葛岢岢*，彭振華，劉萍，李靜嘉，曹晨光

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基于模糊綜合評(píng)判方法的碳酸鹽巖油井舉升方式優(yōu)選

葛岢岢1*，彭振華2，劉萍3，李靜嘉3，曹晨光1

(1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京昌平102249；2. 中國(guó)石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院，烏魯木齊 830011；3. 北京雅丹石油技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，北京昌平 102200)

碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)條件復(fù)雜，具有投產(chǎn)初期產(chǎn)量高，但油井見(jiàn)水早，含水上升快，產(chǎn)量遞減快等特點(diǎn)。在儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)、完井方式、注采規(guī)律等方面都具有自身的特點(diǎn)，因此，采油方式的選擇也不同于一般儲(chǔ)層。本文綜合考慮多種指標(biāo)，將模糊綜合評(píng)判的相關(guān)原理，系統(tǒng)地應(yīng)用于碳酸鹽巖油井舉升方式優(yōu)選決策中，與以往的單因素決策相比更具有合理性。對(duì)于各參數(shù)權(quán)重的設(shè)定，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際以及專家意見(jiàn)，更加符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。

碳酸鹽巖儲(chǔ)層; 多指標(biāo); 模糊綜合評(píng)判; 舉升方式優(yōu)選

引言

碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)條件復(fù)雜，投產(chǎn)初期產(chǎn)量高，但油井見(jiàn)水早，含水上升快，產(chǎn)量遞減快。隨著油層能量的降低以及含水的升高，絕大多數(shù)油井在經(jīng)過(guò)短暫的自噴采油期后便轉(zhuǎn)入人工舉升采油階段，因此人工舉升采油是將地層原油舉升至地面的重要手段。目前，全世界有人工舉升采油井150多萬(wàn)口，我國(guó)人工舉升采油井有20多萬(wàn)口，占生產(chǎn)油井總數(shù)的96%以上[1-2]。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已研究開(kāi)發(fā)了多種人工舉升方式，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的人工舉升采油方式有氣舉、有桿泵、電潛泵、射流泵、螺桿泵和水力活塞泵等。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，人類勘探開(kāi)發(fā)石油天然氣的能力和技術(shù)水平也在不斷提高。與此同時(shí)，人們對(duì)石油天然氣經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的追求也在不斷增長(zhǎng)，力求以較少的勞動(dòng)消耗與投入來(lái)獲得較多的經(jīng)濟(jì)油氣產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)量和經(jīng)濟(jì)采收率，因此，人工舉升方式的實(shí)施必須綜合考慮工藝措施的先進(jìn)性以及經(jīng)濟(jì)上的合理性[3]。

近年來(lái)，數(shù)字油田的建設(shè)將油田信息化帶到了“大數(shù)據(jù)”時(shí)代。面對(duì)數(shù)據(jù)量龐大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和分析預(yù)測(cè)方法已無(wú)能為力，由此推動(dòng)了大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在石油行業(yè)的發(fā)展[4]。

不同的舉升方式實(shí)施于同一油井，其效果是不相同的，就算同一舉升方式實(shí)施于不同的油井，其效果也是不相同的，此外，同一條件下各指標(biāo)體現(xiàn)的效果也不相同。顯然，如果直接依據(jù)各舉升方式各指標(biāo)值的情況選擇最優(yōu)措施是不現(xiàn)實(shí)的。必須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)，才能確定氣井乃至氣田最適宜的舉升方式。本文依據(jù)模糊綜合評(píng)判方法，綜合考慮了影響碳酸鹽巖油井舉升方式的多個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)油井舉升方式進(jìn)行優(yōu)選[5]。

1 模糊綜合評(píng)價(jià)概述

模糊綜合評(píng)價(jià)法是模糊集理論中運(yùn)用最廣泛的方法，該方法可以按照綜合分值的大小對(duì)目標(biāo)進(jìn)行排序和評(píng)價(jià)，還可以在模糊評(píng)價(jià)集上的值的基礎(chǔ)上，按照最大隸屬度原則對(duì)目標(biāo)的等級(jí)進(jìn)行評(píng)定。模糊集理論是從在對(duì)模糊聚類的研究基礎(chǔ)上的，該方法是通過(guò)根據(jù)客觀事物間的親疏程度和相似程度，建立模糊相似性關(guān)系，從而進(jìn)一步對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行分類[6-7]。

模糊綜合評(píng)判的理論基礎(chǔ)是模糊集合理論，由于模糊綜合評(píng)判的目標(biāo)是具有過(guò)渡性的事物，因此結(jié)果只能用隸屬度來(lái)表示，隸屬度是分為各個(gè)等級(jí)的，由于模糊綜合評(píng)判自身的性質(zhì)決定了模糊綜合評(píng)判的結(jié)果并非一個(gè)數(shù)值，而是一個(gè)向量。因此，通過(guò)評(píng)判結(jié)果，可以得到一些有用信息，如隸屬于各個(gè)等級(jí)的具體情況，也可以得出評(píng)判對(duì)象的等級(jí)劃分結(jié)果。模糊評(píng)判按照評(píng)判的層次數(shù)可以是單級(jí)模糊評(píng)判，也可以是多級(jí)模糊評(píng)判。在使用多級(jí)模糊綜合時(shí)，后一級(jí)評(píng)判的輸入數(shù)據(jù)可以由前一級(jí)的模糊綜合評(píng)判結(jié)果來(lái)獲得，因此，可以滿足了對(duì)復(fù)雜事物的評(píng)判要求，有利于被評(píng)判的事物的最大限度客觀描述[8-10]。

2 模糊綜合評(píng)判算法

模糊綜合評(píng)判法是運(yùn)用模糊變換原理對(duì)事物所作的綜合評(píng)價(jià)的方法。在模糊數(shù)學(xué)上，隸屬度指給方案判的分，把“很好”、“較好”、“不好”這樣定性的概念轉(zhuǎn)變?yōu)槎康母拍?；“?quán)數(shù)”指各指標(biāo)的重要性，標(biāo)志著目標(biāo)的重要程度[3]。

（1）建立因素集：建立影響評(píng)判對(duì)象各種元素所組成的集合U=

（2）建立評(píng)價(jià)集：建立以評(píng)判者對(duì)象可能做出的各種總的評(píng)判結(jié)果為元素所組成的集合V

（3）單因素模糊評(píng)判：即單個(gè)因素ui=﹛i=1，….，n﹜的評(píng)判，得到V上的模糊集﹛ri1,ri2,…,rim﹜，從而得到模糊關(guān)系的評(píng)判矩陣R：R=

（4）建立權(quán)重集：建立對(duì)各因素ui 所賦予的相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)的集合A=﹛B1，B2，….，an﹜，個(gè)權(quán)數(shù)ai 應(yīng)滿足歸一化和非負(fù)條件，即。指標(biāo)權(quán)重值不同，評(píng)價(jià)結(jié)果也會(huì)不同。運(yùn)用層次分析法確定各因素的權(quán)重系數(shù)。層次分析法對(duì)指標(biāo)體系中的各指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，按照表5.2所給的標(biāo)度，記下比較結(jié)果。例如指標(biāo)pi 相對(duì)于pj 的重要性為pij（如為3 或5），則指標(biāo)pj 相對(duì)于pi 的重要性為pij（為1/3 或1/5），然后再進(jìn)行層次單排序和層次總排序。

（5）模糊綜合評(píng)判：權(quán)重集A 和單因素評(píng)判矩陣R 確定后，運(yùn)用模糊判斷進(jìn)行綜合判斷。

表1 標(biāo)度及含義

3 實(shí)例分析

以某碳酸鹽巖區(qū)塊一口井為例，該區(qū)塊位于氣候惡劣邊遠(yuǎn)地區(qū)，原油具有“輕質(zhì)、低粘度、含硫、少膠質(zhì)＋瀝青質(zhì)、高含蠟”的特點(diǎn)。溶解氣為中含二氧化碳、中含氮?dú)?、中含硫的甲烷氣。由于碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)條件復(fù)雜，具有投產(chǎn)初期產(chǎn)量高，但油井見(jiàn)水早，含水上升快，產(chǎn)量遞減快等特點(diǎn)。因此，在選擇舉升方式時(shí)不適宜選用大排量的舉升方式。綜合考慮該油井特征在選擇舉升方式時(shí)需要著重考慮含蠟、腐蝕、地理位置、等因素對(duì)舉升方式的影響。

根據(jù)該井的數(shù)據(jù)，利用模糊綜合評(píng)判方法和各因素對(duì)各舉升方式的影響評(píng)判數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，分別用級(jí)數(shù)4、3、2、1對(duì)應(yīng)很適宜、適宜、一般和不適宜，綜合分析得出表3。

表2 各因素對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層各舉升方式的影響評(píng)判數(shù)據(jù)表

表3 因素集和評(píng)判集數(shù)據(jù)表

(1) 根據(jù)隸屬函數(shù)計(jì)算評(píng)判矩陣R

(3)

(4)

(6)

(7)

(9)

(10)

(12)

（2）由層次分析法確定各因素權(quán)重，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 各因素權(quán)重計(jì)算結(jié)果表

再根據(jù)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素的權(quán)重向量 A=（0.667，0.333），對(duì)該碳酸鹽巖油井進(jìn)行終評(píng)，得：

(14)

結(jié)果如表5所示：

表5 各排采方式的綜合評(píng)判值

按最大隸屬度原則，此井電潛泵法的排采方式最好，有桿泵法次之，建議在選擇舉升設(shè)備時(shí)首先選用電潛泵排采設(shè)備。符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在緊密結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，綜合考慮了影響舉升工藝優(yōu)選的油藏特征、流體性質(zhì)、設(shè)備性能以及多種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素，建立了模糊綜合評(píng)判體系，對(duì)碳酸鹽巖油井舉升方式進(jìn)行優(yōu)選。

（1）本文在進(jìn)行人工舉升方式優(yōu)選時(shí)，綜合考慮多種影響因素，與以往的單因素決策相比更具有合理性。

（2）模糊綜合評(píng)判分析方法結(jié)論正確，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，該方法不僅可以應(yīng)用于舉升方式的優(yōu)選，而且同樣適用于其它領(lǐng)域的評(píng)價(jià)和優(yōu)選，用途十分廣泛。

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Optimization of Lifting Mode of Carbonate Oil Well Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

GE Keke1*, PENG Zhenhua2, LIU Ping3, LI Jingjia3, CAO Chenguang1

(1.College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, BeijingChangping 102249, China; 2.Petrochemical Engineering Research Institute of Northwest Oilfield Branch SINOPEC, Wulumuqi 830011, China ; 3. Beijing Yandan Petroleum Technology Development Co, Ltd, Beijing Changping 102200, China)

The geological conditions of carbonates reservoir are complex with the features of high yield in initial production, but the water breakthroughs early and the water content raises rapidly, thus the output declines quickly. It has its own characteristics in reservoir structure, completion mode and law of injection and production. Therefore, the choice of oil production method is different from that of general reservoir. In this paper, considering the various indexes, the relevant principle of fuzzy comprehensive evaluation is systematically applied to the optimal decision of the lifting mode of carbonate oil wells, which is more reasonable than the previous single factor decision.For the weight of each parameters setting, taking the actual site and expert advice into account, it is more in line with the actual site.

carbonate reservoirs; multiple indicators; fuzzy comprehensive evaluation; optimization of lifting mode

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.02.10

TP3

A

1672-9129(2017)02-0051-04

2016-11-05；

2016-12-03。

葛岢岢(1990-)，女，河北衡水，碩士研究生，主要研究方向：采油工程、數(shù)據(jù)挖掘。

E-mail：1126817982@qq.com

引用：葛岢岢, 彭振華, 劉萍, 等. 基于模糊綜合評(píng)判方法的碳酸鹽巖油井舉升方式優(yōu)選[J]. 數(shù)碼設(shè)計(jì), 2017, 6(2): 51-54.

Cite：Ge Keke, Peng Zhenhua , Liu Ping , et al.Optimization of Lifting Mode of Carbonate Oil Well Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Method [J]. Peak Data Science, 2017, 6(2): 51-54.