基于油藏属性和井网几何约束的局部自动布井生成算法研究∗

李 华张 驰

基于油藏属性和井网几何约束的局部自动布井生成算法研究∗

李 华1张 驰2

（1.中国石油勘探开发研究院 北京 100083）（2.北京大学地球与空间科学学院 北京 100871）

现有的开发实例中，注水生产的油田在井网部署的井距和井排距确定之后，会按照井网开发方案布井。在油藏条件分布不均的情况下，按照顺序或盲目地钻井很可能造成经济上的浪费。基于油藏属性及几何约束的局部自动布井生成算法，将井网部署之后的钻井先后顺序与几何约束条件相结合，并用油藏网格的属性进行约束，在无人干预的情况下自动部署井网，并可在结果上进行井点、井网线的适当修改，以提高油田的经济效益。

井网部署；属性约束；几何约束；自生成算法

AbstractIn the existing development example，the oil field produced by the water injection will be arranged in accordance with the well development plan after the well spacing and well line spacing of the well pattern are established.In the case of heteroge⁃neity of reservoir conditions，drilling in order or blindly costs a lot.Based on the local automatic routing well pattern algorithm on reservoir properties and geometric constraints，the drilling procedure after the well pattern deployment is constrained by the geomet⁃ric constraint conditions and the properties of reservoir grid properties in order to improve the economic benefits of oil fields.It can deploy the well pattern automatically in the absence of intervention and can modify the well and well line appropriately.

Key Wordswell pattern deployment，property constraint，geometric constraint，automatic routing

Class NumberTP39

1 引言

自20世纪二三十年代注水开采油田在美国获得工业化应用以来，注水已经成为主要的油田开发方式。向油层注水，利用人工注水保持油层压力来开发油田，是油田开发史上的一个重大转折［1～2］。其中，面积注水将注水井和生产井按照一定的几何形状和密度均匀地布置在整个开发区上进行注水和采油，这种注水方式把油田分割成许多注采单元，每个单元由一口注水井和几口生产井构成［3～5］。现有的开发实例首先确定井网的井距和井排距，然后将井距和排距作为约束进行井网部署［6～12］。由于目前的油藏开发对象多为非均质的情况，且油田的钻井成本较高，实际开发中应选取含油体积较大的区域进行井网部署，避免造成经济上的浪费，同时提高油田的采收率［13～15］。基于油藏属性（论文中以有效油藏厚度为例）及井网几何约束（井数、井距、排拒）的局部自动布井生成算法，在局部井网部署时，可以从油藏有效含油厚度高的区域开始选取井位，在保证井网几何约束条件的前提下，尽可能地提高井网部署方案的最大控油体积，间接提高油田的经济效益，研究这一算法可以为油田开发的井网部署提供设计方案，具有一定的理论依据。

2 模型建立

确定井网部署过程中，需要考虑的因素有最大厚度、构造背景、沉积相分布优势区、物性优势区等因素［4～6］。论文算法可以根据需要选择不同的属性进行井网自动部署，为了简化模型，选取有效油藏厚度作为属性模型，以五点法来进行自动生成算法设计和模拟。在此模型中，井距、井排距、井数等井网几何约束信息已确定。

2.1 最大控油体积模型

该模型为寻找选定区域中有效油藏厚度最优区域而建立。首先寻找选定区域中有效油藏厚度最大的油藏网格，以这些点为中心向上下左右扩充一个油藏网格单位，形成新的六面体组，计算这个六面体组中所有有效油藏厚度之和，再向这个六面体组的上下左右扩充一个油藏网格单元。如此重复至只有一个最大油藏网格六面体组，将个六面体组的中心油藏网格作为钻井的起点，该井为生产井。效果如图1所示。

图1 最大控油体积模型示意图

2.2 生产井单井生长模型

确定起始生产井后，需要根据其周围的油藏网格属性确定下一口井的地点，因此建立了生产井的单井生长模型。在生产井的上下左右四个方向分别生长出井网单元线，我们形象地把它称为井网的自动生长。模型中的井点分为实井点、虚点两种，实点为确定要打的井，虚点为可能打的井点。由于采用注水开采，为充分发挥第一口井的产油率，定起始井后统一遵循注水井优先原则，即在井数给定的情况下，若模型中的井网单元中没有注水井，先增加注水井。注水井确定后，需要依据生产井有效油藏厚度最大原则，补全相应的井网单元。生长过程见图2。

图2 第一个井网单元生成过程

2.3 井网单元生长模型

一旦形成第一个井网单元，则井网自动生成转变为井网单元生长模型。该模型将首先判断每个生产井上下左右的最大有效油藏厚度情况，以此为依据确定接下来的钻井顺序。

两种生长模型的具体情况将在算法中详细说明。

3 算法

整个自动布井的流程大体如下：

1）输入井距、井数等基本参数。

2）划定布井区域。

3）按照最大控油体积模型确定起始生产井位，剩余井数减1。

4）根据生产井单井生长模型生成第一个井网单元，井数减4。

5）根据井网单元生长模型和生产井单井生长模型判断周围油藏情况，依次进行钻井，每增加一口井，剩余井数减1。

6）判断剩余井数是否为0，若是则结束程序，否则返回5）。

算法流程如图3所示，其中在第5）步判断油藏条件的过程中，井网线在生长过程中会遇到三种情况，即无井、实井、虚井，如图 4（e）所示。分以下三种情况分别处理：

1）无井：在井网线端点添加虚井，进入6）。

2）实井：不做处理，进入6）。

图3 算法流程图

3）虚井：此时需要进行判断，若相应井网单元属性。

均值（深色区域）大于边数不小于3的井网单元的属性均值（浅色区域），则在该区域添加水井，井数减1，补全井网单元，井数减1，继续步骤6）；否则下一口水井将位于绿色区域中属性均值最大的井网单元中，井数减1，按照有效油藏厚度最③大原则补全井网单元，每补全一口生产井，井数减1，继续步骤6）。

图4 井网单元生长模型示意图

4 实例验证

下面用实例详细说明算法的布井流程，假设井距为a，井排距为b，井数为20。按照算法描述的规则，井网的走向如图5布井示例图。

最后将算法用软件进行了实现，所选区块为披覆背斜构造的构造岩性断块油藏，工区含油层位油藏埋深为3000多米。储层属中低孔中低渗储层。实际生成的效果图如图6所示，可以看出，跟地质体的有效油藏厚度有一定的吻合度，方法有效。

5 结语

该方法将井网部署之后的钻井先后顺序与几何约束条件相结合，并用油藏网格的属性进行约束，在无人干预的情况下自动部署井网，并可在结果上进行井点、井网线的是适当修改。

图5 布井示例图

图6 生成效果图

可以很明显地看出，该方法可以根据属性有效油藏厚度的自动寻找井网的生长方向，很好地避免了按照顺序依次打井或者盲目打井造成的资金浪费，在一定程度上可以保证最大的经济效益。

［1］王立.注水井合理配注优化应用［J］.化工管理，2015（26）：85-86.

WANG Li.Reasonable injection of water injection wells［J］.Chemical Enterprise Management，2015（26）：85-86.

［2］上官永亮，赵庆东，宋杰，等.注水井合理配注方法研究［J］.大庆石油地质与开发，2003（3）：40-42，91-92.

SHANGGUAN Yongliang，ZHAO Qingdong，SONG Jie，et al.Study on Reasonable Injection Method of Water Injec⁃tion Well［J］.Petroleum Geology&Oilfield Development in Daqing，2003（3）：40-42，91-92.

［3］姜汉桥，姚军，姜瑞忠.油藏工程原理与方法［M］.东营：中国石油大学出版社，2006：22-37.

JIANG Hanqiao，YAO Jun，JIANG Ruizhong.Principle and Method of Reservoir Engineering［M］.Dongying：Chi⁃na University of Petroleum Press，2006：22-37.

［4］国景星，王纪祥，等.油气田开发地质学［M］.东营：中国石油大学出版社，2008：155-160.

GUO Jingxing，WANG Jixiang，et al.Oil and Gas Field De⁃velopment Geology［M］.Dongying：China University of Pe⁃troleum Press，2008：155-160.

［5］Zara Khatib，张蕾，陈琳凤，等.油田开发中后期和开发初期的采出水处理方法［J］.国外油田工程，2003（9）：10-11.

Oilfield development in the late and early development of the water treatment methods［J］.国外油田工程，2003（9）：10-11.

［6］杨雪，刘国霖，刘志森，等.基于合理井网密度部署低渗油田骨架井网研究［J］.荆州：长江大学学报（自然科学版），2012（7）：96-98.

YANG Xue，LIU Guolin，LIU Zhisen，et al.Study on skele⁃ton well pattern of low permeability oilfield based on rea⁃sonable well pattern density［J］.Jingzhou：Journal of Yang⁃tze University（Mat Sci Edit）Sci&Eng，2012（7）：96-98.

［7］张波，李君，赖海涛.苏里格低渗气田井网井距计算方法探讨［J］.银川：石油化工应用，2010（6）：42-44.

ZHANG Bo，LIJun，LAIHaitao.Su Lige infiltrates the gas field pattern well spacing computational method discussion［J］.Yinchuan：Petrochemical Industry Application，2010（6）：42-44.

［8］李跃刚，徐文，肖峰，等.基于动态特征的开发井网优化——以苏里格致密强非均质砂岩气田为例［J］.成都：天然气工业，2014（11）：56-61.

LI Yuegang，XU Wen，XIAO Feng，et al.Development well pattern optimization based on dynamic characteris⁃tics：A case study from the Sulige tight sandstone gas field with great heterogeneity［J］.Chengdu：Natural Gas Indus⁃try，2014（11）：56-61.

［9］樊兆琪，程林松，耿昌浩，等.低渗透油藏储层非均质性评价与井网调整新方法［J］.北京：石油钻探技术，2013（2）：93-98.

FAN Zhaoqi，CHENG Linsong，GENG Changhao，et al.A New Approach for Heterogeneity Evaluation and Well Pat⁃tern Adjustment in Low Permeability Resevoirs［J］.Bei⁃jing：Petroleum Drilling Techniques，2013（2）：93-98.

［10］闫宝珍，许卫，陈莉，等.非均质渗透率油藏井网模型选择［J］.北京：石油勘探与开发，1998（6）：51-53.

YAN Baozhen，XU Wei，CHEN Li，et al.Selection of well pattern model for a permeability heterogeneous res⁃ervoir［J］.Beijing：Petroleum Exploration and Develop⁃ment，1998（6）：51-53.

［11］张源智，陈焕杰.非均质油藏矢量井网部署方法研究［J］.呼和浩特：内蒙古石油化工，2006，32（12）：165-167.

ZHANG Yuanzhi，CHEN Huanjie.Study on the Method of Deploying the Vector Well Pattern in Non-homoge⁃neous Reservoir［J］.Hohhot：Inner Mongolia Petrochemi⁃cal，2006，32（12）：165-167.

［12］贾秀芬，查贵权，白鹏，等.非均质油藏矢量井网部署理论研究［J］.内江科技，2015（10）：28-29，31.

JIA Xiufen，ZHA guiquan，BAI Peng，et al.Theoretical Study on Vector Well Pattern Deployment in Non-homo⁃geneous Reservoir［J］.Neijiang Technology，2015（10）：28-29，31.

［13］李雪霜.低渗透油藏井网部署的油藏工程方法研究［J］.北京：化工管理，2015（23）：109.

LI Xueshuang.Study on reservoir engineering method of well pattern deployment in low permeability reservoir［J］.Beijing：Chemical Enterprise Management，2015（23）：109.

［14］董猛，石宁宁，霍立锋.油田开发初期储层建模方法研究［J］.银川：石油化工应用，2011（9）：12-15.

DONG Meng，SHI Ningning，HUO Lifeng.Method study of reservoir modeling in oilfield early development period［J］.Yinchuan：Petrochemical Industry Application，2011（9）：12-15.

［15］谢祥俊，刘志斌，杜玉洪，等.油田开发规划措施结构优化模型及其应用［J］.西南石油学院学报，2004，26（2）：11-14.

XIE Xiangjun，LIU Zhibin，DU Yuhong，et al.Structur⁃al Optimization Model of Oilfield Development Planning and Its Application［J］.Journal of Southwest Petroleum University，2004，26（2）：11-14.

Research of Local Automatic Routing W ell Pattern A lgorithm on Reservoir Properties and Geometric Constraints

LIHua1ZHANG Chi2
（1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Beijing 100083）（2.School of Earth and Space Sciences，Peking University，Beijing 100871）

TP39

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.09.007

2017年4月13日，

2017年5月27日

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发：致密油有效开发关键技术”（编号：2016ZX05046-003）资助。

李华，男，硕士，工程师，研究方向：油气田开发。张驰，女，博士研究生，研究方向：信息地质学。