1、 油藏描述Revervior Description第五章 油藏地質(zhì)模型1 概述2 油藏地質(zhì)模型的級別和規(guī)模 4 儲層建模程序和步驟3 儲層建模方法 1 概 述 油藏地質(zhì)模型一、研究目的意義 油藏地質(zhì)模型是油藏描述綜合研究的最終成果，它是對油藏類型、砂體幾何形態(tài)、規(guī)模大小、儲層參數(shù)和流體性質(zhì)空間分布及微觀儲層特征的高度概括。 它是油藏綜合評價的基礎(chǔ)，可以反映本地區(qū)油藏形成條件、分布規(guī)律和油氣富集控制因素等復(fù)雜的地質(zhì)條件，在勘探開發(fā)過程中起到預(yù)測作用。1 概 述 油藏地質(zhì)模型1.為油藏數(shù)值模擬提供定量地質(zhì)模型。2.在油藏開發(fā)階段同樣需要對井間的儲層物性進(jìn)行評價和預(yù)測。但常用的基于地震資料的儲層預(yù)

2、測技術(shù)由于地震資料的分辨率過低，已經(jīng)無法滿足開發(fā)地質(zhì)的要求。根據(jù)鉆井、測井、地震等多種資料，利用地質(zhì)統(tǒng)計的方法對井間儲層變化進(jìn)行預(yù)測是地質(zhì)建模技術(shù)的主要任務(wù)之一。地質(zhì)建模技術(shù)的作用4.油藏開發(fā)到一定程度之后，剩余油的評價是一個很重要的課題。精細(xì)地質(zhì)模型可以在微構(gòu)造落實(shí)、單砂體橫向追蹤、儲層單元三維空間展布研究等方面提供可靠的依據(jù)和成果。3.將測井、構(gòu)造、沉積、巖石物性等研究成果進(jìn)行綜合統(tǒng) 一到一個完整的三維模型內(nèi)，為進(jìn)一步的地質(zhì)研究提供 依據(jù)和基礎(chǔ)。二、油藏地質(zhì)模型概念把油藏各種地質(zhì)特征在三維空間的變化及分布定性定量表征出來的地質(zhì)模型。完整的油藏地質(zhì)模型包括：構(gòu)造格架模型：油藏構(gòu)造形態(tài)及斷層分

3、布；儲層地質(zhì)模型：儲層建筑結(jié)構(gòu)及各種屬性的空間分布；流體特征模型：儲層內(nèi)油氣水分布，即各種流體飽和度 分布和流體性質(zhì)的空間變化。油藏描述的最終歸宿是建立油藏地質(zhì)模型，而油藏地質(zhì)模型的核心是儲層地質(zhì)模型，因此一般所說的地質(zhì)模型均指儲層地質(zhì)模型。三、儲層地質(zhì)模型概念把儲層各項物理參數(shù)在三維空間的分布定量地表征出來。通常是把儲層網(wǎng)格化，給每個網(wǎng)格賦以各自的參數(shù)值，來反映儲層參數(shù)的三維空間變化。網(wǎng)格的尺度愈小表明模型愈精細(xì)；每個網(wǎng)格的參數(shù)值與實(shí)際值誤差愈小，模型的精度愈高。按照儲層地質(zhì)模型的精度，將儲層地質(zhì)模型分為：概念模型靜態(tài)模型預(yù)測模型第五章 油藏地質(zhì)模型1 概述2 油藏地質(zhì)模型的級別和規(guī)模 4

4、儲層建模程序和步驟3 儲層建模方法 四級概念模型儲層結(jié)構(gòu)模型儲層非均質(zhì)模型定量流動模型巖石物性物理模型一、四級概念模型油藏地質(zhì)模型：小層沉積模型：單砂體單元模型：微觀結(jié)構(gòu)模型：反映油田規(guī)模的地質(zhì)模型，能夠確定全油田的基本特征。反映在小層范圍內(nèi)儲集體規(guī)模的沉積模型。旨在闡明儲集體規(guī)模的宏觀非均質(zhì)，特別是側(cè)向連通情況。旨在闡明單砂體規(guī)模的物性變化，重點(diǎn)是滲透率在剖面和平面的變化及其對油水運(yùn)動的影響。指儲集空間填隙物主要是粘土礦物的類型、數(shù)量、產(chǎn)狀及其與孔隙空間的位置關(guān)系。揭示填隙物潛在敏感性。二、儲層結(jié)構(gòu)模型碎屑巖的三種基本儲層類型（K.J.Weber和L.C.Van Geuns，1989）1.千

5、層餅狀儲層結(jié)構(gòu)特征(1)由分布寬廣的砂體疊合而成，為同一沉積環(huán)境或沉積體系形成的層狀砂體(2) 砂體連續(xù)性好，單層砂體厚度橫向變化小，即使變化，也是漸變的。(3) 砂體水平滲透率在橫向上沒有大的不連續(xù)或大的變化，單層垂向滲透率也是漸變的。(4) 單層之間的界線與儲層性質(zhì)的變化一致。2.拼合狀儲層結(jié)構(gòu)特征(1)由一系列砂體拼合而成，而且單元之間沒有大的間距。(2)砂體連續(xù)性好。儲層內(nèi)偶爾夾有低滲或非滲透層，某些重疊砂體之間也存在非滲透隔層。(3) 砂體之間會出現(xiàn)巖石物性的突變，某些砂體內(nèi)部的巖石物性存在著較強(qiáng)非均質(zhì)性。3.迷宮狀儲層結(jié)構(gòu)特征(1) 為小砂體和透鏡狀砂體的十分復(fù)雜的組合。(2) 砂

6、體連續(xù)性常具方向性，在剖面上不連續(xù)，在平面上不同方向的連續(xù)性也不一樣。(3) 砂體之間部分為薄層席狀低滲透砂巖所連通。三、儲層非均質(zhì)模型（1）油田范圍的非均質(zhì)模型（約110公里范圍）（2）油藏范圍的非均質(zhì)模型（約0.11公里范圍）（3）油藏至成因砂體范圍的非均質(zhì)模型（約0.01 0.5公里范圍）（4）小范圍儲層非均質(zhì)模型（約0.011米范圍）四、定量流動模型地質(zhì)模型：沉積、成巖、構(gòu)造、地球化學(xué)四個子模型；滲透率模型：沉積模型基礎(chǔ)上加巖石物性參數(shù)；流動單元模型：流動特征參數(shù)；五、巖石物性物理模型孔隙度模型滲透率模型地層因子模型膠結(jié)指數(shù)模型第五章 油藏地質(zhì)模型1 概述2 油藏地質(zhì)模型的級別和規(guī)模

7、4 儲層建模程序和步驟3 儲層建模方法 儲層建模實(shí)際上就是表征儲層結(jié)構(gòu)及儲層參數(shù)的空間分布和變化特征。 建模的核心問題是井間儲層預(yù)測。建模技術(shù)發(fā)展趨勢：定性模型確定性建模單學(xué)科研究靜態(tài)建模定量模型隨機(jī)建模多學(xué)科綜合建模動、靜態(tài)資料結(jié)合建模確定性建模隨機(jī)建模1. 地面露頭2. 鉆水平井3. 儲層地震學(xué)方法4. 井間對比與插值1. 定量地質(zhì)知識庫2. 各種地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)隨機(jī)模擬方法確定性+隨機(jī)建模地下建模方法儲層建模的原則：（1）確定性建模與隨機(jī)建模相結(jié)合的原則 確定性建模是根據(jù)確定性資料，推測出井間確定的、惟一的儲層特征分布。而隨機(jī)建模是對井間未知區(qū)應(yīng)用隨機(jī)模擬方法建立可選的、等概率的儲層地質(zhì)模型。

8、在實(shí)際建模的過程中,為了盡量降低模型中的不確定性,應(yīng)盡量應(yīng)用確定性信息來限定隨機(jī)建模的過程，這就是隨機(jī)建模與確定性建模相結(jié)合的建模思路。（2）等時建模原則 沉積地質(zhì)體是在不同的時間段形成的。為了提高建模精度，在建模過程中應(yīng)進(jìn)行等時地質(zhì)約束,即應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)原理確定等時界面,并利用等時界面將沉積體劃分為若干等時層。在建模時，按層建模，然后再將其組合為統(tǒng)一的三維沉積模型。同時,針對不同的等時層輸入反映各自地質(zhì)特征的不同的建模參數(shù)，這樣可使所建模型能更客觀地反映地質(zhì)實(shí)際。（3）相控儲層建模原則 相控建模，即首先建立沉積相、儲層結(jié)構(gòu)或流動單元模型，然后根據(jù)不同沉積相(砂體類型或流動單元)的儲層

9、參數(shù)定量分布規(guī)律，分相(砂體類型或流動單元)進(jìn)行井間插值或隨機(jī)模擬，進(jìn)而建立儲層參數(shù)分布模型。一、確定性建模1.露頭研究露頭儲層和現(xiàn)代沉積研究的意義和優(yōu)勢 1. 直觀性 2. 完整性：砂體大小、規(guī)模、形態(tài)、空間展布及與圍 巖的接觸關(guān)系 3. 精確性：可以得到比開發(fā)井網(wǎng)更密集的地質(zhì)原型模 型和地質(zhì)知識 4. 便于建立原型模型和積累知識庫 5. 便于大比例尺研究 6. 可檢驗性露頭儲層研究方法：高分辨率層序地層學(xué)研究儲層沉積學(xué)和沉積動力學(xué)：巖石相、砂體成因單元、沉積體系層次結(jié)構(gòu)分析露頭研究手段：露頭實(shí)測：航拍，照片鑲嵌法取樣：通常10 x10 x8cm大剖面寫實(shí)庫車河西岸白堊系巴什基其克組沉積構(gòu)成

10、單元寫實(shí)斷面圖復(fù)合砂體統(tǒng)計表(50個)2.水平井方法 水平井是沿儲層走向或沿傾向鉆井，直接取得儲層側(cè)向或沿層變化的參數(shù)，籍此可建立確定性的儲層模型。水平井的鉆井技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性已經(jīng)解決，但作為一種技術(shù)手段來應(yīng)用，在目前還是少量的。此外，水平井很難連續(xù)取心，而是依賴井的測井信息。 這種技術(shù)仍處于攻關(guān)階段，目前僅作為儲層建模的輔助方法和手段。3.儲層地震學(xué)方法 從已知點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用地震橫向預(yù)測技術(shù)，進(jìn)行井間參數(shù)預(yù)測，并建立儲層整體的三維地質(zhì)模型。三維地震方法 三維地震資料具有覆蓋面廣、橫向采集密度大的優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用三維地震資料，結(jié)合井資料和VSP資料，可在油藏評價階段建立油組或砂組規(guī)模的儲層地質(zhì)模型

11、。 主要難題是垂向分辨率低，常規(guī)的三維地震很難分辨至單砂體規(guī)模，而且預(yù)測的儲層參數(shù)精度較低。 目前，主要應(yīng)用三維地震方法進(jìn)行勘探階段的儲層建模，主要用于確定地層層序格架、構(gòu)造圈閉、斷層特征、砂體的宏觀格架及儲層參數(shù)的宏觀展布。井間地震 由于采用井下震源和多道接受排列，比地面地震具有更多優(yōu)點(diǎn)：a.提高了信噪比；b.增加地震資料分辨率；c.可準(zhǔn)確重建速度場。 這樣，井間地震可以大大提高井間儲層參數(shù)的解釋精度，有望解決常規(guī)地震遇到的一些難題。商業(yè)性應(yīng)用還需解決很多問題。4.井間對比與插值 這是傳統(tǒng)的建立確定性模型的方法。儲層結(jié)構(gòu)主要通過井間對比來完成，井間儲層參數(shù)分布則通過井間插值來完成。 井間砂體

12、對比是在沉積模式和單井相分析基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過砂體對比，就可以建立儲層結(jié)構(gòu)模型。 井間插值方法很多，大致可以分為傳統(tǒng)的統(tǒng)計學(xué)插值和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)估值方法（主要是克里金方法）。(1)傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)插值方法距離反比法假設(shè)砂體的分布是各向同性的，令已知井點(diǎn)(Xi,Yi)到待估點(diǎn)(,)的距離為Di，則有則距離反比法的計算公式為:式中 已知儲層參數(shù)的井點(diǎn)數(shù); Zi已知井點(diǎn)的參數(shù)值； Z* 待估點(diǎn)估計(預(yù)測)值;趨勢面分析預(yù)測方法 趨勢面分析預(yù)測方法是地質(zhì)上常用的一種方法。在給定了多項式的次數(shù)以后，根據(jù)觀測值與估計值誤差平方和為最小的最小二乘法原理求出多項式的系數(shù)，然后再把待估點(diǎn)的坐標(biāo)代入趨勢面方程，就可以得到待

13、估點(diǎn)的預(yù)測值，其計算公式為:式中：多項式的次數(shù)(即趨勢面的次數(shù))； k待定系數(shù)(2)克里金方法 克里金預(yù)測方法是一種對空間分布的數(shù)據(jù)求最優(yōu)、線性無偏的內(nèi)插估計。它不僅考慮了被估點(diǎn)位置與已知數(shù)據(jù)點(diǎn)位置的相互關(guān)系，而且也考慮了已知數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的相互關(guān)系。克里金方程為:式中 Z* 待估點(diǎn)估計(預(yù)測)值; Z（Xi）是點(diǎn)i處的觀測值； i各個已知井點(diǎn)的加權(quán)系數(shù);克里金方程 只要計算出各信息點(diǎn)(已知井點(diǎn))的權(quán)系數(shù)i(=1,2,),便可求出待估點(diǎn)的 值，權(quán)系數(shù)可以通過解克里格方程組求出。普通克里格方程組為:式中：(,)各信息井點(diǎn)間變差函數(shù)值;(0,)待估點(diǎn)與各信息點(diǎn)之間的變差;拉格朗日系數(shù)。變差函數(shù)：變異函

14、數(shù)變差函數(shù)（Variogram）有時也被稱為半變差函數(shù)(Semivariogram)，這是因為其表達(dá)式中含有一個1/2的因子。 式中，h為距離滯后，或稱步長； E表示數(shù)學(xué)期望； z(x)為位置x處的變量值； z(x+h)為在位置x偏離h處的變量值。 實(shí)驗變差函數(shù)：由于實(shí)際采樣點(diǎn)往往是離散的，上式被改寫為： 式中，N(h)是距離等于h的點(diǎn)對數(shù)； z(xi)為處于點(diǎn)xi處變量實(shí)測值； z(xi+h)為與點(diǎn)xi偏離h處變量的實(shí)測值。 隨著步長h的變化可計算出一系列的變差函數(shù)值。以h為橫坐標(biāo)，(h)為縱坐標(biāo)作圖，可得到實(shí)驗變差函數(shù)曲線。 變差函數(shù)圖變程a反映區(qū)域化變量的相關(guān)范圍 ；基臺值反應(yīng)變量的變化

15、幅度；塊金常數(shù)反應(yīng)區(qū)域化變量在較小距離范圍內(nèi)，具有變化的程度大小 如果我們在克里金正則方程組系統(tǒng)中直接使用實(shí)驗變差函數(shù)可能會導(dǎo)致奇異矩陣多解，或者出現(xiàn)負(fù)均方差。這是因為變差函數(shù)模型必須滿足條件非負(fù)定性。對任一條曲線模型，要驗證該條件非負(fù)定性并不是容易的事情。解決方案是利用一個已被承認(rèn)的函數(shù)來代替實(shí)驗變差函數(shù)。為此，從應(yīng)用角度來考慮，經(jīng)常選擇四種理論變差函數(shù)模型的一個來作為需要的模型，這四種模型是滿足條件非負(fù)定性的，只需要根據(jù)實(shí)驗變差函數(shù)和選定的模型來求取相應(yīng)的模型參數(shù)就以了。常用的四種理論變差函數(shù)模型為：球狀模型，指數(shù)模型，冪函數(shù)模型和高斯模型。 A.球狀模型B.指數(shù)模型C.冪函數(shù)模型D.高斯

16、模型二、隨機(jī)建模技術(shù).概念 所謂隨機(jī)建模，是指以已知的信息為基礎(chǔ)，以隨機(jī)函數(shù)為理論，應(yīng)用隨機(jī)模擬方法，產(chǎn)生可選的、等概率的儲層模型的方法。 這種方法承認(rèn)控制點(diǎn)以外的儲層參數(shù)具有一定的不確定性，即具有一定的隨機(jī)性。因此采用隨機(jī)建模方法所建立的儲層模型不是一個，而是多個。這是與確定性建模的重要差別。地下儲層本身是確定的。儲層的隨機(jī)性質(zhì)是指那些在現(xiàn)有資料不完善的條件下，儲層描述具有不確定性，需要通過猜測確定的儲層性質(zhì)隨機(jī)模擬結(jié)果比擬合結(jié)果更貼近“真實(shí)”.儲層隨機(jī)建模的必要性.隨機(jī)模擬方法 模 型 種 類 技術(shù)/方法 算 法 離基條示性點(diǎn)過程法散于件馬爾科夫隨機(jī)域法型目模截斷高斯法模標(biāo)擬兩點(diǎn)直方圖法型

17、體指標(biāo)模擬法 非條件模擬 布爾法連基條件模擬模擬退火模擬法續(xù)于序貫?zāi)M法型象馬爾科夫隨機(jī)域法 模素LU分解法型 非條件模擬 轉(zhuǎn)向帶法隨機(jī)模擬方法分類 離散模型是為了描述具有不連續(xù)性質(zhì)的地質(zhì)特征而開發(fā)的，如河流相地層中砂體的位置和幾何分布，砂巖中頁巖夾層的分布和規(guī)模，裂縫和斷層的分布、方向和長度，以及巖相模擬等。主要方法有布爾法示性點(diǎn)過程法、截斷高斯法。(1)離散模型基于目標(biāo)體的模擬(2)連續(xù)模型連續(xù)模型用來描述連續(xù)變化的地質(zhì)現(xiàn)象，如巖石的滲透率、孔隙度和殘余飽和度等、地震速度、油藏頂點(diǎn)和油/水界面。巖性孔隙度滲透率序 貫 模 擬 原 理 示 意 圖建立連續(xù)模型的主要方法有序貫?zāi)M法、模擬退火法

18、、分形法等。第五章 油藏地質(zhì)模型1 概述2 油藏地質(zhì)模型的級別和規(guī)模 4 儲層建模程序和步驟3 儲層建模方法 沉積相建模儲層參數(shù)建模測井、地震、露頭等多學(xué)科數(shù)據(jù)庫地質(zhì)概念模型構(gòu)造建模優(yōu)選建模方法隨機(jī)模擬確定統(tǒng)計特征參數(shù)確定性建模儲層參數(shù)輸出流 程：構(gòu)造模型相模型儲層參數(shù)模型建 模 流 程 框 架 圖.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備是儲層建模的基礎(chǔ)。一般來說，三維儲層建模必須準(zhǔn)備四類數(shù)據(jù)，即坐標(biāo)數(shù)據(jù)、斷層數(shù)據(jù)、層面數(shù)據(jù)和儲層數(shù)據(jù)（包括測井?dāng)?shù)據(jù)和測井解釋數(shù)據(jù)）。 2.網(wǎng)格設(shè)計在建模過程中，合理的網(wǎng)格設(shè)計非常重要。如果三維模型的網(wǎng)塊尺寸劃分越小，標(biāo)志著模型越細(xì)，其精度也越高，但是在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)格大小的劃分受

19、計算機(jī)硬件和所建模型精度要求的制約。一方面，為了節(jié)省計算機(jī)資源，網(wǎng)格數(shù)目應(yīng)盡可能少；另一方面，為了控制地質(zhì)體的形態(tài)及保證建模精度，網(wǎng)格又不能過少。因此，應(yīng)根據(jù)工區(qū)的實(shí)際地質(zhì)情況及井網(wǎng)密度設(shè)計出合適的網(wǎng)格。 圖2 平面網(wǎng)格劃分圖 根據(jù)工區(qū)內(nèi)多數(shù)井距在1-2KM以上的實(shí)際情況，我們考慮將平面網(wǎng)格間距設(shè)計為100100m，這樣使得絕大多數(shù)井間具有10個以上網(wǎng)格；而在縱向上設(shè)計每0.5m一個網(wǎng)格，這樣可以識別出厚度1m的儲層。因此，本次建模采用1001000. 5m的網(wǎng)格系統(tǒng)，網(wǎng)格總數(shù)達(dá)到25622250個。.構(gòu)造模型氣田主要斷層模型圖根據(jù)地震解釋和井資料校對的斷層文件，建立斷層的三維空間的分布。 （）斷層模型（）層面模型2氣田的構(gòu)造模型圖.沉積相模型由露頭原型模型可以看出，氣田中，主要產(chǎn)層為辮狀河道沉積地層，多數(shù)為砂體與砂體接觸，形成巨厚的復(fù)合砂體疊加，最終導(dǎo)致砂巖地層厚度超過單個河道的厚度。河道間沉積體零星分布，連續(xù)性差。沉積相建模中，將地層簡化為河道和河道間（非河道） 巴什基奇克第3段河道的沖積模擬 參數(shù)名河道軸的中心位置()長度(m)寬度(m)厚度(m)河道振幅（m）河道波長(m)平均值020003206.61501000容忍度15500150450200河道幾何形態(tài)參數(shù)表 .參數(shù)模型 儲層參數(shù)模型的建立主要用于對連續(xù)儲層變量的模擬。儲層參數(shù)三維模型一般包括儲層的孔