[发明专利]基于并行自调整差分进化的三元复合驱优化方法

说明书

三元复合驱是一种重要的三次采油技术，为了科学地制定开发方案，获取更好的经济效益，本发明提出了一种基于并行自调整差分进化的三元复合驱优化方法。该方法首先以净现值为性能指标，以油、水两相的渗流方程和碱、表面活性剂、聚合物的对流扩散吸附方程为支配方程，以驱替剂协同方程、物化参数代数方程以及驱替剂边界条件作为约束方程，以各驱替剂注入浓度为优化变量，建立优化模型。其次，为了改善传统差分进化算法的全局和局部搜索能力，提高收敛速度，避免进入局部最优，通过对进化过程引入并行策略，对缩放因子进行自调整，提出一种新的并行自调整差分进化算法。最后利用该算法优化三元复合驱模型的注入浓度，得到最优注采策略。

一、技术领域

本技术属于工业优化技术，涉及利用改进的智能算法提高三元复合驱原油采收率，具体地说是一种基于并行自调整差分进化的三元复合驱优化方法。

二、背景技术

自20世纪90年代以来，我国老油田含水率已高达80％以上，可采储量采出程度也已达63.1％，从总体上看已进入高含水、高采出程度阶段。如何进一步提高采收率，大力发展三次采油技术已成为石油工业发展的当务之急。然而，随着开采的进行，开采难度的加大，单一的聚合物驱或者化学驱采收率越来越低，且油的品质逐渐下降，于是在众多的三次采油新方法之中，ASP(碱/表面活性剂/聚合物)三元复合驱脱颖而出，该方法已经在胜利油田和大庆油田进行试验，展示了令人鼓舞的应用前景，普遍受到了人们的重视，成为最具有应用前景的方法之一。

目前关于三元复合驱的研究主要从两个方面进行：1.研究驱替剂之间的相互作用以及对原油物化参数的影响；2.基于三元复合驱偏微分方程，通过先导试验，在数值模拟软件的基础上人为选择相对较好的注采策略。该方法具有一定的局限性，现有的复合驱数值模拟软件对多元复合驱的物理化学现象还没有完全描述清楚，生产策略的制定过多依赖与操作者经验。因此，建立三元复合驱的优化模型，并寻找合适的优化方法进行优化就显得尤为重要。

三元复合驱利用了表面活性剂和碱的协同作用，使复合体系/原油形成超低界面张力。其中，碱大幅度降低了价格昂贵的表面活性剂的用量，它与酸反应生成部分表面活性剂，不仅可以替代部分表面活性剂，而且还可以减少活性剂和聚合物在油藏中的损耗；聚合物主要起流度控制作用，减少复合体系指进，并扩大了波及体积。碱的加入降低了表面活性剂的界面张力同时对聚合物有增粘作用，这样提高提高采油量。目前，有很多学者对相关机理进行研究，但是还没有人建立三元复合驱优化模型。

差分进化算法是由Storn R和Price K在1997年提出的，由于其易用性、稳健性和强大的全局寻优能力，非常适合求解非线性问题，因此本发明采用差分进化来求解三元复合驱优化模型。但是差分进化存在局部搜索能力差，容易陷于局部最优及过早收敛等问题，因此提出并行种群及缩放因子自调整的处理方法，提高了差分进化算法的求解效果。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种基于并行自调整差分进化的三元复合驱优化方法，该方法首先基于驱替剂驱油的机理建立三元复合驱的优化模型，其次利用并行种群和自调整缩放因子改进了传统差分进化算法的性能，最后通过并行自调整差分进化算法求解三元复合驱优化模型，得到最优注采策略。

本发明的目的通过以下技术方案来实现的：

该种基于并行自调整差分进化的三元复合驱优化方法，包括以下步骤：

1.建立三元复合驱优化模型

(1)性能指标

在一个最优控制模型中，性能指标是一个泛函。在本课题研究的多元复合驱优化模型中，性能指标主要包括利润(净现值)最大、累积增油量最大以及成本最小等。