油田堵水调剖效果评价系统的设计与实现

1、油田堵水调剖效果评价系统的设计与实现 大连理工大学 硕士学位论文 油田堵水调剖效果评价系统的设计与实现 姓名：袁士友 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：李明楚 20051203 大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘 要 在油田开发后期，堵水调割技术是提高水驱开发效果的重要手段，能够有效改善水 驱状况，提高油田采收率。影响堵水调剖效果的因素较多，如地层、压力、井网、施工 等多方面，效果评价过程不仅仅需要根据油藏理论，还需要与实际工作经验和方法相结 合。 本文根据堵水调剖效果评价工作原理，从单井、井区、单元三个方面进行数学建模 描述和算法分析，并对堵水调剖效果评价系统设计和实现过程进行

2、了阐述。该系统是以 胜利采油厂调剖技术实际工作原理为基础，应用油藏工程的理论与方法，集基础数据采 集、分类统计、动态监测、效果评价为一体的综合评价系统，该系统提供了一个基于流 程化的分析和决策的平台来协助管理人员和技术人员进行分析、预测和成本评价，从而 提高了技术人员的工作效率。 该系统采用数据层、业务层、表现层三层架构设计，综合应用面向对象技术、网页 开发技术、数据库技术进行开发，符合堵水调剖工作实际。具有平台无关性、灵活性强 的特点，能够运行在unix和windows系统。 采油厂堵水调剖应用评价体系的建立，能够对堵水调剖整个过程进行规范化管理。 能够为技术和决策人员提供一套分析决策的工作

3、平台，实现对调剖后效果及时进行分析 评价，使技术人员能够不断优化堵水调剖方案设计。减少技术人员分析单井、单元效果 的时间。可有效提高堵水调剖应用效果评价工作效率。 关键词：堵水调剖；效果评价；历史拟合 袁士友：油田堵水调剖效果评价系统的设计与实现 evaluation and of oilresultsofwater system designimplementation and controlinoilfields profile abstragt thelater ofanoilfield and control isa du咖g stage development,waterprofil

4、e technology mearlsto water-driven resultitcad major improve development effectivelyimprove water-drivenstatusandenhance inoilfieldsbuttherewere factorst11ateffect recovery many as resultofwaterand contr01such etc， profile layer,pressure，well waterand also evaluativeresultof controlnot onreservior o

5、nly profile depend theory，but andmethod work experience ofpractical basedonthe ofwaterand controlresults article principle profile evaluation，this describesthemathematicaland of fromthree of modelinganalysisalgorithms single aspects and unitand realization forresults well，well lastly，acomputer group

6、production procedure evaluationonwaterand controlis oil waterand profile explainedbasedshengliplant profile work andoilfield and the control designing experience developmentprinciple，developing evaluation data software，it professional providesgather，sortcompute，dynamictesting， resultsevaluationforoi

7、land all toolswith analytical gasproductionsystemsoffers work_flowsolutionsthat theinformationneedand industry-tested giveyou you moduleallows and to system manager import yourdailyoperationsthcanalysis engineer database forecastsormaterialbalance datafrom and production application generate technic

8、al work efficiency calculationsimprovingengineers thesoftwareusesthree data layerdesignmodel，includeslayer，business softwareset based oriented layerthe up object technology，database and softwareaccordwithworkflowofwaterand contr01 soonthe technology profile on is withplatform and itavailable technol

9、ogyit independentflexible，making provided mostunandpc platforms and controlresultsevaluationcanenablewhole ofwater system，it implementationprofile morestandardanda ofwaterand controlmuch analytical procedure profile provides ofwater totechnicianand time result and control， platform managerinanalyzin

10、g profile can technical the ofwaterand contr01it manage design profile empowersengineers optimize morewellandunit inless technical work analysis timegreatelyimprove engineers efficiency words：waterand control；results key profile evaluation；historymatching 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成

11、果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 大连理12大学硕士t究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制

12、手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：二复兰坠 导师签名： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1绪论 目前胜利油田胜坨油田已进入特高含水开发阶段，由于各油层渗透性的差异，存在 注入水沿高渗透层突进造成油井过早水淹的现象。堵水调剖作为油田开发后期控水稳 油、延缓递减的有利措施，是提高水驱开发效果的重要手段，可以通过封堵高渗透水窜 层段，调整吸水剖面，扩大注入水波及体积并提高水驱效率，从而提高采收率。目前， 胜利油田胜利采油厂已经大面积开展堵水调剖工作，并取得了较好的效果。在胜坨油田 十几年的调剖实际工作中，形成调剖选井、方案优化，调剖前后动态调整和效果评价等 方面统一的技术规范和评价方法。在此基

13、础上编制了胜坨油田堵水调剖技术操作规 范。对堵水调剖工作从单井、井层选择到资料录入、方案设计、效果评价提供规范的 参考流程1。21。 虽然堵水调剖技术本身已经比较成熟，但是在效果预测和分析方面一直以来缺乏有 效的科学手段，主要原因是影响调剖效果的因素较多，单纯依靠建立效果预测模型很难 计算的准确，难以反映调剖井的真实情况。多年来都是由技术人员手工进行统计分析， 工作量大、跟踪分析时间长，分析结果常常滞后，不能及时对调剖方案进行调整和优化。 本课题主要研究了利用传统的、成熟的油藏开发理论及胜坨油田堵水调剖实际工作过程 中积累的经验算法和评价规范。建立堵水调剖后的数据评价模型，并结合统计方法利用

14、计算机技术来预测和计算调剖后的效果。从而为下步方案部署和优化调整提供理论依 据1。 该评价体系主要基于采油厂编制的胜坨油田堵水调剖技术操作规范，结合油藏 开发理论，编制专业软件系统实现对调剖过程的规范管理。利用数据库技术和拟合、回 归等计算机算法，预测单井和单元产量的变化规律。通过以上综合研究，对单井及单元 堵水调剖实施效果进行综合评价，根据评价结果对区块堵调进行方案优化。最大限度提 高堵调的效益，提高决策的科学性和操作实施的规范性。 本文根据堵水调剖效果评价工作原理，从单井、井区、单元三个方面进行数学建模 描述和算法分析，并对堵水调剖效果评价系统设计和实现过程进行了阐述。该系统是以 胜利采油

15、厂调剖技术实际工作原理为基础，应用油藏工程的理论与方法，集基础数据采 集、分类统计、动态监测、效果评价为一体的综合评价系统，该系统提供了一个基于流 程化的分析和决策的平台来协助管理人员和技术人员进行分析、预测和成本评价。 该系统采用数据层、业务层、表现层三层架构设计，综合应用面向对象技术、网页 开发技术、数据库技术进行开发，符合堵水调剖工作实际。具有平台无关性、灵活性强 的特点，能够运行在unix和windows系统。 袁士友：油田堵水调剖效果评价系统的设计与实现 11堵水调剖效果评价的目的和意义 采油广堵水调剖应用评价体系的建立，能够对堵水调剖整个过程进行规范化管理。 特别是在堵调后效果评价

16、、增油统计方面，能够为技术和决策人员提供一套分析决策的 工作平台，实现对调剖后效果及时进行分析评价，使技术人员能够不断优化堵水调剖方 案设计，解决了大量的手工统计工作。从增油统计、指标对比、效果评价等多方面对技 术人员提供支持。 堵水调剖效果评价应用系统的开发，一是可以将多年以来积累的大量的研究成果、 矿场施工经验数据、矿场应用效果评价等大量信息资料集成，为今后采油厂堵水调剖的 优化决策提供科学的依据。二是可以实现日度、旬度、月度对调剖井进行效果自动跟踪 分析，减少地质技术人员进行繁杂的统计工作，从繁重的效果统计工作中脱离出来，投 入堵水调剖配套技术研究工作。 通过采油厂堵水调剖技术效果评价系

17、统的实现，结合堵水理论和实际现场经验，可 以预测评价调割效果，确定调剖周期等，指导生产。采油厂堵水调剖技术效果评价系统 的实施，实现对堵水调剖技术实施的效果评价、增油统计等，可有效提高堵水调剖应用 效果，在此基础上结合油藏研究成果，建立地质模型，研究剩余油分布规律口7j。 12堵水调剖效果评价系统可行性研究 使企业信息平台突破了传统的全封闭或半封闭式的mis开发方式，朝着网络化、集成化、 智能化方向发展。胜利采油厂的信息化工作经过多年的建设，形成了一定规模，基本建 各二级单位的高速信息网。这些都为建立堵水调剖效果评价高效运行所需各单位之间的 信息交流提供了良好的基础通讯设施。数据库建设和软件应

18、用也都具备了良好的基础； 在油田开发、经营管理、办公自动化等方面取得了较好的应用效果。信息化建设逐步走 向规范化、标准化的轨道。 胜利采油厂堵水调剖工作于90年开始进行先导实验，取得了较好的效果。95年开 始工业化应用，“大面积堵水调剖技术工业化应用研究”作为胜坨油田特高含水期提高 采收率的一项配套技术研究项目，2001年为强化堵水调剖工作，采油厂成立堵水调剖项 目组，按照设计方案完成工作量及增油量两项承包指标。95以来共实施堵水调剖约八百 多井次，成功率为972，在此期间，开展了广泛的堵水调剖工艺配套技术研究，积累 了大量的现场经验和方法，为堵水调剖效果评价系统的开发奠定了业务基础。 大连理

19、工大学专业学位硕士学位论文 12堵水调剖效果评价主要研究内容 采油厂堵水调剖技术效果评价系统以渗流力学理论、模糊数学原理s“、油藏工程 研究方法研究为基础，深入反映水油井的开采动态，对油水井、井组、区域均可进行堵 水和调剖的分析、决策、评价及预测。 在胜利油田胜利采油厂“勘探开发和采油工艺数据库”的基础上，建立堵水调剖项 目数据库，对堵水调剖从设计到评价整个工作过程中产生的原始生产数据进行采集。并 在此基础上对堵水调割摧施前后的各项统计和测试数据进行分析，从而在堵剂用量统 计、油井优化选择、调剖效果评价、堵水调剖增油量统计等方面进一步进行分析评价， 增加可采储量、增加最终采收率、降低产水量评价

20、。 1 结合勘探开发数据库，建立堵水应用数据库。 堵水调剖应用数据库的建立是本项目统计分析评价的基础，堵水调剖数据库主要包 括调剖现场施工数据、调剖效果评价成果、增油效果评价、动态监测分析资料等方面的 信息。实现调剖从井号筛选到评价成果全过程的数据存储。 2 实现调剖井优化筛选、堵剂用量统计。 通过对地层参数、单井动静态资料、压力指数等资料的综合分析，实现调剖单元、 单井、层位优化筛选，辅助地质技术人员找到合适的调剖对象，并对调剖设计方案参数 和现场施工资料进行采集、统计。以便为今后的调剖工作参考和借鉴。 3 调剖监测资料分析 动态监测测试资料是对调剖后地层状况变化的第一手分析资料，建立井口压

21、降曲 线、水井分层流量数据，产液剖面、吸水剖面、示踪荆测试等测试方法的数据采集、分 析对比功能。绘制调剖井和调剖单元的各类评价曲线，为调剖技术人员提供效果分析的 工具。实现对剩余油潜力分布状况、油藏储层状况、层位吸水状况、层间注采平衡等动 静态进行综合评价。 4 堵水调剖效果评价， 实现单井、井组、区块三个层次的调剖效果的统计分析，包括堵水调剖效果评价算 法确定、调剖后单井增油统计、单元整体开发状况等跟踪分析，对调剖效果从多方面进 行分析评价。 袁士友：油田堵水调剖效果评价系统的设计与实现 13堵水调剖效果评价系统设计原则 1 及时性 生产运行部门信息化建设工作最重要的是及时性。在信息采集及时

22、的情况下，系统 必须能够及时的反应采油厂调剖生产运行状况、及时进行效果评价分析。并发生异常的 情况下，能够及时将消息和指令传递到相应的部门。 2 准确性 效果评价分析结果必须要求准确，如果错误的分析结果传递下去，可能会造成严重 的后果，因此系统建设必须要求信息的准确性。包括采集的正确性和传送的准确性两个 方面。 3 可靠性和稳定性 堵水调剖效果评价系统每天进行处理大量的数据加工和统计工作，要求系统必须能 够提供全天候服务，提供系统冗余服务，在系统及网络出现故障的情况下，能够提供临 时服务机制，在很短的时间内进行恢复。 4 开发性 平台必须具有开发性，用户在新的业务需求的情况下，能够对平台不做改

23、动的情况 下很快地进行功能扩展。 5 可操作性和可维护性 该平台必须提供方便快捷的维护手段，对用户定制、信息服务能够快速完成。 6 安全性 建立多层次的安全访问机制，包括数据库级、应用级、用户级等。对于不同的资源， 都必须经过严密的权限过滤，建立各专业部门之间的可信信息传递和安全数据交换；以 及在数据备份、应急处理与灾难恢复等各个环节对系统进行安全保护。最大限度的保证 数据安全。 7 继承性 在保证原有信息系统正常运行的条件下实现信息集成，原有信息系统仍然可以按固 有方式运行。 论文共分四章进行阐述，第一章对系统的开发背景和意义进行了介绍；第二章为系 统的分析与设计部分：第三章为系统的模块设计

24、；第四章为系统的实现与应用；最后对论 文的结论进行了总结。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2堵水调剖效果评价系统的分析和设计 21业务流程分析 根据胜利采油厂堵水调剖工作技术操作规范，根据实际工作流程对系统进行了设 计，首先调剖技术人员根据压力指数决策技术及调剖层位情况、单井动静态情况等参数 对调剖单元、调剖井进行优化筛选。编写设计施工方案后进行现场施工，对各段塞的调 剖剂类型、调剖剂用量、注入压力等现场麓工数据进行记录，在调剖完成后根据动态监 测资料和实际生产指标对单井调剖、或单元调剖效果进行跟踪分析，业务流程如下图21 所示【6： 图21堵水调剖业务流程图 and chart wate

25、r controlworkflow fig21 profile 211调剖井区的筛选分析 对于调剖井区，需要根据以下原则确定筛选原则 1 根据开发单元动态变化，分析由于注采失调引起含水上升、产量递减大的井区， 明确下步主要的调剖井区： 2 分析井区注采完善情况，搞清见效方向，找出井区平面矛盾，确定主要调剖水井； 3 分析井区内油井单采资料，水井分层吸水资料，搞清分层注采状况，找出井区层 问、层内矛盾，确定主要调剖层； 4 在井区平面、层间矛盾分析清楚的基础上，分析平面、层间、层内剩余油分布状 况，明确下步挖潜的方向； 5 分析论证在当前调剖工艺水平下，能够解决井区层间、层内干扰，发挥井区潜力

26、的程度。 6 地质、工艺结合分析论证确定调剖井区。 袁士友：油田堵水调剖效果评价系统的设计与实现 212调剖井层的筛选分析 调剖井、层的选择需要对水井各项参数综合分析。首先是对反映水井吸水能力的参 数进行分析，初步判断调剖井、层。主要分析指标包括 水井注入压力 水井注入压力低于区块水井的平均注入压力的水井需要调剖。 每米视吸水指数 对各注水层每米视吸水指数差异50的水井进行调剖，对调剖井中每米视吸水指 数最大和较大的层进行调剖。、 注水井pi值 注水井pi值越小越需要调剖，当pi值小于区块pi平均值时，该注水井应进行调剖。 注水井fd值 075090为最佳值。 其次对反映油层非均质状态的参数进

27、行分析，进一步判断调割井、层。主要指标包 括渗透率级差、非均质系数、吸水剖面非均质性。主要筛选标准包括： 渗透率级差 渗透率最大值与最小值的比值 非均质系数 渗透率最大值与平均值的比值 。 吸水剖面非均质性 强吸水层层数 吸水量占全井吸水量大于50的吸水层 与注 水层层数的比值 对吸水剖面非均质性大于30的水井进行调剖，对吸水量占全井吸水量大于50的 吸水层、层内渗透率级差大于5吸水层进行调剖。 最后对反映周围油井动态的参数进行分析，最终判断调剖井、层。主要包括井组内 连通油井的总液量、平均含水率、连通并剩余储量。 212业务数据分析 1、单井分析数据 在单井分析过程中，需要对油网开发库中基础

28、数据、小层数据、生产状况等资料进 行分析。 1 基础数据 油田区块：注明该井所处的开发单元； 人工井底：用投产时的实探人工井底数据： 完钻井深：以完井地质总结报告提供的数据为准； 大连理工大学专业学位硕士学位论文 水泥塞面：用最新的塞面数据： 套管规范及深度：以完井地质总结报告提供的数据为准； 联顶节方入：以完井地质总结报告提供的数据为准； 油层套管壁厚：以完井地质总结报告提供的数据为准； 油补距：以最近的作业总结提供的数据为准： 水泥返高：以完井地质总结报告提供的数据为准： 特殊套管：12个，以完井地质总结报告提供的数据为准： 射开层位：本井所有的射开层位； 套管结箍位置：主要标注油层部位的

29、套管结箍； 投转注日期：单井新投或转注的日期 上次作业日期：单井上次作业的日期 2 小层数据 率 103u m2 、孔隙度 。 3 生产状况 调剖单元调剖前的日产油、日产液、日注水、综合含水、注采比、日注水量、含水 上升率、自然递减等生产数据。 4 注水现状 主要包括本井最新的注水详细资料、调剖井对应油井最新的生产情况、近期洗井情 况描述、水井出砂情况及井况、近期增注情、近年调剖情况等情况。 213业务数据采集 1 施工方案设计采集项目 施工方案设计业务过程中产生的信息包括：井号、设计日期、单元名称、单元代码、 泵压、油压、套压、日注水量、调剖层层位、调剖层井段顶深、调剖层井段底深、调剖 层厚

30、度、调剖层沉积韵律、调剖层沉积相、砂层厚度、有效厚度、渗透率、孔隙度、含 油饱和度、泥质含量等信息。 2 施工运行采集项目 旌工方案设计业务过程中产生的信息包括：井号、旄工日期、开工日期、完工日期、 调剖层位、施工前压力、最高施工压力、段塞类型、调剖剂类型、调剖剂名称、调剖剂 浓度、调剖剂用量、泵压、排量。 3 调剖效果评价指标 袁士友：油田堵水调剖效果评价系统的设计与实现 调剖前后调剖井注水压力、日注水量、启动压力、视吸水指数、pi值、吸水剖 面的变化。 调剖前后受效油井含水率、日产油量、递减率等的变化值。 调剖技术指标：单元水井调剖有效率；对应油井见效率。 开发指标：单元含水上升率、自然递

31、减率、水驱可采储量变化。 4 动态监测分析 进行整体调剖的区块 单元 ，在整体调剖前后必需编制并实旄补充的油藏动态监测 方案，取全取准各项动态开发资料，主要内容包括： 利用产液剖面、硼中子，pnd等监测技术了解平面、层间剩余油潜力分布状况， 为断块整体调剖提供依据； 利用吸水剖面、分层流量、示踪剂等监测技术，了解主要吸水层段及主流方向， 合理调整平面、层间注采关系； 利用油井测压，水井压降、rft测试等方法，了解油藏储层参数，为下步开发 调整提供依据； 22效果评价模型分析 胜利采油厂每年的调剖井次很多，现场实施效果较为明显。通过对近年实施的调剖 井的效果进行科学评价，并弄清其调割对的地质特点

32、、开发状况及工艺条件 作为调剖 效果的影响因素 后，建立起调剖效果与其影响因素的数据库 样本集 ，然后利用油 分析评价体系主要包括以下二个方面：单井调剖效果评价和单元区块整体效果评价。 目前，对单井调剖效果评价主要有增油量和降水量两项指标，具体来说是对调剖前后单 井的生产变化进行跟踪、对比、分析。找出单井油量和水量变化规律，从而对单井调剖 效果进行评价。 221单井效果评价模型 1 增油效果评价模型 调剖前的产量一般是递减的 因为含水率在不断上升 ，调剖后含水再上升 如图 l所示 ，导致调剐后产量又符合另外的递减规律 如图2所示 。通过对调割前、后 的产量递减规律进行拟合，可以确定出调剖的增

33、降 油量，调剖前后含水和产量变化 如图22所示。 大连理工大。学专业学位硕士学位论文 lj 1舔而歹 、 调剖后 酞 l 量l翅氰前 后 卞s趟剖 时间 时间 图22调剖前后含水率和产量变化示意图 waterandon atbeforewater fig22changeofcontaining yield and controlorafter profile 设调剖前的产量符合指数递减规律，定义公式形式如下 on 鳊 1一ao ” 21 其中：qo是标定日产油量，幺是第n个月的实际日产油量，是不堵水时平均递减 率。 调剖后的产量符合另外的指数递减规律，定义公式形式如下： 幺 qo 1一a： “

34、 22 根据公式2211和2212，则在有效期内的增油量公式形式如下 anp r匦一qk 23 其中t为评价的有效期。同时利用此公式可对有效期内每一年的增油量进行评价。 另外，对于日产油水平呈递增趋势的单井，对于生产时间超过3个月的单井，以调 剖前3个月平均日产油水平做为基数与调剖后每月日产油水平对比，其差值即为当月日 增油水平。对于生产时间较短的措施井、新井。选取一个月中正常值为定值进行增油统 计。 袁十友：油田堵水调剖效果评价系统的设计与实现 2 降水量效果评价模型 调剖前产水量是呈递增趋势 与产油量呈递减趋势相对 ，调剖后又呈另一递增趋 势 如图3 ，在有效期内的降水量即为图中阴影部分的

35、面积，用数学公式可表示如下： 为便于讨论，设调剖前的产水规律公式形式如下： 吼 at“ 24 调剖后的产水规律公式形式如下 25 故，有效期内的降水量公式为： 即 rp刮k 26 调剖前后的降水量如图23所示 日 产 水 量 一 图23调剖前后产水量变化趋势图 water ofwaterand controlatbeforeorafter fig23 change profile 22，2单元区块评价模型 除了对单井、井组调剖增油效果统计外，对单元区块的水驱特征曲线、含水上升率 曲线、自然递减率曲线等区块整体开发指标进行综合效果分析也是调剖效果分析的重要 大连理工大学专业学位硕士学位论文 方面

36、。通过对单元区块的水驱特征曲线、含水上升率、自然递减率等开发指标进行综合 效果分析。对调剖单元整体进行评价。 1 油田开发指标效果评价 水驱特征曲线 应用水驱特征曲线可以直观反映水驱效果及可采储量变化情况。依据石油行业标准 水驱特征曲线法。胜利采油厂属于中等粘度油田，故采用水驱s型曲线： 1 27 r-点：23+吩+占 1一f 可以推导出累计产水量为 吩 志 28 水驱表达式数学公式形式定义如下 1他丽面卜， g。， 采出程度数学公式定义为 f 19秀甫两“ 】旭悄 210 其中：f为综合含水；n为地质储量：a、b为线性回归相关系数。 2 含水上升率算法描述 含水上升率主要反映了随着采出程度的变化，含水上丹的速度，通过含水上升率的 变化趋势，能够反映在实施调剖后含水与采出程度的关系。 含水上升率的数学公式是： f 7 23+n+口+f+ 1一f