[发明专利]一种基于闭环框架的表面活性剂驱油集成调度优化与控制方法

说明书

本发明提出一种基于闭环框架的表面活性剂驱油集成调度优化与控制方法，包括如下步骤：(S1)建立表活剂驱模糊规划模型，(S2)采用概率规划算法完成去模糊化处理，(S3)建立决策层规划模型，并提出量子退火‑双精英量子蚁群算法求解，(S4)建立缓冲层模型并求解，以解决时间域的失配问题，(S5)建立控制层模型，并提出模糊自适应最优控制方法求解，(S6)将控制层的输入和状态嵌入至决策层，完成闭环框架的循环计算，给出表活剂驱油集成调度、优化与控制一体的注采方案。本发明填充了目前关于表活剂驱油集成规划与控制研究领域的空白，集不确定因素处理、油井开关调度、表活剂长期注采策略与短期控制方案优化为一体，可为油田开发表面活性剂驱油提供技术支持。

一、技术领域

本技术属于表面活性剂驱油策略优化领域，尤其涉及一种基于闭环框架的表面活性剂驱油集成调度优化与控制方法。

二、背景技术

目前，我国许多老油田正处于高含水率、低出油率的阶段。为进一步提高原油采收率、扩展油田开发潜力，表面活性剂驱油技术作为一类高效稳定、已得到实际矿场验证的三次采油技术，研究其驱油策略优化方法的重要性不言而喻。

研究表面活性剂驱油优化方法，首先要了解表面活性剂的驱油机理：表面活性剂简称为表活剂，由亲油基和亲水基这两种极性各不相同的官能团组成，具有两亲的性质，在驱油过程中，能够显著减小油水两相的接触面张力，迫使油滴发生拉伸形变，更易发生横向移动；表活剂溶液还可以改善岩石表面的亲水性，打破并清理掉岩石表面附着的薄膜型原油；且表活剂增大了水中油滴的扩散能力，改善了油滴这类分散颗粒的稳定性，降低了原油重新聚合并粘在岩石上的可能性，从而提高原油采收率。

国内外目前关于表面活性剂驱油策略优化的研究主要聚焦于单油井的表活剂驱优化问题，通过采用最优控制或动态规划的方法求解模型，优化单一注入井的表活剂注入量，实现最大化利润或产油量的油田开发需求。而在实际驱油过程中，往往既要保证跨度几年的长期经济效益最大化，又会在含油饱和度较高的一个或几个月内要求原油产量达到指标要求。现存未解决的问题具体表现为：(1)对于注入井和采油井数目较多的大规模油藏开发问题，如何根据含水率、含水饱和度、开采潜力等已知油藏参数，在不同的驱油阶段同步实现各油井的开关策略调度和表活剂的注采方案优化，以获得最大的长期经济效益；(2)对于实际油田开发过程中存在的短期原油产量指标要求，如何对表活剂注采量进行精细控制，实现快速降低含水率、达到目标产油量的产业需求；(3)波动的原油价格等不确定因素会对表活剂驱油开发规划产生影响，如何基于原油价格的模糊概率分布，将不确定规划问题转化为确定性问题进行求解。对于上述多种表活剂驱油工业需求，科学系统地提出一种智能的、高效的表活剂驱油集成调度、优化与控制方法，最大化地降低计算复杂度，通过离线或在线计算，同步实现大规模油藏开发不同阶段的长期和短期指标，具有非常重要的理论研究意义和实际应用价值。

为此，本发明提出一种基于闭环框架的表活剂驱油策略优化方法，该方法集不确定因素处理、油井开关调度、表活剂长期注采策略与短期控制方案优化为一体，为大规模油藏开发表活剂驱油提供技术支持。

三、发明内容

本发明的目的是提出一种基于闭环框架的表面活性剂驱油集成调度优化与控制方法，该方法首先采用概率规划算法处理不确定信息，将模糊规划模型转化为确定性的决策层模型；然后基于量子退火-双精英量子蚁群算法求解决策层模型，计算最优的油井开关调度策略与表活剂驱长期注入方案；在此基础上，构建了一个缓冲层模型来处理决策层与控制层之间时间域上的失配问题；最后，建立了控制层模型，并提出了相应的模糊自适应最优控制方法求解表活剂驱短期控制轨迹，得到的控制变量和状态变量可返回至决策层模型中，更新后续的调度与优化方案。

本发明的目的通过以下技术方案来实现的：

基于闭环框架的表面活性剂驱油集成调度优化与控制方法，包括以下步骤：