一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法，本发明专利技术以多尺度数值模拟配合多保真差分进化，兼有低保真方法的寻优速度快和高保真方法计算精度高的优势，在保证计算精度的前提下大幅节省寻优时间，能够利用有限的时间资源得到最具经济效益的注采策略；采用多保真引导优化，能够在差分进化中自适应的调节变异策略和缩放因子。通过初始全局搜索接近最优解，通过局部最优策略加快收敛速度，全局随机策略跳出局部最优。并随算法进行，自适应地调整缩放因子，合理控制差分变异幅度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法
本专利技术属于油气田开发领域，具体涉及一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法。
技术介绍
注水开发是当前我国乃至全球至大部分油田的主要开发方式，如何优化注采制度从而提高采收率是提高油田开发效益的关键。数值模拟结合无梯度优化方法是当前注采优化的主要途径，商业数值模拟器，如基于黑油模型的Eclipse，被用于模拟给定生产制度下地下油水渗流过程，进行生产动态预测，评估生产制度经济价值。然而，对于大型复杂油藏，网格尺度的黑油模拟器一次模拟需要花费昂贵的时间成本，由于目标函数的高维无梯度优化方法依赖于数以千计的随机搜索，如何在保证优化效果控制计算成本，是目前注采优化需要解决的一大难题。对于这一问题，基于不同尺度的简化模型数值模拟方法被提出以提高计算速度，这些方法不依赖于油藏精细建模，如流线模型、电容电阻模型、井间连通性模型等。这些方法基于渗流力学原理，利用一维的油水井相互作用代替成千上万的网格带来的微分方程组求解，大幅节省数值模拟时间。但这类方法建立的模型保真度相比黑油模型要低得多，通常只能获得一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n1)采集油田地质信息，建立用于数值模拟的油藏模型；/n2)注采优化数学建模，确定注采优化决策变量和边界条件，生成差分进化的初始种群；/n3)编写高保真目标函数F

【技术特征摘要】
1.一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)采集油田地质信息，建立用于数值模拟的油藏模型；
2)注采优化数学建模，确定注采优化决策变量和边界条件，生成差分进化的初始种群；
3)编写高保真目标函数Ff(x)和低保真目标函数Fc(x)的MATLAB代码，所述MATLAB代码包含生产制度写入、数值模拟器调用、模拟结果读取和净现值计算；
4)基于给定的目标函数Ff(x)及Fc(x)、初始种群和算法超参数执行多保真差分进化算法，迭代评估注采制度，直到满足终止条件，并输出最优结果；
5)将输出的最优结果输出为完整的生产制度，投入现场实施。


2.根据权利要求1的一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法，其特征在于，步骤2)中的所述注采优化数学建模步骤为：
(21)将注采优化转化为最优化问题，所述注采优化决策变量x为时间序列的注采制度，所述注采制度具体为每个控制时间步内每口注水井的注入量及每口生产井的产液量或井底流压，注采优化决策变量x的维度D＝w*n，其中w为井数，n为控制时间步数，注采优化数学模型可表述为：
maxFf(x)
s.t.C1(x)≤0
C2(x)＝0
xlow≤x≤xup
式中，x为注采优化决策变量；Ff(x)为高保真目标函数；C1(x)、C2(x)为约束条件；xlow和xup均为D维向量，分别表示决策变量的下界和上界；
(22)确定算法的种群规模p，通过拉丁超立方抽样的采样方式建立一个p*D的矩阵作为初始种群P0＝{x1,x2,…,xp}。


3.根据权利要求2所述的一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法，其特征在于，所述步骤3)中的所述高保真目标函数Ff(x)通过MATLAB实现，具体实施步骤为，
(31)将当前注采优化决策变量x按照模拟器规定的格式写入生产制度文件；
(32)调用黑油数值模拟器Eclipse加载当前模型，模拟生产过程，获得生产数据；
(33)读取产油量FOPT、产水量FWPT和注水量FWPI数据，获取净现值。


4.根据权利要求3所述的一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法，其特征在于，所述净现值是通过数值模拟获得累计产油量、累计产水量和累计注水量，考虑开采成本后通过下式获取：



其中，J为经济净现值，USD；n为总控制时间步数；Δt为时间步长，D；ro为原油价格，USD/STB；rpw为产水成本价格，USD/STB；riw为注水成本价格，USD/STB；qo,j为第j步的日产油量，STB/D；qpw为第j步的日产水量，STB/D；qiw为第j步的日注水量，STB/D；tj为第j步累计生产时间，年；b为年衰减率；No为生产井数，口；Ni为注水井数，口；Co为钻生产井成本，USD/口；Cw为钻注水井成本，USD/口。


5.根据权利要求3所述的一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法，其特征在于，所述步骤3)的所述低保真目标函数Fc(x)所需数值模拟器为流线数值模拟器FrontSim。


6.根据权利要求1所述的一种基于多尺度油藏模型的多保真注采优化方法，其特征在于，步骤4)所述多保真差分进化算法包括多保真引导优化和高保真迁移优化，所述多保真引导优化包括初始化、引导变异、交叉、边界吸收和引导选择；给定多保真差分算法终止条件，包括多保真引导优化最大迭代次数M及终止时间Tmax，多保真差分进化算法具体实施步骤为：
(41)多保真引导优化执行初...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，阴发亮，薛小明，刘冰璇，陈国栋，张黎明，姚传进，王健，杨永飞，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37