模糊分析方法在大牛地气田优选压裂酸化井层中的应用

李国锋,秦玉英,李 哲,隋明政,成 勇

(1.中石化华北分公司,河南 郑州 450006;2.中石化华北石油局,河南 郑州 450006; 3.中油国际(阿曼)有限责任公司,北京 100007;4.西南石油大学,四川 成都 610500)

模糊分析方法在大牛地气田优选压裂酸化井层中的应用

李国锋1,秦玉英1,李 哲1,隋明政2,成 勇3,4

(1.中石化华北分公司,河南 郑州 450006;2.中石化华北石油局,河南 郑州 450006; 3.中油国际(阿曼)有限责任公司,北京 100007;4.西南石油大学,四川 成都 610500)

针对目前大牛地气田压裂酸化选井方法的经验性、盲目性,借助现代数学方法—模糊数学和系统工程层次分析原理,考虑影响选井选层因素的复杂性和不均衡性,将各因素按其在不同层次上对事物的影响程度分类,然后确定各因素最终的权重,形成了一种压裂酸化选井选层的模糊分析方法。应用该方法对大牛地气田的 5口井进行了实例计算,优选出最适合压裂的井,符合现场施工实际,计算简单、方便,具有一定的现场实用价值。

模糊分析;大牛地气田;压裂酸化;选井

引 言

大牛地气田是上古生界砂岩气藏,位于鄂尔多斯盆地北东部,构造位于伊陕斜坡北部,自上而下主要分布在上古生界的石盒子组(盒 1、2、3)、山西组 (山 1、2)和太原组 (太 1、太 2),具有 7套气藏,气层纵向上交错叠合发育,岩性致密,自然产能极低[1]。该气田地质条件复杂、储层物性差、天然气丰度和单井产量低,甚至不压裂就无自然产能。影响压裂酸化选井的因素多,而且各因素具有不同的影响程度,关系复杂。传统的选井方法依据经验,具有一定的主观性。应用模糊系统理论和系统工程层次分析原理,形成一种压裂酸化选井的模糊分析方法。该方法是对影响压裂选井选层的因素进行综合评价,共分 4个步骤:①确定各影响因素,并进行归一化处理;②计算评价矩阵;③求解权重;④计算评价结果,求出综合评价。通过优选以提高单井产量,降低作业成本,减少储层伤害,提高气田开发效益[2,3]。

1 确定压裂酸化选井影响因素

各影响因素的区间值 (表 1),再由式 (1)和式 (2)进行指标体系的归一化处理[4]。

根据大牛地气田的地质和实际生产情况,确定

表 1 压裂选井影响因素归一化取值范围示例

因Xi∈[Yi,Zi],对于表皮系数、采出程度、产层厚度、可采储量、油层压力等指标越大越好型,则有:

式中:Xi为影响因素取值;Yi和Zi为影响因素取值区间的最小值和最大值[5];i为指标个数,i=1, 2,…,n,文中n=11。

对于渗透率、有效孔隙度、含气饱和度、流动系数、产量、生产压差等指标越小越好型,则有:

2 计算评价矩阵

2.1 评价级别

根据大牛地气田实际应用的需要,将区间[0, 1]分成 5个级别[6](表 2)。

表 2 压裂选井评价级别划分示例

2.2 计算评价级别向量

式中:j为评价级别个数,j=1,2,…,m,本文m=5;Aj和Bj为评价级别取值区间的最小值和最大值。

2.3 计算评价矩阵

式中:rij为仅就指标i来评价项目,项目属于级别j的可能性。

3 求解权重

用层次分析方法作系统分析,首先将问题层次化,形成一个多层次的分析结构模型,然后依次计算每层的权重,最后获得总权重。

(1)构造等价矩阵[7,8]。利用最优传递矩阵,对对比矩阵进行优化,避免多次调整判断矩阵才能满足一致性要求,建立等价矩阵,令:

(2)在等价矩阵基础上用方根法求

(3)将Mi规范化:

则M=[M1,M2,…,Mn]T即该层各有关元素对上一层次的权重。

(4)计算总权重[9]。若上一层有m个因素,其权重分别为a1,a2,…,am,本层次n个因素A1,A2,…,An,对于上层每个因素的相对权重为,…,(i=1,2,…,m),则本层每个因素的组合权重为:

自上而下一层一层求解,直至求出底层所有因素权重。

4 影响因素综合评价

将权重向量M乘以评判矩阵R,可得到评价向量s[10]j:

根据式 (3)和 (13),由下列计算公式得到综合评价结果H:

H值所在区间即为综合评价结果。对于压裂井,根据H值大小,即可进行排序优选。

5 实例分析

以大牛地气田的 5口井作为实例分析井,各井的基础数据见表 3。以下给出 A1井的计算过程,最后列出由编制软件计算出的其他井的最终 结果。

表 3 5口井的特征数据

根据式(1)～(12)按上述步骤进行计算,得出 各项指标的权重(表 4)。

表 4 各项指标的总权重

由式 (13)～(14)计算 A1井的评价结果为0.513 8。评价结果在“一般”区间 [0.4,0.6]之间,判断该井的评价结果可以压裂。

表 5为各候选井的评价结果排序。各候选井评价结果排序为:A2,A5,A3,A4,A1。因此,最适合压裂的井为A2,排序最后的井为A1。

表 5 各候选井评价结果排序

6 结 论

(1)将模糊分析方法应用于压裂酸化候选井层的优选上,综合考虑了多种影响因素,计算结果合理,是现场压裂酸化选井的实用有效方法。

(2)使用的系统工程层次分析法,科学可靠,计算结果更客观、符合实际。

(3)通过对压裂酸化井的优选,有利于提高单井产量,降低作业成本,减少储层伤害,提高气田开发效益。可作为大牛地气田多层叠置气层的主体改造技术之一。

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编辑 王 昱

TE357.2

A

1006-6535(2010)05-0110-03

20100107;改回日期:20100715

中国石油化工股份有限公司“十条龙”项目 (P02077)

李国锋 (1983-),男,工程师,2009年毕业于西南石油大学油气田开发工程专业,现从事油气储层改造方向研究工作。