时既避免了单指标评价的绝对性和局限性，又避免了多指标评价的多样性和低参考性。为水平井堵水调剖方案调整提供了准确、科学的依据和合理的支撑，提高了高含水油藏水驱动用程度。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例

本发明的较佳实施例，以长庆油田X区XX水平井为例，基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，包括以下步骤：

步骤1：选择注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数作为水平井堵水调剖效果评价指标构成因素集，并根据实际需求提前对评价结果划分为见效很好、见效较好、见效一般、不见效四个等级构成评语集；

步骤1.1：根据现场实际情况，选择了应用较多、数据较全的水平井堵水调剖评价指标，注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数。对水井这五个指标的评价将影响这最终的综合评价结果，因此，将这五个指标作为影响评价结果的五个因素，从而构成了因素集，U＝(u₁，u₂，u₃，u₄，u₅)；

步骤1.2：根据现场实际需求和选择的指标数据特征，将评价结果划分为四个等级，分别为见效很好、见效较好、见效一般、不见效，从而构成了评语集，V＝(v₁，v₂，v₃，v₄)。

步骤2：依据隶属函数对因素集中各个因素对评语集中的评价结果的隶属度进行计算分析，从而构建评判矩阵；

将某一水平井指标值带入对应的隶属函数中，从而得到因素集中的某指标u_i对于评语集中的某评价等级v_j的隶属度r_ij(0≤r_ij≤1)。

注入压力u₁对评语v_j的隶属函数分别为：

吸水指数u₂和霍尔曲线斜率u₃对评语v_j的隶属函数分别为：

水井调剖变异系数u₄以及吸水剖面均质系数u₅对评语v_j的隶属函数分别为：

求得每一个指标对于每个评价等级的隶属度后，基于所求得的隶属度构建评判矩阵R。

步骤3：运用层次分析法对各因素在评判结果中所占据的权重进行分析，得到权重集；

步骤3.1：引入准则层注入难度提升C₁和吸水剖面非均质改善C₁，将评价结果作为目标层，将各个评价指标u_i作为指标层，从而建立起层次结构如附图1所示；

步骤3.2：将一种准则层相比于另一种准则层对目标层准确性而言的重要程度用数值表示出来构成判断矩阵G，将一种指标相比于另一种指标对准则层准确性而言的重要程度用数值表示出来构成判断矩阵C₁和C₂取值表1所示；

准则层相对于目标层的重要性判断矩阵G：

u₁、u₂、u₃相对于C₁的重要性判断矩阵为C₁，u₄、u₅相对于C₂的重要性判断矩阵为C₂：

步骤3.3：检验构造的判断矩阵G、C₁和C₂是否具有满意的一致性，对判断矩阵进行层次单排序及其一致性检验；

利用行和对矩阵G进行归一化处理：

即W₁＝(0.75，0.25)^T，判断矩阵G的最大特征值：

λ_max＝2

一致性指标C＝0：

C_R＜0.1

因此，可认为注入难度提升、吸水剖面非均质改善关于调剖效果评价的权重为(0.75，0.25)。

同理，判断矩阵C₁的最大特征值为λ_max＝3.03，相应的特征向量为：

W₂＝(0.26，0.11，0.63)^T，C_R＜0.1

即注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数、吸水剖面均质系数关于注入难度提升的权重为(0.26，0.11，0.63，0，0)。

判断矩阵C₂的最大特征值为λ_max＝2，相应的特征向量为：

W₃＝(0.75，0.25)^T，C_R＜0.1

判断矩阵G、C₁和C₂均具有满意的一致性。故而注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数、吸水剖面均质系数关于吸水剖面非均质的权重为(0，0，0，0.75，0.25)。

步骤3.4：从目标层到指标层逐层进行层次总排序，同时进行组合一致性检验，验证层次总排序结果的一致性。

由公式：

可得：

C_R＜0.1

组合一致性可以接受，由此可得：注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数这五个指标在关于评价水平井化学堵水调剖见效情况的权重为W＝(0.195，0.0825，0.4725，0.1875，0.0625)。

步骤4：基于加权平均模型，将评价指标按照权重大小均衡兼顾，获取评价结果对每个评价等级的隶属度，并由最大隶属度原则确定最终的综合评价等级；

运用加权平均模型公式：

可得：

进行归一化处理，得到

即是对长庆油田X区XX水平井的调剖情况进行综合评价的结果，由最大隶属原则可知，A井调剖效果属于“见效较好”级别。

本发明综合考虑注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数这五个水平井堵水调剖效果评价指标，将现场水平井堵水调剖取得的效果划分为四个等级，利用层次分析法明确了各个指标对于水平井堵水调剖效果评价结果的的权重，利用模糊综合评判中的加权平均模型对水平井堵水调剖效果进行综合全面的评价，既为长庆油田其他区块的水平井堵水调剖效果评价提供了具体的评价流程及标准，也为区块后续的水平井堵水调剖方案调整提供了指导作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

选择注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数作为水平井堵水调剖效果评价指标构成因素集，并根据实际需求提前对评价结果划分为见效很好、见效较好、见效一般、不见效四个等级构成评语集；

依据隶属函数对因素集中各个因素对评语集中的评价结果的隶属度进行计算分析，从而构建评判矩阵；

运用层次分析法对各因素在评判结果中所占据的权重进行分析，得到权重集。

基于加权平均模型，将评价指标按照权重大小均衡兼顾，获取评价结果对每个评价等级的隶属度，并由最大隶属度原则确定最终的综合评价等级。

2.根据权利要求1所述的基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，其特征在于，所述选择注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数作为水平井堵水调剖效果评价指标构成因素集，并根据实际需求提前对评价结果划分为见效很好、见效较好、见效一般、不见效四个等级构成评语集，包括以下步骤：

根据现场实际情况，选择了应用较多、数据较全的水平井堵水调剖评价指标，注入压力、吸水指数、霍尔曲线斜率、水井调剖变异系数以及吸水剖面均质系数。对水井这五个指标的评价将影响这最终的综合评价结果，因此，将这五个指标作为影响评价结果的五个因素，从而构成了因素集，U＝(u₁，u₂，u₃，u₄，u₅)；

根据现场实际需求和选择的指标数据特征，将评价结果划分为四个等级，分别为见效很好、见效较好、见效一般、不见效，从而构成了评语集，V＝(v₁，v₂，v₃，v₄)。

3.根据权利要求1所述的基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，其特征在于，依据隶属函数对因素集中各个因素对评语集中的评价结果的隶属度进行计算分析，从而构建评判矩阵包括以下步骤：

将某一水平井指标值带入对应的隶属函数中，从而得到因素集中的某指标u_i对于评语集中的某评价等级v_j的隶属度r_ij(0≤r_ij≤1)；

求得每一个指标对于每个评价等级的隶属度后，基于所求得的隶属度构建评判矩阵R。

4.根据权利要求1所述的基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，其特征在于，运用层次分析法对各因素在评判结果中所占据的权重进行分析，得到权重集包括以下步骤：

引入准则层注入难度提升C₁和吸水剖面非均质改善C₁，将评价结果作为目标层，将各个评价指标u_i作为指标层，从而建立起层次结构，如附图2所示；

将一种准则层相比于另一种准则层对目标层准确性而言的重要程度用数值表示出来构成判断矩阵G，将一种指标相比于另一种指标对准则层准确性而言的重要程度用数值表示出来构成判断矩阵C，取值表1所示：

表1

为检验构造的判断矩阵G和C是否具有满意的一致性，对判断矩阵进行层次单排序及其一致性检验；

从目标层到指标层逐层进行层次总排序，同时进行组合一致性检验，验证层次总排序结果的一致性。

5.根据权利要求4所述的基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，其特征在于，为检验构造的判断矩阵G和C是否具有满意的一致性，对判断矩阵进行层次单排序及其一致性检验，其方法如下：

首先对矩阵按照行和列进行归一化处理，求出特征向量W_f(f＝1,2,3)和最大特征值λ_max：

其中，G为判断矩阵，W_f为特征向量，n为特征向量中元素个数，ω_i为特征向量中的每个元素；

利用特征向量进行一致性检验：

其中，C为一致性指标，R为随机一致性指标，C_R为随机一致性比例，

为多个n阶随机正互反矩阵最大特征值的平均值；

如果C_R<0.1，则认为评判矩阵的一致性可以接受，否则需要调整判断矩阵。

6.根据权利要求4所述的基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，其特征在于，从目标层到指标层逐层进行层次总排序，同时进行组合一致性检验，验证层次总排序结果的一致性，方法如下：

设某一层A包含A₁,A₂,A₃,…,A_m，它们关于上一层G的权重为a₁,a₂,a₃,…,a_m；其下一层B包含元素B₁,B₂,B₃,…,B_n，关于A_i的权重为b_i1,b_i2,b_i3,…,b_in；那么B₁,B₂,B₃,…,B_n关于G的权重为c₁,c₂,c₃,…,c_n：

层次总排序组合一致性检验方法同层次单排序一致性检验相同。

7.根据权利要求1所述的基于模糊综合评判和层次分析的水平井调剖效果评价方法，其特征在于，基于加权平均模型，将评价指标按照权重大小均衡兼顾，获取评价结果对每个评价等级的隶属度，并由最大隶属度原则确定最终的综合评价等级，加权平均模型公式如下：

其中，W为权重矩阵，R评判矩阵，

为评价结果；

中的各个元素即是堵水调驱效果对于四个评价等级的隶属度，根据最大隶属度原则，即可获取堵水调驱效果的评价等级。

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