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基于PETREL的油藏三维可视化地质建模技术

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基于 PETREL 油藏 三维 可视化 地质 建模 技术
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收 稿 日 期 : 2007 - 03 - 26; 修 回 日 期 : 2007 - 08 - 17基 金 项 目 : 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 石 油 科 技 中 青 年 创 新 基 金 项 目 (05 助 。作 者 简 介 : 吴 永 彬 (1982 - ) , 2005年 本 科 毕 业 于 中 国 石 油 大 学 ,现 为 中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 在 读 硕 士 生 ,主 要 从 事 稠 油 开 采 实 验 及 数值 模 拟 研 究 。 地 址 : (100083)北 京 市 910# ,电 话 : 010 - 62098314, E - 工 艺基 于 藏 三 维 可 视 化 地 质 建 模 技 术吴 永 彬 , 张 义 堂 , 刘 双 双(中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 热 采 所 )吴 永 彬 等 . 基 于 藏 三 维 可 视 化 地 质 建 模 技 术 工 艺 , 2007, 30 (5) : 65 - 66, 81摘   要 : 油 藏 精 细 描 述 在 油 气 勘 探 开 发 中 具 有 重 要 作 用 ,油 藏 地 质 建 模 是 油 藏 精 细 描 述 的 核 心 。 文 中 介 绍 了 可 视 化 油 藏 地 质 建 模 软 件 的 发 展 历 程 、 功 能 模 块 及 工 作 流 程 ,并 给 出 具 体 研 究 实 例 。 实 例 研 究 结 果 表明 ,借 助 的 三 维 可 视 化 功 能 和 勘 探 开 发 一 体 化 的 功 能 模 块 ,可 以 快 速 准 确 的 分 析 油 藏 地 质 特 征 、 建 立油 藏 属 性 格 架 、 明 确 剩 余 油 分 布 情 况 ,为 勘 探 开 发 决 策 提 供 有 力 支 持 。关 键 词 : 油 藏 精 细 描 述 ; 地 质 建 模 ; 三 维 可 视 化 ; 地 质 特 征 ; 剩 余 油中 图 分 类 号 : 11      文 献 标 识 码 : A    文 章 编 号 : 1006 - 768X (2007) 05 - 0065 - 02油 藏 精 细 描 述 是 对 油 藏 进 行 综 合 研 究 和 评 价 的一 项 实 用 新 技 术 ,在 油 气 勘 探 开 发 中 具 有 重 要 作 用 ,是 油 田 勘 探 开 发 工 作 的 立 足 点 。 油 藏 精 细 描 述 技 术的 综 合 性 、 一 体 化 和 参 数 分 析 准 确 性 是 该 项 技 术 最突 出 的 特 色 。 而 三 维 可 视 化 地 质 建 模 技 术 是 近 几 年随 着 计 算 机 三 维 图 形 图 像 处 理 技 术 的 飞 速 发 展 而 产生 的 建 模 技 术 ,是 油 藏 精 细 描 述 的 核 心 。目 前 所 有 的 其 它 商 业 化 三 维 地 质 建 模 系 统 都 只是 独 立 的 软 件 ,而 不 是 一 个 一 体 化 油 藏 描 述 软 件 的一 部 分 ,真 正 的 一 体 化 油 藏 描 述 软 件 应 包 括 从 地 震解 释 、 储 层 建 模 到 油 藏 模 拟 的 所 有 领 域 [ 1 ]、 [ 2 ]。 而 一 一 个 完 全 整 合 到 油 藏 描 述 系 统 中 的 油藏 精 细 描 述 、 建 模 工 具 。 地 质 建 模 软 件已 完 全 整 合 到 流 中 ,其 软 件 模 块 包 括 地震 解 释 、 储 层 建 模 及 油 藏 模 拟 ,与 值 模 拟 软 件 结 合 ,实 现 真 正 意 义 上 的 油 藏勘 探 开 发 一 体 化 。 本 文 以 辽 河 小 洼 油 田 洼 38块 东三 段 油 藏 剩 余 油 分 布 研 究 及 开 发 调 整 具 体 介 绍 质 建 模 中 的 应 用 。一 、 功 能 模 块及 技 术 功 能 [ 3 ] 具 有 最 佳 的 精 细 油 藏 三 维 可 视 化技 术 ,提 供 成 套 的 检 查 数 据 是 否 匹 配 等 质 量 控 制 工具 。 具 有 强 大 的 成 图 和 三 维 显 示 功 能 。 实 现 不 同 层次 ,多 角 度 ,任 意 切 片 ,过 滤 ,体 积 切 割 等 三 维 储 集 层动 态 显 示 ,为 油 藏 优 化 管 理 和 决 策 创 造 条 件 。整 个 软 件 共 有 五 大 功 能 模 块 ,它 们 是 :数 据 输入 、 构 造 模 型 、 属 性 模 型 、 网 格 粗 化 、 三 维 可 视 化 井设 计 。 其 主 要 结 构 见 图 1。图 1  功 能 模 块 及 工 作 流 程 图二 、 作 流 程 藏 三 维 可 视 化 地 质 建 模 过 程 中 的工 作 主 要 分 为 五 个 步 骤 ,以 下 以 辽 河 小 洼 油 田 洼 38块 东 三 段 油 藏 剩 余 油 分 布 研 究 及 开 发 调 整 为 例 ,逐步 介 绍 其 工 作 流 程 。11油 藏 概 况小 洼 油 田 洼 38块 位 于 辽 河 断 陷 盆 地 中 央 隆 起南 部 倾 没 带 的 北 端 ,其 东 三 段 油 层 自 上 而 下 分 为 3个 油 层 组 (东 三 Ⅰ 、 东 三 Ⅱ 、 东 三 Ⅲ ) ,为 一 个 埋 藏深 、 油 质 稠 、 出 砂 严 重 的 薄 互 层 油 藏 。 含 油 面 积 113原 始 地 质 储 量 129 × 104 t,储 层 为 三 角 洲 前 缘沉 积 ,具 有 河 口 砂 坝 和 前 缘 薄 层 砂 特 征 ,每 个 油 层 组·56·第 30卷   第 5期30  5钻       采       工       艺              砂 岩 最 大 有 效 厚 度 1613 m ,最 小 610 m,岩 性 以 中 、细 砂 岩 为 主 ,粒 度 中 值 平 均 0116 选 系 数1181,成 岩 作 用 差 ,泥 质 含 量 高 ,平 均 为 1515% ,粘土 矿 物 中 蒙 脱 石 相 对 含 量 2113% ~ 7117%。 50℃时 地 面 原 油 粘 度 为 12 615 s, 20℃ 时 原 油 密 度为 01985 g/整 个 油 藏 现 有 25口 蒸 汽 吞 吐 生 产井 ,由 于 近 几 年 油 田 进 入 高 轮 次 蒸 汽 吞 吐 后 期 ,主 力油 层 采 出 程 度 高 、 产 能 下 降 。 由 于 岩 性 细 、 泥 质 含 量高 、 地 层 胶 结 疏 松 ,加 上 碱 性 蒸 汽 的 破 坏 作 用 ,造 成油 井 大 量 出 砂 ,不 能 正 常 生 产 。 因 此 迫 切 需 要 对 东三 段 油 藏 进 行 剩 余 油 分 布 研 究 ,为 下 一 步 开 发 调 整和 剩 余 油 挖 潜 提 供 依 据 。21 流 程211  工 区 建 立 及 数 据 输 入 可 视 化 建 模 需 要 的 最 少 数 据 按 次序 包 括 :井 位 、 井 斜 与 井 轨 迹 、 测 井 数 据 、 地 质 分 层 数据 、 断 层 数 据 。 将 现 有 的 25口 吞 吐 生 产 井 的 井 位 坐标 、 井 斜 与 井 轨 迹 数 据 、 测 井 曲 线 数 据 、 地 质 分 层 数据 等 导 入 新 建 的 工 区 。212  建 立 构 造 模 型分 三 步 完 成 ,即 断 层 模 型 、 三 维 网 格 化 、 垂 向 层面 。 东 三 段 油 藏 储 层 为 三 角 洲 前 缘 沉 积 ,具 有 河 口砂 坝 和 前 缘 薄 层 砂 特 征 ,平 面 展 布 好 ,无 大 断 层 和 次生 断 层 ,因 此 定 义 断 层 模 型 时 只 需 定 义 网 格 的 走 向和 趋 势 线 。 平 面 上 采 用 2 定 义 精 细 三 维 网格 ,纵 向 上 将 东 三 Ⅰ 、 东 三 Ⅱ 、 东 三 Ⅲ 油 层 分 别 按 1 细 分 小 层 ,层 与 层 之 间 根 据 地 质 特 征 设 定 尖灭 和 剥 蚀 ,使 之 符 合 真 实 地 质 层 序 。213  建 立 储 层 属 性 模 型主 要 用 测 井 解 释 数 据 、 地 质 分 层 数 据 、 网 格 数 据和 底 层 层 面 走 向 数 据 ,在 三 维 网 格 中 利 用 不 同 的 随机 建 模 技 术 对 每 个 网 格 进 行 插 值 处 理 。 首 先 在 定 义的 属 性 模 型 中 粗 化 输 入 的 测 井 数 据 。 为 了 分 析 储 层剩 余 油 分 布 和 油 藏 地 质 特 征 ,利 用 声 波 时 差 测 井 解释 出 了 含 水 饱 和 度 、 含 油 饱 和 度 、 孔 隙 度 、 渗 透 率 、 净总 比 等 数 据 ,并 对 其 采 用 序 贯 高 斯 模 拟 进 行 不 确 定性 井 间 插 值 ,分 别 得 到 了 三 维 含 水 饱 和 度 模 型 、 三 维含 油 饱 和 度 模 型 、 三 维 孔 隙 度 模 型 、 三 维 渗 透 率 模 型和 三 维 净 总 比 模 型 。 其 中 得 到 的 油 层 含 油 饱 和 度 分布 ,可 以 看 出 ,在 高 轮 次 蒸 汽 吞 吐 的 后 期 ,吞 吐 生 产井 的 近 井 地 带 含 水 饱 和 度 远 高 于 距 井 较 远 的 井 间 地带 ,同 时 ,现 有 的 生 产 井 无 法 控 制 的 边 缘 地 带 含 水 饱和 度 较 低 ,存 在 较 多 的 剩 余 油 ,因 此 ,打 加 密 井 挖 潜是 下 一 步 开 发 调 整 的 重 要 方 向 。 此 外 ,从 精 细 含 油饱 和 度 分 布 图 可 以 清 晰 的 看 出 ,东 三 Ⅲ 油 层 底 部 含有 较 大 的 水 体 ,因 此 ,在 开 发 调 整 过 程 中 ,布 新 井 应注 意 远 离 底 水 ,防 止 生 产 过 程 中 底 水 锥 进 造 成 油 井过 早 水 淹 ,降 低 开 发 调 整 效 果 。214  网 格 粗 化针 对 东 三 段 油 藏 ,在 平 面 上 采 用 10 的 网格 进 行 粗 化 ,纵 向 上 将 东 三 Ⅰ 、 东 三 Ⅱ 、 东 三 Ⅲ 油 层分 别 细 分 为 4、 8、 3个 小 层 ,粗 化 时 利 用 分 层 数 据 进行 质 量 控 制 ,层 与 层 之 间 根 据 层 序 走 向 和 地 质 特 征设 定 尖 灭 和 剥 蚀 ,使 之 符 合 真 实 地 质 层 序 。215  结 合 储 层 属 性 模 型 ,在 三 维 空 间 进 行 井 眼 轨 迹设 计从 含 水 饱 和 度 分 布 上 可 以 看 出 ,东 三 Ⅱ 层 上 部与 东 三 Ⅰ 和 东 三 Ⅱ 层 的 隔 层 之 间 含 有 大 量 的 剩 余油 ,为 了 充 分 动 用 该 部 分 剩 余 油 ,同 时 又 为 了 避 免 底水 锥 进 ,根 据 油 藏 特 点 ,设 计 了 如 下 水 平 加 密 井 ,水平 段 长 度 400 m,水 平 段 的 位 置 根 据 地 层 走 向 而 变化 ,垂 向 距 东 三 Ⅰ 和 东 三 Ⅱ 层 的 隔 层 2~ 5 ,水 平 断 窗 口 位 置 根 据 油 藏 地 质 特 征 ,设 置 在 东 三 Ⅱ层 顶 部 。三 、 结 论(1) 三 维 可 视 化 地 质 建 模 新 方 法 和独 特 的 油 藏 仿 真 技 术 ,保 证 了 油 藏 描 述 结 果 的 高 质量 和 高 精 度 ,使 其 真 实 地 反 映 地 下 地 质 特 征 ;(2)通 过 与 油 藏 数 值 模 拟 软 件 结 合 , 的 油 藏 地 质 模 型 更 好 地 考虑 了 地 质 模 型 如 何 更 好 地 为 油 藏 数 值 模 拟 服 务 。 在建 立 油 藏 地 质 模 型 的 过 程 中 , 分 考 虑 了网 格 的 空 间 形 态 、 网 格 结 构 特 征 对 数 值 模 拟 计 算 速度 的 影 响 。 的 地 质 模 型 在 数 模 中 具 有 最好 的 计 算 性 能 ;(3) 工 作 流 程 的 可 重 复 性 ,可 以 自 动记 录 地 质 模 型 创 建 的 整 个 操 作 流 程 ,不 断 更 新 和 修 改模 型 ,使 得 整 个 模 型 可 以 应 用 于 油 田 开 发 的 整 个 阶 段 ;(4)利 用 可 视 化 地 质 建 模 软 件 对 辽河 小 洼 油 田 洼 38块 东 三 段 油 藏 的 剩 余 油 分 布 进 行研 究 ,可 以 形 象 、 直 观 、 快 速 的 分 析 出 油 藏 地 质 特 征 、剩 余 油 富 集 区 、 注 入 水 及 油 藏 底 水 的 分 布 情 况 ,为 下一 步 储 量 挖 潜 、 调 整 开 发 方 案 提 供 依 据 ;(5) 藏 描 述 提 供 完 整 的 一 体 化 解 决方 案 ,其 特 有 的 技 术 可 应 用 于 勘 探 开 发 各 个 领 域 。参 考 文 献[ 1 ]  郑 小 武 ,袁 士 义 ,穆 龙 新 ,等 1三 维 可 视 化 技 术 及 其 在层 序 地 层 分 析 中 的 应 用 [ J ]. 石 油 实 验 地 质 , (下 转 第 81页 )·66·  钻       采       工       艺 月2007有 固 定 成 本 存 在 ,所 以 来 回 收 固 定 成 本 的利 润 ,如 图 5中 阴 影 。 如 果 此 时 停 止 采取 增 产 措 施 而 关 停 井 ,那 么 将 损 失 全 部 固 定 成 本 。因 此 ,两 者 取 其 轻 ,还 是 要 采 取 增 产 措 施 继 续 生 产 。这 种 效 益 产 量 属 于 效 益 Ⅲ 类 产 量 。 如 图 8所 示 。图 8  效 益 Ⅲ 类 产 量 盈 亏 分 析 图当 M 低 点 B 时 ,如 图 9所 示 , 果 继 续 上 增 产 措 施 进 行 原 油 开采 ,只 能 收 可 变 成 本 ,如 果 停 止 上 增 产 措 施 开 采 ,也没 有 可 变 成 本 ,反 正 都 得 损 失 固 定 成 本 。 这 时 需 要根 据 价 格 的 可 能 走 势 决 定 开 采 还 是 不 开 采 。 这 种 效益 产 量 属 于 效 益 Ⅳ 类 产 量 。图 9  效 益 Ⅳ 产 量 盈 亏 分 析 图若 M 点 以 下 时 ,连 可 变成 本 都 收 不 回 来 ,且 采 油 量 越 多 、 亏 损 越 大 ,这 时 除非 受 政 策 制 约 ,应 该 坚 决 关 停 井 ,停 止 采 油 。 但 这 并不 代 表 将 油 井 或 油 气 田 废 弃 ,至 于 是 否 需 要 废 弃 ,不仅 受 自 身 资 源 条 件 的 影 响 ,还 受 技 术 进 步 和 原 油 价格 的 影 响 。 油 气 田 的 废 弃 远 比 关 闭 或 废 弃 某 些 生 产井 复 杂 得 多 ,它 是 一 个 逐 步 退 出 的 过 程 。 在 考 虑 是否 废 弃 油 气 田 时 ,不 应 考 虑 过 去 发 生 的 成 本 ,只 要 当期 实 际 的 现 金 流 入 大 于 或 等 于 现 金 流 出 ,就 应 该 继续 维 持 生 产 ,并 按 照 盈 亏 平 衡 分 析 或 投 入 产 出 比 较 ,当 油 气 田 达 到 经 济 极 限 寿 命 期 后 ,尽 管 的 确 已 经 没有 了 经 济 价 值 时 ,也 不 应 立 即 废 弃 ,而 应 首 先 停 止 注水 ,然 后 具 体 问 题 具 体 分 析 。 油 价 过 低 造 成 的 收 支不 平 衡 有 可 能 是 暂 时 的 ,关 键 在 于 在 低 油 价 时 要 想方 设 法 减 少 开 支 ,等 待 时 机 ,对 于 剩 余 可 采 储 量 还 很大 的 油 气 田 ,不 要 轻 易 做 出 永 久 废 弃 的 结 论 。五 、 结 论(1)油 气 田 开 发 本 构 成 角 度 的 效 益 产 量 ,效 益Ⅰ 类 产 量 是 指 能 分 担 包 括 地 质 勘 探 在 内 的 全 部 投 资成 本 的 产 量 ;效 益 Ⅱ 类 产 量 虽 不 能 分 担 完 全 投 资 成本 、 但 仍 能 分 担 全 部 生 产 成 本 的 产 量 ;效 益 Ⅲ 类 产 量只 能 分 担 部 分 生 产 成 本 以 及 全 部 操 作 成 本 的 产 量 ;效 益 Ⅳ 类 产 量 是 指 当 油 气 田 的 年 产 油 量 的 税 后 收 入小 于 或 等 于 该 油 气 田 的 操 作 成 本 时 的 产 量 。(2)油 气 田 开 发 成 本 习 性 角 度 的 效 益 产 量 ,根据 油 气 田 开 发 的 M R =M 油 气 田 的 效 益 产 量 ,即 利 润 最 大 或 亏 损 最 小 的 产 量 ,其 中 M R = 1 =当 1 =M C > 效 益 Ⅰ 类 产量 ,油 气 田 开 发 盈 利 ,存 在 超 额 利 润 ;当 1 =M C = 效 益 Ⅱ 类 产 量 ,油 气 田 开 发 盈 亏 平衡 ,存 在 正 常 利 润 ;当 1 - α ) =M C < 效 益 Ⅲ 类 产 量 ,油 气 田 开 发 进 入 亏 损 区 ,但 亏 损最 小 ,可 以 继 续 采 取 增 产 措 施 采 油 ,能 收 回 固 定 成本 ;当 1 =M C≤ 效 益 Ⅳ 类 产 量 ,应当 停 止 采 油 ,考 虑 是 否 废 弃 油 井 或 油 气 田 。参 考 文 献[ 1 ]  陈 武 ,等 . 钻 井 工 作 量 及 钻 速 分 析 [ J ]. 天 然 气 工 业 ,2003, 23 (1) 1[ 2 ]  谢 丹 凤 ,陈 武 . 油 气 田 开 发 中 不 同 井 型 钻 井 成 本 相 关关 系 研 究 [ J ]. 钻 采 工 艺 , 2007, 30 (4) 1[ 3 ]  胡 月 亭 ,周 煜 辉 . 水 平 井 钻 井 费 用 预 测 方 法 的 研 究[ J ]. 钻 采 工 艺 , 1994, 22 (3) 1[ 4 ]  刘 声 猛 ,田 泽 . 石 油 企 业 “ 单 井 经 济 产 量 ” 的 分 析 与 评价 研 究 [ J ]. 石 油 化 工 技 术 经 济 , 2003, 19 (1) 1[ 5 ]  饶 富 培 ,王 晓 威 ,陈 武 ,等 . 油 气 田 单 井 最 低 产 量 分 析方 法 研 究 [ J ]. 钻 采 工 艺 , 2005, 28 (3).(编 辑 :黄 晓 川 )(上 接 第 66页 ) 2001, 23 (1) : 1 - 21[ 2 ]  崔 红 庄 、 何 援 军 、 徐 维 秀 1基 于 油 藏 描 述信 息 的 三 维 可 视 化 显 示 [ J ] 1计 算 机 工 程 , 2004, 30(12) : 1 - 11[ 3 ]  马 春 生 ,周 瑜 ,赵 磊 ,等 1三 维 可 视 化 地 质 建 模 和 油 藏数 模 一 体 化 技 术 在 剩 余 油 描 述 与 挖 潜 中 的 研 究 与 应用 [ J ]1内 蒙 古 石 油 化 工 , 2001, 27 (2) : 1 - 31[ 4 ]  魏 纳 ,李 颖 川 ,李 悦 钦 ,等 1气 井 积 液 可 视 化 实 验 [ J ]1钻 采 工 艺 , 2007, 30 (3) : 43 - 451(编 辑 :黄 晓 川 )·18·第 30卷   第 5期30  5钻       采       工       艺              J 2. J , D 0 (5) , 2007: 56 - 58on of in of of By A t le p p by on in of , 973, s 006, is in on J 63200, P. 86 - 315 - 8763308  E - O N O F H Y O R N F 2 , I J 1. ; 2. , D 0 (5) , 2007: 59 - 61p of , of of A ) by p 0006, in an 5%of p p of of of p ) , 966, is a in He is a , … , P. R. 86 - 10 E - C S O N N L I 1. il xp 2. , D 0 (5) , 2007: 62 - 64is an by a p up to A of p of of p p p . ic of p a ic By of p p be An ic p ic ic of An p to p p ic 970, is s on p il xp P. R. 86 - 28 E - 63. L N Y xp , D 0 (5) , 2007: 65 - 66p an in of is of on D of p be be it be of 3D
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