利用ANFIS模型預(yù)測(cè)吸水剖面.docx

1、斷塊油氣田FAULT-BLOCKOIL&GASFIELD文章編號(hào)：1005-8907(2009)04-072-03利用ANFIS模型預(yù)測(cè)吸水剖面單玲李慧莉高秀田（中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院，河南濮陽(yáng)457001）基金項(xiàng)目：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司石油科技中青年創(chuàng)新菽金“高金水期油藏大孔道動(dòng)態(tài)變化機(jī)理與識(shí)別模型"（04E7029）資助摘要隨著開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，嚴(yán)重非均質(zhì)油藏層間干擾越來(lái)越嚴(yán)重，需要對(duì)開(kāi)發(fā)屢系進(jìn)行調(diào)整重組。根據(jù)油藏動(dòng)、靜態(tài)資料，對(duì)胡7南油藏沙三中的嚴(yán)重非均質(zhì)儲(chǔ)層的滲透率、級(jí)差分布進(jìn)行合理選取，設(shè)計(jì)長(zhǎng)巖心水驅(qū)油實(shí)茲，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定不同滲透率巖心動(dòng)用規(guī)律；在實(shí)膾基礎(chǔ)上

2、利用修正的數(shù)值模擬模型進(jìn)行多層聯(lián)合水驅(qū)動(dòng)用條件下的分層動(dòng)用規(guī)律研霓；提出用綜合影響因子來(lái)反映非均步性對(duì)低滲透層的動(dòng)用特征、驅(qū)替效果的定量影響程度；并找出不同滲透屈組合的合理界限，用以指導(dǎo)此類嚴(yán)重非均質(zhì)油喊.開(kāi)發(fā)政策的制定。關(guān)鍵詞非均質(zhì)；開(kāi)發(fā)層系；疹透率級(jí)差；組合界限中圖分類號(hào):TE319文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AForecastingiijectionprofilebyANFISmodelShanLingLiHuiliGaoXiutian(Exploration&DevelopmentResearchInstitute,ZhongyuanOilfieldCompany,SINOPEC,Puyang

3、,457001,China)Asthedevelopmenttimegoingon,theinterlayerinterferenceofextremelyheterogeneousreservoirbecomesmoreserious.Thelayerseriesofdevelopmentshouldbeadjusted.Basedonthedynamicandstaticreservoirdata,reasonableselectionsaremadeforthepermeabilityandgradingdistributionoftheextremelyheterogeneousres

4、ervoirinthemiddlememberofthethirdsectionofShahejieFormationinthesouthareaofHu7BlockWaterdisplacingoiloflongcoreexperimentsisdesigned,whichisusedtodetermineregularproducingpatternofcoreswithdifferentpermeabilities,basedontheexperiment,layeredproducingpatternwasstudiedundertheconditionofdevelopmentwit

5、hmultilayersseriesbyusingthemodifiednumericalsimulator.Itisputforwardthatthequantitativeinfluenceofheterogeneitytoproductioncharacteristicsanddisplacementeffectsoflayerswithlowpermeabilitywillbereflectedbyacombinedfactor.Areasonabletechnicallimitforcombinationsofdifferentpermeablelayersisidentifiedi

6、nordertoguidetheformulationofdevelopmentpoliciestosuchextremelyheterogeneousreservoirs.Keywords:heterogeneity,developmentlayers,permeabilitygrading,combinationlimit.1吸水剖面影響因素分析注水井吸水剖面的變化受多種因素影響，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,初步分析認(rèn)為，影響注水井吸水剖面變化的主要因素為注水井各小層滲透率、小層有效厚度、地層原油黏度、注水壓力等。同時(shí),考慮到吸水剖面的變化同樣受注采系統(tǒng)的綜合影響，因此將注水井對(duì)應(yīng)見(jiàn)效油井的相關(guān)參數(shù)

7、也作為影響因素，其中包括對(duì)應(yīng)油井點(diǎn)的各層滲透率、有效厚度、油井產(chǎn)液雖及油水井井距。各影響因素對(duì)注水井各小層相對(duì)吸水量:變化的影響程度各不相同，為了定量了解其影響程度，采用層次分析法計(jì)算這些因素對(duì)吸水剖面影響的權(quán)數(shù)分配，以各自的權(quán)數(shù)作為因素相對(duì)重要性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。1.1建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型及判斷矩陣應(yīng)用層次分析方法定量評(píng)價(jià)注水井吸水剖面變化的影響因素，需要建立體現(xiàn)影響吸水剖面因素之間相互關(guān)系的遞階層次結(jié)構(gòu)模型（見(jiàn)圖1）。圖1吸水剖面綜合評(píng)價(jià)遞階層次結(jié)構(gòu)模型收稿日期：2008-】2-26；改回日期；2009-05-12.作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)瘟?，女?968年生，1988年畢業(yè)于K春地質(zhì)學(xué)院.現(xiàn)從事油氣田開(kāi)發(fā)

8、研究工作。電話：（0393）4816164。層次結(jié)構(gòu)模型一經(jīng)建立，就確定了上下層因素之間的隸屬關(guān)系，進(jìn)而可以構(gòu)造體現(xiàn)這種隸屬關(guān)系的判斷矩陣。判斷矩陣是通過(guò)兩兩比較來(lái)構(gòu)造的。12各因素相對(duì)要性定指標(biāo)計(jì)算1.2.1計(jì)算方法采用和積法的公式計(jì)算權(quán)重向缺W=（W|,W2,，WJ。計(jì)算步驟如下：1）將判斷矩陣每一列正規(guī)化：牛一（ij=l,2,n）*N12）每一列經(jīng)正規(guī)化后的判斷矩陣按行相加：n祐£插（i=l,2,n）（2）i13）對(duì)向最直取,電,，WT正規(guī)化得到的W=叫即為所求特征向量。4）計(jì)算矩陣最大特征根：(3)3粉j«I八綺式中：W為權(quán)向髭;W,為權(quán)向量元素；吟為判斷矩陣的正規(guī)

9、化矩陣;K為判斷矩陣;如為判斷矩陣元素為最大特征根；（AW）j為向AW的第£個(gè)元素。1.2.2判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)公式為N其中幾一1式中/為一致性比例;N為平均一致性指標(biāo)湖為一致性指標(biāo)。當(dāng)£<0.1時(shí)，判斷矩陣具有滿意的一致性，否則，要重新建立判斷矩陣直到達(dá)到滿意的一致性為止。1.2.3計(jì)算各層因素相對(duì)于目標(biāo)層的合成權(quán)重計(jì)算各層因素相對(duì)于目標(biāo)層的合成權(quán)重，就是通過(guò)進(jìn)行層次總排序計(jì)算出各層因素的權(quán)重。計(jì)算中需要對(duì)整個(gè)遞階層次結(jié)構(gòu)在K層及其以上水平的所有判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)公式為ic.乙=號(hào)（4）i=J式中:G為因素權(quán)重值。如果1x0.1,則認(rèn)

10、為遞階層次結(jié)構(gòu)在K層及其以上的所有判斷矩陣具有滿意的一致性，計(jì)算出的合成權(quán)重合理A）。1.2.4計(jì)算結(jié)果根據(jù)區(qū)塊的實(shí)際情況，建立吸水剖面影響因素對(duì)于吸水剖面變化（各小層相對(duì)吸水量）的層次結(jié)構(gòu)模型，并利用上述和積法的計(jì)算結(jié)果及通過(guò)層次總排序，可以獲得各層因素的權(quán)重（其中=0.039801<0.1）（見(jiàn)表1）。«1吸水剖面變化影響因素權(quán)項(xiàng)目因素“權(quán)底W厚度G0.223注水井滲透率G0.278參數(shù)注入壓力G0.114原油黏度G0.022厚度G0.103見(jiàn)效油井漆透率G0.112參數(shù)產(chǎn)液量G0.043注采井距G0.105由計(jì)算結(jié)果看，注水井小層滲透率權(quán)重值最高，表明注水井的小層滲透率是

11、影響吸水剖面分布的最重要因素；其次是小層有效厚度；水井注入壓力、對(duì)應(yīng)見(jiàn)效油井的小層滲透率、有效厚度及注采井距等屬于中等程度影響因素；油井產(chǎn)液量及原油黏度屬于影響程度較低的因素。2吸水剖面變化預(yù)測(cè)2.1自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANFIS模型綜合利用了模糊系統(tǒng)規(guī)則的可解釋性和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，因此可以有效地解決非線性系統(tǒng)的建模與控制問(wèn)題A）。ANFIS模型的隸屬度函數(shù)和模糊規(guī)則是通過(guò)實(shí)際測(cè)試的吸水剖面數(shù)據(jù)得到的。進(jìn)行模糊推理需要以下4個(gè)步驟:1）劃分輸入空間和確定隸屬函數(shù)。2）利用相應(yīng)的Fuzzy算子（一般為乘法算子或取小算子）求出各條加則的適用度。3）產(chǎn)生每一規(guī)則的后續(xù)輸出，即T-S模型中后面

12、的部分。4）合并步驟3）中產(chǎn)生的所有輸出，形成一個(gè)模糊輸出，這一步也稱為“解模糊”。ANFIS模型的結(jié)構(gòu)是一個(gè)多層前饋網(wǎng)絡(luò)，各層之間的連接權(quán)值可以通過(guò)給定的樣本數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，其參數(shù)學(xué)習(xí)采用混合學(xué)習(xí)算法：在前向傳遞時(shí)，輸入各組吸水剖面數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)通過(guò)各節(jié)點(diǎn)函數(shù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)每層各節(jié)點(diǎn)的輸出，然后通過(guò)線性最小二乘估計(jì)對(duì)模糊規(guī)則后件的結(jié)論參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，計(jì)算每組輸入數(shù)據(jù)的輸出誤差;在反向傳遞時(shí)，將誤差用最速下降梯度法從輸出節(jié)點(diǎn)反向傳遞到輸入節(jié)點(diǎn)，并對(duì)模糊規(guī)則的前件參數(shù)(即隸屬度函數(shù)形狀參數(shù))進(jìn)行調(diào)整。如此反復(fù)循環(huán)，直到滿足誤差標(biāo)準(zhǔn)或達(dá)到迭代次數(shù)為止。2.2吸水剖面變化研究結(jié)果.2.2.1指標(biāo)確定及樣

13、本數(shù)據(jù)采集為了借助ANFIS模型開(kāi)展吸水剖面變化規(guī)律的研究,根據(jù)實(shí)際情況，選用注水井及對(duì)應(yīng)采油井相關(guān)參數(shù)作為模型的輸入樣本，包括注水井小層滲透率、有效厚度、注入壓力(換算到各小層)、采油井小層滲透率、有效厚度及注采井距等。將測(cè)試的注水井各小層相對(duì)吸水技作為輸出樣本。2.2.2模型模擬實(shí)現(xiàn)借助MATLAB的模糊工具箱提供的輔助自適應(yīng)模糊推力工具箱中的相關(guān)函數(shù)：anils、genfis2、evalfis等，建立并模擬實(shí)現(xiàn)基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)的吸水剖面變化預(yù)測(cè)模型。計(jì)算過(guò)程中經(jīng)過(guò)對(duì)輸入/輸出數(shù)據(jù)以初始步長(zhǎng)為0.5的180次迭代，得到經(jīng)過(guò)調(diào)整的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。圖2為訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)與ANFIS模型

14、輸出數(shù)據(jù)的比較圖。350從圖2可以看出，訓(xùn)練用的實(shí)際數(shù)據(jù)與模型輸出數(shù)據(jù)吻合較好，計(jì)算二者均方差為3.925x10-5,滿足擬合要求。選用某注水井未參與訓(xùn)練的吸水剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際值對(duì)比狀況,檢驗(yàn)樣本的均方誤差為3.3288x10-5,誤差較小，表明利用預(yù)測(cè)模型精度較高，可拳性好。3利用吸水剖面進(jìn)行層系優(yōu)化組合3.1層系優(yōu)化組合思路針對(duì)礦場(chǎng)實(shí)際悄況，層系優(yōu)化組合的主要思路是油藏的開(kāi)發(fā)不再按照固定的層系劃分模式，而是從單并點(diǎn)入手，以注水井為中心逐井進(jìn)行各小層的優(yōu)化重組，以實(shí)現(xiàn)改善吸水剖面的目標(biāo)。3.2利用吸水剖面進(jìn)行層系優(yōu)化組合的主要做法利用吸水剖面進(jìn)行層系優(yōu)化組合的具體做法

15、是，針對(duì)注水井單井，首先劃分大的注水層段，劃分后的層段需要保持一定的儲(chǔ)ht規(guī)模，層段內(nèi)各小層性質(zhì)接近，高滲層不宜過(guò)多，好差層間互的頻率不能過(guò)高，然后利用ANFIS模型預(yù)測(cè)劃分后各個(gè)小層的吸水剖面分布情況。如果預(yù)測(cè)結(jié)果表明吸水剖面分布較為均勻，則確定該劃分方式；如果預(yù)測(cè)結(jié)果表明吸水剖面仍然不均勻，則更新劃分注水層段,最終達(dá)到各小層較為均勻吸水的目的。4結(jié)束語(yǔ)量化分析了影響注水井吸水剖面的地質(zhì)開(kāi)發(fā)因素，提出了將重點(diǎn)影響因素作為輸入?yún)?shù)并利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行吸水剖面預(yù)測(cè)的方法。該吸水剖面預(yù)測(cè)法可以預(yù)測(cè)出不同地質(zhì)開(kāi)發(fā)條件下注水井的吸水剖面變化，從而可以量化指導(dǎo)注水井的分層注水優(yōu)化組合措施。參考文獻(xiàn)tn張昌民.儲(chǔ)層研究中的層次分析方法J.石油與天然氣地質(zhì)，1992,13(3):344-350.2 王蓮芬，許樹(shù)柏.層次分析法引論Mj.北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社,1990.3 趙煥臣，許樹(shù)柏，和金生.層次分析法M.北京：科學(xué)出版社,1986.4 ZhangZhiyong.AreexaminationofmethodsofhierarchiccompositionintheAHPJJournalofSystemsScienceandSystemsEngineerin