(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110085022.2 (22)申请日 2021.01.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 112784486 A (43)申请公布日 2021.05.11 (73)专利权人 中国石油大 学 （华东） 地址 266580 山东省青岛市黄岛区长江西 路66号 专利权人 东营市福利德 石油科技 开发有限 责任公司 (72)发明人 张凯　姚军　李国欣　刘冰璇　 刘均荣　王威　赵辉　姚传进　 齐冀　马小鹏　姜云启　(74)专利代理 机构 北京汇泽知识产权代理有限 公司 11228 专利代理师 关宇辰 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (56)对比文件 CN 110306971 A,2019.10.08 审查员 王妍 (54)发明名称 基于非均质流场表征的注采关系优化方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于非均质 流场表征的注 采关系优化方法， 首先利用线密度转化为点密度 的方法计算流场密度； 其次采用层次分析法计算 流场强度； 利用PCA降维及聚类等数学方法进行 流场表征并计算流场不同区域流线密度和流场 强度的乘积， 结合遗传算法以最小化上述乘积的 方差为目标进行优化求取最优注采量， 作为使流 场均衡驱替的最优解(最优注采量)。 相对于现有 技术， 本发 明通过油田流线密度计算方法在较小 的误差范围内将流线线密度转化为点密度， 对所 有油田流场有较好的适应性， 能够反映流场的各 个方面的特征， 采用降维和聚类的方法完善的表 征流场特征， 实现流场表征的可视化， 借助遗传 算法实现流场的注采量的重新分配， 制定较优的 流场开发方案 。 权利要求书3页 说明书4页 附图3页 CN 112784486 B 2022.05.17 CN 112784486 B 1.一种基于非均质流场表征的注采关系优化方法， 其特 征在于， 具体步骤如下： 步骤一： 获取流场中各流线的位置数据， 并实现流场中任意 点流线密度的计算； 步骤二： 根据层次分析法结合经验公式计算 流场各点 流场强度， 具体步骤如下： 步骤2.1读入油藏流线数值模拟器产生的流场数据文件中的静态地质数据孔隙度φ， 渗透率K,地层流体动态数据饱和度Sw， 流体速度V， 流体PVT数据， 包括油水相 渗表， 油水粘 度 μoμw， 束缚水饱和度Swf； 步骤2.2根据相渗表根据所需要求进行一次相渗拟合， 得到相渗 函数f(Sw)； 步骤2.3， 结合 流体相渗 函数， 流体粘度根据下述公式求得 各流线点的产水率： 由产水率计算 流线上各点的过 水倍数： 其中a为相渗拟合的一次项系数； 步骤2.4， 将所有原始 数据与求得的数据按照如下公式标准化： 其中包括 流场各点的孔隙度φ， 渗透率K,产水率Fw， 过水倍数Qw， 流体速度V； 结合生产历史资料， 对孔隙度， 渗透率， 过水倍数， 产水率， 流体流速从1到9进行分级评 价， 对流场影响的重要程度越大， 此因素的标量 值越高； 步骤2.5， 根据步骤2.4的分级， 建立层次分析判别矩阵， 进行层次分析， 具体步骤如下： 根据一致矩阵法构建如表二的层次判别矩阵； 求取判别矩阵的最大特征根λmax的特征向量W,归一化后该向量的元素为同一层次的元 素对上层某因素的相对重要性的权 重排序； 一致性检验， 计算一致性指标 n为因素个数， 计算一致性比率 若 CR<0.1,则将归一化后的最大特征根对应的向量视作权向量， 根据权向量可得各因素的权 重系数a1,a2,b1,b2,b3,若CR>0.1则返回步骤2.4， 重 新分级评价， 建立新的层次判 别矩阵； 计 算任意点的综合 流场强度E＝a1*K+a2*φ+b1*Fw+b2*Qw+b3*V； 步骤三： 结合PCA降维及聚类分析对流场进行表征及可视化； 步骤四： 以控水增油的均衡驱替 为目标， 结合遗传算法进行流场优化。 2.根据权利要求1所述的基于非均质流场表征的注采关系 优化方法， 其特征在于： 步骤 一具体方法如下： 步骤1.1对当前所有组成流线的流线点进行分析， 删除流线生成算法产生的所有重复 点； 步骤1.2对剩余的流线点进行筛选， 分析所有构成流线的相邻流线点的距离， 提高计算 效率， 删除两点距离较小但不会影响流线形状的后一个点； 步骤1.3在此选取处理后的相邻流线点最近的距离， 记做Dmin， 给出计算准确度N,将权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 112784486 B 2Dmin/N作为“等距距离 ”； 对于一条进行步骤1.1及1.2处理后的流线， 从流线起点O开始， 将相 邻的两个点记做Ai和Bi,将Ai和Bi的连线记做基本向量 以 作为 “等 距 向 量 ”，根 据 前 一 个 点 的 坐 标 和 等 距 向 量 得 到 下 一 个 点 的 坐 标 如此从Ai点开始可以在Ai和Bi之间添加若干距离相等的点， 如此计算直到计算的点超过B点， 开始计算下一个流线点Ai+1， 直到整条流线计算完 毕， 按此 算法添加的任意两个相邻流线点等距， 其中Bi和Bi的前一个 点距离除外， 且不破坏 原始流线 的形状； 步骤1.4将步骤1.3产生 的点集进行K_means聚类分析， 将K_means聚类产生 的N个聚类 中心记做点集Pdata， 对于流场中的任意一点， 统计相同半径球内的点集Pdata点个数∑num (Pdata)， 作为当前点的视密度， 球或圆的半径R根据流场大小和流线的直观疏密程度给 出。 3.根据权利要求1或2所述的基于非均质流场表征的注采关系优化方法， 其特征在于： 步骤三具体方法如下： 步骤3.1， 将所有流线按不同的注水井和采油井进行分组， 每组流线表征任意两井之间 的流场动态， 每组流线记做Gij＝{l1,l2…lm}， lm代表注水井i和采油井j中间的任意一条流 线， i， j代 表注水井和采油井的编号； 步骤3.2， 提取每组流线特征： 一条流线上有N个流线点， 每个流线点包含3*N个位置特 征， 饱和度特征N个， 速度特征N个， 即一条流线拥有5*N个属性 维度， 考虑流线 上流线点数量 不一致导致每条流线的属 性维度不一致的难题， 以流线点数量最多的流线为基准， 增加 流 线点数量较少的流线的流线点， 增加的流线点与该流线最后一个流线点一致， 如lm＝{p1, p2,p3,...,pn‑2,pn‑1,pn‑1,}， 经处理后流线点数量由N ‑1变为N个,该组流线中 的每条流线均 具有5*N个属性维度； 步骤3.3对每组流线进行PCA降维， 每条流线可以由5*N个属性维度减少到M个属性维 度， 根据降维结果选取主成分进行K_means聚类分析， 以每组流线的聚类结果为参考， 选取 若干个聚类中心作为该组流线的主流线； 步骤3.4计算每组流线的平均流场强度 平均流线密度 其中M 为该组流线的流线总条 数， N为每条流线上流线点的个数； 步骤3.4， 简化流场， 主流线的颜色代表平均流场强度， 反映历史流场的影响， 主流线的 粗细代表当前流场区域的平均流线密度， 反映该流场的瞬时特 征， 实现流场的可视化表征。 4.根据权利要求3所述的基于非均质流场表征的注采关系 优化方法， 其特征在于： 步骤 四： 以控水增油的均衡驱替 为目标， 结合遗传算法进行流场优化， 具体步骤如下： 步骤4.1流场不均匀程度的定义， 各流场井对之间的区域的驱替能力定义为 其中 代表该井对之间的平均流场 强度， 代表该井对之间的平均流线密度， 流场 强度反 映了历史驱替能力， 流线密度反映了 当前流场驱替的能力， 定义该流场驱替不均匀程度为U ＝Var(Rij)； 步骤4.2对初始注采量进行流线数值模拟， 按照步骤一、 二计算各组流线之间的平均流 线强度和平均流线密度， 计算 流场驱替 不均匀程度U；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 112784486 B 3