基于主成分分析法和灰色关联法的低产低效井主控因素评价.pdf
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1、第 卷 第 期 重庆科技学院学报(自然科学版)年 月基于主成分分析法和灰色关联法的低产低效井主控因素评价付雨萱 谭成仟 侯 斌 郑晓梅 杨雨希 潘景宇(.西安石油大学 地球科学与工程学院 西安.中国石油长庆油田分公司 第八采油厂 西安)收稿日期:基金项目:陕西省教育厅专项科研计划项目“裂缝性碳酸盐岩气藏准工程尺度两相流动过程与机制研究”()作者简介:付雨萱()女在读硕士研究生研究方向为油气田开发地质通信作者:谭成仟()男博士教授博士研究生导师研究方向为地球物理测井资料处理与解释、油藏精细描述及油藏地质建模摘要:根据动静态数据分析资料将研究区低产低效井分为 类即投产初期即高含水型、含水快速上升型
2、、投产即低产液型和液量持续下降型并对其主控因素进行评价分析 首先应用 软件进行主成分分析剖析 项动静态参数的相关性对形成低产低效井的主控因素进行排序并将其中相关系数大于.的参数定义为主控因素然后筛选出部分主控因素用于主成分分析进而运用灰色关联法进一步判别其中引起低产低效的主控因素 通过分析确认这 类低产低效井的主控因素分别为渗透率非均质性、动态裂缝条数、改造参数大小、压力保持水平关键词:低产低效井 主成分分析 灰色关联法 低渗透油藏中图分类号:文献标识码:文章编号:()随着开发日久油田低产低效井的数量逐年上升其成因和主控因素研究备受关注 研究人员从各个角度分析了低产低效井的成因 结果表明其主控
3、因素具有一定的复杂性 为此可引入实用的主成分分析法和灰色关联法对其主控因素进行综合评价 本次研究将在现有成果的基础上结合地质条件和工程条件运用主成分分析法和灰色关联法对研究区各类低产低效井的主控因素进行综合评价 研究区低产低效井划分研究区位于鄂尔多斯盆地姬塬油田东南缘铁边城其构造位置属于伊陕斜坡与天环坳陷的过渡带研究区主要油层为铁边城地区三叠系延长组长、长 油层组铁边城低产低效井主要分布于三叠系油藏涉及 余区块本次研究以其中 井区为重点进行分析研究区低产低效井逐年增多且成因复杂 综合分析油井生产动态特征可将研究区低产低效井分为投产初期即高含水型、含水快速上升型、投产即低产液型、液量持续下降型等
4、 类且以含水快速上升型和液量持续下降型为主根据低产低效井的定义并结合其动静态数据分析资料对研究区 口各类型低产低效水平井作了梳理)投产初期即高含水型 此类井的特征主要表现为投产前 年含水率大于 其生产动态为投产初期含水率过高产油力不足平均日产油量基本小于.)含水快速上升型 此类井的特征主要表现为平均含水率大于 或含水率呈台阶式快速上升其生产动态为油井投产初期含水率低生产过程付雨萱等:基于主成分分析法和灰色关联法的低产低效井主控因素评价中含水率快速上升)投产即低产液型 此类井的特征主要表现为投产前 年产液量小于 其生产动态为油井产油量低生产过程中含水率相对稳定)液量持续下降型 此类井的特征主要表
5、现为生产中期油井产液量持续下降其生产动态为产油量随之明显降低含水率较为稳定目前研究区有 口低产低效井 其中:口井为投产初期即高含水型占低产低效井总数的 口井为含水快速上升型占低产低效井总数的.口井为投产即低产液型占低产低效井总数的.口井为液量持续下降型占低产低效井总数的.低产低效井主控因素分析低产低效井的形成通常与多个复杂因素的不同影响程度有关可运用主成分分析法从中找出主控因素并加以判别 由于不同因素之间的关联程度不同因此可通过灰色关联分析法对各变量的关联度或发展趋势进行定量描述 在此将主成分分析法和灰色关联法结合起来对低产低效井的主控因素加以判别.主成分分析法的运用.基本原理主成分分析是指通
6、过正交变换将原随机矢量和与其无关的新随机矢量转换为另一种新随机矢量其代数形式可表示为将原随机矢量的协方差矩阵转换为对角矩阵 从几何意义上理解就是将原始的坐标系统转换为新的正交坐标系统使其指向分布最广的 个正交方向 在此基础上对多维变量系统进行降维使其转化为高精度的低维变量并通过构建合适的价值函数进一步将其转化为一维系统.基本步骤)为了消除量纲的影响预先对数据统一进行标准化处理 假设:有 个用于分析的指标变量评价对象共有 个表示第 个评价对象的第 个指标 此时可将各指标 转换成标准指标:()()()()式中:第 个评价对象第 个指标的标准指标 第 个指标的平均值 第 个指标的标准差对应地称 为标
7、准化指标变量且:()式中:第 个评价对象的标准指标 第 个评价对象的标准差)建立变量之间的相关系数矩阵 即:()()()式中:反映、之间关系的指标 第 个评价对象第 个指标的标准指标 第 个评价对象第 个指标的标准指标)求解相关系数矩阵 其特征值为 即特征向量为 即:()()由特征向量组成 个新的指标即 个主成分():()计算主成分的综合得分 首先计算特征值的信息贡献率和累计贡献率:()()式中:第 个评价对象的特征值 第 个主成分的信息贡献率 个主成分的累计贡献率然后在 接近于 的情况下将前面的 个指数变量 作为主要分量以取代 个指数变量从而对 个主要分量进行全面分析 计算综合得分:()付雨
8、萱等:基于主成分分析法和灰色关联法的低产低效井主控因素评价.判别结果针对 井区选取孔隙度、渗透率、初始含水饱和度、变异系数、极差、突进系数、隔层厚度、夹层厚度、油厚、动液面、对应水井的注水强度、注采比、压力保持水平、砂量、砂比、排量等参数通过主成分分析对这 项参数进行排序进而找出主控因素首先应用 软件对各影响因素进行主成分分析将统计得到的低产低效井基本信息视为一个矩阵(横向是主控信息、纵向是井号)然后对矩阵进行标准化和正交变换处理最后根据正交矩阵的特征值计算各因素隶属度 每个因素的隶属度皆可反映其对于低产低效井成因的贡献在此以含水率快速上升型井为例进行分析由 项参数与关键产能的相关系数可知造成
9、各类低产低效井的主控因素包括地质、工程因素如:从判别出的 个主成分中取第 个主成分将相关系数.以上的参数视为主控因素其中投产初期即高含水型井的产能与渗透率的相关系数最大含水快速上升型井的产能与动态裂缝条数的相关系数最大裂缝条数的影响作用明显在后面的分析图上省略其数据投产即低产液型井的产能主控因素为改造参数液量持续下降型井的产能主控因素为压力保持水平对 类低产低效井的影响因素进行主成分排序结果如图 图 所示 从中可以看出:)投产初期高含水型井的主控因素按其影响从大到小依次为变异系数、夹层厚度、隔层厚度、突进系数、砂比、砂量)除了动态裂缝条数的主控作用外含水快速上升型井的主控因素按其影响从大到小依
10、次为初始含水饱和度、渗透率、变异系数、注采比、突进系数、砂比)投产即低产液型井的主控因素按其影响从大到小依次为砂比、砂量、油厚、压力保持水平、孔隙度、渗透率、突进系数、变异系数、排量)液量持续下降型井的主控因素按其影响从大到小依次为压力保持水平、夹层厚度、动液面、孔隙度、突进系数、隔层厚度.灰色关联法的运用.基本原理灰色关联法是一种基于多因素的数学分析方法根据各因素之间的关系进行灰色关联度计算从而确定各因素的关系强度、大小和顺序 其中主要因素序列与行为因素序列的灰色关联度越高二者的关系就越密切行为因素序列对主因素序列的影响也就越大图 投产初期即高含水型井影响因素主成分分析结果图 含水快速上升型
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