一种油藏地层压力场预测方法及系统

1.本发明涉及油藏开发技术领域，尤其涉及一种油藏地层压力场预测方法及系统。


背景技术：

2.地层压力场是油藏开发过程中具有重要的意义，它能为油藏工程师认识压力场分布和变化趋势提供帮助，但受目前观测手段和方法的制约，所以目前地层压力场分布数据的求取难度很大，准确率有限。已知油井井底压力，如采用计算机现有的常规插值方法：如双线性插值法(linear)，最邻近插值法(nearest)，双三次插值法(cubic)，自然邻点插值法(natural)，双调和样条插值法(v4)，但是与油藏实际地层压力场相较，仍有较大差距且不符合地层压力实际规律，无法在油田工作中进行应用。
3.为了确定油藏的压力场，需要充分考虑到储层地质参数的非均质性、油水井之间的相互干扰等因素对压力场的影响，所以单纯采用物理驱动的方法仍会产生较大误差，所以还需要相关的数据驱动来对物理驱动后的数据进行修正，使反演的油藏压力场的精确性得到极大的提升。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明提供了一种油藏地层压力场预测方法及系统，能够解决常规方法与油藏实际地层压力场相较，仍有较大差距且不符合地层压力实际规律，无法在油田工作中进行应用的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种油藏地层压力场预测方法及系统，包括：
8.根据油藏渗流理论，建立相关数学模型与压力场预测程序，并输入井底压力，获取第一油藏地层压力场；
9.获取数学模型中单个自变量对第一油藏地层压力场的影响，并将所述模型与程序进行参数优化，向优化后的反演程序输入井底压力，获取第二油藏地层压力场；
10.根据所述第二油藏地层压力场与实际地层压力，求出压力残差值，制备残差值样本集，对不同时间步的压力场残差值进行多次拟合，获得最优拟合模型；
11.结合所述反演程序与所述最优拟合模型，根据井底压力实测值得到第三油藏地层压力场。
12.作为本发明所述的油藏地层压力场预测方法及系统的一种优选方案，其中：所述数学模型包括，
[0013][0014]
其中，p为油藏中油井井底压力和油藏地层压力场之间的数学关系，pw为井底压力，pe为原始地层压力，re为供给半径，rw为井径，r为测量点到井的距离。
[0015]
作为本发明所述的油藏地层压力场预测方法及系统的一种优选方案，其中：所述残差值样本集包括，
[0016]
坐标参数、各个井的井底压力与各压力点的距离、单独井的井底压力对各个压力点施加影响产生的压力、各井点的渗透率、各井点的井底压力、各井点的含水饱和度以及油藏地层压力场残差。
[0017]
作为本发明所述的油藏地层压力场预测方法法及系统的一种优选方案，其中：所述拟合包括树拟合、高斯回归拟合、装袋树集成回归拟合以及高斯gpr回归拟合。
[0018]
作为本发明所述的油藏地层压力场预测方法及系统的一种优选方案，其中：所述优化后的反演程序包括，
[0019]
将已知网格点某一时间步油藏油井井底压力的数值进行输入，经过程序的运行计算，得到第一油藏地层压力场；
[0020]
采用和方差公式，将所述第一油藏地层压力场与当前油藏同一时间步的实际压力场进行比较；
[0021]
通过修改参数，记录参数对误差的影响，筛选出误差敏感参数；
[0022]
得出各个敏感参数数值在合理范围内的变化对和方差的影响，并作出图像；
[0023]
选取最优参数，完成参数优化，从而完成对反演程序的优化；
[0024]
再将同一时间步的油藏油井井底压力的数值进行输入，经过优化后的反演程序运行计算，得到第二油藏地层压力场。
[0025]
作为本发明所述的油藏地层压力场预测方法及系统的一种优选方案，其中：所述数学模型还包括，
[0026]
将油井分布与压力数据网格化，建立一个固定网格长度，且每个网格都作为一个独立的压力点的网络结构，通过网格行列坐标确定压力点位，批量获取各个压力测量点到各个井的距离、供给半径以及各个井径参数值，结合油田实际情况，求取对应参数代入优化前的反演程序。
[0027]
作为本发明所述的油藏地层压力场预测方法及系统的一种优选方案，其中：所述原始地层压力包括该区块中所有的生产井和注水井的均值。
[0028]
一种油藏地层压力场预测系统，其特征在于：包括第一油藏地层压力场获取模块、第二油藏地层压力场获取模块、模型拟合模块以及第三油藏地层压力场获取模块，
[0029]
第一油藏地层压力场获取模块，所述第一油藏地层压力场获取模块根据油藏渗流理论，建立相关数学模型与压力场反演程序，并输入井底压力，获取第一油藏地层压力场；
[0030]
第二油藏地层压力场获取模块，所述第二油藏地层压力场获取模块获取数学模型中单个自变量对第一油藏地层压力场的影响，并将所述模型与程序进行参数优化，向优化后的反演程序输入井底压力，获取第二油藏地层压力场；
[0031]
模型拟合模块，所述模型拟合模块根据所述第二油藏地层压力场与实际地层压
力，求出压力残差值，制备残差值样本集，对不同时间步的压力场残差值进行多次拟合，获得最优拟合模型；
[0032]
第三油藏地层压力场获取模块，所述第三油藏地层压力场获取模块结合所述反演程序与所述最优拟合模型，根据井底压力实测值得到第三油藏地层压力场。
[0033]
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。
[0034]
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
[0035]
本发明的有益效果：本发明提出一种油藏地层压力场预测方法及系统，主体符合油藏日常生产中地层压力场变化规律，但由于地层压力影响因素较多，例如区块的含水饱和度以及渗透率等，所以依旧有误差，通过回归拟合模型的建立，统一考虑这些因素所产生的误差，对初步得到的压力场进行修正，所以本发明既符合油藏地层压力变化规律，又具有极高的准确性。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0037]
图1为本发明一个实施例提供的一种油藏地层压力场预测方法及系统的方法流程图；
[0038]
图2为本发明一个实施例提供的一种油藏地层压力场预测方法及系统的于120时间步的生产井和注水井的井底压力图；
[0039]
图3为本发明一个实施例提供的一种油藏地层压力场预测方法及系统的120个时间步程序初步插值与地层实际真实压力值的残差图；
[0040]
图4为本发明一个实施例提供的一种油藏地层压力场预测方法及系统的建立的指数gpr残差回归拟合模型的真实值和预测值对比图；
[0041]
图5为本发明一个实施例提供的一种油藏地层压力场预测方法及系统的计算机设备的内部结构图；
具体实施方式
[0042]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0043]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0044]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方
式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0045]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0046]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0047]
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0048]
实施例1
[0049]
参照图1-5，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种油藏地层压力场预测方法及系统，包括：
[0050]
步骤102，根据油藏渗流理论，建立相关数学模型与压力场预测程序，并输入井底压力，获取第一油藏地层压力场；
[0051]
其中，以渗流理论中的基本理论为基础，用数学工具综合描述油气层渗流过程中的全部力学现象和物理化学现象的内在联系和运动状态，结合油藏渗流理论中的势的叠加理论，并建立相应的方程式，再进行推导，建立数学模型，得出油藏中油井井底压力和油藏压力场之间的数学关系。
[0052]
具体的，公式如下：
[0053][0054]
其中，p为油藏中油井井底压力和油藏地层压力场之间的数学关系，pw为井底压力，pe为原始地层压力，re为供给半径，rw为井径，r为测量点到井的距离。
[0055]
更进一步的，用数学模型编写压力场反演程序，将数据网格化，每个网格都作为一个独立的压力点，通过网格行列坐标确定压力点位，计算r，即公式中压力测量点到井的距离，如此可以准确且批量的得到各个压力测量点到井的距离。供给半径，井径等参数则根据油田实际情况的不同而变化，原始地层压力无法直接测得，这里选择该区块中所有的生产井和注水井的均值作为原始地层压力，测得并将这些参数代入程序。
[0056]
应说明的是，该程序应用的数学模型是依据油藏渗流科学理论知识以及石油工程中的地层压力场反演相关理论而建立的，符合油藏地层压力场反演相关物理规律，相对于采用双线性插值法(linear)，最邻近插值法(nearest)，双三次插值法(cubic)，自然邻点插值法(natural)，双调和样条插值法(v4)等传统计算机插值方法得到的油藏地层压力场，本程序更加具备科学性及针对性。
[0057]
更进一步的，将油井分布与压力数据网格化，即建立一个略大于预测区块的正方形网格，大小可根据油田区块进行自定义，如本专利用的是60*60的网格，见图2，建立一个网格长度代表1m，且每个网格都作为一个独立的压力点的网格，通过网格行列坐标确定压力点位，批量获取各个压力测量点到各个井的距离、供给半径以及各个井径参数值，结合油田实际情况，求取对应参数代入优化前的反演程序。
[0058]
应说明的是，优化操作主要是优化数学模型公式中的pe、rw以及re、通过调节参数，如rw＝0.0001、rw＝0.001，rw＝0.01，rw＝0.1，rw＝1观察这些参数的改变对于模型的影响，计算这些参数改变后的sse，然后选取误差效果最好的，但这些参数在实际中，都是应用油藏现场数据，如井径，现场井径多大就写多大。
[0059]
步骤104，获取数学模型中单个自变量对第一油藏地层压力场的影响，并将所述模型与程序进行参数优化，向优化后的反演程序输入井底压力，获取第二油藏地层压力场；
[0060]
其中，根据得到的压力场反演程序，将位于第120个时间步的油藏油井井底压力的数值根据列表中的具体行列坐标进行输入，经过程序的运行计算，得到初步的油藏压力场。
[0061]
具体的，此处采用sse(和方差)作为评价误差的手段，该种误差评价方法是预测值与真实值差值的平方和，主要反映模型的总体误差表现，误差表现对比鲜明，适用于本专利中模型误差对比。
[0062]
更进一步的，通过修改参数数据，以第120个时间步的真实油田压力场为对照，观察参数对误差的影响，筛选误差敏感参数，编写程序得出各个敏感参数数值在合理范围内的变化对sse的影响，从而完成对反演程序的优化。
[0063]
更进一步的，再将同一时间步的油藏油井井底压力的数值进行输入，经过程序的运行计算，得到油藏压力场。分别探究各个参数对反演出的压力场的精确性的影响，对程序内部数个固定参数进行调整，主要优化的参数有原始地层压力pe、供给半径re、井径rw，不同参数的取值范围见下表1，调整参数得到油藏地层压力场完成对反演程序的优化。
[0064]
表1不同参数的取值范围
[0065]
参数取值范围井径10e-5～10供给半径0～500原始地层压力400～450
[0066]
步骤106，根据所述第二油藏地层压力场与实际地层压力，求出压力残差值，制备残差值样本集，对不同时间步的压力场残差值进行多次拟合，获得最优拟合模型；
[0067]
其中，将优化后的程序，输入油井井底压力的数值，得到新的更高精准度的油藏压力场，与同一时间步的油藏真实压力场相减，得到残差值。
[0068]
应说明的是，制备油藏压力场残差样本集，将各行列坐标的数值一一对应，再将其他主要参数包括油藏的含水饱和度及渗透率等制备成数据样本集。
[0069]
具体的，该数据样本集包括的主要参数有：坐标参数，各个井的井底压力与各压力点的距离，单独井的井底压力对各个压力点施加影响产生的压力，各井点的渗透率，各井点的井底压力，各井点的含水饱和度以及油藏压力场残差。
[0070]
更进一步的，将得到的数据样本集用于建立回归拟合模型，除油藏压力场作为输出真实值外，其他作为输入值。通过使用不同的方式建立的回归拟合模型。
[0071]
应说明的是，回归拟合的方式有：树拟合、高斯回归拟合、装袋树集成回归拟合以及高斯gpr回归拟合。经过对rmse、mse、r2对模型进行误差评估，选用高斯gpr回归拟合方法建立的模型预测性能最佳。
[0072]
更进一步的，为保证模型训练的准确性，将建立好的模型，进行抽样验证模型准确性。对随机抽取的三组测试数据集采用训练好的四种模型分别进行验证，得出结果，与真实值比较，得出差值，并进行比较，采用高斯指数gpr的方法建立的通过数据对模型评价并验证，选取高斯指数gpr的方法来建立回归拟合模型，并得到相关回归拟合模型，训练及验证。
[0073]
步骤108，结合所述反演程序与所述最优拟合模型，根据井底压力实测值得到第三油藏地层压力场。
[0074]
具体的，将所述优化后的数学模型和所述优化后的反演程序进行结合，将已知网格点油藏油井井底压力的数值进行输入，经过程序的运行计算，得到最终的油藏压力场。
[0075]
一种油藏地层压力场预测系统，其特征在于：包括第一油藏地层压力场获取模块、第二油藏地层压力场获取模块、模型拟合模块以及第三油藏地层压力场获取模块，
[0076]
第一油藏地层压力场获取模块，所述第一油藏地层压力场获取模块根据油藏渗流理论，建立相关数学模型与压力场反演程序，并输入井底压力，获取第一油藏地层压力场；
[0077]
第二油藏地层压力场获取模块，所述第二油藏地层压力场获取模块获取数学模型中单个自变量对第一油藏地层压力场的影响，并将所述模型与程序进行参数优化，向优化后的反演程序输入井底压力，获取第二油藏地层压力场；
[0078]
模型拟合模块，所述模型拟合模块根据所述第二油藏地层压力场与实际地层压力，求出压力残差值，制备残差值样本集，对不同时间步的压力场残差值进行多次拟合，获得最优拟合模型；
[0079]
第三油藏地层压力场获取模块，所述第三油藏地层压力场获取模块结合所述反演程序与所述最优拟合模型，根据井底压力实测值得到第三油藏地层压力场。
[0080]
上述各单元模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0081]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种非完整车身r角小圆弧视觉测量方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0082]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0083]
根据油藏渗流理论，建立相关数学模型与压力场预测程序，并输入井底压力，获取
第一油藏地层压力场；
[0084]
获取数学模型中单个自变量对第一油藏地层压力场的影响，并将所述模型与程序进行参数优化，向优化后的反演程序输入井底压力，获取第二油藏地层压力场；
[0085]
根据所述第二油藏地层压力场与实际地层压力，求出压力残差值，制备残差值样本集，对不同时间步的压力场残差值进行多次拟合，获得最优拟合模型；
[0086]
结合所述反演程序与所述最优拟合模型，根据井底压力实测值得到第三油藏地层压力场。
[0087]
实施例2
[0088]
参照图2-4，为本发明的一个实施例，提供了一种油藏地层压力场预测方法及系统，为了验证本发明的有益效果，通过对比实验进行科学论证。
[0089]
表2油田在第120个时间步时的注水井与生产井的井底压力分布表
[0090][0091]
表3采用四种不同回归拟合方法建立残差拟合模型的误差评价结果表；
[0092][0093]
表4三组数据采用四种不同模型拟合的模型效果验证对比表
[0094][0095]
表2为油田在第120个时间步时的注水井与生产井的井底压力分布表，将表2中坐标数据及井底压力数据输入油藏地层压力场预测程序得到第三油藏地层压力场，表2为选用四种不同拟合方式得到的油藏地层压力场反演程序在输入表1中的井底压力分布的情况下，反演得到油藏地层压力场的误差表现，由表2可知，选用高斯gpr回归的误差表现最优异，故针对这一块油藏，选用高斯gpr回归作为残差拟合模型，效果最好。表3为随机选取得进行模型反演实例验证，由表3可知，选用高斯gpr回归模型进行对压力场残差修正的误差效果最好。
[0096]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
[0097]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
[0098]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0099]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0100]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0101]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0102]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0103]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。