基于鲁棒控制的油藏注采优化研究

发布时间：2017-06-13 05:01

  本文关键词：基于鲁棒控制的油藏注采优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：注水开发作为实现长期高产和稳产的重要技术手段被广泛用于我国油田开发,注采优化是实现油藏开发效果维持在最优状态的重要途径之一。然而实际生产开发过程受诸多不确定因素的影响,如外界噪声的不确定扰动(孔隙度、渗透率等参数变化),执行的不确定扰动(设备老化、执行误差)等都会使工艺参数出现波动,导致实际注水开发偏离理想方案,降低采收率。因此,需要有新的对策和措施来解决此类水驱油藏注采不确定性优化问题。本文正是将油藏模型系统的不确定性考虑到优化设计中,提出一种基于鲁棒控制的油藏注采优化方法。该方法在考虑实际油藏生产中不确定因素的基础上,建立以生产净现值(Net Present Value,NPV)最大为目标的水驱油藏开发鲁棒优化模型。设置注水井的注入量和生产井的井底压力为控制变量,饱和度为状态变量。考虑物质守恒原理和油藏的实际情况,将油藏渗流微分方程组以及各井流量、压力的上下限作为模型约束条件。结合序列二次规划(Sequential Quadratic Programming,SQP)算法对模型进行求解。SQP具有良好全局收敛性,是求解复杂非线性约束优化问题的最有效方法之一。求解过程中,利用伴随法求取目标函数关于控制变量的梯度值;采用拟牛顿法(Broyden Fletcher Goldfarb Shanno,BFGS)实现Hessian矩阵的更新。最终获得使目标函数最大的油藏注采工作参数。通过一个二维无流动边界的两注两采油藏概念模型进行仿真实验,验证了算法的可行性和有效性。与此同时,根据某油田区块实际情况进行水驱油藏注采优化,验证了基于鲁棒控制的水驱油藏注采优化方案,不仅可以有效改善注水开发效果,而且在油藏生产系统受不确定因素干扰时,能够具有更加出色的鲁棒性和稳定性。
【关键词】：油藏注采优化 鲁棒控制 序列二次规划 梯度算法 MRST
【学位授予单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究目的及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 油藏生产优化12-15
• 1.2.2 油藏闭合式生产15-17
• 1.3 现存问题及研究内容17-20
• 1.3.1 水驱油藏注采生产优化存在的问题17-18
• 1.3.2 主要研究内容18
• 1.3.3 技术路线18-20
• 2 水驱注采工艺分析20-23
• 2.1 注水参数20-22
• 2.1.1 注水量20-21
• 2.1.2 注水压力21
• 2.1.3 注水温度21-22
• 2.2 注采工作制度22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 水驱注采方案的鲁棒建模23-41
• 3.1 水驱油藏数值模拟模型23-28
• 3.1.1 油藏两相流动方程24-26
• 3.1.2 多相流模型隐式求解方法26-28
• 3.2 水驱注采最优化模型28-32
• 3.2.1 最优化问题数学模型的构成28-29
• 3.2.2 水驱注采优化的数学模型29-32
• 3.3 水驱注采的鲁棒优化模型设计32-36
• 3.3.1 鲁棒优化的提出及定义32-34
• 3.3.2 鲁棒优化的数学模型34-36
• 3.4 基于MRST的油藏模型建立36-38
• 3.4.1 MRST简介36-37
• 3.4.2 MRST油藏模型构建37-38
• 3.5 仿真实验38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4 水驱油藏注采优化模型求解41-57
• 4.1 序列二次规划求解方法41-42
• 4.2 鲁棒优化求解42-47
• 4.2.1 伴随梯度的求解44-45
• 4.2.2 Hessian矩阵的更新45-47
• 4.3 优化程序编制47-48
• 4.4 仿真模拟48-56
• 4.4.1 注采方案优化结果对比及分析48-55
• 4.4.2 结论55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 油田注采优化实例分析57-64
• 5.1 油田基本概况57
• 5.2 油藏数值模拟研究57-58
• 5.3 油藏动态注采优化方案58-64
• 5.3.1 鲁棒优化模型58-59
• 5.3.2 优化结果及分析59-64
• 6 结论及展望64-66
• 6.1 结论64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 作者在攻读学位期间发表的论著及取得的科研成果70

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