1.一种立体开发井网的优化设计和布井方法,包括如下步骤:Ⅰ)获取目标层的基础物性,根据物性在纵向上划分开发单元,各个所述开发单元呈叠合状且渗流场相互独立;Ⅱ)基于物探资料,工程实践资料以及临井经验要求,确定地层及开发常数取值;确定被优化参数,优化目标参数的种类和取值范围,作为各参数的边界条件,其中,地层及开发常数和被优化参数作为输入参数,优化目标参数作为输出参数;III)给定约束条件,满足控制储量判别系数β 1 ≥1且井距可行性系数β 2 ≥1;IV)针对单个开发单元,建立井网井距计算模型,所述井网井距计算模型包括井距计算子模型、经济评价子模型和单井平均采收率评价子模型,在各个子模型中,通过各自的输入参数求解输出参数;被优化参数包括R,L H ,Q 0 ,T,以及计算C uni_well_d ,C uni_well_m ,N uni_well_H ,H uni_well 所用到的被优化参数;V)以第Ⅱ)步的被优化参数作为自变量,以第Ⅱ)步的边界条件作为自变量边界条件,以第III)步的条件作为自变量约束函数/约束方程,以第IV)步的井网井距计算模型中的各个子模型作为目标函数,求解针对优化目标参数L well ,1/IRR,1/R 1 的多目标优化的最小值问题,得到优化目标参数L well ,1/IRR,1/R 1 构成的帕累托最优解集;VI)以1/IRR、1/R 1 、L well 为三维直角坐标系的x坐标、y坐标、z坐标,将求得的帕累托最优解集绘制到三维直角坐标系中,形成三维帕累托前沿面,从三维帕累托前沿面中选出L well 最小的点作为最优解,最优解对应的L well ,IRR,R 1 的值作为最优目标取值,最优目标取值及其对应的被优化参数取值作为该单个开发单元的优化结果;VII)针对步骤I)中的每一个单独的所述开发单元,重复步骤II)-VI),得到立体井网中所有开发单元的被优化参数取值,实现立体开发井网的优化设计;VIII)按照立体井网中各个开发单元对应的被优化参数部署水平井,实现立体开发井网的优化设计及布井,其中,相邻两开发单元中的水平井纵向上交错布置;IX)更改地层及开发常数,重复步骤I)-VIII),研究不同地层及开发目标层系下的最优布井方案,为多个地层及开发目标层系的立体开发井网的优化设计和布井提供决策;其中,R为单井平均规划采收率,L H 为设计平均水平井长度,Q 0 为平均单井规划首年产量,T为预计开采年限,C uni_well_d 为单井建井成本,C uni_well_m 为单井维护成本,N uni_well_H 为单位地层厚度的单井控制储量,H uni_well 为单井有效缝高,L well 为平均井距;IRR为单井平均内部收益率;R 1 为单井平均采收率。
2.根据权利要求1所述的立体开发井网的优化设计和布井方法,其特征在于:所述井距计算子模型中,通过输入参数求解输出参数,其关系式为:其中,N uni_well_H ,H uni_well ,H layer ,R,S H ,L H 为输入参数;L well 为输出参数;H layer 为小层/开发单元厚度,S H 为单小层/开发单元的储量丰度,L H 为设计平均水平井长度。
3.根据权利要求1或2所述的立体开发井网的优化设计和布井方法,其特征在于:所述经济评价子模型中,通过输入参数求解输出参数,其关系式为:其中P(t),D 0 ,Q 0 ,T,C uni_well_d ,C uni_well_m 为输入参数;输出参数为单井平均内部收益率IRR,求满足上述等式条件成立的所有IRR的解,从所有解中,挑选满足取值范围条件0≤IRR≤1的所有实数解中的最小值作为经济评价子模型的输出参数IRR的取值;|sgn(x)|表示对变量x进行符号函数运算后取绝对值;[x]表示对x的取整运算;P(t)为第t年的平均油价,D 0 为单井综合递减率。
4.根据权利要求3所述的立体开发井网的优化设计和布井方法,其特征在于:所述单井平均采收率评价子模型中,通过输入参数求解输出参数,其关系式为:其中D 0 ,N uni_well_H ,Q 0 ,T为输入参数;输出参数为单井平均采收率R 1 ;上述式中,地层及开发常数包括H layer ,S H ,P(t),D 0 以及计算C uni_well_d ,C uni_well_ m N uni_well_H ,H uni_well 所用到的地层及开发常数。
5.根据权利要求4所述的立体开发井网的优化设计和布井方法,其特征在于:按照下式得到N uni_well_H :N uni_well_H =2n 1 α 3 L fL L Hf S H式中,α 3 表示泄油半径影响系数,定义为裂缝平均半缝长与裂缝平均有效支撑半缝长的比值,L fL 表示裂缝平均有效支撑半缝长,n 1 表示有效改造系数,其定义为在沿水平段长度方向上,有效的压裂改造段累计长度与压裂改造段累计长度之比,S H 表示单小层/开发单元的储量丰度,L Hf 表示单水平井沿井路径方向上压裂改造段累计长度;按照下式得到单井有效缝高H uni_well :H uni_well =min(α 4 H fH ,H layer )式中,α 4 表示有效缝高影响系数,定义为缝高与有效支撑缝高的比值,H fH 表示有效支撑缝高,H layer 表示小层/开发单元厚度,运算符min(A,B)表示取变量A与B的最小值。
6.根据权利要求5所述的立体开发井网的优化设计和布井方法,其特征在于:按照下式得到C uni_well_d 和C uni_well_m :C uni_well_d =α 1 (C v L v +C H L H +C Hf L Hf )C uni_well_m =α 2 C uni_well_d式中,C v 表示纵向上每千米直井钻完井成本,C H 表示每千米水平井钻完井成本,C Hf 表示每千米压裂段施工总成本;L v ,L H ,L Hf 分别表示设计平均直井长度、设计平均水平井长度和单水平井沿井路径方向上压裂改造段累计长度,其中L H >L Hf ;α 1 表示集约化作业所造成花销减少而产生的系数,α 2 表示维护成本系数。
7.根据权利要求6所述的立体开发井网的优化设计和布井方法,其特征在于:1)根据下式得到控制储量判别系数β 1 ;式中,N uni_well_H 表示单位地层厚度的单井控制储量,N uni_well1 表示底线成本下的单井控制储量,其表达式为:式中,R表示单井平均规划采收率,P表示原油底线成本价格;2)根据下式得到井距可行性系数β 2 ;β 2 =L d_well1 /L d_well其中成本倒算条件下的极限井距L d_well 表达式为:极限泄油半径L d_well1 表达式为:L d_well1 =2α 3 L fL式中,n 1 表示有效改造系数,其定义为在沿水平段长度方向上,有效的压裂改造段累计长度与压裂改造段累计长度之比,S H 表示单小层/开发单元的储量丰度;α 3 表示泄油半径影响系数,L fL 表示裂缝平均有效支撑半缝长。