油藏生产闭合优化控制理论研究

As a main developing direction in oil industry, smart fields play a very important role on enhancing oil recovery and maintaing the oil supply. Theoretical research on reservoir production closed-loop optimization control is the core content of smart fields,and belongs to large-scale system control optimization problem. It is mainly investigated for real-time reservoir model inversion and production parameter optimization control, which aims at with reducing the oil field development uncertainty and improving the production development benefits it is difficult to apply to the actual reservoir closed-loop optimal control. The project focuses on the two core issue of closed-loop produciton optimization to perform the following research: 1) Based on the priori geological information, propose a new parameterization method for reservoir simulation inversion problem which can be efficiently applied for solving the accurate parameter inversion of the large-scale reservoir model.2) Create a novel production optimization method for the short-term and long-term economic multi -objective model to make the optimal control more feasible for oil field development planning and reduce production risks. The project aims to establish a comprehensive reserviori production closed-loop optimization control method, and provide theoretical support for real-time control of smart oilfields.

智能油田是未来石油工业的主要发展方向，对于进一步提高原油采收率、保障石油供给需求具有至关重要的作用。油藏生产闭合优化控制是智能油田理论研究的核心内容，属于大系统控制优化问题，主要用于解决油藏模型的实时反演和生产开发参数的优化控制，实现降低油田开发不确定性，提高生产开发效益的目的。本项目重点针对闭合优化中的两个核心问题进行以下研究： 1) 基于先验地质信息建立油藏模拟反问题求解参数降维方法，用于进行大规模油藏模型的准确快速反演；2）建立考虑油藏长短期经济效益的多目标生产优化方法，实现控制方案更加符合油田开发规划和降低生产风险的目的。本项目旨在形成一套完备的油藏生产闭合优化控制方法，为智能油田的实时调控提供理论支持。

智能油田是未来石油工业的重要发展方向，对于进一步提高原油采收率、实现油气资源智能开采具有至关重要的作用。油藏生产闭合优化控制是智能油田理论研究的核心内容，属于大系统控制优化问题，主要用于解决油藏模型的实时反演和生产开发参数的优化控制，实现降低油田开发不确定性，提高生产开发效益的目的。在国家自然基金的资助下，针对闭合优化中的两个核心问题开展研究，取得的主要成果包括：1）针对自动历史拟合问题多解性强、反演参数多、直接求解困难等问题，建立了基于先验地质模型的自动历史拟合参数降维求解方法，可用于进行大规模油藏模型的快速反演；2）鉴于油藏闭合控制优化无法获取解析梯度的局限性，提出了一种新的近似扰动梯度升级算法，该近似梯度恒为上山方向，且SPSA和EnOpt等两种常用的无梯度算法是该算法的两种特殊形式，数值实验显示该算法相比SPSA算法可提高1倍以上计算效率；3）基于增广拉格朗日函数法建立了考虑长短期经济效益的多目标油藏生产控制方法，优化所得控制方案能够保证不降低长期开发目标下，最大化短期效益，加快资金回收，更符合油田实际经营规划的需要；4）综合上述优化理论进行油藏闭合优化控制测试显示，反演结果获得了准确的油藏模型估计，优化方案相比常规开发方案显著的提高了注水波及效率、经济效益提高了约20%。本课题丰富了现有油气田开发理论，开辟了油田开发方案制定的新途径，促进了油藏开发管理智能化水平的发展。