油藏自动历史拟合研究进展

 油藏自动历史拟合自提出至今已有50余年的历史,在理论和应用研究方面都取得了长足进展。为总结油藏自动历史拟合领域的研究进展和关键技术,以油藏自动历史拟合的发展历程为主线,以油藏自动历史拟合的技术进展为核心,将油藏自动历史拟合分为萌芽、形成、发展和快速发展4个阶段,讨论了常用的优化方法和具有发展潜力的优化算法,对比了各优化算法的特点和适用范围,探讨了目前研究存在的问题,提出了油藏自动历史拟合的发展方向。     

无梯度多参数自动历史拟合方法

通过历史拟合以降低油藏地质参数的不确定性,提出一种稳定高效的无梯度多参数最优化调参技术,根据贝叶斯统计理论建立历史拟合最小化数学模型,并利用奇异值分解算法进行降维分解,然后采用基于方向导数的无梯度算法对该最优化问题进行求解。该方法同时实现了渗透率、孔隙度、相对渗透率、原油黏度及水体参数的拟合,进一步降低了反问题的不确定性。与人工历史拟合结果相比,基于降维方法的自动历史拟合结果表现出高度的一致性,节省了大量的人力与机时,证明了该方法的有效性与正确性。     

变分四维同化方法中的不连续问题

给出了变分四维同化方法中模式不连续时共轭公式的正确表述，并胜个简单的数值模式检验了理论的正确性。     

多模型的油藏模拟自动历史拟合方法研究

传统油气藏数值模拟通常仅建立单个随机地质模型,采用人工历史拟合方式获得符合油藏动态的地质模型并用于方案预测。但由于地质资料相对稀少且地层非均质性的客观事实存在,历史拟合问题必然存在多解性,所获得的单个地质模型无法保证准确反映地下真实情况。本次研究中首先利用静态地质资料生产大量随机实现,使用PCA降维方法减少模型数据量,再利用聚类方法挑选出多个特征各异的实现作为初始模型,采用基于SPSA算法的自动历史拟合方法,获得多个符合油藏动态却又包含不同特征的历史拟合模型。结果表明,多模型能够更接近地下的真实情况,产生的预测结果不再是单一动态曲线,而是具有多种开发可能性的一系列曲线,这样使预测更为科学可靠。     

北京地区一次强降水过程的多种观测资料四维变分同化试验

采用MM5非静力预报模式及其伴随模式系统,对2005年汛期北京地区的一次局地强对流降水过程进行了包括地面每3小时一次的湿度观测资料、北京地区自动站逐小时降水资料、北京地区逐30分钟GPS可降水量观测在内的多种观测资料的四维变分同化试验。结果表明,采用四维变分方法同化多种非常规中尺度观测资料后,模式成功地模拟出此次降水过程,不仅很好地修正了变分同化窗内的降水预报,同时也使同化窗口以后的降水预报获得了较为明显的改善,并且发现同化了多种观测资料后获得的最优初始场较原模式初始场对流不稳定能量显著增加,具有更利于降水形成的动力及热力条件。另外还对各种观测资料在四维变分同化中的相对重要性进行了分析。     

基于Open Inventor油藏四维展示方法研究

为了更加直观地展示油气水在地层中的运移情况,设计并实现了油藏四维展示的方法.在分析油藏数值模拟过程中建模与数模两部分所生成数据特点的基础上,通过研究当前主流行业软件(Petrel和Eclipse)的数据组织方式,以油藏数值模拟结果为基础,反算出展示油藏所需的空间数据和属性数据.结合油藏数据的特点,设计了用于油藏三维展示的Open Inventor场景库.根据石油开发地质研究的实际需求,设计并实现了油藏演变过程动态展示、油藏切块、感兴趣属性区间筛选、沿Z轴夸张等展示功能.由胜利油田某区块油藏数据的测试结果可知,本设计的方法合理、展示效率较高.     

用四维变分法同化自动站降水资料

用自动站降水资料作了四维变分同化试验.试验表明,由于它的加入,增加了初始场中的中尺度信息,改进了中尺度数值模式MM5的预报,增强了模拟开始阶段的降水量, 改进了降水量的落区预报,减弱了模式开始阶段的"spin-up"现象.试验还表明,自动站降水资料的时间变化信息,在同化时也起重要作用.     

北京地区一次强降水过程的多种观测资料四维变分同化试验

采用MM5非静力预报模式及其伴随模式系统,对2005年汛期北京地区的一次局地强对流降水过程进行了包括地面每3小时一次的湿度观测资料、北京地区自动站逐小时降水资料、北京地区逐30分钟GPS可降水量观测在内的多种观测资料的四维变分同化试验。结果表明,采用四维变分方法同化多种非常规中尺度观测资料后,模式成功地模拟出此次降水过程,不仅很好地修正了变分同化窗内的降水预报,同时也使同化窗口以后的降水预报获得了较为明显的改善,并且发现同化了多种观测资料后获得的最优初始场较原模式初始场对流不稳定能量显著增加,具有更利于降水形成的动力及热力条件。还对各种观测资料在四维变分同化中的相对重要性进行了分析。     

一种改进的单纯变维数算法

给出了一种新的向量标号法。在此基础上改进了ＶａｎｄｅｒＬａａｎ－Ｔａｌｍａｎ算法。对于连续函数，算法可以从研究的区域中任意点起始，从而产生一条线到解的分段线性路径，最后证明了算法的收敛性。     

集合卡尔曼滤波方法在非线性油藏问题中的应用

改进标准集合卡尔曼滤波方法,对非线性油藏的历史拟合及反演问题进行研究.油藏生产历史数据历史拟合过程中只对油藏模型参数进行更新,然后利用更新的模型参数从初始状态重新运行油藏数值模拟软件进行下一拟合时刻的生产预测,从而解决由于非线性引起的更新模型与更新动态场间的不一致性.利用改进方法对一个假定油藏的初始油水界面位置、渗透率场以及孔隙度场等参数进行估计,并与标准集合卡尔曼滤波方法的结果进行比较.结果表明,改进的集合卡尔曼滤波方法能得到很好的估计和预测结果.     

基于油藏开发动态的储层四维模型的建立

以注水开发40多年的胜坨油田一区沙二1~1层为例,综合不同时期地质、测井及开发动态资料,通过划分动态井网单元,连续追踪油藏井网布局变迁及开发动态变化,定量表征储层所经受的水驱程度,利用多无线性回归分析拟合储层参数随水驱程度的数学演化模型,并计算出开发不同阶段的储层参数,建立基于油藏开发动态的储层四维模型.研究表明:储层参数演化数学模型能够根据开发动态将油藏开发初始时期储层参数统一到开发后的任意时期,有效扩允各个时期地质建模数据点的数量和分布范围;基于油藏开发动态的储层四维模型不仅能够直观和定量地表征储层参数在历史时期的空间展布规律,还可通过油藏开发趋势分析对未来储层参数分布状态进行预测.     

一种基于扩展DOM树的Web数据自动抽取方法

Web数据抽取是当前的一个研究热点,目前还没有统一有效的抽取方法．在此提出一种研究思路,首先将Web页面的DOM树进行扩展,添加视觉特征和链接特征．然后计算多个相似页面的扩展DOM树中节点和子树的新颖度,接着由新颖度识别对象数据并且依据数据项角色抽取出数据,最后将对象数据保存为XML文档．通过实验分析,验证了这个方法具有较好的抽取效果．     

各种铁矿粉的同化性及其互补配矿方法

对来自巴西、澳大利亚、南非以及国产的19种铁矿粉的同化性进行了实验测定和考察分析,在此基础上研究了基于铁矿粉同化性的互补配矿方法,并设计了九组烧结优化配矿方案.结果表明:(1)不同类型铁矿粉的同化性存在显著差异,巴西赤铁矿和国产磁铁矿的同化性低,而澳大利亚含结晶水的赤铁矿的同化性高;(2)铁矿粉的烧损含量、气孔率和Al2O3含量等与其同化能力呈正相关关系;(3)SiO2和Al2O3以黏土形式存在的铁矿粉呈现出同化性较高的特征;(4)铁矿物晶粒小的铁矿石有相对高的同化性;(5)采用本研究的配矿方法,当劣质铁矿粉用量达50%水平时,仍可获得烧结技术指标和冶金性能优良的烧结矿,显示出基于同化性的互补配矿技术的有效性和优越性.     

一种基于数据服务匹配的数据集成方法研究

提出一种基于数据服务匹配的数据集成方法.该方法主要基于数据服务发布、注册和检索的方式工作,能更好地利用数据形式语义进行数据集成,并增强与语义web和描述逻辑推理等智能技术的融合.在介绍该方法的概念、思想和工作机制后,给出了基于数据服务匹配的集成查询检索算法,作为实现数据集成系统查询处理引擎的基础.实验结果表明,该算法能有效、可靠地工作.与传统数据集成方法相比,该方法的数据集成查询处理更为直接和灵活,具有良好的性能和可伸缩性,也不需要维护公共数据模式.     

基于并行粒子群优化算法的变分资料同化

为了提升粒子群优化算法(PSO)应用到实际大气和海洋模式的资料同化时的计算时效性,针对一种最新提出的基于方向的粒子群优化算法(PSOBD),使用消息传递接口(MPI)和整体同步并行(BSP)计算模型,设计PSOBD的并行算法,较好地实现了BSP结构下PSOBD的全局通信操作。为检验并行化后的PSOBD的计算时效,将其用于潜水方程的资料同化并与基于串行的PSOBD的同化数值试验结果比较。大量的孪生同化试验结果的统计分析显示,并行化后的PSOBD与串行PSOBD一样能产生高质量的同化结果,且计算时效相对串行PSOBD提高了13倍以上。这一结果为PSOBD算法用于实际模式的四维变分资料同化(4D-Var)提供了依据。     

基于支持向量回归的油藏瞬态压力拟合

试井技术是利用井底压力数据反演地层和井筒参数的方法,是典型的反问题。文章提出了一种基于支持向量回归的反演方法。首先使用随机算法生成试算算例;然后使用不同核函数下的支持向量回归模型对井底压力和压力导数进行拟合,选取误差最小的模型进行试井分析,利用BFGS算法对模型进行优化得到最优不确定参数组;最后比较计算值与观测值之间的压力、压力降落、压力降落导数,从而得到结果。结果表明,该方法能构建带有核函数的回归模型对井底压力以及压力导数进行拟合,拟合效果好、计算效率高,具有很好的应用前景。     

利用改进的并行粒子群算法对变分资料同化的研究

近年来,为了提高同化精度和减少同化时间,粒子群算法(PSO)被引入到数值天气预报资料同化中来.粒子群算法虽然令同化精度有所提高,但同化时间仍然存在较大缺陷.基于此,首先设计了一种改进的并行粒子群算法(P2PSO),然后应用于含不连续"开关"过程的变分资料同化中,与时变双重压缩因子粒子群算法(PSOTVCF)和动态权重粒...     

基于多种空间滤波方案的海温资料同化实验

为解决海洋资料同化中空间滤波方案选择的主观性问题,基于最优插值算法,借助现场资料分析系统(ISAS),分别试验高斯函数(Gauss)、二阶自回归函数(SOAR)以及贝塞尔函数(Bessel)作为拟合函数的空间滤波方案,同化全球实时海洋观测计划(Argo)温度剖面资料,并从多个角度比较分析场的质量,以期为寻找最优空间滤波方案提供借鉴。实验表明,Bessel函数方案同化结果的均方根误差最小,SOAR函数方案的均方根误差最大,但是在个别层次上,Bessel函数方案的误差大于其他2种方案;在多个典型层次上,Bessel函数方案的分析场能够分辨更多中小尺度的信息,这与Bessel函数本身可以揭示不同波谱能量误差分布的特性有关。结合海面动力地形数据和Argo剖面的分布状况分析,几个显著的中尺度冷暖中心分布是符合物理海洋学常识的。需要指出的是,在网格分辨率未提高的前提下,这些中小尺度的信号需要借助其他辅助资料和分析方法进行甄别。     

基于实测资料的水库动库容调洪数值解法

基于实测资料，使用动态水库水位-入库流量-库容关系曲线和水库调洪计算数值解法，提出了应用调洪数值解法于基于实测资料的水库动库容调洪方法，满足了水库动库容调洪计算的高精度与高速度的双重要求．大伙房水库实例研究验证了其良好效果．