一种煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法、系统与流程

本发明属于油气田开发
技术领域：
，尤其涉及一种煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法、系统。
背景技术：
：目前，中国煤层气资源丰富，开发潜力巨大。与煤层气商业开发领先的国家相比，中国的煤层气资源蕴藏在十分复杂的地质环境中，这大大增加了煤层气勘探开发的难度，制约了煤层气产业的发展。煤储层的吸附与解吸特征对煤层气藏开发潜力评价具有重要影响。以往的大量研究主要是基于地质特点和储层特征来提取储层厚度、渗透率、孔隙度、含气饱和度和含气量等参数，定性地从宏观上分析评价煤层气的开发潜力。然而实际煤层气藏开发是一个系统性的工程，包括从初期的排水降压到后期的气水同出直至废弃的完整过程，通过这种常规的评价方式无法表征出储层渗透性能、储层蕴藏的物质和能量、构造边界等因素对煤层气藏潜在生产能力的综合影响，因此，也无法有效指导针对煤层气储层“甜点”的不规则井网部署或加密调整。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：常规的评价方式无法表征出储层渗透性能、储层蕴藏的物质和能量、构造边界等因素对煤层气藏潜在生产能力的综合影响，也无法有效指导针对煤层气储层“甜点”的不规则井网部署或加密调整。技术实现要素：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法、系统。本发明是这样实现的，一种煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法，所述煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法包括：统计目标煤层气藏地质资料，构建目标煤层气藏的地质模型；提取区域网格单元的特征参数及含气性数据，构建煤层气藏开发潜力量化分级评价指标体系；开展目标煤层气藏区域开发潜力的无监督聚类分析，输出目标煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价结果。进一步，所述统计目标煤层气藏地质资料，构建目标煤层气藏的地质模型：搜集整理目标煤层气藏的静态地质资料，利用地质建模软件构建目标煤层气藏的地质模型，将所述地质模型在空间上划分为n个连续编号的区域网格单元。进一步，所述静态地质资料包括构造参数、储层参数以及流体参数；所述构造参数包括顶部构造、断层数据；所述储层参数包括各煤层厚度、有效厚度、渗透率、孔隙度、初始含水饱和度、初始压力、初始温度、含气量；所述流体参数包括气水的pvt数据表、水和岩石的pvt数据表、等温吸附曲线、气水相渗曲线、毛管压力曲线。进一步，所述提取区域网格单元的特征参数及含气性数据，构建煤层气藏开发潜力量化分级评价指标体系包括：(1)以地质模型空间划分的各个区域网格单元为评价对象，提取各个区域网格单元的特征参数与含气性数据；(2)根据所提取的各个区域网格单元的特征参数及含气性数据，计算各个区域网格单元所对应的开发潜力量化分级评价指标集。进一步，所述特征参数包括区域网格单元的面积、距最近构造边界的距离、有效厚度、渗透率、孔隙度、地层压力、含水饱和度；所述含气性数据包括含气量、临界解吸压力、废弃压力、气体体积系数。进一步，所述量化分级评价指标集包括储量丰度、可采潜力和脆性指数，分别采用如下公式计算：b＝7.14e-200ν+72.9；式中：ωg为储量丰度；φ为可采潜力；b为脆性指数；sw为含水饱和度；φ为孔隙度；h为有效厚度；bg为煤层气体的体积系数；k为渗透率；vg为含气量；vab为废弃压力对应的含气量；pi为初始煤层压力；pad为临界解吸压力；pab为废弃压力；db为距最近构造边界的距离；e为杨氏模量；v为泊松比。进一步，所述开展目标煤层气藏区域开发潜力的无监督聚类分析，输出目标煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价结果以地质模型空间划分的各个区域网格单元为评价对象，在煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价指标集计算的基础上，采用改进的自适应模糊c均值聚类算法进行无监督聚类分析，依据每一类别聚类中心所对应的评价指标特征值，确定开发潜力量化分级评价标准，输出煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价结果；具体包括：(1)以地质模型空间划分的各个区域网格单元为评价对象，在计算得到各个区域网格单元对应的开发潜力量化分级评价指标集xi＝{ω(i)，φ(i)，b(i)}，1≤i≤n的基础上，生成目标煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价样本集为x＝{x1，x2，…，xn}，其中i为地质模型中区域网格单元的编号、n为地质模型空间划分的区域网格单元数目；(2)给定模糊加权指数m＝3.5、迭代停止阈值ε＝10-6、最大迭代次数kmax＝50，令最大聚类数目类别数c＝2、迭代次数k＝1；(3)以类别数c作为分类数目，应用自适应模糊c均值聚类算法对所述目标煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价样本集x＝{x1，x2，…，xn}进行聚类，得到相应的聚类中心vc＝{v1，v2，…，vc}和隶属度矩阵uc＝[uij]∈rc×n，采用如下公式计算有效性评价指标：式中，||xj-vi||为样本xj与聚类中心vi的欧式距离；||vi-vj||为聚类中心vj与聚类中心vi的欧式距离；若c＝2或xb<xb0(c>2)，则令有效性评价指标xb0＝xb、最佳分类数copt＝c以及相应的聚类中心vopt＝vc；(4)若c<cmax，令c＝c+1，转到步骤303，否则转到(5)；(5)若k<kmax，令k＝k+1，转到步骤303，否则转到(6)；(6)输出最佳分类数copt以及相应的聚类中心vopt，依据每一类别聚类中心所对应的评价指标值确定煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价标准，同时计算各个区域网格单元对应的量化分级评价指标集到每一个聚类中心的欧式距离，将各个区域网格单元的开发潜力评价为到其欧式距离最小的聚类中心所对应的类别，输出煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价结果。本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：统计目标煤层气藏地质资料，构建目标煤层气藏的地质模型；提取区域网格单元的特征参数及含气性数据，构建煤层气藏开发潜力量化分级评价指标体系；开展目标煤层气藏区域开发潜力的无监督聚类分析，输出目标煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价结果。本发明的另一目的在于提供一种实施所述煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法的煤层气藏区域开发潜力量化分级评价系统，所述煤层气藏区域开发潜力量化分级评价系统包括：地质模型构建模块，用于根据煤层气藏的静态地质资料，构建煤层气藏的地质模型，并将所述地质模型在空间上划分为n个连续编号的区域网格单元；评价指标计算模块，用于提取各个区域网格单元的特征参数与含气性数据，以此计算煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价指标；量化分级评价模块，用于生成煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价样本集，并应用改进的自适应模糊c均值聚类算法进行样本集聚类，确定最佳分类数与分级量化评价标准，输出煤层气藏区域开发潜力的分级量化评价结果。本发明的另一目的在于提供一种煤层气藏开发系统，所述煤层气藏开发系统搭载所述的煤层气藏区域开发潜力量化分级评价系统。结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明通过煤层气藏区域单元的开发潜力无监督聚类分析，实现煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价。综合煤层气藏的特征参数及含气性特点，构建了可综合考虑煤层气藏排水降压特征、富集规模及程度、经济可动性的区域开发潜力量化分级评价指标集，通过改进的自适应模糊c均值聚类算法进行无监督聚类分析，极好地克服了受算法初始值和样本离群点影响的聚类结果不稳定问题，实现了煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价，可以有效指导针对煤层气藏“甜点”区域的不规则井网部署或加密调整。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。图1是本发明实施例提供的煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法流程图。图2是本发明实施例提供的煤层气藏区域开发潜力量化分级评价系统的结构示意图；图2中：1、地质模型构建模块；2、评价指标计算模块；3、量化分级评价模块。图3是实施例一的某煤层气藏区域开发潜力量化分级评价结果图；图3中：1、i类量化评价区域；2、ii类量化评价区域；3、iii类量化评价区域。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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法、系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。如图1所示，本发明提供的煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法包括以下步骤：s101：统计目标煤层气藏地质资料，构建目标煤层气藏的地质模型；s102：提取区域网格单元的特征参数及含气性数据，构建煤层气藏开发潜力量化分级评价指标体系；s103：开展目标煤层气藏区域开发潜力的无监督聚类分析，输出目标煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价结果。本发明提供的煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法，业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法仅仅是一个具体实施例而已。如图2所示，本发明提供的煤层气藏区域开发潜力量化分级评价系统包括：地质模型构建模块1，用于根据煤层气藏的静态地质资料，构建煤层气藏的地质模型，并将所述地质模型在空间上划分为n个连续编号的区域网格单元；评价指标计算模块2，用于提取各个区域网格单元的特征参数与含气性数据，以此计算煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价指标；量化分级评价模块3，用于生成煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价样本集，并应用改进的自适应模糊c均值聚类算法进行样本集聚类，确定最佳分类数与分级量化评价标准，输出煤层气藏区域开发潜力的分级量化评价结果。下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。本发明提供的煤层气藏区域开发潜力量化分级评价方法具体包括以下步骤：步骤一、统计目标煤层气藏地质资料，构建目标煤层气藏的地质模型：搜集整理目标煤层气藏的静态地质资料，利用地质建模软件构建目标煤层气藏的地质模型，将所述地质模型在空间上划分为n个连续编号的区域网格单元。所述静态地质资料包括构造参数、储层参数以及流体参数；所述构造参数包括顶部构造、断层数据；所述储层参数包括各煤层厚度、有效厚度、渗透率、孔隙度、初始含水饱和度、初始压力、初始温度、含气量；所述流体参数包括气水的pvt数据表、水和岩石的pvt数据表、等温吸附曲线、气水相渗曲线、毛管压力曲线；所述地质建模软件包括但不限于petrel软件；步骤二、提取区域网格单元的特征参数及含气性数据，构建煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价指标集。具体步骤如下：(1)以地质模型空间划分的各个区域网格单元为评价对象，提取各个区域网格单元的特征参数与含气性数据，所述特征参数包括区域网格单元的面积、距最近构造边界的距离、有效厚度、渗透率、孔隙度、地层压力、含水饱和度；所述含气性数据包括含气量、临界解吸压力、废弃压力、气体体积系数；(2)根据所提取的各个区域网格单元的特征参数及含气性数据，计算各个区域网格单元所对应的开发潜力量化分级评价指标集，包括储量丰度、可采潜力和脆性指数，分别采用如下公式计算：b＝7.14e-200ν+72.9(3)式中：ωg为储量丰度；φ为可采潜力；b为脆性指数；sw为含水饱和度；φ为孔隙度；h为有效厚度；bg为煤层气体的体积系数；k为渗透率；vg为含气量；vab为废弃压力对应的含气量；pi为初始煤层压力；pad为临界解吸压力；pab为废弃压力；db为距最近构造边界的距离；e为杨氏模量；v为泊松比；步骤三、开展目标煤层气藏区域开发潜力的无监督聚类分析，输出目标煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价结果：以地质模型空间划分的各个区域网格单元为评价对象，在煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价指标集计算的基础上，采用改进的自适应模糊c均值聚类算法进行无监督聚类分析，依据每一类别聚类中心所对应的评价指标特征值，确定开发潜力量化分级评价标准，输出煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价结果。具体步骤如下：(1)以地质模型空间划分的各个区域网格单元为评价对象，在计算得到各个区域网格单元对应的开发潜力量化分级评价指标集xi＝{ω(i)，φ(i)，b(i)}(1≤i≤n)的基础上，生成目标煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价样本集为x＝{x1，x2，…，xn}，其中i为地质模型中区域网格单元的编号、n为地质模型空间划分的区域网格单元数目；(2)给定模糊加权指数m＝3.5、迭代停止阈值ε＝10-6、最大迭代次数kmax＝50，令最大聚类数目类别数c＝2、迭代次数k＝1；(3)以类别数c作为分类数目，应用自适应模糊c均值聚类算法对所述目标煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价样本集x＝{x1，x2，…，xn}进行聚类，得到相应的聚类中心vc＝{v1，v2，…，vc}和隶属度矩阵uc＝[uij]∈rc×n，采用如下公式计算有效性评价指标：式中，||xj-vi||为样本xj与聚类中心vi的欧式距离；||vi-vj||为聚类中心vj与聚类中心vi的欧式距离；若c＝2或xb<xb0(c>2)，则令有效性评价指标xb0＝xb、最佳分类数copt＝c以及相应的聚类中心vopt＝vc；(4)若c<cmax，令c＝c+1，转到步骤303，否则转到(5)；(5)若k<kmax，令k＝k+1，转到步骤303，否则转到(6)；(6)输出最佳分类数copt以及相应的聚类中心vopt，依据每一类别聚类中心所对应的评价指标值确定煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价标准，同时计算各个区域网格单元对应的量化分级评价指标集到每一个聚类中心的欧式距离，将各个区域网格单元的开发潜力评价为到其欧式距离最小的聚类中心所对应的类别，输出煤层气藏区域开发潜力的量化分级评价结果。在实施例中，选取某煤层气藏开展区域开发潜力的量化分级评价，煤层气藏区域开发潜力量化分级评价标准，见表1；煤层气藏区域开发潜力量化分级评价结果，见图3；煤层气藏开发井位部署优选i类量化评价区域的中心位置。表1煤层气藏区域开发潜力量化分级评价标准表聚类中心储量丰度可采潜力脆性指数ⅰ类26.07216.4017116.96ⅱ类25.62208.7511608.39ⅲ类25.48202.3514414.37应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12