儲(chǔ)層建模概論

儲(chǔ)層建模方法學(xué)

主講人

吳勝和

石油大學(xué)（北京）什么是油藏地質(zhì)模型？(Whatis…)為什么要建模？(Why…)怎樣建模?(Howto…)★油藏建?！锝８耪摗锟死锝鸩逯怠镫S機(jī)建?！锝Ｔ瓌t★油藏建模

建模概論基本概念建模目的建模步驟建模要求建模途徑第一章反映儲(chǔ)層地質(zhì)特征三維變化與分布的數(shù)字化模型。

挪威潮坪相滲透率三維模型已粗化的模型

---可直接進(jìn)入數(shù)模器（ReservoirGeologicalModel）儲(chǔ)層地質(zhì)模型一、基本概念數(shù)值模型----三維數(shù)據(jù)體三維圖形顯示、任意旋轉(zhuǎn)、任意切片從不同角度顯示儲(chǔ)層的外部形態(tài)及其內(nèi)部特點(diǎn)。構(gòu)造模型儲(chǔ)層地質(zhì)模型流體分布模型構(gòu)造儲(chǔ)層流體油藏三要素★基本概念ReservoirGeologicalModel儲(chǔ)層/油藏構(gòu)造模型儲(chǔ)層相（結(jié)構(gòu)）模型

儲(chǔ)集砂體的大小、幾何形態(tài)及其三維空間的分布

儲(chǔ)層流動(dòng)單元模型

影響流體流動(dòng)的地質(zhì)參數(shù)在內(nèi)部相似的、垂向上和橫向上連續(xù)的儲(chǔ)集單元。

儲(chǔ)層地質(zhì)模型儲(chǔ)集體分布模型儲(chǔ)層參數(shù)分布模型

儲(chǔ)層裂縫模型儲(chǔ)層參數(shù)在三維空間上的變化和分布儲(chǔ)層參數(shù)分布模型孔隙度模型滲透率模型流體分布模型含油飽和度模型?人們習(xí)慣于用二維圖形（各種小層平面圖、油層剖面圖）及準(zhǔn)三維圖件（柵狀圖）來(lái)描述三維儲(chǔ)層，如用平面滲透率等值線圖來(lái)描述一套（或一層）儲(chǔ)層的滲透率分布。?這種描述存在一定的局限性，關(guān)鍵是掩蓋了油藏的層內(nèi)非均質(zhì)性乃至平面非均質(zhì)性。?地下油藏是在三維空間分布的。二、建模目的油藏建?？蓮娜S空間上定量地表征油藏的非均質(zhì)性，因此，可克服用二維圖件描述三維油藏的局限性?！锝Ｄ康?.能更客觀地描述油藏（儲(chǔ)層）有利于油田勘探開發(fā)工作者進(jìn)行合理的油藏評(píng)價(jià)及開發(fā)管理油藏評(píng)價(jià)及開發(fā)設(shè)計(jì)階段abcab

c

目的：油藏評(píng)價(jià)、儲(chǔ)量計(jì)算、開發(fā)可行性評(píng)價(jià)、優(yōu)化油田開發(fā)方案目的意義：優(yōu)化開發(fā)實(shí)施方案及調(diào)整方案服務(wù)，如確定注采井別、射孔方案、作業(yè)施工、配產(chǎn)配注及油田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析等。開發(fā)方案實(shí)施及油藏開發(fā)管理階段注水開發(fā)中后期及三次采油階段目的：剩余油分布預(yù)測(cè)優(yōu)化注水開發(fā)調(diào)整及三次采油方案儲(chǔ)量計(jì)算單元：原則上以油藏（一個(gè)油水系統(tǒng)）為計(jì)算單元?？v向上：油組、砂組、小層、單層橫向上：一個(gè)圈閉，或更小單元?！锝Ｄ康?.可更精確地計(jì)算油氣儲(chǔ)量常規(guī)的儲(chǔ)量計(jì)算儲(chǔ)量參數(shù)（含油面積、有效厚度、孔隙度、含油飽和度等）均用平均值來(lái)表示。（忽視了儲(chǔ)層非均質(zhì)因素）應(yīng)用三維油藏模型中的三維網(wǎng)格計(jì)算儲(chǔ)量，而不僅僅是根據(jù)平面圖及對(duì)應(yīng)的平均值來(lái)計(jì)算，可大大提高儲(chǔ)量計(jì)算精度?？住B、飽面積、有效厚度三維網(wǎng)格應(yīng)用三維油藏模型進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算輸入?yún)?shù)三維相模型有效儲(chǔ)層網(wǎng)格模型

孔、滲、飽面積、有效厚度三維網(wǎng)格氣油界面和油水界面三維孔隙度模型三維含油飽和度模型

原油密度：

體積系數(shù)：

?三維油藏?cái)?shù)值模擬要求輸入三維油藏地質(zhì)模型或四維油藏地質(zhì)模型（不同開發(fā)時(shí)間的三維地質(zhì)模型）。?油藏?cái)?shù)值模擬成敗的關(guān)鍵在很大程度上取決于三維儲(chǔ)層地質(zhì)模型的準(zhǔn)確性。?粗化的(Upscaling)三維儲(chǔ)層地質(zhì)模型可直接作為油藏?cái)?shù)值模擬的輸入?！锝Ｄ康?.有利于三維油藏?cái)?shù)值模擬三維網(wǎng)塊化(3Dgriding)三維數(shù)據(jù)體建立油藏地質(zhì)特征三維分布的數(shù)字化模型。三維儲(chǔ)層預(yù)測(cè)（ReservoirGeologicalModeling）油藏地質(zhì)建模★基本概念三、建模步驟數(shù)據(jù)準(zhǔn)備油藏?cái)?shù)模三維構(gòu)造建模三維相建模三維儲(chǔ)層參數(shù)建模模型粗化數(shù)據(jù)來(lái)源：巖心、測(cè)井、地震、試井、開發(fā)動(dòng)態(tài)★建模步驟1.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備地質(zhì)信息與解釋

地震信息與解釋測(cè)井信息與解釋油藏工程信息與解釋基本數(shù)據(jù)類型包括三類：地層數(shù)據(jù)構(gòu)造數(shù)據(jù)儲(chǔ)層數(shù)據(jù)★建模步驟地層數(shù)據(jù)地層對(duì)比（層序地層學(xué)）3093282011765318168233778531338811857993121781395.375730885.89481777.959770.602306408196776631625.13581768.41719.02231197.99381536.64716.50331320.84782013.903777.85530957.33781858.553779.9653065782169765.5………………構(gòu)造數(shù)據(jù)構(gòu)造解釋斷層多邊形文件31376.8481200.2169031453.3581263.01688.70531544.5881345.73686.92331721.6781525.52682.80231916.7281749.92676.90731993.6881848.13673.93132044.0181921.69671.73732100.1482032.86668.23532145.2182132.44672.58332182.1882210.8685.89132275.6982406.62729.6132305.8682475.5737.17932372.6382641.68735.19732443.1482814.61728.663斷層多邊形文件地震層面文件★建模步驟儲(chǔ)層數(shù)據(jù)井眼數(shù)據(jù)地震數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

---井間預(yù)測(cè)的硬數(shù)據(jù)（harddata）井模型：砂體（相）、孔隙度、滲透率、含油飽和度等數(shù)據(jù)★建模步驟井眼數(shù)據(jù)：（巖心分析和測(cè)井解釋）----井間預(yù)測(cè)的軟數(shù)據(jù)(softdata)連續(xù)屬性：層速度、波阻抗、振幅、頻率等離散屬性：波形結(jié)構(gòu)等★建模步驟地震數(shù)據(jù)儲(chǔ)層連通性信息

----儲(chǔ)層建模的硬數(shù)據(jù);流動(dòng)邊界信息

----儲(chǔ)層建模的軟數(shù)據(jù);儲(chǔ)層參數(shù)數(shù)據(jù)

----儲(chǔ)層建模的軟數(shù)據(jù)★建模步驟多井測(cè)試數(shù)據(jù)：動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)：?jiǎn)尉疁y(cè)試數(shù)據(jù)單井產(chǎn)吸剖面數(shù)據(jù)多井測(cè)試數(shù)據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)★數(shù)據(jù)集成與匹配深度匹配：深度域與時(shí)間域關(guān)系匹配：井眼（地質(zhì)與測(cè)井）

井間（井眼與地震）數(shù)據(jù)分析

構(gòu)造模型反映儲(chǔ)層的空間格架。因此，在建立儲(chǔ)層屬性的空間分布之前，應(yīng)進(jìn)行構(gòu)造建模。構(gòu)造模型由斷層模型和層面模型組成。

輸入：地震構(gòu)造解釋多井地層對(duì)比★建模步驟2.構(gòu)造建模

（地層-構(gòu)造格架的建立）三維斷層(fault)模型三維層面（horizon）模型比例型：內(nèi)部層面與頂、底面平行退覆-剝蝕型：內(nèi)部層面與底面平行，而與頂面呈銳角相交超覆型：內(nèi)部層面與底面呈銳角相交，而與頂面平行地層疊置型式★建模步驟(1)三維網(wǎng)格化（3Dgriding）網(wǎng)塊尺寸越小，標(biāo)志著模型越細(xì)；每個(gè)網(wǎng)塊上參數(shù)值與實(shí)際誤差愈小，標(biāo)志著模型的精度愈高。(精細(xì)油藏描述)3.儲(chǔ)層建模三維網(wǎng)格賦值離散屬性：相、流動(dòng)單元連續(xù)屬性：孔、滲、飽★建模步驟(2)三維網(wǎng)格賦值核心是對(duì)井間儲(chǔ)層進(jìn)行多學(xué)科綜合一體化、三維定量化及可視化的預(yù)測(cè)。油藏地質(zhì)建模----油藏描述的核心。（三維儲(chǔ)層預(yù)測(cè)）（相控）油藏描述ReservoirDescription70年代斯侖貝謝公司提出的以測(cè)井為主的RDSReservoirDescriptionService對(duì)油藏各種特征（圈閉、儲(chǔ)層、流體）進(jìn)行三維定量描述和預(yù)測(cè)最終成果：建立反映油藏特征的三維油藏地質(zhì)模型。油藏地質(zhì)建模是油藏描述的核心。計(jì)算機(jī)內(nèi)存和速度的限制（常規(guī)的黑油模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)一般不超過(guò)30萬(wàn)個(gè)）。

模型粗化（Upscaling）是使細(xì)網(wǎng)格的精細(xì)地質(zhì)模型“轉(zhuǎn)化”為粗網(wǎng)格模型的過(guò)程，使等效粗網(wǎng)格模型能反映原模型的地質(zhì)特征及流動(dòng)響應(yīng)。

4.模型粗化目的：油藏?cái)?shù)值模擬平面網(wǎng)格設(shè)置粗化網(wǎng)格設(shè)置25×25m100×100m垂向網(wǎng)格設(shè)置表垂向1676個(gè)網(wǎng)格108個(gè)網(wǎng)格根據(jù)油藏?cái)?shù)值模擬的要求，需要輸入的地質(zhì)模型粗化參數(shù)包括：NTG、孔隙度、滲透率、含油飽和度等。NTG：算術(shù)平均孔隙度：算術(shù)平均滲透率：全張量含油飽和度：算術(shù)平均粗化計(jì)算

NTG粗化模型孔隙度粗化模型含油飽和度粗化模型

X方向滲透率粗化模型

Y方向滲透率粗化模型

Z方向滲透率粗化模型四、建模要求黑箱（黑色系統(tǒng)）灰色系統(tǒng)（系統(tǒng)部分信息已知，部分信息未知）“白化”模型井資料地震資料動(dòng)態(tài)資料儲(chǔ)層建模是一個(gè)“白化”過(guò)程相（砂體）儲(chǔ)層參數(shù)“白化”模型中總是存在不確定性客觀原因：

儲(chǔ)層系統(tǒng)的復(fù)雜性資料的不完備性

方法技術(shù)的局限性主觀原因：

研究者因素121113333121113333121113333“不確定性最小化”“不確定性評(píng)價(jià)”建?；疽螅簝?chǔ)層系統(tǒng)：不同層次的儲(chǔ)集單元

★儲(chǔ)層系統(tǒng)的復(fù)雜性主要分為6級(jí)界面分級(jí)Miall(1985,1988,1991,1996)儲(chǔ)層的層次性

1級(jí)和2級(jí)界面表示微型（microform）和中型(mesoform)底型沉積物內(nèi)的界面。1級(jí)界面：交錯(cuò)層系（cross-beddingset）的界面，界面上很少或沒有侵蝕。巖心上界面不明顯，可通過(guò)交錯(cuò)前積層（cross-bedforesets)的削蝕或尖滅來(lái)識(shí)別。Cosetofplanarcross-beddingshowing1stBS,Cretaceous,BanksIsland,ArcticCanada2級(jí)界面:簡(jiǎn)單的層系組（simplecoset）界面。代表流動(dòng)條件或流動(dòng)方向的變化，無(wú)明顯時(shí)間間斷，無(wú)明顯侵蝕作用。

界面上下有巖性變化（與1級(jí)界面的區(qū)別）。Two2stBSencloseabedofplane-laminatedsandstone3級(jí)界面:巨型底型內(nèi)的橫切(cross-cutting)侵蝕面，其傾角?。ㄒ话阈∮?5o），并以低角度削蝕下伏一個(gè)或多個(gè)交錯(cuò)層系。其上通常披蓋著內(nèi)碎屑泥礫，界面上下相組合相似。

3級(jí)界面為巨型底型內(nèi)的大規(guī)模再作用(reactivation)面或增生(accretion)面

3級(jí)和4級(jí)界面與巨型底型（macroform）（包括側(cè)向加積LA和順流加積DA）有關(guān)。3stBSwithinasandstone-dominatedlateral-accretiondepositsAmacroform,probablyoflateral-accretiontype,withseveralinternalthird-ordererosionsurfacesindicatingchangesinaccretiondirection.4級(jí)界面:巨型底型的上界面。一般為平至上凸?fàn)睢?/p>

河道復(fù)合體內(nèi)小河道的底部沖刷面，

決口相巖性體的邊界面3、4級(jí)界面在單井中很難區(qū)分。

相同：低角度、泥屑

差異：

4級(jí)界面上下巖相組合變化

3級(jí)界面限定的單元一般小于0.1km2Adownstream-accretedmacroformboundedatthetopbyaconvex-upfourth-ordersurface5級(jí)界面:大型砂席（majorsandsheet），如河道充填復(fù)合體的界面。一般為平至微向上凹，以切割-充填地形及底部滯留礫石為標(biāo)志。Alateral-accretiondeposits4mthick,restingonamajorfifth-ordersurfaceandcappedbyagradationalfourth-ordersurface6級(jí)界面:限定河道群或古河谷群的界面。相當(dāng)于段或亞段（作圖的地層單元）的界面。Twomajorsixth-ordersurfacesdividethisunitintothreesubmembers,whichcanbetracedforabout200km.Themiddlesubmenbercontainsascourhollowabout200mwide,flooredbyaconcave-upfifth-ordersurface.(1)打開黑箱巖心：巖心觀察描述（相分析、裂縫分析）巖心實(shí)驗(yàn)室分析1.巖心資料資料特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確，精度高（小于0.1m）缺點(diǎn)：取心局限

無(wú)橫向信息

★資料的不完備性自然伽瑪自然電位電阻率（感應(yīng)）聲波測(cè)井中子測(cè)井密度測(cè)井地層傾角測(cè)井全波測(cè)井成像測(cè)井2.測(cè)井資料測(cè)井：測(cè)井相分析測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)測(cè)井裂縫分析資料特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：提供連續(xù)的垂向信息垂向分辨率較高（0.5m）不足：解釋精度有待提高（如滲透率）缺點(diǎn)：一孔之見、無(wú)橫向信息

動(dòng)態(tài)測(cè)試：產(chǎn)能分析儲(chǔ)層質(zhì)量分析儲(chǔ)層連通性分析單井試井多井試井示蹤劑測(cè)試RFT測(cè)試產(chǎn)液剖面吸水剖面生產(chǎn)數(shù)據(jù)封隔器液壓標(biāo)準(zhǔn)工具（HRT）壓力控制測(cè)試器伸縮接頭、安全接頭井口主閥控制頭防噴器3.測(cè)試與動(dòng)態(tài)資料資料特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)，接近實(shí)際

缺點(diǎn)：?jiǎn)螌訙y(cè)試少、測(cè)試總量少測(cè)量的工程問(wèn)題與解釋問(wèn)題儲(chǔ)層參數(shù)為平均值無(wú)三維信息單井試井多井試井示蹤劑測(cè)試RFT測(cè)試產(chǎn)液剖面吸水剖面生產(chǎn)數(shù)據(jù)二維地震三維地震四維地震井間地震4.地震資料地震：地層（儲(chǔ)層）對(duì)比地震相分析地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)優(yōu)點(diǎn)：橫向覆蓋廣（可達(dá)2525m）缺點(diǎn)：垂向分辨率低多解性強(qiáng)資料特點(diǎn)地震資料垂向分辨率低（為主波長(zhǎng)的1/4，一般為20米左右），比測(cè)井資料的分辨率（一般0.5m左右）低得多。

常規(guī)的三維地震很難分辨至單砂體規(guī)模，而僅為砂組或油組規(guī)模，而且預(yù)測(cè)的儲(chǔ)層參數(shù)(如孔隙度、流體飽和度)的精度較低，

往往為大層段的平均值。分辨率問(wèn)題分辨率問(wèn)題多解性問(wèn)題多解性問(wèn)題圈閉預(yù)探沉積體系大相/亞相有利儲(chǔ)集帶（油組）盆地/凹陷/二級(jí)構(gòu)造帶規(guī)模地震資料、鄰井資料信息的不完備性主要問(wèn)題：地震資料的多解性油藏評(píng)價(jià)亞相孔隙度分布（井眼滲透率）（分類評(píng)價(jià)與分布）（砂組）（油藏規(guī)模）大井距的探井、評(píng)價(jià)井地震資料主要問(wèn)題：井少地震資料的多解性地震資料的分辨率開發(fā)早期微相孔隙度分布滲透率分布流動(dòng)單元分布（小層、單層）（油藏規(guī)模）開發(fā)井網(wǎng)+評(píng)價(jià)井+地震資料主要問(wèn)題：井少（相對(duì)于預(yù)測(cè)目標(biāo)）地震資料的分辨率地震資料的多解性開發(fā)中后期

構(gòu)型孔隙度分布滲透率分布流動(dòng)單元分布（單層）（油藏/開發(fā)井組規(guī)模）

開發(fā)井網(wǎng)+加密井+動(dòng)態(tài)資料+（開發(fā)地震）主要問(wèn)題：井距大于儲(chǔ)層的變化圈閉預(yù)探油藏評(píng)價(jià)開發(fā)早期開發(fā)中后期大井距的探井、評(píng)價(jià)井地震資料開發(fā)井網(wǎng)+評(píng)價(jià)井+地震資料

開發(fā)井網(wǎng)+加密井+動(dòng)態(tài)資料+（開發(fā)地震）地震資料、鄰井資料基礎(chǔ)資料資料越來(lái)越多，研究精度越來(lái)越高對(duì)橫向預(yù)測(cè)精度的要求越來(lái)越高精度要求地層垂向橫向?qū)Ρ染染鹊卣鹳Y料總是不完備十米-米級(jí)百米-數(shù)十米級(jí)數(shù)百米級(jí)十米級(jí)數(shù)分米-數(shù)十米-

米級(jí)百米級(jí)米級(jí)數(shù)分米級(jí)-數(shù)米-

數(shù)十米級(jí)數(shù)十米級(jí)米級(jí)數(shù)百米級(jí)

十米級(jí)

多學(xué)科資料與方法的綜合運(yùn)用儲(chǔ)層地質(zhì)理論的深刻理解資料：巖心、測(cè)井、地震、動(dòng)態(tài)方法：地質(zhì)、測(cè)井、地震、油藏工程、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)機(jī)理與模式儲(chǔ)層分布與構(gòu)型孔隙演化與孔隙結(jié)構(gòu)裂縫形成與分布儲(chǔ)層非均質(zhì)性流動(dòng)單元與剩余油儲(chǔ)層敏感性“不確定性最小化”“不確定性評(píng)價(jià)”確定性建模：(Deterministicmodeling)

對(duì)井間未知區(qū)給出確定性的預(yù)測(cè)結(jié)果

隨機(jī)建模(Stochasticmodeling)

應(yīng)用隨機(jī)模擬方法，對(duì)井間未知區(qū)給出多種可能的預(yù)測(cè)結(jié)果。確定的不確定而需預(yù)測(cè)的建模途徑井眼地震五、建模途徑

對(duì)井間未知區(qū)給出確定性的預(yù)測(cè)結(jié)果。1.確定性建模儲(chǔ)層地震學(xué)方法（地震資料的確定性轉(zhuǎn)換）

儲(chǔ)層沉積學(xué)方法（對(duì)比方法）常規(guī)插值與克里金插值（插值方法）

★

應(yīng)用地震資料研究?jī)?chǔ)層的幾何形態(tài)、巖性及儲(chǔ)層參數(shù)的分布。儲(chǔ)層地震學(xué)方法地震屬性地質(zhì)參數(shù)確定性建模