第八章油藏描述與油藏模擬

1、精細油藏三維精細油藏三維地質建模地質建模與三維油藏與三維油藏數(shù)值模擬數(shù)值模擬一體化技術一體化技術 目的和意義目的和意義 油田的高效開發(fā)問題，實質上就是如何從油田的高效開發(fā)問題，實質上就是如何從油藏地質油藏地質和和油藏動態(tài)油藏動態(tài)的角度認識和搞清地下油藏油（氣）水分布的角度認識和搞清地下油藏油（氣）水分布的問題，也就是如何應用地質研究與油藏工程方法對油的問題，也就是如何應用地質研究與油藏工程方法對油藏進行深入的綜合研究問題藏進行深入的綜合研究問題-油藏管理油藏管理。 現(xiàn)代油藏管理現(xiàn)代油藏管理的兩大支柱是以建立儲層的兩大支柱是以建立儲層地質三維模地質三維模型型與三維與三維油藏動態(tài)模型油藏動態(tài)模型為

2、目的的油藏描述技術和油藏模為目的的油藏描述技術和油藏模擬技術擬技術。 地層對比時深轉換波阻抗反演數(shù)據(jù)微相劃分測井解釋露頭知識儲層類比數(shù)據(jù) 動態(tài)數(shù)據(jù)精細精細三維三維地質地質模型模型地震資料解釋準確的數(shù)值準確的數(shù)值模擬模型模擬模型 剩余油分布潛力預測調整加密方案精細油藏描述技術與油藏數(shù)值模擬技術精細油藏描述技術與油藏數(shù)值模擬技術建模數(shù)模一體化流程井點資料地震解釋數(shù)據(jù)地質趨勢沉積知識 地層框架建模與3D網(wǎng)格生成 沉積微相模擬三角洲,河道,砂壩,河道間巖石物性相控隨機模擬用高斯模擬方法體積計算, 儲量計算數(shù)值模擬網(wǎng)格設計地質模型粗化與輸出儲層等概率模型評價與排隊不確定性分析,動態(tài)流線分析產(chǎn)生多個等概率

3、實現(xiàn)油藏數(shù)值模擬生產(chǎn)歷史擬合開發(fā)方案預測生產(chǎn)動態(tài)地質因素分析與調整現(xiàn)代油氣藏科學管理兩大支柱：現(xiàn)代油氣藏科學管理兩大支柱：靜態(tài)描述靜態(tài)描述+ +動態(tài)模擬動態(tài)模擬油氣藏描述油氣藏描述：目標目標儲層三維定量地質模型儲層三維定量地質模型構造格架模型、儲層結構模型、流動單元模型、參數(shù)分布模型構造格架模型、儲層結構模型、流動單元模型、參數(shù)分布模型油氣藏模擬油氣藏模擬：基礎基礎儲層三維定量地質模型儲層三維定量地質模型 三維油藏數(shù)值模擬成敗的關鍵三維油藏數(shù)值模擬成敗的關鍵什么是儲層三維定量地質模型呢什么是儲層三維定量地質模型呢？定量表征油氣藏定量表征油氣藏目前狀態(tài)下目前狀態(tài)下，儲層特征（儲層結構及屬性參數(shù)）

4、，儲層特征（儲層結構及屬性參數(shù)） 在三維空間分布規(guī)律的地質模型。在三維空間分布規(guī)律的地質模型。國際石油工業(yè)界的建模共識國際石油工業(yè)界的建模共識 一、按勘探開發(fā)階段及模型精度分類一、按勘探開發(fā)階段及模型精度分類( (裘亦楠，裘亦楠，1991)1991)概念模型（概念模型（Conceptual model）靜態(tài)模型（靜態(tài)模型（Static model）預測模型（預測模型（Predictable model）儲層地質模型分類儲層地質模型分類沉積或成因類型模型：具有典型化、概念化沉積或成因類型模型：具有典型化、概念化 地區(qū)代表性地區(qū)代表性與沉積或成巖模式類同，但加入了勘探開發(fā)所需的地質特征與沉積或成巖

5、模式類同，但加入了勘探開發(fā)所需的地質特征 應用于油田勘探、評價、開發(fā)設計階段，可以減少戰(zhàn)略失誤應用于油田勘探、評價、開發(fā)設計階段，可以減少戰(zhàn)略失誤儲層概念地質模型儲層概念地質模型儲層概念模型：點壩砂體的半連通模式儲層概念模型：點壩砂體的半連通模式（據(jù)薛培華，（據(jù)薛培華，19911991）概念概念：描述：描述某一具體油氣田或區(qū)塊某一具體油氣田或區(qū)塊的的一個或一套一個或一套儲層的屬性特征儲層的屬性特征 在三維空間上的變化和分布規(guī)律的地質模型。在三維空間上的變化和分布規(guī)律的地質模型。目的目的：為編制開發(fā)方案及調整方案提供地質依據(jù)：為編制開發(fā)方案及調整方案提供地質依據(jù)實現(xiàn)實現(xiàn)：小層平面圖、油層剖面圖、

6、柵狀圖、三維分布圖、切片圖：小層平面圖、油層剖面圖、柵狀圖、三維分布圖、切片圖缺點缺點：地震：地震- -信息覆蓋面廣但垂向分辨率低信息覆蓋面廣但垂向分辨率低 測井測井- -井間參數(shù)內插與外推預測精度井間參數(shù)內插與外推預測精度考慮較少考慮較少，精度欠缺，精度欠缺儲層靜態(tài)地質模型儲層靜態(tài)地質模型知識回顧知識回顧概念概念：對井間及其外圍地區(qū)的儲層參數(shù)：對井間及其外圍地區(qū)的儲層參數(shù) 進行進行高精度高精度內插和外推預測內插和外推預測的的高質量地質模型。高質量地質模型。目的目的：開發(fā)調整、井網(wǎng)加密或三次采油：開發(fā)調整、井網(wǎng)加密或三次采油實現(xiàn)實現(xiàn)：地質隨機建模技術、地震約束、井網(wǎng)控制：地質隨機建模技術、地震

7、約束、井網(wǎng)控制精度精度：井間預測精度：井間預測精度數(shù)十米或數(shù)米級數(shù)十米或數(shù)米級儲層預測地質模型儲層預測地質模型知識回顧知識回顧二、按儲層表征內容或建模步驟分類二、按儲層表征內容或建模步驟分類構造格架模型構造格架模型儲層結構模型儲層結構模型流動單元模型流動單元模型參數(shù)分布模型參數(shù)分布模型儲層地質模型分類儲層地質模型分類知識回顧知識回顧儲層相模型：相控建模技術應用的基礎儲層相模型：相控建模技術應用的基礎概念概念：描述儲層幾何形態(tài)以及三維空間分布的地質模型。：描述儲層幾何形態(tài)以及三維空間分布的地質模型。油氣田勘探開發(fā)實踐表明：油氣田勘探開發(fā)實踐表明：相帶分布強烈地影響著地下流體相帶分布強烈地影響著地

8、下流體的流動，儲層物性的變化與相類型極為相關。對于具有多種的流動，儲層物性的變化與相類型極為相關。對于具有多種相帶分布的儲層來說，正確的相模型是精確建立儲層物性模相帶分布的儲層來說，正確的相模型是精確建立儲層物性模型的必要前提。型的必要前提。目的目的：儲層參數(shù)分布模型的骨架：儲層參數(shù)分布模型的骨架（相控建模技術的關鍵）相控建模技術的關鍵） 油氣藏模擬中設計模擬網(wǎng)塊大小和數(shù)量的根據(jù)油氣藏模擬中設計模擬網(wǎng)塊大小和數(shù)量的根據(jù)類型類型：千層餅狀結構、拼合板狀結構、迷宮狀結構：千層餅狀結構、拼合板狀結構、迷宮狀結構 據(jù)殼牌石油公司：據(jù)殼牌石油公司：K.J.Weber，L.C.Von Geuns，1990

9、儲層結構地質模型儲層結構地質模型知識回顧知識回顧儲層結構地質模型示意圖儲層結構地質模型示意圖知識回顧知識回顧同一沉積成因的層狀砂體，砂體疊置、分布廣同一沉積成因的層狀砂體，砂體疊置、分布廣單層砂體連續(xù)性好，厚度漸變單層砂體連續(xù)性好，厚度漸變單層水平滲透率橫向穩(wěn)定，垂向滲透率橫向漸變單層水平滲透率橫向穩(wěn)定，垂向滲透率橫向漸變單層間界線為儲層性質變化線或阻流界線單層間界線為儲層性質變化線或阻流界線發(fā)育沉積相：發(fā)育沉積相： 陸相陸相湖泊席狀砂、風成砂丘等湖泊席狀砂、風成砂丘等 海岸相海岸相障壁砂壩、海岸砂脊、海侵砂障壁砂壩、海岸砂脊、海侵砂 海相海相淺海席狀砂、濱外砂壩、外扇濁積體淺海席狀砂、濱外砂

10、壩、外扇濁積體井距大：井距大： 矩形井網(wǎng)矩形井網(wǎng)1000米米 三角形井網(wǎng)三角形井網(wǎng)1200米米 隨機井網(wǎng)隨機井網(wǎng)約約13口口km2一步建模法：一步建模法： 建立準確的三維儲層結構模型較容易建立準確的三維儲層結構模型較容易千層餅狀儲層結構模型千層餅狀儲層結構模型知識回顧知識回顧砂體拼合而成，砂體拼合而成，單元之間沒有大的間距單元之間沒有大的間距砂體連續(xù)性較好，儲層內及層間偶而有低滲或非滲透夾層砂體連續(xù)性較好，儲層內及層間偶而有低滲或非滲透夾層砂體間存在物性突變，砂體內可具有很強的非均質性砂體間存在物性突變，砂體內可具有很強的非均質性發(fā)育沉積相：發(fā)育沉積相： 陸相陸相辨狀河砂體、點壩、湖泊辨狀河砂

11、體、點壩、湖泊/ /沖積混合沉積沖積混合沉積 風成風成/ /干谷混合沉積干谷混合沉積 海岸海岸障壁島與潮道充填障壁島與潮道充填復合體復合體 河道充填河道充填/ /河口壩河口壩復合體復合體 海洋海洋風暴砂透鏡體、中扇濁積體風暴砂透鏡體、中扇濁積體井距中等：井距中等： 矩形井網(wǎng)矩形井網(wǎng)600米米 三角形井網(wǎng)三角形井網(wǎng)800米米 隨機井網(wǎng)隨機井網(wǎng)4口口/ /km2建立準確的三維儲層結構模型難度一般，相控建模法建立準確的三維儲層結構模型難度一般，相控建模法拼合板狀儲層結構模型拼合板狀儲層結構模型知識回顧知識回顧概念概念：C.L.Hearn，etc，1984；W.J.Ebanks，1987影響流體流動的

12、儲層屬性參數(shù)在各處相似、且?guī)r層特點也相影響流體流動的儲層屬性參數(shù)在各處相似、且?guī)r層特點也相似的縱、橫向上連續(xù)的儲集帶單元。似的縱、橫向上連續(xù)的儲集帶單元。流動單元不同，流體流動特征也不同流動單元不同，流體流動特征也不同由許多流動單元塊體鑲嵌組合而成，離散模型由許多流動單元塊體鑲嵌組合而成，離散模型 對油藏模擬及動態(tài)分析有很大意義，對預測二次采油和三對油藏模擬及動態(tài)分析有很大意義，對預測二次采油和三次采油的生產(chǎn)性能亦意義重大次采油的生產(chǎn)性能亦意義重大紅色：一類流動單元紅色：一類流動單元綠色：二類流動單元綠色：二類流動單元藍色：滲流屏障藍色：滲流屏障儲層流動單元地質模型儲層流動單元地質模型知識回顧

13、知識回顧長慶安塞油田坪橋水平井區(qū)長長慶安塞油田坪橋水平井區(qū)長6 61 1三維流動單元模型三維流動單元模型描述儲層屬性參數(shù)在三維空間上的變化和分布規(guī)律的模型描述儲層屬性參數(shù)在三維空間上的變化和分布規(guī)律的模型連續(xù)性模型（孔隙度模型、滲透率模型、流體飽和度模型）連續(xù)性模型（孔隙度模型、滲透率模型、流體飽和度模型）儲層參數(shù)分布地質模型儲層參數(shù)分布地質模型知識回顧知識回顧高精度儲層參數(shù)三維分布模型高精度儲層參數(shù)三維分布模型高級儲層隨機模擬方法高級儲層隨機模擬方法國際石油工業(yè)界的建模共識國際石油工業(yè)界的建模共識 要具有哪些建模技術，才能既適應勘探開發(fā)一體化的要求，要具有哪些建模技術，才能既適應勘探開發(fā)一體

14、化的要求，又能準確、有效地建立地下儲層三維定量模型呢？又能準確、有效地建立地下儲層三維定量模型呢？z必須能夠滿足不同勘探、開發(fā)階段儲層三維定量建模的要求必須能夠滿足不同勘探、開發(fā)階段儲層三維定量建模的要求油氣藏評價及開發(fā)設計階段油氣藏評價及開發(fā)設計階段開發(fā)方案實施及油氣藏管理階段開發(fā)方案實施及油氣藏管理階段注水開發(fā)中后期及三次采油階段注水開發(fā)中后期及三次采油階段建模要求：建模要求：滿足評價井設計、儲量計算、開發(fā)可行性評價、優(yōu)化開發(fā)方案滿足評價井設計、儲量計算、開發(fā)可行性評價、優(yōu)化開發(fā)方案模型類型：模型類型：概念模型、粗網(wǎng)格靜態(tài)模型概念模型、粗網(wǎng)格靜態(tài)模型基礎資料：基礎資料：大井距探井和評價井大

15、井距探井和評價井+地震資料地震資料模型精度：模型精度：分辨率較低（由地震垂向分辨率較低造成）分辨率較低（由地震垂向分辨率較低造成）油氣藏評價及開發(fā)設計階段油氣藏評價及開發(fā)設計階段油氣藏評價及開發(fā)設計階段油氣藏評價及開發(fā)設計階段儲層概念模型：儲層概念模型：潮控三角洲潮控三角洲（據(jù)薛培華，（據(jù)薛培華，19911991）構造背景下的的三維概念模型構造背景下的的三維概念模型古潛山三維地質模型古潛山三維地質模型簡單或復雜構造三維地質模型簡單或復雜構造三維地質模型粗網(wǎng)格儲層三維靜態(tài)模型粗網(wǎng)格儲層三維靜態(tài)模型Tidal current0 10 Miles建模要求：建模要求：可以優(yōu)化開發(fā)實施方案及調整方案，如

16、確定注采井別、射孔方可以優(yōu)化開發(fā)實施方案及調整方案，如確定注采井別、射孔方案、作業(yè)施工、配產(chǎn)配注及油氣田開發(fā)動態(tài)分析等，以提高油案、作業(yè)施工、配產(chǎn)配注及油氣田開發(fā)動態(tài)分析等，以提高油氣田開發(fā)效益及油氣田采收率。氣田開發(fā)效益及油氣田采收率。模型類型：模型類型：儲層細網(wǎng)格靜態(tài)模型儲層細網(wǎng)格靜態(tài)模型基礎資料：基礎資料：開發(fā)井網(wǎng)開發(fā)井網(wǎng)+探井、評價井探井、評價井+地震資料地震資料模型精度：模型精度：精度較高精度較高開發(fā)方案實施及油氣藏管理階段開發(fā)方案實施及油氣藏管理階段儲層結構三維地質模型儲層結構三維地質模型（沉積微相模型）（沉積微相模型）開發(fā)方案實施及油氣藏管理階段開發(fā)方案實施及油氣藏管理階段細網(wǎng)格

17、儲層三維靜態(tài)模型細網(wǎng)格儲層三維靜態(tài)模型復雜構造三維地質模型復雜構造三維地質模型儲層結構三維理論地質模型儲層結構三維理論地質模型儲層結構三維地質模型儲層結構三維地質模型（沉積（沉積-巖石微相模型）巖石微相模型）建模要求：建模要求：可以進行剩余油分布預測和挖潛、優(yōu)化注水開發(fā)方案的調整、可以進行剩余油分布預測和挖潛、優(yōu)化注水開發(fā)方案的調整、制定三次采油方案制定三次采油方案模型類型：模型類型：儲層細網(wǎng)格預測模型儲層細網(wǎng)格預測模型基礎資料：基礎資料：加密井、檢查井加密井、檢查井+開發(fā)動態(tài)開發(fā)動態(tài)+開發(fā)井網(wǎng)開發(fā)井網(wǎng)+探井、評價井探井、評價井+地震地震模型精度：模型精度：精度很高精度很高注水開發(fā)中后期及三次

18、采油階段注水開發(fā)中后期及三次采油階段建模要求：建模要求：可以進行剩余油分布預測和挖潛、優(yōu)化注水開發(fā)方案的調整、可以進行剩余油分布預測和挖潛、優(yōu)化注水開發(fā)方案的調整、制定三次采油方案制定三次采油方案模型類型：模型類型：儲層細網(wǎng)格預測模型儲層細網(wǎng)格預測模型基礎資料：基礎資料：加密井、檢查井加密井、檢查井+開發(fā)動態(tài)開發(fā)動態(tài)+開發(fā)井網(wǎng)開發(fā)井網(wǎng)+探井、評價井探井、評價井+地震地震模型精度：模型精度：精度很高精度很高注水開發(fā)中后期及三次采油階段注水開發(fā)中后期及三次采油階段國際石油工業(yè)界的建模共識國際石油工業(yè)界的建模共識 z要要真正地真正地貫徹貫徹多學科理論知識多學科理論知識和和實際生產(chǎn)經(jīng)驗一體化實際生產(chǎn)經(jīng)

19、驗一體化的的協(xié)同協(xié)同地質建模原則地質建模原則，確保，確保高質量、高精度地高質量、高精度地建立儲層建立儲層三維定量模型三維定量模型國際石油工業(yè)界的建模共識國際石油工業(yè)界的建模共識 z要要嚴格遵循嚴格遵循等時建模等時建模+ +成因控制儲層相建模成因控制儲層相建模+ +確定性建模約確定性建模約束隨機性建模（相控儲層建模）束隨機性建模（相控儲層建模）等一系列地質建模原則，以等一系列地質建模原則，以確保所建儲層確保所建儲層三維定量模型的準確性。三維定量模型的準確性。 儲層地質體是在不同的時間段形成的，時間段不儲層地質體是在不同的時間段形成的，時間段不同，儲層形成規(guī)律有所差別。在建模過程中，若將同，儲層形

20、成規(guī)律有所差別。在建模過程中，若將不同時間段的儲層作為一個單元來模擬，必然會影不同時間段的儲層作為一個單元來模擬，必然會影響建模精度。響建模精度。 應用等時界面來劃分模擬單元，分單元建模，然應用等時界面來劃分模擬單元，分單元建模，然后再將其組合為統(tǒng)一的儲層模型。后再將其組合為統(tǒng)一的儲層模型。 等時建模原則等時建模原則 沉積相分布有其內在規(guī)律。相的空間分布與層序地層之沉積相分布有其內在規(guī)律。相的空間分布與層序地層之間、相與相之間、相內部的沉積層之間均有一定的成因關系，間、相與相之間、相內部的沉積層之間均有一定的成因關系，因此，在相建模時，為了建立盡量符合地質實際的儲層相模因此，在相建模時，為了建

21、立盡量符合地質實際的儲層相模型，應充分利用這些成因關系，而不僅僅是井點數(shù)據(jù)的數(shù)學型，應充分利用這些成因關系，而不僅僅是井點數(shù)據(jù)的數(shù)學統(tǒng)計關系。統(tǒng)計關系。 相的成因關系主要體現(xiàn)于層序地層學原理及沉積模式方相的成因關系主要體現(xiàn)于層序地層學原理及沉積模式方面。面。成因控制儲層相建模原則成因控制儲層相建模原則 確定性建模約束隨機建模原則確定性建模約束隨機建模原則通過通過層序地層學層序地層學研究確定的研究確定的層序層序格架格架、等時界面及洪（湖）泛泥巖、等時界面及洪（湖）泛泥巖的分布。的分布。應用生產(chǎn)應用生產(chǎn)動態(tài)資料動態(tài)資料確定的井間砂確定的井間砂體的連通性對比等體的連通性對比等。 降低所建模型的不確定

22、性：應用確定性降低所建模型的不確定性：應用確定性信息限定隨機建模過程信息限定隨機建模過程簇 底 期 望 寬 度 期望簇厚河 道 軸簇 線簇 頂 期 望 寬 度河 道 軸簇 線概 率概率河道分布模式河道分布模式首先建立沉積（成巖、裂縫）相或儲層首先建立沉積（成巖、裂縫）相或儲層結構模型結構模型然后根據(jù)不同相的油藏參數(shù)定量分布規(guī)然后根據(jù)不同相的油藏參數(shù)定量分布規(guī)律，分相帶進行井間插值或隨機模擬，建律，分相帶進行井間插值或隨機模擬，建立油藏參數(shù)分布模型（如孔隙度、滲透率、立油藏參數(shù)分布模型（如孔隙度、滲透率、含油氣飽和度三維分布模型）含油氣飽和度三維分布模型）相控油藏屬性建模原則相控油藏屬性建模原則

23、相分布控制著儲層分布相不同，油藏參相分布控制著儲層分布相不同，油藏參數(shù)分布規(guī)律不同數(shù)分布規(guī)律不同儲層以儲層以三角洲前沿沉積三角洲前沿沉積為背景的油藏為背景的油藏，井網(wǎng)密度較大的情況下井網(wǎng)密度較大的情況下，由由于儲層連通性較好于儲層連通性較好，井網(wǎng)對儲層有較好的控制井網(wǎng)對儲層有較好的控制，可，可采用確定性建立采用確定性建立儲層砂體框架的方法儲層砂體框架的方法。儲層以儲層以河流相河流相為沉積背景的油藏為沉積背景的油藏，其，其儲層結構變化較大儲層結構變化較大，現(xiàn)有井現(xiàn)有井網(wǎng)不能完全控制儲層砂體的空間展布網(wǎng)不能完全控制儲層砂體的空間展布，某些隨機性較強地質特征某些隨機性較強地質特征,對對開發(fā)效果影響越

24、來越大開發(fā)效果影響越來越大，對這些小尺度地質現(xiàn)象的描述對這些小尺度地質現(xiàn)象的描述，必須用隨必須用隨機模擬的方法。機模擬的方法。三維地質建模方法選擇原則三維地質建模方法選擇原則 儲層三維建模工作流程儲層三維建模工作流程模型粗化相控物性模擬相模擬構造建模井資料、露頭、沉積知識、變差函數(shù) 數(shù)值模擬網(wǎng)格 精細構造建模準確描述復雜的斷塊油藏 應用高分辯層序地層學理論及現(xiàn)代沉積理論進行精細地層劃分與應用高分辯層序地層學理論及現(xiàn)代沉積理論進行精細地層劃分與對比建立準確的地層格架對比建立準確的地層格架 秦皇島秦皇島32-632-6西區(qū)地層框架西區(qū)地層框架精細構造建模準確描述復雜的斷塊油藏秦皇島秦皇島32-632-6北區(qū)地層框架北區(qū)地層框架精細構造建模準確描述復雜的斷塊油藏錦州錦州9-39-3地層框架地層框架精細構造建模準確描述復雜的斷塊油藏綏中層綏中層36-136-1地層框架地層框架 在過渡沉積環(huán)境中模擬在過渡沉積環(huán)境中模擬沉積相帶沉積相帶海陸過渡相碳酸巖地臺進(退)積三角洲沉積巖相目標的模擬沉積巖相目標的模擬河道、決口扇、砂壩水下溢岸，泥質夾層葉狀砂體地震屬性約束條件,多井約束條件,亞相帶分布約束沉積環(huán)境模擬沉積環(huán)境模擬秦皇島秦皇島32