(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111682843.0 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 中国石油大 学 （北京） 地址 102299 北京市昌平区府学路18号 (72)发明人 李国欣　鲜成钢　李曹雄　申颍浩　 葛洪魁　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 王春霞 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 一种立体开发井网的优化设计和布井方法 (57)摘要 本发明公开了一种立体开发井网的优化设 计和布井方法。 本发明方法的原理是将井距优化 的实际问题转化为有条件约束的非线性多元协 同优化的最小值求解问题。 针对立体井网开发的 特点， 能够对每个开发单元进行建模并基于优化 方法求得优化后的井距， 并能在给定三维直角坐 标系中的三维帕累托前沿面上表征最优解集， 实 现对每个开发单元在整体上中所处的地位和优 化潜力的直观评估。 进一步在更新各类 常数和参 数后， 通过监测输入参数的变化， 能够重新计算， 实时更新最优解在空间中的位置， 为判断方案是 否更为有利提供决策结论。 本发明方法计算简 单， 原理易懂， 直观有效， 计算 迅速， 可操作性强。 权利要求书3页 说明书7页 CN 114329729 A 2022.04.12 CN 114329729 A 1.一种立体开发井网的优化设计和布井方法， 包括如下步骤： Ⅰ)获取目标层的基础物性， 根据物性在纵向上划分开发单元， 各个所述开发单元呈叠 合状且渗 流场相互独立； Ⅱ)基于物探资料， 工程实践资料以及临井经验要求， 确定地层及开发常数取值； 确定 被优化参数， 优化目标参数 的种类和取值范围， 作为各参数 的边界条件， 其中， 地层及开发 常数和被优化 参数作为输入参数， 优化目标参数作为输出参数； III)给定约束条件， 满足控制储量判别系数β1≥1且井距可 行性系数β2≥1； IV)针对单个开发单元， 建立井网井距计算模型， 所述井网井距计算模型包括井距计算 子模型、 经济评价子模型和单井平均采收率评价子模型， 在各个子模 型中， 通过各自的输入 参数求解输出参数； 被优化参数包括R， LH， Q0， T， 以及计算Cuni_well_d， Cuni_well_m， Nuni_well_H， Huni_well所用到的被 优化参数； V)以第Ⅱ)步的被优化参数作为自变量， 以第 Ⅱ)步的边界条件作为自变量边界条件， 以第III)步的条件作为自变量约束函数/约束 方程， 以第IV)步的井网井距计算模 型中的各 个子模型作为目标函 数， 求解针对优化目标参数Lwell， 1/IRR， 1/R1的多目标优化的最小值问 题， 得到优化目标参数Lwell， 1/IRR， 1/R1构成的帕累托 最优解集； VI)以1/I RR、 1/R1、 Lwell为三维直角坐标系的x坐标、 y坐标、 z坐标， 将求得的帕累托最优 解集绘制到三维直角坐标系中， 形成三维帕累托前沿面， 从三维帕累托前沿面中选出Lwell 最小的点作为最优解， 最优解对应的Lwell， IRR， R1的值作为最优目标取值， 最优目标取值及 其对应的被优化 参数取值作为该 单个开发单 元的优化结果； VII)针对步骤I)中的每一个单独的所述开发单元， 重复步骤II) ‑VI)， 得到立体井 网中 所有开发单 元的被优化 参数取值， 实现立体开发井网的优化设计； VIII)按照立体井网中各个开发单元对应的被优化参数部署水平井， 实现立体开发井 网的优化设计及布井， 其中， 相邻两开发单 元中的水平井纵向上交错布置； IX)更改地层及开发常数， 重复步骤I) ‑VIII)， 研究不同地层及开发目标层系下的最优 布井方案， 为多个地层 及开发目标层系的立体开发井网的优化设计和布井提供决策。 2.根据权利要求1所述的立体开发井网的优化设计和布井方法， 其特征在于： 所述井距 计算子模型中， 通过输入参数求 解输出参数， 其关系式为： 其中， Nuni_well_H， Huni_well， Hlayer， R， SH， LH为输入参数； Lwell为输出参数。 3.根据权利要求1或2所述的立体开发井网的优化设计和布井方法， 其特征在于： 所述 经济评价子模型中， 通过输入参数求 解输出参数， 其关系式为： 其中P(t)， D0， Q0， T， Cuni_well_d， Cuni_well_m为输入参数； 输出参数为单井平均内部收益率 IRR， 求满足上述等式条件成立的所有IRR的解， 从所有解中， 挑选满足取值范围条件0≤I RR ≤1的所有实数解中的最小值作为经济评价子模 型的输出参数IRR的取值； |sgn(x)|表 示对权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114329729 A 2变量x进行符号 函数运算后取绝对值； [x]表示对 x的取整运 算。 4.根据权利要求1 ‑3中任一项所述的立体开发井网的优化设计和布井方法， 其特征在 于： 所述单井平均采收率评价子模型中， 通过输入参数求 解输出参数， 其关系式为： 其中D0， Nuni_well_H， Q0， T为输入参数； 输出参数为单井平均采收率R1； 上述式中， 地层及开发常数包括Hlayer， SH， P(t)， D0以及计算Cuni_well_d， Cuni_well_ mNuni_well_H， Huni_well所用到的地层 及开发常数。 5.根据权利要求1 ‑4中任一项所述的立体开发井网的优化设计和布井方法， 其特征在 于： 按照下式得到Nuni_well_H： Nuni_well_H＝2n1α3LfLLHfSH 式中， α3表示泄油半径 影响系数， 定义为裂缝平均半缝长与裂缝平均有效支 撑半缝长的 比值， LfL表示裂缝平均有效支撑半缝长， n1表示有效改造系数， 其定义为在沿水平段长度方 向上， 有效的压裂改造段累计长度与 压裂改造段累计长度之比， SH表示单层系的储量丰度， LHf表示单水平井沿井路径方向上压裂改造段累计长度； 按照下式得到单井有效缝高Huni_well： Huni_well＝min( α4HfH,Hlayer) 式中， α4表示有效缝高影响系数， 定义为缝高与有效支撑缝高的比值， HfH表示有效支撑 缝高， Hlayer表示小层厚度， 运 算符min(A,B)表示取变量A与B的最小值。 6.根据权利要求1 ‑5中任一项所述的立体开发井网的优化设计和布井方法， 其特征在 于： 按照下式得到 Cuni_well_d和Cuni_well_m： Cuni_well_d＝α1(CvLv+CHLH+CHfLHf) Cuni_well_m＝α2Cuni_well_d 式中， Cv表示纵向上每千米直井钻完井成本， CH表示每千米水平井钻完井成本， CHf表示 每千米压裂段施工总成本； Lv,LH,LHf分别表示设计平均直井长度、 设计平均水平井长度和 单水平井沿井路径方向上压裂改造段累计长度， 其中LH＞LHf； α1表示集约化作业所造成花 销减少而产生的系数， α2表示维护成本系数。 7.根据权利要求1 ‑6中任一项所述的立体开发井网的优化设计和布井方法， 其特征在 于： 1)根据下式得到控制储量判别系数β1； 式中， Nuni_well_H表示单井控制储 量， Nuni_well1表示底线成本下的单井控制储 量， 其表达式 为： 式中， R表示单井规划采收率， P表示原油底线成本价格； 2)根据下式得到井距可 行性系数β2；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114329729 A 3