用于在注蒸汽采油中獲取井底蒸汽參數的方法和裝置與流程

本公開涉及石油開采領域，更具體地，涉及一種用于在注蒸汽采油中獲取井底蒸汽參數的方法和一種用于在注蒸汽采油中獲取井底蒸汽參數的裝置。
背景技術：
：目前，在全球大約10億桶剩余石油資源中，70％以上是重油資源。在我國，陸上重油、瀝青資源約占石油資料總量的20％以上，稠油在全球能源市場上占有很重要的地位。由于稠油的黏度高、難流動，故不能用常規的方法開采。研究發現，稠油的黏度對溫度十分敏感，只要溫度升高8℃～10℃，其黏度就降低1倍，故可通過將高壓飽和蒸汽注入油層來達到降低稠油粘度的目的，使得稠油采收率可達到40％～60％的水平。注蒸汽熱力采油是開采稠油的主要方式。注蒸汽采油可降低稠油黏度、改善流度比、降低殘余油飽和度以及提高驅油效率。注蒸汽采油的效果主要依賴于注入儲層能量的多少，即蒸汽達到井底時的熱量和蒸汽的干度嚴重影響稠油開采率。在一些應用中，可直接用井口數據代替井底蒸汽參數進行后續處理，但其精度較差，應用效果不盡理想。由于該參數的重要性，近年來逐漸發展出井筒與油藏耦合的計算模型。具體方法是先確定井筒結構的熱阻，然后通過計算出的井筒熱阻確定井筒總傳熱系數，進而計算注氣井筒的熱損失。一般來說，井筒熱阻由六部分組成，井筒熱損失的計算將涉及與注入蒸汽的物性參數和井筒結構相關的眾多參數。該方法的計算復雜度較高，其模擬計算的收斂性和穩定性均較差，因此目前大多用來進行諸如針對單井的機理分析，并不適用于針對大的區塊的注蒸汽數值模擬計算。發明人經過研究發現，較為簡便地獲取準確的井底蒸汽參數是非常有必要 的。技術實現要素：本公開提出了一種用獲取井底蒸汽參數的方法，其在保證所需精度的同時，降低了計算復雜度。本公開還提出了相應的裝置。根據本公開的一方面，提出了一種用于在注蒸汽采油中獲取井底蒸汽參數的方法，該方法包括：確定影響井底蒸汽參數的主因素的類型；基于所述主因素的類型來確定響應面方程的形式，以及基于主因素的參考值和相應的井底蒸汽參數的參考值來確定響應面方程中各項的系數，所述響應面方程表示所述井底蒸汽參數和所述主因素間的關系；得到油井的所述主因素的實際值；以及將所述實際值代入所述響應面方程獲取所述油井的井底蒸汽參數的值。根據本公開的另一方面，提出了一種用于在注蒸汽采油中獲取井底蒸汽參數的裝置，該裝置包括：確定主因素的部件，用于確定影響井底蒸汽參數的主因素的類型；建立響應面方程的部件，用于基于所述主因素的類型來確定響應面方程的形式，以及基于主因素的參考值和相應的井底蒸汽參數的參考值來確定響應面方程中各項的系數，所述響應面方程表示所述井底蒸汽參數和所述主因素間的關系；實際值獲取部件，用于得到油井的所述主因素的實際值；以及井底蒸汽參數獲取部件，用于將所述實際值代入所述響應面方程獲取所述油井的井底蒸汽參數的值。本公開的各方面通過建立井底蒸汽參數與影響該井底蒸汽參數的主因素之間的響應面方程，然后將待研究油井的主因素的實際值代入該響應面方程，從而可得到待研究油井的井底蒸汽參數的值。應用本公開可用較小的計算量得到較為準確的井底蒸汽參數的值。附圖說明通過結合附圖對本公開示例性實施方式進行更詳細的描述，本公開的上述 以及其它目的、特征和優勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施方式中，相同的參考標號通常代表相同部件。圖1示出了根據本公開的一個實施例的用于在注蒸汽采油中獲取井底蒸汽參數的方法的流程圖。圖2示出了根據本公開的一個實施例的反映多個參數對井底蒸汽參數的影響程度的極差。圖3示出了基于應用本公開的一個實施例獲取的井底蒸汽參數和基于應用現有技術(直接將井口參數作為井底蒸汽參數)獲取的井底蒸汽參數分別進行數值模擬得到的累積采油量對比曲線圖。圖4(a)和(b)分別示出了應用井筒和油藏耦合方法獲取的油藏溫度場和應用本公開的一個實施例獲取的油藏溫度場。圖5示出了基于應用本公開的一個實施例獲取的井底蒸汽參數和基于現有技術(井筒和油藏耦合方法)獲取的井底蒸汽參數分別進行模擬得到的累積采油量對比曲線圖。圖6示出了應用本公開的一個實施例獲取井底蒸汽參數和應用現有技術(井筒和油藏耦合方法)獲取井底蒸汽參數的模擬耗時對比圖。圖7示出了根據本公開的一個實施例的用于在注蒸汽采油中獲取井底蒸汽參數的裝置的示意框圖。具體實施方式下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優選實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠將本公開的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。本申請中的蒸汽干度可指每千克濕飽和蒸汽中含有干飽和蒸汽的質量百分數。本公開公開了用于在注蒸汽采油中獲取井底蒸汽參數的方法，該方法可以包括：確定影響井底蒸汽參數的主因素的類型；基于所述主因素的類型來確定響應面方程的形式，以及基于主因素的參考值和相應的井底蒸汽參數的參考值來確定響應面方程中各項的系數，所述響應面方程表示所述井底蒸汽參數和所述主因素間的關系；得到油井的所述主因素的實際值；以及將所述實際值代入所述響應面方程獲取所述油井的井底蒸汽參數的值。圖1示出了根據本公開的一個實施例的用于在注蒸汽采油中獲取井底蒸汽參數的方法的流程圖。該方法可以包括：S101，確定影響井底蒸汽參數的主因素的類型。井底蒸汽參數(例如通常包括井底蒸汽干度和/或井底蒸汽溫度等)可能和眾多因素相關。一些實施方式中，可以將本領域技術人員認為值得考慮的影響因素都作為主因素。在另一些實施方式中，可以僅將部分因素作為用于獲取井底蒸汽參數的主因素。可根據各個因素對井底蒸汽參數的影響程度來確定主因素。因為井底蒸汽干度和井底蒸汽溫度高度相關，因此即使在需要獲取這兩者時，也可僅基于其中一個來確定主因素的類型。例如，可獲得與井底蒸汽參數有關的多個參數的參考值以及在該多個參數為該參考值的情況下相應的井底蒸汽參數的參考值，然后可基于所獲得的這些數據并采用正交實驗分析、響應面分析、主成分分析和層次分析法等中的一者來確定主因素的類型。例如，可以通過本領域技術人員已知的任意技術手段(例如現場測量、查詢已記錄數據和/或對現有數據進行整合等)獲得所需的多個參數(例如注入蒸汽井口干度、注入蒸汽井口溫度、注入速度、油藏深度、注氣前地層壓力、注氣前地層溫度和/或采注比等)的參考值。然后可根據需要將這些參考值代入任意現有模型(例如井筒與油耦合方法等)獲得相應的井底蒸汽參數(例如井底蒸汽干度或井底蒸汽溫度)的參考值。之后可基于所獲得的這些數據，并采用特定試驗設計算法(例如正交實驗 分析、響應面分析、主成分分析和層次分析法等中的一者)來確定不同的參數(或其組合、或其變形等)對該井底蒸汽參數(例如井底蒸汽干度或井底蒸汽溫度)的影響，該影響通常可通過極差或方差等來衡量。可根據經驗或者根據預先設定的影響閾值來選擇影響最大的若干個因素作為主因素以用于后續處理。主因素可能是多個參數中的某幾種參數，也可能是對這些參數進行抽象和提煉后得到的量。為了使主因素的類型能較好地適用于整個感興趣區域，上述所獲得的多個參數的參考值可包括其中每個參數在感興趣區域內的最大值和最小值，還可包括基值等，根據需要可選擇例如最大值和最小值間的中間值或者多個井的算術平均值作為基值。本領域技術人員也可采用本領域已知的任意技術手段來確定影響井底蒸汽參數的主因素的類型。S102，建立響應面方程。響應面方程可表示井底蒸汽參數和主因素間的關系。可基于主因素的類型來確定響應面方程的形式，以及可基于主因素的參考值和在該主因素為該參考值的情況下相應的井底蒸汽參數(例如通常包括井底蒸汽干度和/或井底蒸汽溫度)的參考值來確定響應面方程中各項的系數。當需要獲取多個井底蒸汽參數時，可建立多個響應面方程。可根據需要設置響應面方程的次數，通常次數越高精度越高，但相應地方程更為復雜，計算量也更大。發明人經過研究發現，在大多數實際應用場景中，將響應面方程設置為二次方程可在精度和計算量間取得較好的折中。可以通過本領域技術人員已知的任意技術手段(例如現場測量、查詢已記錄數據和/或對現有數據進行整合等)獲得所需的各個主因素的參考值。然后可根據需要將這些參考值代入任意現有模型(例如井筒與油耦合方法等)獲得相應的井底蒸汽參數(例如井底蒸汽干度或井底蒸汽溫度)。在響應面方程的形式已確定、并且已知主因素的參考值和相應的井底蒸汽參數的參考值的情況下，可以以本領域技術人員已知的任意技術手段(例如數值擬合等)來進一步確定方程中各項的系數。S103，得到待研究油井的所述主因素的實際值。可通過本領域技術人員已知的任意技術手段(例如現場測量或查詢已記錄數據以及對現有數據進行簡單整合等)獲得待研究油井的主因素的實際值。S104，將這些實際值代入已建立的響應面方程獲取待研究油井的井底蒸汽參數的值。應用示例為便于理解本公開實施例的方案及其效果，以下給出一個具體應用示例。本領域技術人員應理解，該示例僅為了便于理解本公開，其任何具體細節不以任何方式限制本公開。表1某工區內影響井底蒸汽參數的主要參數及其參考值參數最小值基值最大值注入蒸汽井口干度,f0.40.60.8注入速度,m3/d3.54.55.5注入蒸汽井口溫度,℃150220290油藏深度,m50010001500注汽前地層壓力，Mpa468注汽前地層溫度,℃7090110采注比,f1.01.11.2表1示出了某工區內影響井底蒸汽參數的主要參數及其參考值。表1的第一列列出了已明確地可對井底蒸汽參數產生影響的多個參數及其度量單位；第二列列出了相應參數在該工區內的最小值；第三列列出了相應參數在該工區內的基值，本示例中該基值為最大值和最小值間的中間值；第四列列出了相應參 數在該工區內的最大值。本示例中可采用正交實驗分析確定用于后續處理的主因素的類型。例如，可基于表1中的信息建立7因素3水平的正交表，從而可設計27組實驗。本示例中可采用井筒與油藏耦合方法得到這27組實驗中所需的井底蒸汽干度(例如，也可以是井底蒸汽溫度)的值。本領域技術人員可根據現有技術手段對該27組實驗的數據進行正交分析，得到可衡量這7個參數對井底蒸汽干度的影響程度的極差(例如，也可以是方差)，如圖2所示。可根據需要選擇極差最大的若干個參數作為主因素，或者可設定極差閾值，選擇其極差大于極差閾值的參數作為主因素。本示例中確定的主因素類型為注入蒸汽井口干度、注入蒸汽井口溫度、油藏深度和注入速度。本示例中可建立表示井底蒸汽參數和主因素間的關系的二次響應面方程。如上所述，可根據需要獲取用于確定該響應面方程所需的主因素的參考值以及相應的井底蒸汽參數的參考值，然后可基于所獲得的參考值通過諸如數值擬合的方法來確定響應面方程中各項的待定系數。本示例中最終建立的響應面方程如下所示：-3-6-4QUAL＝-0.037+1.008×A+7.333×10×B+6×10×C+1.625×10×D-3.750×10-3×AB+2.750×10-5×AC+1.667×10-4×AD+2.150×10-5×BC+1.833×10-4×BD-9.667×10-7×CD-0.022×A2-4.875×10-3×B2-2.500×10-9×C2-2.465×10-6×D2Temp＝12.534-30.29167×A-4.950×B-8.050×10-3×C+1.108×D-0.375×AB-4.50×10-5×AC+0.137×AD-2.00×10-4×BC+0.022×BD+5.917×10-5×CD-0.521×A2+4.167×10-3×B2+7.167×10-7×C2-6.794×10-4×D2其中，QUAL可表示井底蒸汽干度，Temp可表示井底蒸汽溫度，A可表示注入蒸汽井口干度，B可表示注入蒸汽井口溫度，C可表示油藏深度，D可表示注入速度。可將上述響應面方程應用于該工區內實際油藏的數值模擬研究。可將某油井的注入蒸汽井口干度、注入蒸汽井口溫度、油藏深度和注入速度的實際值代 入上述響應面方程，以得到該油井的井底蒸汽干度和井底蒸汽溫度。圖3示出了基于應用本公開的一個實施例獲取的井底蒸汽參數和基于應用現有技術(直接將井口參數作為井底蒸汽參數)獲取的井底蒸汽參數分別進行數值模擬得到的累積采油量對比曲線圖。可以看出，直接將井口參數作為井底蒸汽參數進行數值模擬所得到的累積采油量明顯偏高。圖4(a)示出了應用井筒和油藏耦合方法獲取的油藏剖面(X-Z剖面)的溫度場的示意圖，圖4(b)示出了應用本公開的一個實施例獲取的油藏剖面(X-Z剖面)的溫度場的示意圖。圖中用深淺不同的灰度表示不同的井底蒸汽參數。圖5示出了基于根據本公開的一個實施例獲取的井底蒸汽參數和基于井筒和油藏耦合方法獲取的井底蒸汽參數分別進行模擬得到的累積采油量對比曲線圖。從圖4(a)、(b)和圖5可以看出應用本公開中的獲取井底蒸汽參數的方法的性能和應用井筒和油藏耦合方法的性能非常接近，本公開中的獲取井底蒸汽參數的方法可有效地代替井筒和油藏耦合方法。圖6示出了應用本公開的一個實施例獲取井底蒸汽參數和應用井筒和油藏耦合方法獲取井底蒸汽參數的模擬耗時對比圖。圖中左側的柱狀表示應用本公開的實施例獲取的井底蒸汽參數所消耗的模擬時間，右側的柱狀表示在其他條件全都相同的情況下應用井筒和油藏耦合方法獲取井底蒸汽參數所消耗的模擬時間。可以看出，應用本公開中的實施例獲取井底蒸汽參數的模擬耗時明顯小于應用井筒和油藏耦合方法時的模擬耗時，模擬耗時可降低大于1/5左右。圖7示出了根據本公開的一個實施例的用于在注蒸汽采油中獲取井底蒸汽參數的裝置的示意框圖。該裝置可包括確定主因素的部件701、建立響應面方程的部件702、實際值獲取部件703以及井底蒸汽參數獲取部件704。確定主因素的部件701可用于確定影響井底蒸汽參數的主因素的類型。例如，可以將本領域技術人員認為值得考慮的影響因素都作為主因素，也可基于一定準則(例如不同因素對井底蒸汽參數的影響程度)來確定主因素。確定主 因素的部件701可用于獲得與井底蒸汽參數有關的多個參數的參考值和相應的井底蒸汽參數的參考值，以及可用于基于所獲得的多個參數的參考值和相應的井底蒸汽參數的參考值、并采用正交實驗分析、響應面分析、主成分分析和層次分析法中的一者來確定所述主因素的類型。井底蒸汽參數可包括井底蒸汽干度和井底蒸汽溫度中的至少一者。該多個參數可包括下列參數中的部分或全部：注入蒸汽井口干度、注入蒸汽井口溫度、注入速度、油藏深度、注氣前地層壓力、注氣前地層溫度、采注比。所獲得的多個參數的值可包括所述多個參數中每個參數在感興趣區域內的最大值和最小值。建立響應面方程的部件702可用于基于所述主因素的類型來確定響應面方程的形式，以及可用于基于主因素的參考值和相應的井底蒸汽參數的參考值來確定(例如，通過數值擬合)響應面方程中各項的系數，該響應面方程可表示井底蒸汽參數和主因素間的關系。該響應面方程可以是二次方程。實際值獲取部件703可用于得到待研究油井的所述主因素的實際值。井底蒸汽參數獲取部件704可用于將實際值代入該響應面方程獲取待研究油井的井底蒸汽參數的值。本公開可以是方法、裝置和/或計算機程序產品。計算機程序產品可以包括計算機可讀存儲介質，其上載有用于使處理器實現本公開的各個方面的計算機可讀程序指令。計算機可讀存儲介質可以是可以保持和存儲由指令執行設備使用的指令的有形設備。計算機可讀存儲介質例如可以是――但不限于――電存儲設備、磁存儲設備、光存儲設備、電磁存儲設備、半導體存儲設備或者上述的任意合適的組合。計算機可讀存儲介質的更具體的例子(非窮舉的列表)包括：便攜式計算機盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲器(EPROM或閃存)、靜態隨機存取存儲器(SRAM)、便攜式壓縮盤只讀存儲器(CD-ROM)、數字多功能盤(DVD)、記憶棒、軟盤、機械編 碼設備、例如其上存儲有指令的打孔卡或凹槽內凸起結構、以及上述的任意合適的組合。這里所使用的計算機可讀存儲介質不被解釋為瞬時信號本身，諸如無線電波或者其他自由傳播的電磁波、通過波導或其他傳輸媒介傳播的電磁波(例如，通過光纖電纜的光脈沖)、或者通過電線傳輸的電信號。這里所描述的計算機可讀程序指令可以從計算機可讀存儲介質下載到各個計算/處理設備，或者通過網絡、例如因特網、局域網、廣域網和/或無線網下載到外部計算機或外部存儲設備。網絡可以包括銅傳輸電纜、光纖傳輸、無線傳輸、路由器、防火墻、交換機、網關計算機和/或邊緣服務器。每個計算/處理設備中的網絡適配卡或者網絡接口從網絡接收計算機可讀程序指令，并轉發該計算機可讀程序指令，以供存儲在各個計算/處理設備中的計算機可讀存儲介質中。用于執行本公開操作的計算機程序指令可以是匯編指令、指令集架構(ISA)指令、機器指令、機器相關指令、微代碼、固件指令、狀態設置數據、或者以一種或多種編程語言的任意組合編寫的源代碼或目標代碼，所述編程語言包括面向對象的編程語言—諸如Smalltalk、C++等，以及常規的過程式編程語言—諸如“C”語言或類似的編程語言。計算機可讀程序指令可以完全地在用戶計算機上執行、部分地在用戶計算機上執行、作為一個獨立的軟件包執行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執行、或者完全在遠程計算機或服務器上執行。在涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網絡—包括局域網(LAN)或廣域網(WAN)—連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利用因特網服務提供商來通過因特網連接)。在一些實施例中，通過利用計算機可讀程序指令的狀態信息來個性化定制電子電路，例如可編程邏輯電路、現場可編程門陣列(FPGA)或可編程邏輯陣列(PLA)，該電子電路可以執行計算機可讀程序指令，從而實現本公開的各個方面。這里參照根據本公開實施例的方法、裝置(系統)和計算機程序產品的流程圖和/或框圖描述了本公開的各個方面。應當理解，流程圖和/或框圖的每個方框以及流程圖和/或框圖中各方框的組合，都可以由計算機可讀程序指令實現。這些計算機可讀程序指令可以提供給通用計算機、專用計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器，從而生產出一種機器，使得這些指令在通過計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器執行時，產生了實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作的裝置。也可以把這些計算機可讀程序指令存儲在計算機可讀存儲介質中，這些指令使得計算機、可編程數據處理裝置和/或其他設備以特定方式工作，從而，存儲有指令的計算機可讀介質則包括一個制造品，其包括實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作的各個方面的指令。也可以把計算機可讀程序指令加載到計算機、其它可編程數據處理裝置、或其它設備上，使得在計算機、其它可編程數據處理裝置或其它設備上執行一系列操作步驟，以產生計算機實現的過程，從而使得在計算機、其它可編程數據處理裝置、或其它設備上執行的指令實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作。附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本公開的多個實施例的系統、方法和計算機程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或指令的一部分，所述模塊、程序段或指令的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。在有些作為替換的實現中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。例如，兩個連續的方框實際上可以基本并行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執行規定的功能或動作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現。以上已經描述了本公開的各實施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的范圍和精神的情況下，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。 本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中的技術的技術改進，或者使本
技術領域：
的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。當前第1頁1 2 3