[发明专利]一种基于自适应代理模型的致密油藏压裂水平井优化方法

说明书

本发明公开了一种基于自适应代理模型的致密油藏压裂水平井优化方法,包括以下步骤：S1.确定优化参数x，建立目标函数J(x)，确定初始设计空间D；S2.初始化参数k＝1，在空间D取样X⁰，对样本数据X⁰进行处理得到样本S3.将变量X⁰带入油藏数值模拟器，求取初始变量目标函数值J(X⁰)，将存于样本点数据库，通过与J(X⁰)的对应关系，建立第k次高斯过程代理模型；S4.通过加点及重要设计空间，进行第k次高斯过程代理模型的自适应过程；S5.在收敛准则满足时停止迭代，否则转入步骤S6；S6.令k＝k+1，更新重要设计空间和样本点数据库，然后转入步骤S4。本发明采用水平井布井和压裂的一体化优化设计，有利于获得准确的最优布井及压裂参数，对于致密油藏开发具有重大意义。

技术领域

本发明涉及致密油气藏的勘探开发，具体是涉及一种基于自适应代理模型的致密油藏压裂水平井优化方法。

背景技术

致密油气藏是继页岩气藏之后全球非常规油气勘探开发的又一个新热点，在低渗透油藏开发中压裂水平井已成为最重要的技术手段。压裂水平井开发投资费用昂贵，井位选择不当将难以满足油藏的开发效率以实现相应的经济效益。同时，在致密油藏开发总费用中，钻井费用及压裂费用所占比例极大，因此在以经济效益为目标进行水平井井位、井型设计时，应同时考虑钻井和压裂，进行一体化优化设计。

当前井位布置及压裂设计方法主要基于半人工方法，即通过油藏地质专家与油藏工程师整合地震数据、地磁场数据、地应力分布数据以及其它井的测井数据、岩心数据和生产数据等有用信息，结合油藏数值模拟器的响应对井位和压裂参数进行优化。对于地质描述简单的小油藏，可靠的地质信息和油藏工程专业知识相结合，可能能够得到接近于最优解的几个候选的油藏开发设计方案。但对于地质结构复杂的大型油藏，半人工方法不太可能提供出接近最优的方案。随着计算机技术的发展，目前海内外的研究学者在处理油藏布井、压裂等生产优化问题时，大多采用数值模拟技术与相关的优化算法相结合的方法进行研究。基于优化理论的布井和压裂设计方法，其基本思想是，将布井及压裂优化问题转换为最优化问题，以井位、井型、裂缝条数、裂缝长度等作为待优化变量，以累产油量最大或经济效益最大作为优化目标，通过优化算法对最优化问题进行求解来获得最优的布井及压裂参数。这类方法需要结合数值模拟对成千上万套方案下的开发效果进行预测对比，迭代寻找最优值，计算量巨大。为了减少数值模拟所带来的巨大计算量及时间耗费，代理模型技术成为一种有效方法，其与优化算法结合进行油气藏优化设计的方法已经成为了国内外研究的热点。

目前，采用粗化的油藏模型，可以在优化过程中使用网格划分较粗的油藏数值模拟预测开发效果，相比精细的油藏数值模型，虽计算精度下降，但单次模拟所花费的时间大大降低，不过这种方式难以实现压裂水平井裂缝参数的优化；采用压裂水平井布井参数与压裂参数分开优化的方式，能够实现布井及注采参数的优化，在确定压裂水平井的最佳裂缝参数时，进一步结合储层地质特征、不同位置的裂缝长度组合、裂缝导流能力组合优化形成压裂水平井多套方案，通过对比对方案进行优选，但是未采用水平井布井和压裂的一体化优化设计技术，得到的解往往是次优解。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于自适应代理模型的致密油藏压裂水平井优化方法，采用水平井布井和压裂的一体化优化设计，有利于获得准确的最优布井及压裂参数。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于自适应代理模型的致密油藏压裂水平井优化方法，包括以下步骤：

S1.确定压裂水平井一体化优化设计需要优化的参数x，以净现值最大，建立目标函数 J(x)，根据油藏实际条件，确定优化参数的初始设计空间D；

S2.初始化参数k＝1，在优化参数设计空间取样X⁰，将样本数据X⁰预处理得到处理后的样本