现代控制理论在闭环油藏管理中的应用.pdfVIP

始籼 藏 簟21●第4期 2O14年8月 DOI：10．3969／j．issn．1006—6535．2014．04．002 现代控制理论在 闭环油藏管理中的应用 聂建英，左 信 ，胡意茹 (中国石油大学 ，北京 102249) 摘要 ：20世纪90年代兴起和迅速发展 的智能井技术 ，可以实现对井下工况近乎连续的监测与 控制，这一硬件条件极大地推动了被动、消极的传统油藏管理 向主动、积极的现代油藏管理的 转变。在参考大量文献的基础上，首先介绍经典控制理论在石油开发过程中的应用，分析智能 井的永久式井下监测设备以及井下流入控制阀在控制过程 中分别作为检测变送单元和执行单 元的特点和优势。闭环油藏管理理念是在智能井技术的基础上提 出的，是现代控制理论应用 于上游石油工业的载体。它将现代油藏管理考虑成基于模型的闭环控制过程，其核心主要包 括模型降维、基于数据同化的模型更新以及基于油藏模型的优化控制 3部分。针对油藏注水 采油过程 ，从油藏模型、优化 目标和研究现状 3方面对优化控制理论 的相关应用进行 了详细探 讨。对现代控制理论在闭环油藏管理中的应用进行 了展望。 关键词：智能井；闭环油藏管理；水驱；现代控制理论 ；应用概述 中图分类号：TE319 文献标识码 ：A 文章编号：1006-6535(2014)04-0007—06 尺度优化的控制理论，以及气象学海洋学处理大规 引 言 模流体模型(多达上百万个状态变量)的数据同化 世界上许多在产的大型油气 田在经历了增产、 技术引入现代油藏管理。基于模型的油藏多孔介 稳产阶段后，在 20世纪90年代都相继进入产量递 质中多相流前缘控制，为现代控制理论在上游石油 减阶段，依靠天然能量采油已无法保持有效的工业 工业 中广泛应用提供了新契机。 产能。利用人工注水保持油层开采压力提高产量 1 石油开采控制模式 的方式，在世界范围内获得 了广泛应用，是油 田的 主要开采方式。但是受油藏非均质性等复杂地质 将经典闭环控制理论应用于石油开发，首先需 要在管理决策、经济评价、油气储运等各个部门对 条件的影响，二次注水采油方法只能达到 20％～ 产量的约束条件下，根据油藏模型制订开发区块的 40％的原油采收率，还有 2／3的剩余油被留在地 目标产量，作为控制回路的设定值。将该 目标产量 下 ¨J。20世纪90年代兴起和快速发展的智能完 与智能井开采系统获得的实际产量相比较，根据偏 井技术 (smartwells、intelligentwells或 i—wells)，为 差和油藏模型，控制器输出相应控制指令操纵智能 提高水驱采收率提供 了新的思路。行业预计通过 井流入控制阀动作，达到控制生产的 目的。图1为 智能井技术，原油采收率能够达到 70％甚至更 石油生产过程的闭环控制框图。事实上，油藏模型 高 ]。随着智能井硬件技术的成熟 ，如何充分利