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油田地质建模漫谈

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
油藏地质建模…开发地质萌芽于 40年代人工注水的采用,成熟于 70年代沉积相的引入,现代化于 80年代后期其它学科专业 ,特别是数学计算机和开发地震的结合。◆ 油藏表征国际石油界把油藏描述深化为 油藏表征(是这一体现,也是石油生产发展形势的必然。概 研究内容、尺度和技术方法也就不同。相应地就逐渐分成专门从事石油勘探与石油开发专业的石油地质学家。可以这样通俗的说: 勘探地质家 是研究石油怎么样进入油藏的地质问题,即成藏规律。开发地质家 是研究怎么样高效高采收率地把石油从油气藏中采出来的地质问题。开发地质家 主要 研究油藏的三个要素: 圈闭(构造 ) 、地层 (储层 )、流体 (油气水 )。概 石油开发地质 工作的主要任务是 油藏描述 。描述油藏的开发地质特征的 原始状态和开发过程中的变化。当然,这里指的是深层次意义的油藏描述,不是狭义的描述,它应包括:描述 (释 (测 ( 征识别特征描述三维建模1985年储层表征会议对储层表征的定义:“储层表征是量化油藏特性,识别地质信息和空间变化不确定性的一个过程”对开发地质家来说是目前搞好三件事 :•早期评价阶段尽量 少井搞清油藏地质特征 ,尽量减少不确定性 (减少开发风险 (建立好概念模型。• 开发后期精细描述,为搞清剩余油分布提供有 相当确定性的预测模型。(确定性和随机性有机结合)• 特殊油藏的特殊描述。(低渗透,低丰度油藏、裂缝油藏)。总的是向精细化,即小尺度 、 定量化方向发展 。概 …发展自 法国马特隆 教授( 本世纪六十年代初创立以来,研究内容和应用领域有了很大的发展( 1971, 1976)。他的学生 儒尔奈耳教授 ( 1978年以英文出版了专著 "矿业的地质统计学 ",在世界范围内产生了很大的影响,对地质统计学的发展起了很大的推动作用。储层地质建模在国外内的应用和发展国际方面:地质统计学由三大部份组成:变量的空间相关性分析,克里金估计和随机模拟。地质统计学在最初的二十年中,其应用主要在固体采矿业方面。由于在八十年代,出现了油藏描述这门技术,地质统计学在石油勘探开发中的应用才大大地发展了。坦福大学 教授 儒尔奈耳 在 1974年发表的论文中 (1974),讨论了随机模拟在矿业中的应用。那里,他称随机模拟为条件模拟。随后,他在 1978年出版的专著 “ 矿业地质统计学 ” 第七章 “ 矿床的模拟 ” 中作了详细的讨论。地质统计学的随机模拟在油藏描述中的应用,已被世界各国的同行称为 油气储层的随机建模 。它从 挪威 哈得逊博士( 美国德州大学奥斯汀分校 的莱克教授( 1984年共同发表的油气储层随机建模方面的第一篇论文开始 ( 1984),经历了十五年的发展历程。国际方面:美国斯坦福大学学派:序贯指示模拟 ( 。• 法 国 地 质 统 计 中 心 学 派 : 截 断 高 斯 模 拟( 。• 挪威学派:示性点过程模拟( 1) 随机地选择一个待模拟的网格节点;( 2) 估计该节点的累积条件分布函数 (( 3) 随机地从 4) 将该新模拟值加到条件数据组中;( 5) 重复 1 直到所有节点都被模拟到为止 ,从而得到一个模拟实现 z(l)(u)0个实现的 基本 模拟思路是通过一系列门槛值截断规则网格中的三维连续变量而建立离散物体的三维分布 。平原、前缘和前三角洲 )、滨面相 (上滨、中滨、下滨 ) 空间 D,有 … ,F 上的平稳高斯随机函数, )(设均值为 0,方差为 1,相关函数 (h)定义    )(1相当于定义了 01)(  )(1当其他)0(/)(1)0(/)()(  3随机建模布尔模拟 点过程) 根据点过程的概率定律产生物体中心点的空间分布,然后将物体性质(即 物体几何形状、大小、方向等 )标注于各点之上。从地质统计学角度来讲,标点过程模拟即是要模拟物体点 (其性质 (三维空间的联合分布。用基于目标的示性点过程算法,建立储层沉积微相模型54~ 立流动单元模型54~ 61小层流动单元模型Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 完成了 “ 八五 ” 、 “ 九五 ” 国家重点科技攻关项目的有关内容;② 在 “ 石油学报 ” 上发表了若干篇有关 储层地质建模 (随机建模)的文章, 有关的专著已经出版了 4部;③ 引进了一批国外 储层 随机建模的软件系统,如。储层地质建模在国外内的应用和发展国内方面:类数据的集成优势前所未有允许接收各类数据来源,地质、地震、测井、钻井、断层、二维 平面图,以及三维地质建模软件输出建模成果。面层)三维( 3D 层研究的多维性三维建模是储层表征的最高阶段一维(井模型)二维(剖面模型平面层模型)三维(空间模型)四维(不同时间的 3质模型和数模模型的连贯程度与日俱增紧凑的建模工作流程 允许数模工程师同地质学家一道 ,在一个共同的工作环境中, 对储层和生产的不确定性进行分析,推断合理的地质要素与原因 ,减少人为的建模误差和不同学科的分歧,降低建模风险。 推测出确定的 、 唯一的储层结构和参数分布模型a. 沉积学方法b. 克里金方法c. 地震学方法         m i 0*0a 确定性建模 ( 机建模 (表变量 Z(x)空间分布的 每个实现亦称为随机图象随机模拟是一个抽样过程,抽取等可能的、来自随机模型的各个部分的联合实现 ,,1,)()( l 常规储层建模基本方法应用1) 密井网条件下储层模型的建立精细构造模型 、密井网条件下储层模型的建立模拟实现的结果较为分散 , 不能对目标体几何性征进行表征 , 6 2 0000 2 1 620 5 00 216 2 10 0 0 2 1 62 1 500 21 6 220 0 0 2 162 2 500 21 6 23 0 00 2 16 2 35 0 0 2 1 62 4 000 21 6 245 0 050795005080000508050050810005081500508200050825005083000508350050840005084500p 1 5 1 - 3 5p 1 5 2 - 3 4 p 1 5 2 - 3 6p 1 5 4 - 3 3 35p 1 5 7 - 4 1p 1 6 1 - 5 1p 1 6 5 - 3 7p 1 8 3 - 4 5 47p 1 8 3 - 4 9p 1 8 4 - 4 6p 1 8 4 - 4 8p 1 8 5 - 4 5p 1 8 7 - 5 5f 1 7 0 - 3 9 2p f 1 7 0 - 4 1 2p f 1 7 0 - 4 3 2p f 1 7 1 - 3 8 2p f 1 7 1 - 4 0 2p f 1 7 1 - 4 2 2p f 1 7 1 - 4 4 2p f 1 7 2 - 3 9 2p f 1 7 2 - 4 1 2p f 1 7 2 - 4 3 2p f 1 7 3 - 3 8 2p f 1 7 3 - 4 0 2p f 1 7 3 - 4 2 2p f 1 7 3 - 4 4 2p f 1 7 4 - 3 9 2p f 1 7 4 - 4 1 2p f 1 7 4 - 4 3 2p f 1 7 5 - 3 8 2p f 1 7 5 - 4 0 2p f 1 7 5 - 4 2 2p f 1 7 5 - 4 4 2p f 1 7 6 - 392p f 1 7 6 - 4 1 2p f 1 7 6 - 4 3 2图 、密井网条件下储层建模解决方法—— 基于目标体随机预测方法 对每类具有不同几何形状的目标要有自己特定的一套参数,复杂形态的参数化较为困难 拟结果2)稀、密井网条件下储层建模解决方法—— 多点地质统计学方法 处于理论研究和实践阶段,…地质统计学家已经开始综合各种数据类型和寻找已知数据之间的统计相关性 , 能够在只有少量数据的地方估计油藏特征 。 地质统计学已经广泛地应用在油藏地质 、 开发地震 、 油藏工程中 。区域化变量理论在那些展布于空间中并显示出一定结构性和随机性的自然现象上的应用”区域化变量理论 (空间函数的相关性分析)克里金估计随机模拟地质统计学地质统计学    ni 定义2)]()([21)( 距离为 差函数能够量化的描述区域化变量的空间结构变化特征,在地质统计学及储层建模中有无比重要的作用。变差函数是一个距离函数。描述不同位置变量的相似性,值越大,相关性越差。通常, 值随着距离矢量的增大而增大,直到达到一定值,达到其极大值,而后保持这个常数值不变。先确定一个方位角为 φ,不断改变 大值不超过研究区域长度的 1/2),选择一定范围内选择距离为 环测试变差值的合理性。验变差和理论变差函数曲线相拟合的草图 变差函数的定义()([21)( 金效应模型块金效应模型 、 纯块金效应模型是最简单的变差函数 , 它们描述了在坐标原点不连续性的现象 。 许多实验变差 , 在原点或近原点具有明显的不连续性 , 这意味着有一明显的跳跃现象存在在距离原点的一个小的距离范围内 , 变差值从零跳到一个较大的值 , 这种现象可以由下面的一个函数来刻划:值得注意的是 块金效应通常并不作为单独的基本模型来考虑,而在变差函数中当作常数来考虑 ,然而这个常数给出了在原点的不连续性的程度,上面的记号可理解为纯块金效应的标准化形式,块金效应的大小是给出的,而也表示在原点不连续性的程度,在变差的套合模型中这个符号的方便之处可以很容易看出来。0,10,0)(0 球状模型球状模型是最普遍采用的变差模型 , 它的标准化形式为其中 一个主要特点是在原点附近的小范围内表现出线性行为 , 但在大距离时变得平缓 , 当为变程时达到基台值 。 模型的另一个特点是原点的切线在变程时便达基台值 , 这个事实在拟合实验变差函数时非常有用 , 在图中用黑实线给出的便是一球状模型 。 为其它值时当时当2123)(3指数模型另一个普遍使用的跃迁模型是指数模型:其中 这模型渐近达到它的基台值 , 使变差值达到基台值的 95% 的距离 相似于球状模型 , 指数模型在原点附近是线性的 , 它逐步增加 , 当值逐渐增加到一定程度时变平缓了 , 原点处的切线在变程值的1 /5附近达到基台值 , 在拟合实验变差时记住这一点是非常有用的 。 图中的点线便是指数模型 。)3(1)( 斯模型高斯模型是用于刻划空间连续性的另外一个跃迁模型,其定义如下:数渐近地达到它的基台值,定义为变程,它使变差值达到基台值的95%,高斯模型的特点是在原点附近表现出抛物线性质,在图中用虚线表示。这是仅有的一个含有拐点的基本变差模型。)3( 221)( 性模型某些实验变差在整个图形上表现出线性,线性模型用于描述这种线性连续性,它没有跃迁行为,模型定义如下这个模型没有一个确定的变程。||)( 金效应模型、纯块金效应模型0,10,0)(0 、 球状模型 为其它值时当时当2123)( 33、指数模型)3(1)( 4、 高斯模型)3( 221)( 5、 线性模型 ||)( 构所谓套合结构就是把分别出现在不同距离 )不同方向上同时起作用的变异性组合起来。每一个变差函数代表了一种特定尺度上的变异性。5 12,24 75),5 12215 1223(560,)5 1)5 5 1)5 3)(333333333成的变差函数模型(井数据 + 地震 + 露头)(3 ) 利用地震、露头和井数据综合建立岩相骨架模型(3 ) 利用地震、露头和井数据综合建立岩相骨架模型球型模型:次变程方向: a= 60 m ,C =0. 65 , N u gg 0 ;球型模型:次变程方向: a= 512 m ,C =3. 31 , N u gg 0 ;(3 ) 利用地震、露头和井数据综合建立岩相骨架模型(3 ) 利用地震、露头和井数据综合建立岩相骨架模型密井网数据( 12 5 m ) 地震数据( 25 m ) 露头数据( 12 m )球型模型:次变程方向: a= 475 m ,C = 0. 20 14 , N u gg e t= 0 ;1)克里金插值为局部估计方法,对估计值的整体空间相关性考虑不够, 它保证了数据的估计局部最优,却不能保证数据的总体最优, 因为克里金估值的方差比原始数据的方差要小。因此,当井点较少且分布不均时可能会出现较大的估计误差,特别是在井点之外的无井区误差可能更大。2)克里金插值法为光滑内插方法,为减小估计方差而对真实观测数据的离散性进行了平滑处理,虽然可以得到由于光滑而更美观的等值线图或三维图,但 一些有意义的异常带也可能被光滑作用而“光滑”掉了。 所以,有时,克里金方法被称为一种“移动光滑窗口”。滑 估值,对真实观测数据的离散性进行了平滑处理,从而忽略了井间的细微变化;而条件随机模拟结果在 光滑趋势上加上 系统的“随机噪音”,这一“随机噪音”正是井间的细微变化,虽然对于每一个局部的点,模拟值并不完全是真实的,估计方差甚至比插值法更大,但 模拟曲线能更好地表现真实曲线的波动情况。…想提高储层的预测精度,必须解决两个方面的问题:•要有一个比较精确的沉积体模型,最起码要比被预测的实体精细程度高,•是要有一套适合于被预测体的储层预测方法。但其中最根本的还是要有比较精细的原型模型。原型模型( 是反应一个沉积体系的真实的建筑结构和物性分布模型,以及由此而总结出的储层预测方法。将高分辨率地球物理资料拓展到油藏三维空间中去 ,为油藏开发提供三维高精度油藏模型。 01 5 02 0 02 5 03 0 01 2 0 01 3 0 01 4 0 01 5 0 01 6 0 01 7 0 0 0 02 2 5 02 5 0 02 7 5 03 0 0 0+井 3…模要求:满足评价井设计、储量计算、开发可行性评价、优化开发方案。•模型类型:概念模型、粗网格静态模型•基础资料:大井距探井和评价井 +地震资料•模型精度:分辨率较低(由地震垂向分辨率较低造成)潮控三角洲构造背景下的的三维概念模型古潜山三维地质模型简单或复杂构造三维地质模型粗网格储层三维静态模型0 10 模要求:可以优化开发实施方案及调整方案,如确定注采井别、射孔方案、作业施工、配产配注及油气田开发动态分析等,以提高油气田开发效益及油气田采收率。•模型类型:储层细网格静态模型•基础资料:开发井网 +探井、评价井 +地震资料•模型精度:积微相模型)开发方案实施及油气藏管理阶段细网格储层三维静态模型复杂构造三维构造模型储层结构三维理论地质模型储层结构三维地质模型(沉积 模要求:可以进行剩余油分布预测和挖潜、优化注水开发方案的调整、制定三次采油方案•模型类型:储层细网格预测模型•基础资料:加密井、检查井 +开发动态 +开发井网 +探井、评价井 +地震•模型精度:…格赋值是关键★ …格赋值是关键★ 价井地震资料开发井网 +评价井 +地震资料开发井网 +加密井 +动态资料 +(开发地震)地震资料、邻井资料基础资料 资料越来越多,但研究精度要求越来越高对预测精度的要求越来越高精度要求地层 垂向 横向对比 精度 精度地震资料总是不完备十米 - 米级 百米 百米级十米级 数分米 - 数十米 米级米级 数厘米级 - 数米 级 格赋值是关键★ 质综合分析和储层模型的建立1、地层及构造模型建立流程( 1)井震结合,预测砂体分布( 2)地质统计建立砂体分布模型3、测井解释和油藏模型的建立5、三维油藏模型的应用4、储量计算目 录( 1)非均质研究应用( 2)层及构造模型建立流程综合利用岩心 、 测井和地震资料 , 应用沉积学 、 地层学原理 ,运用精细层序划分和等时对比技术 , 建立区域 、 油田甚至油藏级成因地层等时格架 , 并对地层 , 包括生油层 、 储层和隔层进行评价预测的理论和技术 。 1s 3 2s 3 3 4s 3 4 5 bo tt 3 5 3 7 )2 8 4 8- 1 . 0 0 1 . 0 0g r 1- 1 . 0 0 1 . 0 0s p 10 . 0 0 1 5 0 . 0 0 0 . 0 0 1 0 0 . 0 0 . 0 0 1 0 0 0 . 0 0C O N D S y n t h e t z h 7 0 1 _ 3 d . s g y 0 0 1 [ R e a l i z e d ]s 31 s 32 s 33 b s 34 s 34 b s 35 bo t t o m z h 1 3 5 1 6 )2 8 2 8- 1 . 0 0 1 . 0 0g r 1- 1 . 0 0 1 . 0 0s p 10 . 0 0 1 5 0 . 0 0 0 . 0 0 1 0 0 . 0 0 . 0 0 1 0 0 0 . 0 0C O N D S y n t h e t z h 7 0 1 _ 3 d . s g y 0 0 1 [ R e a l i z e d ]s 31 s 32 s 33 b s 34 s 34 b s 35 bo t t o m M D]350)( 3 4 0 1 )2 7 1 2- 1 . 0 0 1 . 0 0g r 1- 1 . 0 0 1 . 0 0s p 10 . 0 0 1 5 0 . 0 0 0 . 0 0 1 0 0 . 0 0 . 0 0 1 0 0 0 . 0 0C O N D S y n t h e t z h 7 0 1 _ 3 d . s g y 0 0 1 [ R e a l i z e d ]s 31 s 32 s 33 b s 34 s 34 b s 35 bo t t o m z h 1 [ M D]200)(3250)(3300)(3350)( 3 3 7 6 )2 6 8 7- 1 . 0 0 1 . 0 0g r 1- 1 . 0 0 1 . 0 0s p 10 . 0 0 1 5 0 . 0 0 0 . 0 0 1 0 0 . 0 0 . 0 0 1 0 0 0 . 0 0C O N D S y n t h e t z h 7 0 1 _ 3 d . s g y 0 0 1 [ R e a l i z e d ]s 31 s 32 s 33 b s 34 s 34 b s 35 bo t t o m z h 1 MD]s 3 1s 3 2s 3 3 4s 3 4 5 bo tt 应用标准技术建立速度模型 , 将由地震时间剖面解释数据生成三维网格 , 并对三维角点网格逐个结点的进行转换 , 得到同样精细的深度域模型 , 保证三维模型在构造上的完整性和一致性 。to an in to to a to 0 of of g d r2 d . sg y 1 2 6e g d r2 d . sg y 1 5 0e g d r2 d . sg y 1 3 8e g d r2 d . sg y 0 7 2e g d r2 d . sg y 0 7 3e g d r2 d . sg y 0 2 2e g d r2 d . sg y 0 1 8 X L i n e 2 3 0e g d r2 d . sg y 1 4 8e g d r2 d . sg y 0 3 1e g d r2 d . sg y 0 6 5e g d r2 d . sg y 1 1 3e g d r2 d . sg y 1 4 6X L i n e 3 8 7e g d r2 d . sg y 0 4 3 进行地震时间剖面解释 , 保证三维模型在地层以及构造上的一致性 。 建立构造模型的流程 。成岩)格赋值是关键★ 质综合分析和储层模型的建立1、地层及构造模型建立流程( 1)井震结合,预测砂体分布( 2)地质统计建立砂体分布模型3、测井解释和油藏模型的建立5、三维油藏模型的应用4、储量计算目 录( 1)非均质研究应用( 2) T V D 1 3 0 0O W a te r Co n ta c O W a te r Co n ta c 11 2O W a te r Co n ta c 2 3O W a te r Co n ta c 3 3 - 23 - 2 4O W a te r Co n ta c 4 55 6O W a te r Co n ta c 6 77 W a te r Co n ta c T V 0 01 2 5 01 3 0 01 3 5 01 4 0 01 4 5 01 5 0 01 5 5 01 6 0 01 6 5 01 7 0 01 7 5 51 1 6 93 0 . 0 0 1 1 0 . 0 0a c k g ro u n a c k g ro u n ackgroun
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