油藏综合建模
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在油藏勘探开发一体化中,储层综合建模起了连接勘探开发部分的桥梁作用。
在勘探阶段,进行储层综合建模能够充分地利用勘探初期地震资料和少量的地质、测井、测试信息。
由于资料的获取、解释、预测过程存在不确定性,国内陆相盆地普遍存在着储层结构复杂、储层非均质性强的复杂地质油气藏,为了准确描述描述油气藏的形态和规模,揭示油气藏内部结构和油气分布规律,准确确定油藏模型,指导勘探部署,提高勘探程度,以尽可能少的探井控制和探明更多的油气地质储量,并为开发可行性评价提供地质依据。
储层综合建模中的储层随机建模技术,能有效的解决上述问题。
储层随机建模技术把地质、地震、测井和生产测试和计算机等技术融为一体,对油藏的格架、储层属性的空间分布进行综合研究和表征,最终建立三维的定量的地质模型,从而为合理开发和管理油藏提供必要的和可靠的地质依据。
我们通过对构造精细解释及圈闭描述、沉积相研究、关键井研究及多井评价、地震资料特殊处理及储层横向预测、油气藏内流体性质研究及其分布规律描述、储层岩石物理相研究等的综合,进行储层随机建模,并通过储量计算、油藏综合评价、经济评价及开发可行性研究,在此基础上选择先导开发试验区,并指导初期阶段的开发布井工作。
随着开发方案的实施,通过对所获取的大量的测井、三维地震、测试、岩心分析资料等,对小层进行精细划分与对比,研究小层沉积微相、岩石物理相、储层非均质性等的综合,进一步进行储层随机模拟,建立更精细的储层结构模型、储层岩石物理模型、准确预测小层储层厚度、物性、含油性等储层属性模型,计算合理的开发探明储量,指导油田管理调整方案等。
近几年来,我们把储层随机建模技术广泛地运用在油藏勘探开发一体化各个环节中,主要体现在以下几个方面。
一、进行精度更高的时-深转换准确精细的储层深度构造是获得高产油气井的关键,也是人们一直追求的目标。
储层建模可用来建立从最简单到最复杂的速度模型。
最简单的速度模型可以是用速度梯度的函数定义的三维速度体。
复杂模型则需要用到地层和断层格架控制的解释结果。
输入的速度数据可以是地震资料处理时拾取的速度、井中测得的速度、地震测井速度等。
可以采用不同方法,如简单线性插值、DSI离散光滑插值、克里金和同位协同克里金等对速度进行插值。
通过速度建模,可以得到在构造模型控制下的三维空间速度场的分布,从而在三维空间进行点对点的时深转换,以期得到更为精确的地层构造,也可以用得到的速度来分析和预测储层的属性。
二、随机建模有助于认识储层的非均质性。
通常我们习惯于将储层简化为简单的层饼状地层,岩性单元在井间或者连通,或者在井距之半尖灭这样一种表达方式,人们还习惯于用二维图形,各种小层平面图、油层剖面图以及准三维图件如栅状状图来描述三维储层,这种描述掩盖了储层层内和平面的非均质性。
随机建模结果使人们意识到井间的复杂程度远比传统储层模型描述的结果要复杂得多,事实上大量露头研究和密井网资料揭示的地下砂体分布已充分证实了这种复杂性。
进行精细储集层描述时,为反映不同尺度的非均质,建模一般分三步:第一建立储集层的格架模型,第二建立沉积相的分布模型,第三储层物性分布。
构造建模可以生成精细的三维几何网格构架。
通过网格构架,充分考虑断层和地层及层间的关系,可以很方便地建立满足拓扑学条件的构造格架。
通常认为沉积相是决定储层非均质的重要因素,对沉积相的定量模拟是随机建模技术的一大应用。
对砂体分布和隔夹层的描述通常有两种方法:1)示性点过程方法,即面向目标的方法也叫布尔模拟。
面向目标的方法主要是把描述的沉积对象看成是在三维空间中其位置、长度、宽度、厚度等具有一定分布且相互作用的地质体,它符合几何体形状的空间分布。
可以用布尔模拟来预测河流相的沉积相分布,有效表征河流的河道、决口扇、心滩和背景相等四个微相目标模型的分布。
2)指示方法序贯指示模拟是指示模拟的典型代表,是一种应用比较广泛的随机模拟方法。
既可用于连续变量的模拟又可用于离散或类型变量的模拟。
该方法不受正态分布假设的约束,是通过一系列的门槛值,估计某一类型变量或离散化的连续变量低于某一门槛值的概率,以此确定随机变量的分布。
序贯指示模拟实现的关键技术是指示变换、指示克里格和序贯模拟。
所谓指示变换就是将原始数据按照不同的门槛值,编码成1或0的过程,假设在X 处的参数Z(x),对门槛值为Zc 的指示变换可写成:⎩⎨⎧≤=其它0)(1),(z u z z u I那么:{}{})(|)()(|1)(Pr n u I E n u I ob ==指示变换也可以用于一些定性的或类型变量进行变换,如对某层砂岩出现为1,不出现(即出现其它岩石类型)为0;也可以是地质家的解释和推断,因此,可把不同种类和精度的信息都转化成1和0的数据,从而可以进行数据综合。
指示模拟最大的优点是可以模拟复杂各向异性的地质现象及连续分布的极值。
对于具有不同连续性分布的类型变量(相),可指定不同的变差函数,从而可建立各向异性的模拟图象。
另外,指示模拟除可以忠实硬数据(如井数据)外,还可忠实于软数据,即可以用地震资料来约束进行井间预测。
对于储集层内物性的分布可以用序贯高斯模拟。
序贯高斯模拟是应用较为广泛的连续变量的模拟方法。
从算法来讲比较稳健,对于分布稳定的数据实现速度很快。
序贯高斯模拟为产生多变量高斯场的实现提供了最直观的算法,模拟过程是从一个象元到另一个象元序贯进行的,用于建立局部累计条件概率分布(ccdf )的数据不仅包括原始条件数据,而且考虑已模拟过的数据。
从局部累计条件概率分布中随机抽取分位数便可得到一个象元点的模拟数据。
利用以上的方法,可以建立表征储层各级非均质的地质模型,利用该数字模型,可以对每种相进行体积计算,分析研究储集层砂体的连通性,隔夹层的可能分布,并且随着油田的开发信息的积累,可以迅速而方便的编辑、更改和更新模型。
三、更为精确的计算油气储量在常规计算油气储量时,储层参数如含油面积、油层厚度、孔隙度和含油饱和度等均用平均值来表示,显然应用平均值忽视了储层非均质性的因素,如油层厚度在平面上并非等厚。
应用三维模型计算储量时,储量的基本计算单元是三维空间上的网格,因为每个网格均赋有相类型、孔隙度值、含油饱和度等参数,因此,通过三维空间运算,可计算出实际的油砂体体积、孔隙体积和油气体积,其计算精度要比传统储量计算的精度高的多。
四、综合各种不同类型的数据通常我们有两个来源的资料:一是来自井的资料,井资料垂向分辨率高但平面分布稀疏;二是垂向分辨率低但平面均匀分布的大量的地震资料,它们为井间储层分布提供了丰富的信息,定量综合这两种主要的数据一直是人们的理想。
随机建模正是提供了定量综合各种不同来源、不同尺度、不同精度的数据的方法。
储层建模技术一般仅用硬数据(岩心数据、测井数据等)来表征储层的非均质性,但是由于井仅占储层体积的一小部分,因此井间的信息无法预测,所以建立的模型还具有较大的不确定性,特别是对井数据比较少的地区,这种现象更为明显。
在油藏的随机建模中,可用信息较多:有地质信息、地震信息、测井信息、生产、试井信息等。
在随机建模的发展过程中,人们采用了各种各样的方法以求尽可能多地利用好各种信息。
1、地质信息的协同对地质信息的协同,是地质领域随机模拟技术最重要、最直接的的环节。
但地质信息多是定性的或半定量的信息,在随机模拟中多需要通过概念模型、约束规则和描述性参数等来实现约束。
如对储层参数的相控建模、布尔模拟中输入的目标几何形态参数、河道带中心方向等。
另外,在河流相储层结构模拟中需要更多的参数和规则约束。
除了成因模拟可较好地反映储层或油藏的成因信息外,一些传统的方法也可实现对这类信息的协同,如利用截断高斯场模型可有效结合层序地层学原理进行相建模。
2协同地震资料进行随机模拟最近,人们已注意到对地震资料这一丰富资料的应用,将地震资料作为随机模拟的约束条件,以此减小随机模拟的不确定性。
地震资料用于储层建模通常有三种方式:1、应用外部漂移的克立格技术综合地震资料进行储层建模在这种方法中,井资料是主要数据,其变差函数或协方差函数决定所建模型的的空间结构,用外部漂移的克立格来估计未采样点的值。
这种方法的思路:①权值的选择要满足结果的最优和无偏;②选出与井值相关的地震属性并对两者相关性作出估计,计算权值时将其作为外部的约束条件,当此权值用于估计井位处的地震时,估计值与采样值一致。
③在井点采样处和井间未采样都有地震资料。
Chamber(1994)利用外部漂移克立格方法综合3-D地震数据对西德克萨斯二叠盆地碳酸岩、碎屑岩交互层进行油藏描述研究认为在加入地震信息后,井间孔隙度插值的不确定性大大减小。
D.J.Wolf应用外部漂移克立格综合地震资料估计含油砂岩厚度、并绘制砂体等值线图。
这种方法的优点在于:①具有在现模拟场中地震数据结构的效果;②地震数据将局部的趋势引入克立格中,解释了井间观察不到的细微变化,但这种方法亦有其缺点,即井间内插值具有光滑效应,这对非均质性的正确评价有一定局限性。
2、应用协同克立格方法将地震资料作为二级软信息进行储层模拟应用协同克立格综合地震数据和井资料进行储层建模的原理是:把地震资料作为二级变量,地震资料有其自己的空间相关性和主变量井资料的互相关性的,即使用更多的地震信息。
这种方法的优点是:通过使用互变差函数使地震资料和井资料的相关性定量化;不要求在每个井位和网格点都有地震数据。
其缺点是:需要建立两个变差函数模型和一个互变差函数模型这不仅导致数据的分析量增加,而且也难以同时满足一定的要求变差函数模型;井间值具有光滑性。
尽管从理论上看这种方法的结果比较理想,但是在实践中这种方法的广泛应用还受到一定的限制。
这一方法的应用实例:D.J.Wolf应用外部漂移克立格方法进行估计储层含油厚度时,同时用协同克立格进行了比较,认为协同克立格对计算机的要求较高,且难以建立协变差函数,因此漂移克立格更具有广泛的实际应用价值。
3、应用标点过程综合地震资料进行储层模拟这种方法的基本思路是,首先应用反演后的地震资料(波阻抗)确定其与岩性的关系,然后由布尔模拟产生某一形态的岩性,如果此岩性的波阻抗不符合上面所确定关系,则在模拟中拒绝接受此岩性,否则接受,直到最后各类的岩性的比符合所要求达到的目的。
除了上述方法之外,尚有应用克立格和回归分析法综合地震资料进行储层建模,应用概率场模拟综合地震资料等进行随机模拟等方法。
五、可以对储层的不确定性进行评价过去人们所选的模型,不管是静态的还是动态的,基本上都是单一的确定性模型,但实际地质情况极为复杂多变,不确定性无处不在,多种不确定性混合在一起,必然会影响到用地质模型预测油藏变化的能力。
在油藏管理决策过程中,评价和管理不确定性以及确定该不确定性对主要风险的影响至关重要。