1.本技术涉及一种油气田开发生产优化决策领域，特别涉及一种确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法和装置。
背景技术：2.油田的实际生产过程复杂，通常经历着产量上升期，稳产期与产量衰减期。随产量变化率及储量替代率的改变，油田不同生产阶段储采比的变化规律是一个复杂的科学问题。储采比和储量替代率是一对与储量、产量关联度较高的指标，任何一项的改变，都会影响整个生产计划的实施轨迹。考虑到产量变化率及储量替代率在实际操作中的不确定性，需要建立一种快速确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法。
技术实现要素：3.针对上述问题，本技术的目的是提供一种确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法和装置，该方法充分考虑了油田生产全周期产量的递增递减趋势，分阶段建立了储采比与储量替代率匹配关系。
4.为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：
5.一种确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法，包括如下内容：
6.根据储采比与储量替代率和产量变化率之间的关系式，分别计算油田在不同产量增长率下保持储采比所需的储量替代率；
7.绘制储采比与储量替代率的匹配关系图版；
8.通过油田储量评估，初步确定油田产量增长率以及新的储采比和储量替代率；
9.使用所述匹配关系图版来校正初步确定的油田产量变化率以及新的储采比和储量替代率，根据校正结果分阶段计算储量替代率，在产量递增阶段，采用实时动态法计算储量替代率，在产量递减阶段，采用指数递减法、双曲递减法和调和递减法计算储量替代率。
10.所述图版为二维笛卡尔直角坐标系，其中横坐标为产量变化率，纵坐标为储量替代率。当油田生产处于产量递增阶段时，储采比与储量替代率和产量变化率之间关系式为：
[0011][0012]
式中，t
i+1
表示油田第i+1年的储量替代率，％；d
i+1
表示油田第i+1年的产量增长率，％；ωi表示油田第i年的储采比。
[0013]
当油田生产处于产量递减阶段且符合指数递减时，建立的模型与时间无关，储采比与储量替代率和产量变化率之间关系式为：
[0014][0015]
式中，ti表示油田第i年的储量替代率，％；ωi表示油田第i年的储采比；e为自然对数；do为初始产量递减率，％。
[0016]
当油田生产处于产量递减阶段且符合双曲递减时，储采比与储量替代率和产量变
化率之间关系式为：
[0017][0018]
式中，ti表示油田第i年的储量替代率，％；ωi表示油田第i年的储采比；do为初始产量递减率，％；b为递减指数，取值范围为：0＜b＜1。
[0019]
当油田生产处于产量递减阶段且符合调和递减时，储采比与储量替代率和产量变化率之间关系式为：
[0020][0021]
式中，ti表示油田第i年的储量替代率，％；ωi表示油田第i年的储采比；do为初始产量递减率，％。
[0022]
一种用于确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的分析装置，包括：
[0023]
第一处理单元，被配置成根据储采比与储量替代率和产量变化率之间的关系式，分别计算油田在不同产量增长率下保持储采比所需的储量替代率；
[0024]
第二处理单元，被配置成绘制储采比与储量替代率的匹配关系图版；
[0025]
第三处理单元，被配置成通过油田储量评估，初步确定油田产量增长率以及新的储采比和储量替代率；
[0026]
第四处理单元，被配置成使用所述匹配关系图版来校正初步确定的油田产量变化率以及新的储采比和储量替代率，根据校正结果分阶段计算储量替代率，在产量递增阶段，采用实时动态法计算储量替代率，在产量递减阶段，采用指数递减法、双曲递减法和调和递减法计算储量替代率。
[0027]
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法的步骤。
[0028]
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法的步骤。
[0029]
本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0030]
本技术公开的确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法，以油气田开发过程非常重要的环节即储采比和储量替代率的匹配关系作为研究目标，充分考虑了油气田开发不同阶段的产能变化特性，结合理论推导，能够快速给出不同储层条件、产能变化情况、不同开发时间等条件下任意储采比与储量替代率的匹配关系。
[0031]
本技术公开的快速确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法，是以理论模型与标准化图示相结合的方式指导相关人员对储采比与储量替代率的匹配情况做出快速准确判断，方法简单，即使缺乏经验的人员也能够即刻上手，将研究经验的影响降至最低，具有很高的适用性及推广价值。
附图说明
[0032]
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通
技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0033]
图1是本技术实施例中确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法的流程图；
[0034]
图2是为本技术实例中产量指数递减阶段油田生产全周期储采比与储量替代率的匹配关系；
[0035]
图3为本技术实例中产量双曲递减阶段第二年储采比与储量替代率的匹配关系；
[0036]
图4为本技术实例中产量双曲递减阶段第十年储采比与储量替代率的匹配关系；
[0037]
图5为本技术实例中产量调和递减阶段第二年储采比与储量替代率的匹配关系；和
[0038]
图6为本技术实例中产量调和递减阶段第十年储采比与储量替代率的匹配关系。
具体实施方式
[0039]
下面将参照附图更详细地描述本技术的示例性实施方式。虽然附图中显示了本技术的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本技术，并且能够将本技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0040]
一般储采比是油田或油公司年末剩余经济可采储量与年产油(气)量之比。其通常被认为是分析、判断油气田合理开发、建设规模、生产形势和稳产形势的重要指标，在很大程度上可以综合地反映出勘探和开发的形势。储采比过大，会形成资金以储量存在的形式积压；过小，则产量保证程度低。合理确定储采比，既能保证原油产量正常增加，又能对油气勘探进行合理投资。储量替代率的物理意义为年度增加剩余经济可采储量与年产油(气)量的比值，是反映储量接替能力，衡量油田稳产和可持续发展的重要指标。对于石油公司和油田而言，如何在维持储采比稳定的条件下，根据产量的变化情况，调整储量替代率，对企业生产经营和资源战略管理具有重要意义。通常油田会通过年度储量评估工作确定油田新年度的产量变化率以及新的储采比和储量替代率，但考虑到产量变化率及储量替代率在实际操作及管理中的不确定性，故需要即时调整经营管理及开发策略来保证储采比的稳定。因此需要建立一种快速确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法。
[0041]
理论推导产量增长阶段储采比与储量替代率和产量增长率之间关系式的具体过程如下：
[0042]
由定义可知，储量替代率的计算公式为公式1：
[0043][0044]
式中，t
i+1
表示油田第i+1年的储量替代率，％；n
i+1
表示油田第i+1年的剩余经济可采储量，104m3；ni表示油田第i年的剩余经济可采储量，104m3；q
i+1
表示油田第i+1年的产量，104m3。
[0045]
第i+1年的产量增长率为公式2：
[0046]
[0047]
式中，d
i+1
表示油田第i+1年的产量增长率，％；qi表示油田第i年的产量，104m3。
[0048]
由储量增长率定义可达到储量增长率的计算公式为公式3：
[0049][0050]
式中，b
i+1
表示油田第i+1年的储量增长率，％。
[0051]
依据定义，储采比计算公式为公式4：
[0052][0053]
式中，ω
i+1
表示油田第i+1年的储采比。
[0054]
将公式2和公式3代入公式4，得到公式5：
[0055][0056]
将公式2、3、4代入公式1，得到公式6：
[0057][0058]
将公式5代入公式6，得到公式7：
[0059][0060]
要维持储采比的稳定，则有公式8：
[0061]
ω
i+1
＝ωiꢀꢀꢀꢀ
公式8
[0062]
联立公式7和公式8，得到产量增长阶段储采比与储量替代率和产量增长率之间关系式为公式9：
[0063][0064]
理论推导产量递减阶段(指数递减)储采比与储量替代率和产量增长率之间关系式的具体过程如下：
[0065]
第i年的储量替代率为公式10：
[0066][0067]
式中，δn表示第i年新增可采储量，104m3。
[0068]
由定义可知，第i-1年的储采比为公式11：
[0069][0070]
式中，n
r，i-1
为第i-1年技术可采储量，104m3；n
p，i-1
为第i-1年年初累计产油量，104m3。
[0071]
同理，第i年的储采比为公式12：
[0072]
[0073]
将公式10和公式11代入公式12，得到公式13：
[0074][0075]
产量指数递减的基本模型为公式14：
[0076][0077]
式中，qo为递减初期产量，104m3；e为自然对数；do为初始产量递减率，％。
[0078]
联立公式13和公式14，得到公式15：
[0079][0080]
要维持储采比的稳定，则需满足公式8，联立公式15和公式8，得到产量递减阶段(指数递减)储采比与储量替代率和产量增长率之间关系式为公式16：
[0081][0082]
理论推导产量递减阶段(双曲递减)储采比与储量替代率和产量增长率之间关系式的具体过程如下：
[0083]
产量双曲递减的基本模型为公式17：
[0084][0085]
式中，qo为递减初期产量，104m3；do为初始产量递减率，％；b为递减指数，取值范围为：0＜b＜1。
[0086]
联立公式13和公式17，得到公式18：
[0087][0088]
要维持储采比的稳定，则需满足公式8，联立公式18和公式8，得到产量递减阶段(双曲递减)储采比与储量替代率和产量增长率之间关系式为公式19：
[0089][0090]
理论推导产量递减阶段(调和递减)储采比与储量替代率和产量增长率之间关系式的具体过程如下：
[0091]
产量调和递减的基本模型为公式20：
[0092][0093]
联立公式13和公式20，得到公式21：
[0094][0095]
要维持储采比的稳定，则需满足公式8，联立公式12和公式8，得到产量递减阶段(调和递减)储采比与储量替代率和产量增长率之间关系式为公式22：
[0096][0097]
实施例1：
[0098]
某油田a在开发前中期，其生产周期处于产量递增阶段，首先依据理论公式(见公式9)，计算储采比分别保持8.98、10、11、12、15和20不变时，不同产量增长率下的储量替代率。并在二维直角坐标系上绘制成相应的图版，根据油田的实际储采比需要以及油田年度储量评估工作制定的产量增长目标或储量替代率指标，以图版比对得到与计划相对应的产量增长率或储量替代率。具体实施方式为假设油田年初储采比为11，设定年产量增长率为6％，则需要储量替代率为162.3％方可保持储采比不变；若年产量增长率为12％，则需要储量替代率为217.9％；而在储采比为8.98的情况下，年产量增长率为15％，若保持储采比不变需要储量替代率为217.1％；而在储采比为20的情况下，年产量增长率为15％，需要储量替代率为360.9％方可保持储采比不变。因此，在产量增长较快的情况下，储采比越大时，保持储采比稳定越困难。
[0099]
该油田开发后期，受油田实际情况以及开发方式的影响，无法维持稳定生产，产量开始递减，产量递减规律符合指数递减。首先通过实际生产数据得到该油田的产量初始递减率，将其代入到理论计算模型，可以得到定储采比条件下的储量替代率。假设该油田的初始递减率为5.5％，当上一年储采比为11时，为了维持储量替代率不变，则计算可知储量替代率应为45.3％；若上一年储采比为15时，为了维持储量替代率不变，则计算可知储量替代率为20.8％时即可满足要求。考虑到不同油田因地质特征、开发方式及管控制度不同，其产量初始递减率不同，故将不同初始递减率细化，代入理论模型进行计算，便可得到具有泛化能力的储采比-储量替代率匹配图版。图2是为本技术实例中产量指数递减阶段油田生产全周期储采比与储量替代率的匹配关系。从图中也可以看出，若年产量增长率为负值时，即使储量替代率未达到100％甚至为负值，仍可以实现年度储采比保持甚至升高的目标。
[0100]
实施例2：
[0101]
某油田b在开发前中期，其生产周期处于产量递增阶段，处理分析方法与实例1相同。
[0102]
该油田开发后期，受油田实际情况以及开发方式的影响，无法维持稳定生产，产量开始递减，产量递减规律符合双曲递减。双曲递减涉及到递减系数及递减时间的确定。对于确定属于双曲递减的油田，首先通过历史数据拟合得到目标油田的递减系数，然后根据实际递减时间代入计算模型进行储采比与储量替代率的匹配计算。假设该油田的递减系数b为0.5，初始递减率为4％，本实例选取该油田递减阶段第二年与第十年进行分析计算。
[0103]
图3为本技术实例中产量双曲递减阶段第二年储采比与储量替代率的匹配关系；对于递减第二年，当上一年储采比为10时，为了维持储量替代率不变，则计算可知储量替代率应为61.3％；若上一年储采比为20时，为了维持储量替代率不变，则计算可知储量替代率为18.3％时即可满足要求。
[0104]
图4为本技术实例中产量双曲递减阶段第十年储采比与储量替代率的匹配关系。对于递减第十年，当上一年储采比为10时，为了维持储量替代率不变，则计算可知储量替代率应为53.3％；若上一年储采比为20时，为了维持储量替代率不变，则计算可知储量替代率仅为1.3％时即可满足要求。
[0105]
同理，选取足够多的储采比数据与初始产量递减率数据，便可得到不同递减年限时储采比-储量替代率匹配图版。
[0106]
实施例3：
[0107]
某油田c在开发前中期，其生产周期处于产量递增阶段，处理分析方法与实例1相同。
[0108]
该油田开发后期，受油田实际情况以及开发方式的影响，无法维持稳定生产，产量开始递减，产量递减规律符合调和递减。假设该油田的初始递减率为6.5％，本实例选取该油田递减阶段第二年与第十年进行分析计算。
[0109]
图5为本技术实例中产量调和递减阶段第二年储采比与储量替代率的匹配关系；对于递减第二年，当上一年储采比为12时，为了维持储量替代率不变，则计算可知储量替代率应为36.7％；若上一年储采比为20时，为了维持储量替代率不变，则计算可知储量替代率为9.3％时即可满足要求。
[0110]
图6为本技术实例中产量调和递减阶段第十年储采比与储量替代率的匹配关系；对于递减第十年，当上一年储采比为12时，为了维持储量替代率不变，则计算可知储量替代率应为56.7％；若上一年储采比为20时，为了维持储量替代率不变，则计算可知储量替代率仅为25.2％时即可满足要求。
[0111]
同理，选取足够多的储采比数据与初始产量递减率数据，便可得到不同递减年限时储采比-储量替代率匹配图版。
[0112]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：1.一种确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法，包括如下内容：根据储采比与储量替代率和产量变化率之间的关系式，分别计算油田在不同产量增长率下保持储采比所需的储量替代率；绘制储采比与储量替代率的匹配关系图版；通过油田储量评估，初步确定油田产量增长率以及新的储采比和储量替代率；使用所述匹配关系图版来校正初步确定的油田产量变化率以及新的储采比和储量替代率，根据校正结果分阶段计算储量替代率：在产量递增阶段，采用实时动态法计算储量替代率；在产量递减阶段，采用指数递减法、双曲递减法和调和递减法计算储量替代率。2.根据权利要求1所述的确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法，其特征在于，所述匹配关系图版为二维笛卡尔直角坐标系，其中横坐标为产量变化率，纵坐标为储量替代率。3.根据权利要求1所述的确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法，其特征在于，当油田生产处于产量递增阶段时，储采比与储量替代率和产量变化率之间关系式为：式中，t
i+1
表示油田第i+1年的储量替代率，％；d
i+1
表示油田第i+1年的产量增长率，％；ω
i
表示油田第i年的储采比。4.根据权利要求1所述的确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法，其特征在于，当油田生产处于产量递减阶段且符合指数递减时，建立的模型与时间无关，储采比与储量替代率和产量变化率之间关系式为：式中，t
i
表示油田第i年的储量替代率，％；ω
i
表示油田第i年的储采比；e为自然对数；d
o
为初始产量递减率，％。5.根据权利要求1所述的确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法，其特征在于，当油田生产处于产量递减阶段且符合双曲递减时，储采比与储量替代率和产量变化率之间关系式为：式中，t
i
表示油田第i年的储量替代率，％；ω
i
表示油田第i年的储采比；d
o
为初始产量递减率，％；b为递减指数，取值范围为：0＜b＜1。6.根据权利要求1所述的确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法，其特征在于，当油田生产处于产量递减阶段且符合调和递减时，储采比与储量替代率和产量变化率之间关系式为：
式中，t
i
表示油田第i年的储量替代率，％；ω
i
表示油田第i年的储采比；d
o
为初始产量递减率，％。7.一种用于确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的分析装置，包括：第一处理单元，被配置成根据储采比与储量替代率和产量变化率之间的关系式，分别计算油田在不同产量增长率下保持储采比所需的储量替代率；第二处理单元，被配置成绘制储采比与储量替代率的匹配关系图版；第三处理单元，被配置成通过油田储量评估，初步确定油田产量增长率以及新的储采比和储量替代率；第四处理单元，被配置成使用所述匹配关系图版来校正初步确定的油田产量变化率以及新的储采比和储量替代率，根据校正结果分阶段计算储量替代率：在产量递增阶段，采用实时动态法计算储量替代率；在产量递减阶段，采用指数递减法、双曲递减法和调和递减法计算储量替代率。8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法的步骤。9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6任一项所述的确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法的步骤。
技术总结本申请涉及一种确定油田生产全周期储采比与储量替代率匹配关系的方法，包括：根据储采比与储量替代率和产量变化率之间的关系式，分别计算油田在不同产量增长率下保持储采比所需的储量替代率；绘制储采比与储量替代率的匹配关系图版；通过油田储量评估，初步确定油田产量增长率以及新的储采比和储量替代率；使用匹配关系图版来校正初步确定的油田产量变化率以及新的储采比和储量替代率，根据校正结果分阶段计算储量替代率：在产量递增阶段，采用实时动态法计算储量替代率；在产量递减阶段，采用指数递减法、双曲递减法和调和递减法计算储量替代率。给出不同储层条件、产能变化情况、不同开发时间等条件下任意储采比与储量替代率的匹配关系。替代率的匹配关系。替代率的匹配关系。
技术研发人员：高玉飞 孙立春 高策 陈小龙 王亚青 胡晓庆 范虎 李晨 张天佑 宋子怡 全一平 张艺璇
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司北京研究中心
技术研发日：2022.05.18
技术公布日：2022/11/1
