氮氣泡沫調(diào)剖優(yōu)化實驗設(shè)計分析

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1利用實驗設(shè)計方法優(yōu)化影響氮氣泡沫調(diào)剖的參數(shù)

涉及到多因素時，各因素不僅各自獨立起作用，而且還彼此影響，相互結(jié)合起來對目標(biāo)變量起作用，即不僅各因素水平改變時對試驗指標(biāo)有影響，而且各因素的聯(lián)合搭配對試驗指標(biāo)也有影響。因此必須在單因素分析的基礎(chǔ)上，利用實驗設(shè)計方法進(jìn)行多因素分析。本文以西達(dá)里亞油田為例，在單因素分析的基礎(chǔ)上，選定注入時機(jī)為77%，將主段塞分為三小段塞間隔30d注入。根據(jù)油田實際情況利用實驗設(shè)計方法（DOE）選取表面活性劑質(zhì)量和濃度、氣液比、段塞PV數(shù)作為優(yōu)化參數(shù)，選擇增油量作為目標(biāo)函數(shù)，段塞組合的基本注入?yún)?shù)，基于單因素分析法得到的的各變量范圍確定了優(yōu)化設(shè)計時各參數(shù)的取值范圍。三變量三水平共27種組合，在DOE軟件中通過選用高斯方法可以獲取13種典型的方案組合，不同組合方案，模擬累計增油量和模擬截至?xí)r含水率下降值。由表3可以看出方案6的增油量最高，即為方案6的調(diào)剖效果最好，此時主段塞表面活性劑質(zhì)量濃度為0.75%，氣液比為1.5：1，注入PV數(shù)為0.15PV。因此在考慮多因素交互作用時，并不是某個變量值越高越好，必須利用試驗設(shè)計方法得到多個組合方案后再從中進(jìn)行優(yōu)選。剛開始注氣時進(jìn)入地層的氮氣對地層平衡產(chǎn)生了影響使得含水率出現(xiàn)波動，此時生成的泡沫質(zhì)量一般，氣體上覆至高構(gòu)造部位后增加了油藏內(nèi)部的彈性能，使得產(chǎn)水量增加，含水率上升。隨著注氣的繼續(xù)，一部分氣體隨液產(chǎn)出，地層條件逐步趨于穩(wěn)定，氮氣與表面活性劑溶液混合形成的高質(zhì)量氮氣泡沫開始發(fā)揮主導(dǎo)作用，調(diào)剖封堵高滲透層使井組含水率下降，在停止注劑一段時間后，泡沫逐漸破滅，泡沫質(zhì)量降低，調(diào)剖效果開始減弱，使得井組含水率開始緩慢上升，這些因素使得含水率曲線呈一“V”字形。

2增油量公式回歸

利用DOE正交試驗設(shè)計軟件對不同參數(shù)組合得到的增油量計算結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得到增油量計算公式為：Q=-692.4315+1425.7105×X（1）+8849.346×X（2）-5132.9525×X（3）-249.292×X（1）×X（2）-1915.98×X（1）×X（3）-4502.28×X（2）×X（3）-747.078×X（1）2-2742.1405×X（2）2+21174.05×X（3）2（1）數(shù)值模擬結(jié)果和公式回歸公式計算結(jié)果關(guān)系曲線，數(shù)模結(jié)果和公式計算結(jié)果對比表，二者很接近。計算結(jié)果最大相對誤差2.387%，13個方案平均相對誤差1.154%，表明回歸得到的增油量計算公式精確度較高，實用性較強(qiáng)。再次改變注入?yún)?shù)時不必利用CMG軟件進(jìn)行模擬

3參數(shù)顯著性分析

方差分析法是利用數(shù)理統(tǒng)計中F檢驗法判斷各因素對試驗指標(biāo)影響的顯著程度和可信程度。利用F分布表確定的臨界值，通過比較計算出各因素F值與臨界F值，判定各因素對評價指標(biāo)的影響是否顯著：大于臨界值時影響顯著，小于臨界值時影響不顯著。進(jìn)而確定影響評價指標(biāo)參數(shù)的主次順序。利用DOE試驗設(shè)計軟件對注入?yún)?shù)進(jìn)行多因素方差分析，可以快速的得到各因素的F值。檢驗水平α取為0.05時，臨界值F為10.13。因此可以看出表面活性劑質(zhì)量濃度對累增油量有影響但不顯著，氣液比對累增油量影響高度顯著，注入段塞尺寸對累增油量影響但顯著性不大。根據(jù)F值的大小，判斷出各注入?yún)?shù)對累增油影響的程度大小依次為氣液比，注入段塞尺寸和表面活性劑質(zhì)量濃度。

4結(jié)論及建議

（1）運用實驗設(shè)計對影響氮氣泡沫調(diào)剖的多參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在考慮多因素交互作用時，并不是某個變量值越高越好，必須利用實驗設(shè)計方法得到多個組合方案后再從中進(jìn)行優(yōu)選。

（2）優(yōu)化設(shè)計回歸的增油量方程有很高的精度，通過數(shù)值模擬結(jié)果和回歸公式計算結(jié)果對比，優(yōu)化設(shè)計所得到的方程平均相對誤差為1.15%。再次改變注入?yún)?shù)時不必利用CMG軟件進(jìn)行模擬計算，可直接通過公式計算，這將節(jié)省大量工作時間提高工作效率。

（3）實驗設(shè)計和響應(yīng)面方法可以克服傳統(tǒng)方法無法確定因素間交互作用的局限性，優(yōu)化油田開發(fā)方案。

作者：萬單靜 萬單梁 黃威 郭志文 馮海峰 單位：中原油田分公司內(nèi)蒙采油事業(yè)部 中原油田分公司采油一廠