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【摘要】在进行油田开发的过程中，很多油田开发人员无法对油藏认识程度进行主观认识，使得油田在开发过程中存在许多不确定性问题。本文从油田开发中的不确定性问题进行分析研究，从随机建模技术、最优化以及数理统计等方法展开研究，以供业内人士参考借鉴。
【关键词】油田开发；不确定性；求解方法
一、问题的提出
在对油田进行开发的时候，最重要的是获得最高开采率。要达到这一目的，必须从油田的实际情况出发，以最少的投资以及最适合的速度去获得最大的经济、社会以及企业效益。通常情况下，原油所埋藏的深度是在地下几百米甚至是几千米的地方，要进行油田开发，需要对油藏的静态以及动态特征进行分析，这样才能确定稳产措施、剩余油的分布情况。但是许多进行油田开发的人员的主观认识具有不确定性。因此，需要采取随机建模、数理统计和最优化等方法来解决上述问题。
二、用于油藏描述的随机建模技术
在油田的开发工作中，最基础的工作就是油藏的描述。它的存在是为了将地下油气藏的流体、地层以及构造模型探查清楚，以便对油藏的静态模型进行三维、定量的建立，并且油藏描述也是油田自始至终开发决策、修订以及实施的根本依据。
油田具有确定性质的是地下储层部分，在自然作用下地质经过无数的变化从而综合演变来的。
为了探查到沙体以及物性在地下实际情况，需要对油田的地下储层部分进行建模分析。但是在对地下储层进行建模的过程中，存在着多方面的问题。首先是地下储层的空间配置以及参数空间变化复杂多样，难以掌握地下储层的确定性质，其次是建立地质模型所需要资料不够完善，因此就造成了地质模型建立的不确定性。为了解决地下储层建模的不确定，随机建模技术应运而生，能够有效的解决地下储层建模中存在的问题，在近些年来被广泛应用于油田开发过程中。
从20世纪80年代开始，油藏的地下储层随即建模技术开始兴起，它不但能够客观的反映存在的随机性，还能够遵循地下储层的地质规律，同时的能够解决由于现存资料不足而对地下储层建模造成的不确定性，因此成为油气田开发策略中一个重要解决办法。
随机建模的步骤应包括两种模型两个阶段的模拟：
第一阶段，利用离散模拟方法（包括示性点过程、马尔可夫随机域法、截断高斯法、两点直方图法等），根据地震资料、测井资料和露头类比资料对与地质和沉积相有关的大范围非均质地层进行模拟。
第二阶段，在第一阶段模拟结果的基础上，利用连续模拟方法（包括序贯高斯模拟法、序贯指示模拟法、分形随机函数法、多变量联合条件模拟等），对不同沉积相带的各种物性参数进行模拟。在这一阶段，不同沉积相带的参数是有差别的，应根据岩心资料和露头资料来确定变量、各变量间的关系及空间结构，求取有关的模拟参数。
空间结构以及地址形态是第一阶段的模拟所重要提供的方面，而岩石类的参数在小范围内的变化规律是第二阶段所提供的。
与确定性建模方法的一点重要差别是随机建模方法，是在一定范围内有几个可以实现的地下储层模型，而不是一个，这样能够充分保证在一定风险范围内正确的进行油田开发决策。在随机建模方法中，每一种模型的建立都是等概率的，也就是说控制点参数值的统计分布与所模拟的参数统计学理论分布具有相同的热症。地下储层的不确定性能够直接从各个模型之间的差别中体现出来，如果随即模型中的几个模型相差很小，或者相同，就说明地下储层的的不确定性因素很少。如果几个模型之间相差较大，就说明地下储层的不确定因素多。因此，地下储层的不确定性评价可以通过随机建模的方式来进行。
三、用于措施宏观决策的最优化方法
在油田开发的不同阶段，其共同问题都是如何在有限的资源利用下实现最大的经济效益。而不同的开发效果是由不同的稳产措施以及产量构成来决定的，而这些稳产措施以及产量构成都是具有不确定性的，因此需要使用最优化方法来解决这一问题。
就水驱油田稳产措施规划而言，在考虑技术和经济最佳的情况下，利用最优化理论建立一个典型的油田稳产措施配置模型，该模型由目标函数和约束条件两部分组成，目标函数是为了求解整个规划期内各项稳产措施的费用极小值或是偏差最小值。约束条件是根据油田开发实际所设立的，一般包括产油量约束（规定了规划期内全油田或开发区逐年必须完成的原油生产任务）、产水量约束（规定了全油田在规划期内年产水量最高界限，使油田的含水率控制在规定的范围内）、措施工作量约束（规定了全油田对于各段增产措施的工作量界限，在这个界限内的工作是油田实际能力所能完成的）及根据油田开发调整的方针原则必须建立的其他约束。
在随机规划方法进行中，增产措施效果的不确定性得到了充分的考虑，促进了开发实际情况的真实反映。这个模型不但能够满足增注水量以及增油产量，还能够满足成本以及措施量的限制等问题，使得模型与规划方案达到最小的偏差。
而通过模拟自然化进程搜索最优解的方法是遗传算法，它能够很好的解决油田开发过程中复杂的全局优化问题，并得到了成功的应用。因此，传统方法中无法解决的模糊规划问题，可以采用遗传算法来解决。
在应用最优化理论进行稳产措施的宏观规划，可以在考虑技术和经济最佳的情况下看，兼顾油田未来措施产量的不确定性，在众多的规划方案中村求最优的规划方案。
四、用于产量预测的数理统计方法
在油田开采过程中，要根据各种动态指标的变化及时对油田开发方案进行调整，这是十分重要的。由于油藏是在地下的，其中的具体情况无法细致的进行把握，因此增加了动态指标预测的不确定性。在预测油田产量这一方面，出现了许多以数理统计为基础的预测模型。其中，在各种预测模型中灰色系统理论是较为成熟且准确的动态预测理论。用灰色建模方法来对趋势项的数学模型进行建立，之后要进行时间序列的分析，这是需要对趋势项进行剔除之后进行的。
油田开发过程中的产量预测，如果应用灰色理论等数理统计方法来进行。不但能够将油田开发过程中开采变量以及随即特征进行准确性较高的反映，还能够对未来油田产量的不确定性进行较高准确的预计。这些都能够成为油田产量预测中较为实用的方法。并且在对油田的未来产量进行预测分析的时候，可以不许进行大规模的计算。
五、结束语
在油田开发过程中，因为技术水平和研究手段的不同，产生了油田开发人员对研究对象主观认识的不确定性。通过对随即建模方法的利用，可以更为准确的对地下储层的情况进行掌握和了解，而油田未来产量就可以通过数理统计方法来进行预测。因此，在油田开发过程中，综合利用建模技术、数理统计方法以及最优化能够解决油田开发过程中的不确定因素，达到资源与技术的最优化配置。
参考文献
[1]沈平平，宋新民，曹宏.现代油藏描述新方法[M].北京：石油工业出版社，2003：1572178.
[2]张团峰，王家华.储层随机建模和随机模拟原理[J].测井技术，1995，19（6）：3912397.
[3]陈月明.水驱油田高含水期稳产措施宏观决策方法[M].东营：中国石油大学出版社，2006：892123，2082252
[4]孙梦茹.基于模糊综合评判的剩余油分布定量预测[J].油气地质与采收率，2005，12（2）：52254.
李录兵，长江大学工程硕士在读。
【关键词】油田开发；不确定性；求解方法
一、问题的提出
在对油田进行开发的时候，最重要的是获得最高开采率。要达到这一目的，必须从油田的实际情况出发，以最少的投资以及最适合的速度去获得最大的经济、社会以及企业效益。通常情况下，原油所埋藏的深度是在地下几百米甚至是几千米的地方，要进行油田开发，需要对油藏的静态以及动态特征进行分析，这样才能确定稳产措施、剩余油的分布情况。但是许多进行油田开发的人员的主观认识具有不确定性。因此，需要采取随机建模、数理统计和最优化等方法来解决上述问题。
二、用于油藏描述的随机建模技术
在油田的开发工作中，最基础的工作就是油藏的描述。它的存在是为了将地下油气藏的流体、地层以及构造模型探查清楚，以便对油藏的静态模型进行三维、定量的建立，并且油藏描述也是油田自始至终开发决策、修订以及实施的根本依据。
油田具有确定性质的是地下储层部分，在自然作用下地质经过无数的变化从而综合演变来的。
为了探查到沙体以及物性在地下实际情况，需要对油田的地下储层部分进行建模分析。但是在对地下储层进行建模的过程中，存在着多方面的问题。首先是地下储层的空间配置以及参数空间变化复杂多样，难以掌握地下储层的确定性质，其次是建立地质模型所需要资料不够完善，因此就造成了地质模型建立的不确定性。为了解决地下储层建模的不确定，随机建模技术应运而生，能够有效的解决地下储层建模中存在的问题，在近些年来被广泛应用于油田开发过程中。
从20世纪80年代开始，油藏的地下储层随即建模技术开始兴起，它不但能够客观的反映存在的随机性，还能够遵循地下储层的地质规律，同时的能够解决由于现存资料不足而对地下储层建模造成的不确定性，因此成为油气田开发策略中一个重要解决办法。
随机建模的步骤应包括两种模型两个阶段的模拟：
第一阶段，利用离散模拟方法（包括示性点过程、马尔可夫随机域法、截断高斯法、两点直方图法等），根据地震资料、测井资料和露头类比资料对与地质和沉积相有关的大范围非均质地层进行模拟。
第二阶段，在第一阶段模拟结果的基础上，利用连续模拟方法（包括序贯高斯模拟法、序贯指示模拟法、分形随机函数法、多变量联合条件模拟等），对不同沉积相带的各种物性参数进行模拟。在这一阶段，不同沉积相带的参数是有差别的，应根据岩心资料和露头资料来确定变量、各变量间的关系及空间结构，求取有关的模拟参数。
空间结构以及地址形态是第一阶段的模拟所重要提供的方面，而岩石类的参数在小范围内的变化规律是第二阶段所提供的。
与确定性建模方法的一点重要差别是随机建模方法，是在一定范围内有几个可以实现的地下储层模型，而不是一个，这样能够充分保证在一定风险范围内正确的进行油田开发决策。在随机建模方法中，每一种模型的建立都是等概率的，也就是说控制点参数值的统计分布与所模拟的参数统计学理论分布具有相同的热症。地下储层的不确定性能够直接从各个模型之间的差别中体现出来，如果随即模型中的几个模型相差很小，或者相同，就说明地下储层的的不确定性因素很少。如果几个模型之间相差较大，就说明地下储层的不确定因素多。因此，地下储层的不确定性评价可以通过随机建模的方式来进行。
三、用于措施宏观决策的最优化方法
在油田开发的不同阶段，其共同问题都是如何在有限的资源利用下实现最大的经济效益。而不同的开发效果是由不同的稳产措施以及产量构成来决定的，而这些稳产措施以及产量构成都是具有不确定性的，因此需要使用最优化方法来解决这一问题。
就水驱油田稳产措施规划而言，在考虑技术和经济最佳的情况下，利用最优化理论建立一个典型的油田稳产措施配置模型，该模型由目标函数和约束条件两部分组成，目标函数是为了求解整个规划期内各项稳产措施的费用极小值或是偏差最小值。约束条件是根据油田开发实际所设立的，一般包括产油量约束（规定了规划期内全油田或开发区逐年必须完成的原油生产任务）、产水量约束（规定了全油田在规划期内年产水量最高界限，使油田的含水率控制在规定的范围内）、措施工作量约束（规定了全油田对于各段增产措施的工作量界限，在这个界限内的工作是油田实际能力所能完成的）及根据油田开发调整的方针原则必须建立的其他约束。
在随机规划方法进行中，增产措施效果的不确定性得到了充分的考虑，促进了开发实际情况的真实反映。这个模型不但能够满足增注水量以及增油产量，还能够满足成本以及措施量的限制等问题，使得模型与规划方案达到最小的偏差。
而通过模拟自然化进程搜索最优解的方法是遗传算法，它能够很好的解决油田开发过程中复杂的全局优化问题，并得到了成功的应用。因此，传统方法中无法解决的模糊规划问题，可以采用遗传算法来解决。
在应用最优化理论进行稳产措施的宏观规划，可以在考虑技术和经济最佳的情况下看，兼顾油田未来措施产量的不确定性，在众多的规划方案中村求最优的规划方案。
四、用于产量预测的数理统计方法
在油田开采过程中，要根据各种动态指标的变化及时对油田开发方案进行调整，这是十分重要的。由于油藏是在地下的，其中的具体情况无法细致的进行把握，因此增加了动态指标预测的不确定性。在预测油田产量这一方面，出现了许多以数理统计为基础的预测模型。其中，在各种预测模型中灰色系统理论是较为成熟且准确的动态预测理论。用灰色建模方法来对趋势项的数学模型进行建立，之后要进行时间序列的分析，这是需要对趋势项进行剔除之后进行的。
油田开发过程中的产量预测，如果应用灰色理论等数理统计方法来进行。不但能够将油田开发过程中开采变量以及随即特征进行准确性较高的反映，还能够对未来油田产量的不确定性进行较高准确的预计。这些都能够成为油田产量预测中较为实用的方法。并且在对油田的未来产量进行预测分析的时候，可以不许进行大规模的计算。
五、结束语
在油田开发过程中，因为技术水平和研究手段的不同，产生了油田开发人员对研究对象主观认识的不确定性。通过对随即建模方法的利用，可以更为准确的对地下储层的情况进行掌握和了解，而油田未来产量就可以通过数理统计方法来进行预测。因此，在油田开发过程中，综合利用建模技术、数理统计方法以及最优化能够解决油田开发过程中的不确定因素，达到资源与技术的最优化配置。
参考文献
[1]沈平平，宋新民，曹宏.现代油藏描述新方法[M].北京：石油工业出版社，2003：1572178.
[2]张团峰，王家华.储层随机建模和随机模拟原理[J].测井技术，1995，19（6）：3912397.
[3]陈月明.水驱油田高含水期稳产措施宏观决策方法[M].东营：中国石油大学出版社，2006：892123，2082252
[4]孙梦茹.基于模糊综合评判的剩余油分布定量预测[J].油气地质与采收率，2005，12（2）：52254.
李录兵，长江大学工程硕士在读。