GIS輔助的油藏動態分析系統構建

李功權

（長江大學地球科學學院，湖北 荊州434203）

隨著油氣田開發生產的深入，高采出程度、高產液指數、高含水的嚴峻形勢要求對油藏的開發狀況進行全面及時的了解［1］。隨著投產井數的逐步增加，油田開發生產的動態數據，如地質、油藏工程、注水、采油氣、分析化驗等數據越來越龐大，致使傳統的單一的研究方法已經不能夠滿足日常生產管理的需要，如對油層的分注、陪產等［2］。目前，各油田勘探開發數據庫已經初步建成，但開發的管理系統多數僅僅局限在數據的錄入、編輯、匯總、報表的生成及日常生產管理等方面，數據的綜合分析功能還不強，不便于指導油田生產管理［3］。GIS是對空間數據進行獲取、存儲、查詢、分析、展示和應用的計算機系統，利用GIS系統的功能對大量的開發生產數據進行實時分析，把查詢和分析結果以圖形化的形式展現在石油工程師面前，便于對油藏的開發形勢進行實時動態分析，對油藏開發細分、注采井網的完善、提高油藏的采收率有極大的指導作用［4－6］。筆者以GIS理論和技術作指導，利用SQL Ser ver構建空間數據庫，以Arc Engine開發環境下構建油藏動態分析系統，期望對油田開發生產中的多種信息進行整合，對數據庫進行深度挖掘，以圖件、報表等多種樣式、及時、快速、準確地將油藏綜合信息提供給油藏分析人員。

1 系統分析及設計

1.1 系統目標

利用地理信息系統（GIS）和空間數據庫（SDBMS）等技術，建立實時、高效、實用、可靠的油田開發動態管理系統，系統的具體實現目標如下：

1）完善的數據管理功能 針對油田開發生產中涉及到的各種數據，包括區塊的巖石特征數據、流體性質數據、平衡區數據、井生產歷史數據和初始場、動態場數據等。設計空間數據庫；建立功能齊全的數據管理模塊，實現油田、單元、單井等數據的導入、導出，也能將查詢的結果方便地導出。

2）方便、靈活的查詢手段 提供多種信息查詢方法，用戶根據自己的需要進行多種查詢，精確檢索出用戶所需的油田、開發單元、油水井的生產信息。

3）油田開發常用圖件的制作 油層頂面構造圖、油層連通圖、油藏剖面圖、含水分布圖、等壓圖、注水強度圖、采液強度圖、開采現狀圖、開采曲線、產量構成曲線、產量遞減曲線、水驅特征曲線、含水與采出程度關系曲線、水驅指數與采出程度關系曲線、存水率與采出程度關系曲線。

4）高效靈活的動態分析方法 按區塊、單井、單層分析各項開發指標，計算單層剩余可采儲量等。

1.2 系統功能設計

1）單井動態分析 作為井組和區塊動態分析的基礎，應分別對采油（氣）和注水（氣）井分別進行開發產量、壓力、含水等指標分析。主要功能是對單井按要求篩選，對篩選出單井的開發數據進行查詢、匯總、單井圖、分級匯總等操作，包括采油井分析、注水井開發數據以及新井分析3個子模塊。

2）井組動態分析 以單井分析為基礎，注水井為中心，剖析油井生產狀況。主要功能是對井組注水見效判別、井組內各小層開發指標的變化分析，對區塊的開發數據進行查詢、匯總、連通圖等圖件的自動生成、分級匯總等操作。

3）區塊動態分析 以單井、井組分析為基礎，對區塊作為整體進行評價，主要完成當前開發階段的分析評價，包括措施構成數據、新井開發數據、稠油綜合數據、三采綜合數據5個子模塊。其主要功能包括開發形勢分析、水驅狀況分析、儲量動用程度分析、油水分布情況分析、遞減規律預測以及對對區塊數據按要求篩選、匯總、編圖等操作。

圖1 系統總體結構

4）油田潛力分析 根據上述分析結果編制油層物性、剩余油分布、沉積微相等參數的平面分布圖及多參數平面分布的疊加分析，為確定調整挖潛有利目標、油藏整體開發規劃及調整部署提供決策支持。

1.3 系統總體設計

系統設計為清晰的3層架構：功能表現層、邏輯應用層和數據服務層（見圖1）。表現層是通過圖形用戶界面來表現系統可提供的功能與信息，并實現與用戶的動態交互。邏輯應用層是實現系統功能應用的核心層，包括底層的數據源管理組件、圖形繪制組件和專業算法組件。數據服務層提供數據存儲管理的服務，主要是用SQL Server數據庫存儲管理系統所需信息和空間數據等。

圖2 系統E－R圖

1.4 空間數據庫設計

許多開發資料都與空間位置有關，進行空間數據庫的設計是必不可少的環節［7］。空間數據可分為2大類：一類是地理數據，包括礦區地圖、集輸管網分布、地面設備分布；另一類是開發動態分析所需的空間數據，如連井剖面、單井生產數據、油層頂面構造、油層物性平面分布等。該系統的屬性數據管理以A2數據庫為藍本，重點研究油藏動態分析的相關數據表。系統主要用于區塊、井組、單井信息的查詢與動態分析，包含有油田、單元、單井基礎信息、生產信息等實體，并且相互間存在一定關系，圖2為其E－R圖。

2 系統功能實現

Arc GIS有一個定義明確的處理數據的模型（Geodatabase），該模型定義了所有在Arc GIS中可以被使用的數據類型，如coverages、柵格、影像以及不規則三角網（TINs），Geodatabase管理的地理信息數據和在RDBMS中的數據類型相同，支持在標準的數據庫管理系統（DBMS）表中存儲和管理地理信息，基于數據庫的geodatabases可以支持海量數據以及多用戶并發。可以采用Geodatabase來存儲本系統的空間數據，關系數據庫采用Sql Ser ver2008。

Arc GIS Engine是ESRI公司為GIS開發者提供的一套創建GIS程序的組件，可以快速方便地構建所需的GIS應用［8］。利 用 Arc GIS Engine，開發者也能將Arc GIS功能集成到一些應用軟件。其主要功能包括空間數據庫的訪問、空間分析方法、地圖的展現等（見圖3）。可見，Arc Engine提供的地圖基本功能給油藏動態分析提供查詢和數據編輯，其專題地圖的制作功能可以用來編制各種開采指標分布圖，其空間分析功能，特別是疊加分析功能可以幫助把多參數的平面分布圖疊加形成有利的挖潛區［9］。

圖3 Arc GIS Engine平臺功能

圖4 系統主界面

3 應用效果評價

根據系統設計架構，利用Arc Engine組件，采用C＃語言實現了該系統，并用華北石油局紅河55井區的動態實際進行了測試。系統主界面提供了井位圖、消息框、數據管理以及動態分析流程向導（見圖4）。井位圖提供了地圖的放大、縮小、漫游與圖層的管理等基本功能，在井位圖上可以方便地對井進行數據的查詢與編輯。

在井組分析中，需要考慮注水井和采油井之間的連通性，這就需要編制連井剖面圖（見圖5）。在每口井中可以標注測井曲線、生產曲線、射孔深度等信息，便于分析砂體連通性、砂體的物性變化規律等。

查詢和統計功能是對井、井組、區塊進行篩選，對滿足條件的數據進行匯總、繪圖等操作。自定義篩選主要可以進行3種情況的篩選：篩選某一時間點滿足某條件、篩選某一段時間內各時間均滿足條件、篩選某一段時間內部分時間點滿足某條件、篩選某2個時間點之間滿足某條件。在主界面上先選擇要研究的井、井組和區塊，然后再執行相應的操作（見圖6）。

4 結 語

筆者著眼于GIS技術與油藏動態分析知識的融合，緊緊圍繞GIS輔助油藏動態分析理論基礎、解決方案、實現流程等開展了深入研究。該平臺為油藏分析技術人員提供了一個適用、易操作的軟件平臺，包括可視化組件的開發，油藏動態分析各種圖幅的制作，開發數據的查詢、對比及計算、統計與分析以及分析輔助工具等，涵蓋了油藏動態分析工作的大部分內容，提高了專業研究人員工作的工作效率，具有較好的應用前景。

圖5 連井剖面圖

圖6 查詢與匯總

［1］姜漢橋，姚軍，姜瑞忠 .油藏工程原理與方法［M］.東營：中國石油大學出版社，2006：118－154.

［2］廖紅偉 .油藏動態分析大系統方法研究與應用［D］.西安：西北大學，2002.

［3］賈俊山，魏明，黃文芬，等 .油藏工程軟件系統在孤東油田的應用［J］.西南石油學院學報，2003，2（25）：47－50.

［4］鄔倫 .地理信息系統原理、方法和應用［M］.北京：科學出版社，2001.

［5］陳強，王宏琳 .數字油田：集成油田的數據、信息、軟件和知識［J］.石油地球物理勘探，2002，37（1）：90－96.

［6］劉巖 .基于Web－GIS的油田生產數據可視化關鍵技術的研究［D］.大慶：大慶石油學院，2007.

［7］Egenhofer M J，Herring J R.Advances in spatial databases［A］.Proceedings of 4th International Sy mposiu m On SSD＇95［C］.Springer Inc，1995：23－27.

［8］劉仁義，劉南 .Arc GIS開發寶典：從入門到精通［D］.北京：科學出版社，2006.

［9］Goodchild M F.A spatial Analytical Perspective on Geographical Inf or mation Systems［J］ .Inter national Jour nal of Geographical Infor mation Systems，1987，1：327－334.