基于云模型的低渗透油田开发效果综合评价方法

陈红伟，刘淑敏，冯其红，张国兄，巫聪，郭睿

（1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 青岛 266580；2.中国石油华北油田分公司勘探开发研究院，河北 任丘 062550）

基于云模型的低渗透油田开发效果综合评价方法

陈红伟1，刘淑敏2，冯其红1，张国兄2，巫聪2，郭睿2

（1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 青岛 266580；2.中国石油华北油田分公司勘探开发研究院，河北 任丘 062550）

针对模糊综合评价方法评价油田开发效果存在弱化评价的模糊性和统计性的缺点，利用云模型解决模糊问题的优势，将云模型应用于油田开发效果综合评价中，建立了基于云模型的低渗透油田开发效果综合评价方法。首先选取并建立了低渗透油田开发效果评价指标集，然后构建了各评价指标的权重云和评价云，最后基于云算数运算法则，计算得到了油藏开发效果的评价结果。采用该方法对研究区块的开发效果进行综合评价，其结果直观、可靠，符合生产实际，具有一定的借鉴作用，可为今后的油田开发调整提供依据。

开发效果评价；低渗透油田；云模型；综合评价

0 引言

对油田开发效果进行综合评价，可及时把握油田开发状况，以采取合理、有效措施，为油田稳产、高产打下基础［1-2］，是贯彻整个油田开发过程的一项重要工作。低渗透油藏的探明地质储量约占我国探明地质储量的25%，对其开发效果进行评价具有重要意义［3-5］。

模糊综合评价方法常用来综合评价油田的开发效果。该方法首先利用层次分析法确定油藏评价指标的权重，然后根据隶属度函数计算油藏评价指标的隶属度矩阵，最后通过模糊运算得到油藏开发效果的综合评价结果［6-8］。由于该方法利用精确的隶属度函数来描述不确定性，使其在形式上转化为确定性，因此对评价的模糊性、随机性、统计性具有一定的弱化效果［9-10］。

云模型集成了评价的模糊性和随机性，实现了定量和定性之间的相互转换，克服了模糊综合评价方法的局限性［11］。该方法1995年由李德毅首次提出，至今已经成功应用于方案优选、风险评估等多个领域［12-13］，但在油田开发效果综合评价的研究中鲜有报道。本文基于云模型理论，考虑低渗透油田的开发特征，建立了一种基于云模型的低渗透油田开发效果综合评价方法，并应用该方法对某实际低渗透油田开发效果进行综合评价，以为今后该油田的开发调整提供科学依据。

1 云模型

1.1 基本定义

云模型建立在随机数学、概率论、模糊数学的基础上，可实现定性与定量之间的转换。在云模型中，每朵云都由大量无序的云滴组成，每个云滴代表定性概念在数量上的转变［14］。正向云发生器可实现从定性到定量的转换，根据输入的云的数字特征，生成相应的云滴；逆向云发生器可实现从定量到定性的转换，将一系列精确数据转换成相应的云模型数字特征［15-16］。

云模型可以表示为 T=C（ Ex，En，He），如图1所示。云模型中：Ex为期望，代表云模型的定性概念，处于云中心对应的位置；En为熵，表示定性概念的模糊性和随机性的大小；He为超熵，用来反映熵的不确定性。云模型利用以上3个参数来描述定性与定量之间的转换［10］。

图1 云模型数字特征

1.3 云参数的计算

逆向云发生器可以根据云滴数据生成相应的云模型的3个特征参数，具体计算流程如图2所示。

图2 逆向云发生器计算云参数流程

1.4 云模型运算规则

同一论域上的云之间可以进行云算数。云C1），可以根据云算数运算规则计算得到），具体云算数运算规则［15］见表 1。

表1 云算数运算规则

2 方法研究

2.1 建立低渗透油田开发效果综合评价指标集

针对低渗透油田的开发特征，在前人研究的基础上［3-4］，从4个方面选取反映低渗透油田开发效果评价的指标：

1）反映水驱动用状况的指标。主要有水驱储量控制程度、水驱储量动用程度、剩余可采储量采油速度。

除了事件本身，还可以通过其他细节让采访变得更加丰满。可以对采访对象所处的周边环境进行捕捉，给观众传递更多的信息；还可以依靠镜头语言，更好地展示采访对象的精神面貌，使观众提高对采访对象的认识，比如通过给采访对象的衣着、生活用品几个特写，观众就能够清楚知道采访对象的家庭等情况，提高观众的观看感受。

2）反映注水利用率的指标。主要有含水率、含水上升率、存水率、水驱指数、耗水指数。

3）反映油藏递减趋势及稳产状况的指标。主要为年产油综合递减率。

4）反映目前地层压力保持程度及该地层压力水平下是否满足排液量需求的指标。主要为地层压力保持水平。

基于以上分析，低渗透油田开发效果综合评判指标集=（水驱储量控制程度，水驱储量动用程度，剩余可采储量采油速度，含水率，含水上升率，存水率，水驱指数，耗水指数，年产油综合递减率，地层压力保持水平）。

2.2 建立开发指标对应的权重云

采用5个等级来定性评价指标的重要程度；然后运用专家咨询法［16］，挑选5名专家按照以上5个等级进行评分，指标越重要则分数越高；最后利用逆向云发生器将定量描述转换成定性评价，得到评价指标的权重等级云W={重要，较重要，一般重要，次重要，不重要}。其中： 重要（0.938 0，0.023 1，0.006 2）， 较重要（0.744 0，0.034 1，0.0091），一般重要（0.4960，0.0311，0.0060），次重要（0.2420，0.0281， 0.005 6），不重要=（0.056 0，0.019 1，0.005 1）。权重等级云如图3所示。

图3 权重等级云

2.3 建立开发指标对应的评价等级云

根据油田开发效果综合评价常用的评价等级，本文采用的评价等级云为V={差，较差，一般，较好，好}。采用指标近似法确定评价等级云，计算公式［15］为

式中：Cmax为某一评价等级的最大值；Cmin为某一评价等级的最小值；k为常数（可根据评价本身自行确定）。

评价等级云图如图4所示。选定油藏开发效果5个评价等级的最小值和最大值，分别为差（0.2，0）、较差（0.4，0.2）、一般（0.6，0.4）、较好（0.8，0.6）、好（1.0，0.8），k取0.003。根据指标近似法得到油藏开发效果评价等级云 V。 其中：差（0.10，0.033，0.003），较差（0.30，0.033，0.003），一般（0.50，0.033，0.003），较好（0.70，0.033，0.003），好（0.90，0.033，0.003）。根据指标近似法得到油藏开发效果的评价等级云（见图4）。

图4 评价等级云

2.4 建立开发指标的评价云

首先采用专家咨询法给出各评价指标的最高分和最低分，然后利用逆向云发生器计算得到各指标的最大云模型）和最小云模型），根据最大、最小云模型计算得到各指标的评价云模型），计算方法为

2.5 确定低渗透油田开发效果的评价结果云

通过对10个评价指标的评价云进行加权求和，即可得到油藏的开发效果综合评价结果。若第i个评价指标的评价云为Ci，其对应的权重云为Wi，则10个评价指标的综合评价结果云A为

将计算得到的综合评价结果云图与评价等级云图对比，即可确定油田的开发效果。

3 实例应用

利用建立的基于云模型的低渗透油田开发效果综合评价方法，评价我国东部某低渗透油田的开发效果。该区块为受一条北东向展布的西掉反向正断层控制的长条形鼻状构造，油层呈条带状分布，油藏埋深平均孔隙度为 0.16，平均渗透率为 6.9×10-3μm2，为中孔低渗透储层，地层原油黏度为29.1 mPa·s。

该区块2006年投入试采开发，2008年投入全面开发，2009年开始注水开发，2010年至今为扩边建产期。该区块目前处于开发早期阶段，水驱储量控制程度96.82%，水驱储量动用程度77.80%，剩余可采储量采油速度5.029%，含水率61.58%，含水上升率10.85，存水率51%，水驱指数0.9，耗水指数2.06，年产油综合递减率26%，地层压力保持水平0.68。

根据该油田目前生产数据，选取5名专家对该油田开发指标进行打分。在专家打分的基础上，利用逆向云发生器原理和评价云计算方法，得到该油田开发效果评价指标的评价云模型。以水驱储量控制程度的评价云模型为例，计算得到该指标的最大云模型为A1max=（0.9000，0.0150，0.0046）， 最小云模型为 A1min=（0.7720，0.032 1，0.003 1， 综合云模型为 A1=（0.812 9，0.047 1，0.003 6）。

该油田开发效果评价指标的评价云模型见表2。

表2 开发效果评价云模型

根据综合评价结果云模型可得，该区块的开发效果综合评价云模型为A=评价结果云如图5所示。

图5 开发效果综合评价结果云

由图5可以看出，该区块的开发效果综合评价结果介于“一般”与“较差”之间，略趋于“一般”，该结果符合生产实际。但由于该区块的部分井区注水滞后，且油井见效层和见效方向单一，已形成注水优势通道，导致目前地层压力保持水平较低，注水利用率差，因此，需及时采取开发调整措施，恢复地层能量，实施卡堵水措施，以防止油藏的开发情况朝向“较差”的趋势发展，为今后的稳产、高产打下基础。

4 结论

1）建立了基于云模型的低渗透油田开发效果综合评价方法，构建了低渗透油田评价指标的权重云和评价云，通过云算数运算得到低渗透油藏的开发效果，评价结果以云图的形式展现，结果直观、可信。

2）应用本文建立的方法对实际油藏的开发效果进行综合评价，评价结果与实际油田的开发效果一致，验证了该方法现场应用的可行性，对同类油藏的开发效果综合评价具有借鉴作用。

3）虽然本文是针对低渗透油藏开发效果进行综合评价，但对其他类型油藏同样适用。

［1］ 刘秀婷，杨军，杨戟，等.用新模型综合评价油田开发效果的探讨［J］.断块油气田，2006，13（3）：30-33.

［2］ 项燚伟，宋考平，朱君琼，等.萨尔图油田北二西区特高含水期注水开发效果评价［J］.石油钻探技术，2009，37（5）：97-100.

［3］ 李辉，陈松，刘海富，等.低渗透油藏综合评价技术［J］.断块油气田，2007，14（4）：55-56.

［4］ 谢丛姣，陈生泽.低渗透油田开发效果评价指标：以张天渠油田为例［J］.新疆石油学院学报，2004，16（4）：29-33.

［5］ 李红南，徐怀民，许宁，等.低渗透储层非均质模式与剩余油分布：以辽河西部凹陷齐9-欢50区块杜家台油层为例［J］.石油实验地质，2006，28（4）：404-408.

［6］ 毕雪亮，张楠，陈勋，等.基于模糊综合评判法的欠平衡钻井方式优选［J］.断块油气田，2015，22（1）：116-119.

［7］ 张强，张鹏.基于绿色设计的涡轮钻具设计方案模糊综合评价［J］.石油钻探技术，2008，36（3）：73-76.

［8］ 肖昌，景艳波，姚棋文，等.井壁稳定性预测方法研究与应用［J］.断块油气田，2015，22（1）：108-112.

［9］ 李德毅，孟海军，史雪梅.隶属云和隶属云发生器［J］.计算机研究与发展，1995，32（6）：15-20.

［10］沈进昌，杜树新，罗祎，等.基于云模型的模糊综合评价方法及应用［J］.模糊系统与数学，2012，26（6）：117-123.

［11］张晓辉，刘正江，吴兆麟.基于云模型的船员适任性综合评价［J］.中国航海，2010，33（4）：65-70.

［12］王威，田杰，马东辉，等.基于云模型的城市防震减灾能力综合评估方法［J］.北京工业大学学报，2010，36（6）：764-770.

［13］李陶，李付伟，李向新，等.地震灾害风险的正态云模型综合评价：以毕节市为例［J］.中国安全科学学报，2015，25（10）：166-171.

［14］高雅隽，许伦辉.基于云模型的交通状态评价系统及其应用［J］.公路交通科技，2013，30（11）：124-138.

［15］种鹏云，帅斌.恐怖袭击下危险品运输网络节点风险评估方法［J］.中国安全科学学报，2012，22（8）：104-109.

［16］夏登友.基于云模型的灭火救援作战方案优选方法研究［J］.中国安全科学学报，2010，20（12）：140-143.

（编辑 李宗华）

Comprehensive evaluation of development effect for low permeability oilfield based on cloud model

CHEN Hongwei1,LIU Shumin2,FENG Qihong1,ZHANG Guoxiong2,WU Cong2,GUO Rui2
(1.School of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China;2.Research Institute of Exploration and Development,Huabei Oilfield Company,PetroChina,Renqiu 062550,China)

Fuzzy comprehensive evaluation for oilfield development effect can weaken the characteristics of fuzziness and randomness.In order to deal with this problem,a comprehensive evaluation method based on cloud model was proposed in this paper to evaluate development effect for low permeability oilfield.In this method,the evaluation index system for low permeability reservoir is built firstly.Then weight grade and evaluation grade in cloud model are obtained.According to arithmetic rules of cloud,the development effect for low permeability oilfield is evaluated.Finally this method is applied in an actual reservoir.Results demonstrate that this method can provide intuitive and reliable evaluation for low permeability oilfield.And the evaluation results can provide management guidance on the field development planning.

evaluation of development effect;low permeability reservoir;cloud model;comprehensive evaluation

TE341

A

中国石油天然气股份有限公司重大专项“华北油田增产稳产八百万吨关键科学技术”（2014E-35-06）

10.6056/dkyqt201704015

2016-12-12；改回日期：2017-05-09。

陈红伟，女，1990年生，在读博士研究生，主要从事油气田开发与渗流力学理论研究。E-mail：chenhwupc@163.com。

陈红伟，刘淑敏，冯其红，等.基于云模型的低渗透油田开发效果综合评价方法［J］.断块油气田，2017，24（4）：506-509.

CHEN Hongwei，LIU Shumin，FENG Qihong，et al.Comprehensive evaluation of development effect for low permeability oilfield based on cloud model［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（4）：506-509.