2019年湖北省科学技术奖提名公示--油气藏智能开发优化与调控技术及工业化应用

作者: 时间:2019-04-16 点击数:

项目名称:油气藏智能开发优化与调控技术及工业化应用

提名者:湖北省教育厅

提名意见:我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料,确认全部材料真实有效,相关栏目均符合湖北省科学技术奖励工作办公室的填写要求。

该项目紧跟当前油气田开发研究领域信息化、智能化的热点,针对传统油气藏开发优化人工成本高,时效性差,优化效果可靠性差等问题,进行了多年的校企联合攻关,在国内率先开展了油气藏智能开发优化技术的研究,取得了多项突破性成果:提出了基于油田大数据的油藏模拟自动历史拟合技术,解决了油藏数模拟合反问题维数高、求解难、耗时长,与地质开发认识偏差较大等难题,为后期油气藏生产优化调控提供模型基础;构建了复杂油气藏开发生产优化调控方法与技术,耦合多种油藏模拟器,可满足现场不同开发条件的油气藏智能注采及措施优化、智能井网及水平井缝网优化等要求;基于连通性思想创立了基于数据驱动的智能开发生产优化与调控技术,解决了地质模型欠缺或数模收敛性差等难以优化的困境。同时,为配合实际应用研制了配套的自动流量监测及生产控制系统,推动了智能井系统理论与技术的应用和发展。

该项目核心成果先后被世界发行量最大的石油新闻杂志JPT(Journal of Petroleum Technology)和美国能源周刊(Energy Weekly News)进行报导,以及荣获“2017年度中国石油科学十佳论文奖”,得到了业界的广泛认可。其成果在新疆、塔河、江汉、涪陵、渤海等国内油田及哈萨克斯坦等海外“一带一路”油田进行推广应用,取得了显著地经济、社会效益,研发的智能优化与调控技术打破了国外公司市场垄断,填补了国内相关技术的空白,提升了我国石油行业在油气田开发领域的国际核心竞争力。对照湖北省科学技术进步奖授奖条件,提名该项目为湖北省科学技术进步奖一等奖。

项目简介:当前,随着勘探开发难度的不断增大和原油价格持续低迷,不断创新技术、实现低成本低人力开发成为各大油公司面临的双重挑战,石油行业的信息化和智能化转型升级势在必行。地下油气藏难以直接观测,具有极强非均质性和不确定性,针对其开发方案的智能优化理论与方法研究一直是行业关注的重点科学问题,是一个涉及到注采措施调控、井网井位优选、模型拟合反演等多参数类型的大规模复杂非线性动态优化问题,存在众多理论与应用难点。

项目组在国家重大专项和国家自然科学基金等课题资助下,通过近10年的系统攻关,将油气藏开发与大数据分析、智能优化、智能控制相结合,形成了一套集生产数据实时分析、开发方案实时优化于一体的调控体系,打破了国外公司技术垄断,对我国油气田信息化和智能化建设具有重要意义。主要创新成果如下:

①提出了基于油田大数据的油藏模拟自动历史拟合及监测技术。针对历史拟合实时跟踪校正难的问题,建立了基于矩阵分解、稀疏学习、考虑相控约束的自动历史拟合技术,解决了高达数百万维矩阵求逆、校正后的模型与地质认识偏差较大等问题,并研发了配套油井生产数据实时监测技术及系统。

②构建了耦合油藏数值模拟与混合智能算法的生产优化调控技术。针对油气藏强非均质性导致的开发矛盾,建立了油气藏大规模注采调控实时优化技术,能够实现多变量、多约束、多开发方式(如水驱、聚驱、蒸汽吞吐等)注采问题的实时优化,并建立了适应已有的井位、断层、非均质特性等的变密度井位井网及水平井缝网优化方法与技术。

③创立了基于数据驱动的油气藏智能开发生产优化与调控技术。受制于模型质量或收敛性差等难以优化的困境,基于油水井日常动态和物质平衡原理,独创了一套不依赖于复杂地质建模和数模的数据驱动模型及实时生产优化方法,相比传统数模优化可提速成百上千倍,并研发了智能注水流量控制技术和装置,为实现油气藏注采数据的实时采集和自动调控提供了技术支持,也为智能井技术发展提供了新的解决思路和方法。

形成的油气藏智能开发优化与调控技术,较之全球销售第一斯伦贝谢公司Eclipse商业软件的生产优化模块,利用更为智能的优化算法及模型,不仅可对于大规模、多约束、多目标优化问题的能够更为高效求解。还可根据油藏实际地质特征进行井位、井网优化设计。被作为重要突破性成果先后被石油界发行量最大的新闻杂志JPT(Journal of Petroleum Technology)杂志、美国能源周刊(Energy Weekly News)进行了报导。

该研究获授权发明专利20多项,软件著作权6项,中文专著5部,英文专著1部(待出版),在SPE J、JPSE等顶级石油期刊发表论文50余篇,其中SCI/EI收录近40篇,参与并推动了相关油田企业标准的制定和编制。该项目研究成果在塔河、新疆、江汉、涪陵、渤海等国内油田及哈萨克斯坦等海外“一带一路”油田进行推广应用,现场测调有效率达75%以上,经济效益达30亿元以上,为推动油气企业降本增效和产业升级提供了有力的技术支撑。

客观评价:

①同行评价

基于该项目的研究成果被石油界发行量最大的石油新闻杂志JPT(Journal of Petroleum Technology,石油科技)的主编Chris Carpenter在该杂志进行了报导。,其相关评价:“INSIM能够有效的预测油水两相动态,可以作为一个高效的计算工具(calculationtool)、前进模型(forward model)进行历史拟合”。后期又被美国能源周刊(Energy Weekly News)进行了报导

加拿大阿尔伯塔大学Ergun教授(获SPE杰出贡献奖)评价该项目成果认为:“非常优美(Elegant)的模型,使油藏动态预测进入新天地(new universe)”。

基于该项目成果所发表的核心论文在《石油科学通报》所组织的对1000多篇国内石油论文的专家匿名评选中脱颖而出,被评为“2017年度中国石油科学十佳论文奖”。

②查新评价

经国家一级科技查新咨询单位-湖北省科技信息研究院查新检索中心所提供的查新报告:“委托单位进行的《油气藏智能开发优化与调控技术及工业化应用》研究,所在检国内外文献范围内,未见有相同的报道。”

③应用评价

该项目技术在塔河、新疆、江汉、涪陵、渤海等国内油田及哈萨克斯坦等海外“一带一路”油田进行推广应用,各个油田对该项目技术整体效果评价:达到了设计目标要求,取得了预期的开发效果,提高了油气藏管理水平,开发的技术和研制的软件与国外相比,算法先进,优化效率高

应用情况:该项目研究成果已经在塔河、新疆、江汉、涪陵、渤海等国内油气田及哈萨克斯坦等海外“一带一路”油气田进行推广应用,应用过程中,结合优化结果和现场情况,配合分层注水工艺技术实施了分层精细注水优化管理、调剖堵水、提液转注等一体化测调、井网加密及缝网优化调整、化学驱优化等,增产增效结果符合预期。应用实施效果获得了广泛的认可,取得了显著的经济效益和社会效益,实现经济效益30亿元以上,为油田企业节省了大量的人力成本。该项目研究成果市场前景及应用潜力巨大,为我国油气田开发节能增效、智能化转型升级起到了重要技术支撑作用。

主要知识产权和标准规范等目录

序号

知识产

权(标准)类别

知识产权(标准)具体名称

国家

(地区)

授权号(标准编号)

授权(标准实施)日期

证书编号(标准批准发布部门)

权利人(标准起草单位)

发明人(标准起草人)

发明专利(标准)有效状态

1

发明专利权

一种基于降维策略的油藏模拟快速拟合方法

中国

ZL201410838226.9

2018.12.25


中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

康志江;张允;崔书岳;邱立伟;李红凯;赵辉

有效

2

发明专利权

智能驱替开采油藏的系统及方法

中国

ZL201610045858.9

2018.07.24


中国石油大学(华东)

姚军;黄涛;黄朝琴;刘均荣

有效

3

发明专利权

一种多层油藏井间连通性模型建立方法及系统

中国

ZL201510456305.8

2017.11.14

2696244

长江大学

赵辉;曹琳

有效

4

发明专利权

一种井间连通性模型建立方法

中国

ZL201410156033.5

2018.03.13

2844101

中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

康志江;赵辉;张允;赵艳艳;吕铁;张慧;程倩

有效

5

发明专利权

一种井口压力监测方法及控制系统

中国

ZL201510784007.1

2018.03.23


中国海洋石油集团有限公司; 中海油研究总院有限责任公司

康晓东;唐恩高;曾杨;程时清;许艺博;朱常玉

有效

6

发明专利权

考虑层间干扰的多层油藏分层配注方法

中国

ZL201410370508.0

2015.12.30


中国石油大学(华东)

张凯;倪威;朱天玉;张黎明;路然然

有效

7

发明专利权

一种基于遗传算法提高缝洞型油藏自动历史拟合效率的方法

中国

ZL201010199122.X

2013.06.26


中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

康志江;崔书岳;赵艳艳;张允

有效

8

实用新型专利权

基于机械壅塞原理的恒流量注水喷管

中国

ZL201721433894.9

2018.06.15

7483581

长江大学

赵辉;张兴凯;曹琳;廖茂林

有效

9

计算机软件著作权

智能油田开发生产优化决策软件

中国

2016SR214413

2016.08.11


中国石油大学(华东)

中国石油大学(华东)

有效

10

计算机软件著作权

井间连通性数据驱动智能开发生产优化软件

中国

2019SR0277413

2019.03.25

03745181

赵辉;曹琳;李国浩;长江大学

赵辉;曹琳;李国浩;长江大学

有效

主要完成人情况

姓名

排名

技术职称

工作单位

完成单位

对本项目贡献

赵辉

1

教授

长江大学

长江大学

项目负责人,负责总体技术路线设计和组织实施,提出了基于油田大数据的油藏模拟自动历史拟合技术,构建了耦合油藏数值模拟与无梯度智能算法的注采及井网优化调控技术,创立了基于连通性的数据驱动智能开发生产优化与调控技术,对关键技术攻关和成套技术开发与应用做出主要贡献。

张凯

2

教授

中国石油大学(华东)

中国石油大学(华东)

项目主要完成人,参与项目总体设计和组织实施,协助进行成果推广应用。提出了大规模强非均质性油藏自动历史拟合方法、约束地质认识的机器学习自动历史拟合方法。提出了一种解决大规模复杂油藏变流线配产配注优化方法和非均质油藏井网及缝网优化方法,对关键技术攻关做出重要贡献。

喻高明

3

教授

长江大学

长江大学

项目主要完成人,负责组织实施及申报等工作。参与了油藏井间动态连通性、生产优化方法、加速油藏数值模拟速度的模型降阶方法等方面的研究,对关键技术攻关做出重要贡献。

刘顺

4

副教授

西安石油大学

西安石油大学

项目主要参与人,协助项目组进行申报工作,对油藏井间动态连通性模型方法进行了一定的研究,将井间动态连通性方法在致密储层中进行应用,对关键技术攻关做出一定贡献。

曹琳

5

讲师

长江大学

长江大学

项目主要参与人,协助完成项目实施过程中的管理工作,对油藏模拟历史拟合、油藏开发生产优化等方法进行了一定的研究,对关键技术攻关做出相关贡献。

康志江

6

高级工程师

中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

项目主要参与人参与了油藏地质模型参数反演、开发生产优化方法和井间连通性模型建立等方法的研究。编制现场相关注水优化施工方案,并在新疆塔河油田进行了现场应用,对施工结果进行了跟踪分析,对成果现场推广应用做出一定贡献。

周文胜

7

高级工程师

中海油研究总院有限责任公司

中海油研究总院有限责任公司

项目主要参与人,组织现场实施与推进项目成果推广应用。编制注采结构调整方案,在中海油渤海油田进行了现场应用,对施工结果进行了跟踪分析。

康晓东

8

高级工程师

中海油研究总院有限责任公司

中海油研究总院有限责任公司

项目主要参与人,参与了复杂化学驱开发智能优化技术、生产智能监控技术等的研发,在中海油渤海油田进行了现场应用,对施工结果进行了跟踪分析,对成果现场推广应用做出一定贡献。

雷占祥

9

高级工程师

北京中油锐思技术开发有限责任公司

北京中油锐思技术开发有限责任公司

项目主要参与人,参与研究了油藏水驱效果评价、智能注采结构优化等技术,编制现场相关施工方案,在海外油藏进行现场应用并进行跟踪分析。

郑强

10

高级工程师

中国石油新疆油田分公司

中国石油新疆油田分公司

项目主要参与人,协助项目组进行成果推广应用,编制现场注采井网重构与工艺措施一体化测调施工方案,在新疆及海外多个油藏进行了现场应用,对施工结果进行了跟踪分析。

刘尧文

11

高级工程师

中国石化江汉油田分公司

中国石化江汉油田分公司

项目主要参与人,协助项目组进行成果推广应用,编制现场井网加密及压裂缝网调整、产能优化等开发方案,进行了现场实施应用及跟踪分析。

刘均荣

12

副教授

中国石油大学(华东)

中国石油大学(华东)

项目主要参与人,研究了智能井长时井下压力监测数据处理与解释方法,发明了用于裂缝性油藏、压裂裂缝等油藏属性识别的方法,智能油藏驱替开发系统等,对关键技术攻关做出一定贡献。

刘孔章

13

高级工程师

中国石化江汉油田分公司

中国石化江汉油田分公司

协助项目组进行成果推广应用,编制现场油水井配产配注优化方案,在江汉油田多个油藏进行了现场实施应用,对施工结果进行了跟踪分析。

张兴凯

14

讲师

长江大学

长江大学

项目主要参与人,协助完成项目实施过程中的管理工作。对基于井间连通性的注水优化方法进行了研究,并发明了多种井口油水两相流流量智能计量和控制装置,对本项目技术成果的现场应用做出重要贡献。

张茂林

15

教授

长江大学

长江大学

项目主要参与人,指导、组织本项目实施,在非常规油藏数值模拟、产能评价及水平井缝网优化等研究做出较大贡献,推进项目成果推广应用。

主要完成单位

①长江大学

作为项目的主持单位,负责确定项目的研究思路、技术路线、研究内容,并组织项目运行、具体实施与推广应用等工作,主要开展了大规模油藏模拟自动历史拟合、基于油藏数值模拟与无梯度智能算法的生产优化调控、基于数据驱动的油气藏智能开发生产优化、配套智能监测和流量控制装置等关键技术的研究,参与、推动相关油田进行了企业标准的制定、编制。。

②中国石油大学(华东)

作为该项目的主要完成单位,参与项目总体设计和组织实施,协助完成了基于大数据的油藏模拟自动历史拟合、复杂油气藏开发注采调控优化技术、自适应井网井位优化技术等研究,研发配套工程应用软件,为成果的工业化应用和推广,保证项目实施效果做出较大贡献。

③中海油研究总院有限责任公司

作为该项目的主要参加单位,参与项目总体设计,协助完成项目实施过程中的管理工作和申报工作。参与油藏模拟历史拟合、油藏开发生产优化等及井间连通性模型建立方法的研究,并配合开展了智能监测及控制技术研究,将成果在中海油渤海油田进行了现场应用,跟踪调整现场实施方案,对施工结果进行了跟踪分析,并根据反馈结果进行反馈优化技术方法。

西安石油大学

作为该项目的主要参加单位,协助项目成果总结、申报和管理工作。对油气藏井间连通性数据驱动模型建立、生产动态优化方法、水平井开发等研究做出了重要贡献,参与现场实施方案的制定,促进了整个技术成果的应用和推广。

中国石化江汉油田分公司

作为该项目的主要参加单位,参与项目总体设计、技术现场试验与应用推广等工作。利用油藏开发注采参数优化、井网井位优化等技术编制了油水井配产配注、井网加密调整优化、水平井缝网及产能优化等开发方案,并在涪陵页岩气、江汉采油厂等进行了实施应用,跟踪调整现场实施方案,进行跟踪分析反馈,验证智能监测及调控技术和系统。

⑥中国石油新疆油田分公司

作为该项目的主要参加单位,参与项目总体设计、技术现场试验与应用推广等工作。将技术成果在新疆及中亚等多个油藏进行了现场应用,结合现场情况,编制了现场相关实施方案,进行层系调整与井网加密相结合的注采井网重构,实施智能监控、分层注采精细测调等技术,对施工结果进行跟踪分析,取得良好的经济效益和社会效益。

中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

作为该项目的主要参加单位,参与项目总体设计,主要参与油藏开发生产优化方法、井间连通性模型建立等方法的研究技术现场试验与应用推广等工作。将项目成果在新疆塔河油田为主的区块内进行了现场测试应用,参与相关注水、井网布置优化并编制现场施工方案,对施工结果进行了跟踪分析,对成果的现场推广应用做出较大贡献。克服了油藏生产优化在缝洞型碳酸盐油藏的应用难题,提高了油气藏智能开发优化与调控技术在该类型油藏的适应性。

北京中油锐思技术开发有限责任公司

作为该项目的主要参加单位,参与研究了油藏水驱效果评价、油田注采结构调整等方法,将油气藏智能开发优化与调控技术推广到了海外油藏进行了现场应用,编制现场相关施工方案,选取了多个井组对智能流量监测技术可行性进行了现场验证,对施工结果进行了跟踪分析,为该项目的技术成果国际化推广做出了较大贡献。

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