氮气泡沫调剖优化实验设计分析

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1利用实验设计方法优化影响氮气泡沫调剖的参数

涉及到多因素时，各因素不仅各自独立起作用，而且还彼此影响，相互结合起来对目标变量起作用，即不仅各因素水平改变时对试验指标有影响，而且各因素的联合搭配对试验指标也有影响。因此必须在单因素分析的基础上，利用实验设计方法进行多因素分析。本文以西达里亚油田为例，在单因素分析的基础上，选定注入时机为77%，将主段塞分为三小段塞间隔30d注入。根据油田实际情况利用实验设计方法（DOE）选取表面活性剂质量和浓度、气液比、段塞PV数作为优化参数，选择增油量作为目标函数，段塞组合的基本注入参数，基于单因素分析法得到的的各变量范围确定了优化设计时各参数的取值范围。三变量三水平共27种组合，在DOE软件中通过选用高斯方法可以获取13种典型的方案组合，不同组合方案，模拟累计增油量和模拟截至时含水率下降值。由表3可以看出方案6的增油量最高，即为方案6的调剖效果最好，此时主段塞表面活性剂质量浓度为0.75%，气液比为1.5：1，注入PV数为0.15PV。因此在考虑多因素交互作用时，并不是某个变量值越高越好，必须利用试验设计方法得到多个组合方案后再从中进行优选。刚开始注气时进入地层的氮气对地层平衡产生了影响使得含水率出现波动，此时生成的泡沫质量一般，气体上覆至高构造部位后增加了油藏内部的弹性能，使得产水量增加，含水率上升。随着注气的继续，一部分气体随液产出，地层条件逐步趋于稳定，氮气与表面活性剂溶液混合形成的高质量氮气泡沫开始发挥主导作用，调剖封堵高渗透层使井组含水率下降，在停止注剂一段时间后，泡沫逐渐破灭，泡沫质量降低，调剖效果开始减弱，使得井组含水率开始缓慢上升，这些因素使得含水率曲线呈一“V”字形。

2增油量公式回归

利用DOE正交试验设计软件对不同参数组合得到的增油量计算结果进行回归分析，得到增油量计算公式为：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）数值模拟结果和公式回归公式计算结果关系曲线，数模结果和公式计算结果对比表，二者很接近。计算结果最大相对误差2.387%，13个方案平均相对误差1.154%，表明回归得到的增油量计算公式精确度较高，实用性较强。再次改变注入参数时不必利用CMG软件进行模拟

3参数显著性分析

方差分析法是利用数理统计中F检验法判断各因素对试验指标影响的显著程度和可信程度。利用F分布表确定的临界值，通过比较计算出各因素F值与临界F值，判定各因素对评价指标的影响是否显著：大于临界值时影响显著，小于临界值时影响不显著。进而确定影响评价指标参数的主次顺序。利用DOE试验设计软件对注入参数进行多因素方差分析，可以快速的得到各因素的F值。检验水平α取为0.05时，临界值F为10.13。因此可以看出表面活性剂质量浓度对累增油量有影响但不显著，气液比对累增油量影响高度显著，注入段塞尺寸对累增油量影响但显著性不大。根据F值的大小，判断出各注入参数对累增油影响的程度大小依次为气液比，注入段塞尺寸和表面活性剂质量浓度。

4结论及建议

（1）运用实验设计对影响氮气泡沫调剖的多参数进行优化设计，在考虑多因素交互作用时，并不是某个变量值越高越好，必须利用实验设计方法得到多个组合方案后再从中进行优选。

（2）优化设计回归的增油量方程有很高的精度，通过数值模拟结果和回归公式计算结果对比，优化设计所得到的方程平均相对误差为1.15%。再次改变注入参数时不必利用CMG软件进行模拟计算，可直接通过公式计算，这将节省大量工作时间提高工作效率。

（3）实验设计和响应面方法可以克服传统方法无法确定因素间交互作用的局限性，优化油田开发方案。

作者：万单静 万单梁 黄威 郭志文 冯海峰 单位：中原油田分公司内蒙采油事业部 中原油田分公司采油一厂