【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油田水驱开发，具体涉及一种基于流线聚类的水驱油藏流场调控方法。
技术介绍
1、在此阶段，传统的开发方式难以满足高效开采的需求，亟需采取更加精细化的开发措施。其中，进行流场调控成为提高注入水利用效率的重要手段。通过合理调整注水方案和产液方案，可以有效改善油藏内部的流动状态，减少无效循环和注水波及死角，提升驱油效率。这不仅有助于稳定和提高原油产量，还能够延长油田开发寿命，降低开发成本，实现资源的高效利用。因此，亟需加强流场调控研究与实践，提升国内油田开发效益。
2、在实际油藏开发中，为了提高注水利用率和原油采收率，必须加强对地下油水四维渗流场的理解，明确油藏流场的分布情况，并制定有针对性的注采量调控策略。目前的技术方法大多依赖传统的油藏数值模拟或通过示踪剂方法模拟流场分布，这些方法的模拟精度仍需进一步提升，且优化效率较低，难以实现注采制度的高效优化。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于流线聚类的水驱油藏流场调控方法，基于流线模拟的本专利技术能够在不采用传统黑油模型的情况下获得可视化的油水四维渗流场，利用流线聚类方法识别油藏高生产潜力区域及优势渗流区域，以此作为注采量调控的约束条件，并利用人工智能算法进行注采量优化。相较于传统的黑油模型，本专利技术能够显著提高计算效率，可应用于复杂油藏计算域并快速获取流场分布并开展注采量调控。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于流线聚类的水驱油藏流场调控方法，包括如下步骤：
3、步
4、步骤2、通过python程序与流线数值模拟器对接，提取流线属性，获得流线场；
5、步骤3、构建流场水驱能力表征指标，包括生产潜力系数与含水率；
6、步骤4、计算每条流线的生产潜力系数与含水率，进行流线聚类分析，识别优势渗流通道与低效注水区域，作为约束条件，
7、步骤5、结合聚类结果，以最大化流线平均驱油效率为目标函数，优化各井的注采量。
8、在步骤1中，采用流线油藏数值模拟方法建立流线模型，开展流线模拟。并在步骤2中通过python程序与流线数值模拟器对接提取定量化表征流场的数据。与传统的油藏数值模拟技术相比，流线模拟是将三维网格属性的计算转化为一维流线属性计算，该方法在处理大规模数据时具有显著的计算优势，并可减少网格方向带来的影响。通过这种方法，可以将抽象的流线特征数据转化为直观的地下流体运移规律和剩余油分布特征，从而更准确地表征流场。
9、进一步地，所述步骤3中，构建的流场水驱能力表征指标，包括生产潜力系数和含水率，生产潜力系数定义如下：
10、
11、
12、上式中，fpij表示第i条流线上第j个节点的生产潜力系数，swatij表示流线节点(i,j)的含水饱和度，soi表示油藏原始含油饱和度，sor表示油藏残余油饱和度，fpi表示第i条流线的平均含油饱和度，ni表示第i条流线的节点个数。
13、流线含水率是指沿流线方向上水相流量与总产液量之比，其计算公式为：
14、
15、
16、上式中，fwij为第i条流线上第j个节点的含水率，flowatij为流线节点(i,j)的水相流量，flooilij为流线节点(i,j)的油相流量，fwi为第i条流线的平均含水率。
17、进一步地，所述步骤4中，选择k均值聚类算法进行流线聚类，以流线表征参数为聚类数据，对流线进行聚类分析，并应用轮廓系数法确定需要将流线聚为几类，轮廓系数越接近1，说明聚类效果越好，轮廓系数计算公式如下：
18、
19、
20、上式中，sci代表聚类后第i个数据的轮廓系数，bi代表第i个数据与其余簇数据的最小平均距离，衡量聚类结果的分离度；ai代表第i个数据与同簇数据的平均距离，衡量聚类结果的内聚度；sc代表所有数据的平均轮廓系数，衡量总体聚类结果的优劣。
21、在步骤4中，通过k均值聚类算法与轮廓系数算法相结合，确定了将流线场聚为4类最佳，其中ⅰ类流线具有最高的生产潜力系数与最低的含水率，ⅱ、ⅲ类流线次之，ⅳ类流线具有最低的生产潜力系数与最高的含水率。对于ⅰ、ⅱ类流线聚集区域的注采井，采取增注提液的约束，对于ⅲ、ⅳ类流线聚集区域，采取减注降液的约束。
22、进一步地，所述步骤5中，目标函数流线平均驱油效率计算公式如下：
23、
24、
25、上式中，edij为第i条流线上第j个节点的驱油效率，edi为第i条流线的平均驱油效率。
26、根据权利1所述方法，其特征在于，在步骤5中，优化变量为各井的注采量，表示如下：
27、
28、上式中，至分别为第1口到第n口注入井的液量；至分别为第1口到第m口生产井的液量，其中n+m＝w。
29、各井的注采量需满足各自井的注采量上下限约束，且还需满足所述步骤4中关于增注提液与减注降液的约束。
30、
31、
32、上式中，分别为第i口注水井的最小和最大注入量，m3/d；分别为第j口生产井的最小和最大生产液量，m3/d。
33、有益效果：
34、与传统的黑油数值模拟相比，本专利技术应用流线数值模拟技术，提取沿流线的属性信息，构建流场水驱能力表征指标，利用聚类分析方法识别流场高生产潜力区域与优势渗流通道，实现流体流动可视化与流场强度定量表征，并以此作为约束条件进行流场调控。该方法具有大数量级数据的计算优势，同时流体流动是依据压力梯度方向进行沿流线的一维运移，不是在网格上三维移动，能够更准确地表征流场，通过合理调整注采量方案，可以有效改善油藏内部的流动状态，减少无效循环和注水波及死角，提升驱油效率，有助于稳定和提高原油产量，还能够延长油田开发寿命，降低开发成本。
35、该专利技术在伊拉克e油田x区块获得了成功应用，根据该方法成功开展了井区流场优化调整。现场实施该方法后，经过10年的模拟，油藏采收率从25.9％上升到28.1％，油藏综合含水率从78.34％下降到77.87％，累计增油15万方，取得了较好的经济效益和社会效益。
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1.本专利技术提供的一种基于流线聚类的水驱油藏流场调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于流线聚类的水驱油藏流场调控方法，其特征在于，在步骤2中，通过Python程序与流线数值模拟器对接，提取以关键字形式保存的流线属性信息，获得油藏流线场分布。
3.根据权利要求1所述的一种基于流线聚类的水驱油藏流场调控方法，其特征在于，在步骤3中，构建流场水驱能力表征指标，包括生产潜力系数和含水率，生产潜力系数定义如下：
4.根据权利1所述方法，其特征在于，步骤4中，选择K均值聚类算法进行流线聚类，对流线表征参数进行聚类分析，并应用轮廓系数法确定需要将流线聚为4簇，其中Ⅰ类流线具有最高的生产潜力系数与最低的含水率，Ⅱ、Ⅲ类流线次之，Ⅳ类流线具有最低的生产潜力系数与最高的含水率。对于Ⅰ、Ⅱ类流线聚集区域的注采井，采取增注提液的约束，对于Ⅲ、Ⅳ类流线聚集区域，采取减注降液的约束。
5.根据权利1所述方法，其特征在于，步骤5中，以粒子群算法为优化算法，以流线平均驱油效率为目标函数，流线平均驱油效率越大，注入水利用率越大，油田
6.根据权利1所述方法，其特征在于，在步骤5中，优化变量为各井的注采量，表示如下：
...【技术特征摘要】
1.本发明提供的一种基于流线聚类的水驱油藏流场调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于流线聚类的水驱油藏流场调控方法，其特征在于，在步骤2中，通过python程序与流线数值模拟器对接，提取以关键字形式保存的流线属性信息，获得油藏流线场分布。
3.根据权利要求1所述的一种基于流线聚类的水驱油藏流场调控方法，其特征在于，在步骤3中，构建流场水驱能力表征指标，包括生产潜力系数和含水率，生产潜力系数定义如下：
4.根据权利1所述方法，其特征在于，步骤4中，选择k均值聚类算法进行流线聚类，对流线表征参数进行聚类...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉龙，黄义书，张涛，康博，王贺华，王晓光，李科，张博宁，张芮菡，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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