物探专业油藏描述第五章 油藏地质模型

1、油藏描述,Revervior,Description,第五章,油藏地质模型,1,概述,2,油藏地质模型的级别和规模,4,储层建模程序和步骤,3,储层建模方法,1,概,述,油藏地质模型,一、研究目的意义,油藏地质模型是油藏描述综合研究的最终成果,它是对油藏类型、砂体几何形态、规模大小、储层参,数和流体性质空间分布及微观储层特征的高度概括,它是油藏综合评价的基础，可以反映本地区油藏,形成条件、分布规律和油气富集控制因素等复杂的地,质条件，在勘探开发过程中起到预测作用,1,概,述,油藏地质模型,1,为油藏数值模拟提供定量地质模型,2,在油藏开发阶段同样需要对井间的储层物性进行评价,和预测。但常用的基

2、于地震资料的储层预测技术由于地,震资料的分辨率过低，已经无法满足开发地质的要求,根据钻井、测井、地震等多种资料，利用地质统计的方,法对井间储层变化进行预测是地质建模技术的主要任务,之一,地质建模技术的作用,4,油藏开发到一定程度之后，剩余油的评价是一个很重要的,课题。精细地质模型可以在微构造落实、单砂体横向追踪,储层单元三维空间展布研究等方面提供可靠的依据和成果,3,将测井、构造、沉积、岩石物性等研究成果进行综合统,一到一个完整的三维模型内，为进一步的地质研究提供,依据和基础,二、油藏地质模型概念,把油藏各种地质特征在三维空间的变化及分布定,性定量表征出来的地质模型,完整的油藏地质模型包括,构

3、造格架模型：油藏构造形态及断层分布,储层地质模型：储层建筑结构及各种属性的空间分布,流体特征模型：储层内油气水分布，即各种流体饱和度,分布和流体性质的空间变化,油藏描述的最终归宿是建立油藏地质模型，而油藏地质模型的,核心是储层地质模型，因此一般所说的地质模型均指储层地质,模型,三、储层地质模型概念,把储层各项物理参数在三维空间的分布定量地表征出,来,通常是把储层网格化，给每个网格赋以各自的参数值,来反映储层参数的三维空间变化。网格的尺度愈小表,明模型愈精细；每个网格的参数值与实际值误差愈小,模型的精度愈高,按照储层地质模型的精度，将储层地质模型分为,概念模型,静态模型,预测模型,第五章,油藏地

4、质模型,1,概述,2,油藏地质模型的级别和规模,4,储层建模程序和步骤,3,储层建模方法,四级概念模型,储层结构模型,储层非均质模型,定量流动模型,岩石物性物理模型,一、四级概念模型,油藏地质模型,小层沉积模型,单砂体单元模型,微观结构模型,反映油田规模的地质模型，能够确定全,油田的基本特征,反映在小层范围内储集体规模的沉积模,型。旨在阐明储集体规模的宏观非均质,特别是侧向连通情况,旨在阐明单砂体规模的物性变化，重点,是渗透率在剖面和平面的变化及其对油,水运动的影响,指储集空间填隙物主要是粘土矿物的类,型、数量、产状及其与孔隙空间的位置,关系。揭示填隙物潜在敏感性,二、储层结构模型,碎屑岩的三

5、种基本储层类型,K.J.Weber,和,L.C.Van Geuns,1989,1,千层饼状储层结构特征,1,由分布宽广的砂体叠合而成，为同一沉积环境或沉积体,系形成的层状砂体,2,砂体连续性好，单层砂体厚度横向变化小，即使变化,也是渐变的,3,砂体水平渗透率在横向上没有大的不连续或大的变化,单层垂向渗透率也是渐变的,4,单层之间的界线与储层性质的变化一致,2,拼合状储层结构特征,1,由一系列砂体拼合而成，而且单元之间没有大的间距,2,砂体连续性好。储层内偶尔夹有低渗或非渗透层，某些,重叠砂体之间也存在非渗透隔层,3,砂体之间会出现岩石物性的突变，某些砂体内部的岩石,物性存在着较强非均质性,3,

6、迷宫状储层结构特征,1,为小砂体和透镜状砂体的十分复杂的组合,2,砂体连续性常具方向性，在剖面上不连续,在平面上不同方向的连续性也不一样,3,砂体之间部分为薄层席状低渗透砂岩所连通,三、储层非均质模型,1,油田范围的非均质模型（约,1,10,公里范围,2,油藏范围的非均质模型（约,0.1,1,公里范围,3,油藏至成因砂体范围的非均质模型（约,0.01,0.5,公里范围,4,小范围储层非均质模型（约,0.01,1,米范围,四、定量流动模型,地质模型：沉积、成岩、构造、地球化学四个子模型,渗透率模型：沉积模型基础上加岩石物性参数,流动单元模型：流动特征参数,五、岩石物性物理模型,孔隙度模型,渗透率

7、模型,地层因子模型,胶结指数模型,第五章,油藏地质模型,1,概述,2,油藏地质模型的级别和规模,4,储层建模程序和步骤,3,储层建模方法,储层建模实际上就是表征储层结构及储层参数的,空间分布和变化特征,建模的核心问题是井间储层预测,建模技术发展趋势,定性模型,确定性建模,单学科研究,静态建模,定量模型,随机建模,多学科综合建模,动、静态资料结合建模,确定性建模,随机建模,1,地面露头,2,钻水平井,3,储层地震学方法,4,井间对比与插值,1,定量地质知识库,2,各种地质统计学随机模拟方法,确定性,随机建模,地下,建,模,方,法,储层建模的原则,1,确定性建模与随机建模相结合的原则,确定性建模是

8、根据确定性资料，推测出井间,确定的、惟一的储层特征分布。而随机建模是对,井间未知区应用随机模拟方法建立可选的、等概,率的储层地质模型。在实际建模的过程中,为了尽,量降低模型中的不确定性,应尽量应用确定性信息,来限定随机建模的过程，这就是随机建模与确定,性建模相结合的建模思路,2,等时建模原则,沉积地质体是在不同的时间段形成的。为了提高,建模精度，在建模过程中应进行等时地质约束,即应用,高分辨率层序地层学原理确定等时界面,并利用等时界,面将沉积体划分为若干等时层。在建模时，按层建模,然后再将其组合为统一的三维沉积模型。同时,针对不,同的等时层输入反映各自地质特征的不同的建模参数,这样可使所建模型

9、能更客观地反映地质实际,3,相控储层建模原则,相控建模，即首先建立沉积相、储层结构或流动,单元模型，然后根据不同沉积相,砂体类型或流动单元,的储层参数定量分布规律，分相,砂体类型或流动单元,进行井间插值或随机模拟，进而建立储层参数分布模,型,一、确定性建模,1,露头研究,露头储层和现代沉积研究的意义和优势,1,直观性,2,完整性：砂体大小、规模、形态、空间展布及与围,岩的接触关系,3,精确性：可以得到比开发井网更密集的地质原型模,型和地质知识,4,便于建立原型模型和积累知识库,5,便于大比例尺研究,6,可检验性,露头储层研究方法,高分辨率层序地层学研究,储层沉积学和沉积动力学：岩石相、砂体成因

10、单,元、沉积体系,层次结构分析,露头研究手段,露头实测：航拍，照片镶嵌法,取样：通常,10 x10 x8cm,大剖面写实,库车河西岸白垩系巴什基其克组沉积构成单元写实断面图,复合砂体,统计表,50,个,表,2,库车河西岸白垩系巴什基奇克组主要成因相砂体规模统计一览表,砂体编号,宽度,厚度,宽,厚,成因类型,砂体编号,宽度,厚度,宽,厚,成因类型,2-1,152,1.4,108.50,4-1,168,2.5,67.20,2-2,276,3,92.00,4-2,440,4.6,95.65,2-3,162,2.7,60.00,4-3,260,2.5,104.00,2-4,59,1.95,30.26,

11、4-4,256,4,64.00,2-5,280,2.55,109.80,4-5,280,2.3,121.74,2-6,420,4,105.00,4-6,240,3.9,61.50,2-7,180,2.7,66.67,4-7,440,2.8,157.14,2-8,280,3.5,80.00,4-8,100,1.2,83.33,2-9,480,4,120.00,4-9,196,2.8,70.00,2-10,70,0.7,100.00,4-10,81,0.7,115.71,2-11,86,1.4,61.43,4-11,300,4.5,66.67,2-12,250,2.4,104.17,5-1,480

12、,4,120.00,2-13,480,4.4,109.90,5-2,350,2.2,159.09,2-14,240,1.15,208.70,5-3,414,1.9,217.89,2-15,124,0.9,137.78,5-4,288,3.05,94.43,2-16,300,5,60.00,5-5,78,1.5,52.00,2-17,204,4,51.00,5-6,400,1.4,285.71,2-18,114,0.6,190.00,5-7,300,1.4,214.29,2-19,146,1.5,97.33,6-1,340,4.6,73.91,2-20,220,4.1,53.66,6-2,130

13、,2.7,48.51,3-1,480,8,60.00,6-3,40,1.5,26.67,3-2,174,1.5,116.00,6-4,380,4,95.00,3-3,179,2.2,81.36,6-5,70,0.9,77.78,3-4,310,2.1,147.62,6-6,340,1.3,261.54,3-5,36,0.8,45.00,6-7,34,0.4,85.00,2,水平井方法,水平井是沿储层走向或沿倾向钻井，直接取得储,层侧向或沿层变化的参数，籍此可建立确定性的储层,模型。水平井的钻井技术和经济可行性已经解决，但,作为一种技术手段来应用，在目前还是少量的。此外,水平井很难连续取心，而是

14、依赖井的测井信息,这种技术仍处于攻关阶段，目前仅作为储层建模,的辅助方法和手段,3,储层地震学方法,从已知点出发，应用地震横向预测技术，进行井间参,数预测，并建立储层整体的三维地质模型,三维地震方法,三维地震资料具有覆盖面广、横向采集密度大的优点,因此应用三维地震资料，结合井资料和,VSP,资料，可在油,藏评价阶段建立油组或砂组规模的储层地质模型,主要难题是垂向分辨率低，常规的三维地震很难分辨,至单砂体规模，而且预测的储层参数精度较低,目前，主要应用三维地震方法进行勘探阶段的储层建模,主要用于确定地层层序格架、构造圈闭、断层特征、砂体的,宏观格架及储层参数的宏观展布,井间地震,由于采用井下震源

15、和多道接受排列，比地面地震具有更多优点,a,提高了信噪比,b,增加地震资料分辨率,c,可准确重建速度场,这样，井间地震可以大大提高井间储层参数的解释精度，有望解,决常规地震遇到的一些难题。商业性应用还需解决很多问题,4,井间对比与插值,这是传统的建立确定性模型的方法。储层结构主要,通过井间对比来完成，井间储层参数分布则通过井间插,值来完成,井间砂体对比,是在沉积模式和单井相分析基础上进行,的，通过砂体对比，就可以建立储层结构模型,井间插值方法,很多，大致可以分为传统的统计学插值,和地质统计学估值方法（主要是克里金方法,1,传统统计学插值方法,距离反比法,假设砂体的分布是各向同性的，令已知井点,

16、X,i,Y,i,到待估,点,的距离为,Di,则有,则距离反比法的计算公式为,n,i,i,n,i,i,i,D,D,Z,Z,1,1,式中,已知储层参数的井点数,Z,i,已知井点的参数值,Z,待估点估计,预测,值,趋势面分析预测方法,趋势面分析预测方法是地质上常用的一种方法。在给,定了多项式的次数以后，根据观测值与估计值误差平方和为,最小的最小二乘法原理求出多项式的系数，然后再把待估点,的坐标代入趋势面方程，就可以得到待估点的预测值，其计,算公式为,式中,多项式的次数,即趋势面的次数,k,待定系数,2,克里金方法,克里金预测方法是一种对空间分布的数据求最优,线性无偏的内插估计。它不仅考虑了被估点位置

17、与已知,数据点位置的相互关系，而且也考虑了已知数据点之间,的相互关系。克里金方程为,n,i,i,i,X,Z,Z,1,式中,Z,待估点估计,预测,值,Z,X,i,是点,i,处的观测值,i,各个已知井点的加权系数,克里金方程,只要计算出各信息点,已知井点,的权系数,i,1,2,便可,求出待估点的,值，权系数可以通过解克里格方程组求出。普通,克里格方程组为,式中,各信息井点间变差函数值,0,待估点与各信息点之间的变差,拉格朗日系数,1,2,1,1,1,0,n,i,i,n,i,j,j,i,i,n,j,x,x,x,x,2,2,1,h,x,Z,x,Z,E,h,变差函数,变异函数,变差函数,Variogra

18、m,有时也被称为半变差函数,Semivariogram,这是因为其表达式中含有一个,1/2,的,因子,式中,h,为距离滞后，或称步长,E,表示数学期望,z(x,为位置,x,处的变量值,z(x+h,为在位置,x,偏离,h,处的变量值,1,2,2,1,h,N,i,i,i,h,x,z,x,z,h,N,h,实验变差函数,由于实际采样点往往是离散的，上式被改写为,式中,N(h,是距离等于,h,的点对数,z(xi,为处于点,xi,处变量实测值,z(xi+h,为与点,xi,偏离,h,处变量的实测值,随着步长,h,的变化可计算出一系列的变差函数值,以,h,为横坐标,h,为纵坐标作图，可得到实验变差,函数曲线,

19、变差函数图,变程,a,反映区域化变量的,相关范围,基台值,反应变量的变化,幅度,块金常数,反应区域化变,量在较小距离范围内,具有变化的程度大小,如果我们在克里金正则方程组系统中直接使用实验变差函数可能会,导致奇异矩阵多解，或者出现负均方差。这是因为变差函数模型必须满,足条件非负定性。对任一条曲线模型，要验证该条件非负定性并不是容,易的事情。解决方案是利用一个已被承认的函数来代替实验变差函数,为此，从应用角度来考虑，经常选择四种理论变差函数模型的一个来作,为需要的模型，这四种模型是满足条件非负定性的，只需要根据实验变,差函数和选定的模型来求取相应的模型参数就以了。常用的四种理论变,差函数模型为,

20、球状模型,指数模型,幂函数模型,和,高斯模型,A,球状模型,0,2,1,2,3,0,3,0,a,h,C,a,h,a,h,C,a,h,C,C,h,B,指数模型,0,1,3,0,h,e,C,C,h,a,h,a,0,h,C,0,C,C,0,h,h,C,0,C,C,0,a,0,h,C,幂函数模型,2,0,a,Ch,h,a,D,高斯模型,1,2,3,0,a,h,e,C,C,h,h,C,0,h,a=1,1a2,0a1,h,C,C,0,C,0,a,0,h,二、随机建模技术,概念,所谓,随机建模,是指以已知的信息为基础，以随,机函数为理论，应用随机模拟方法，产生可选的、等,概率的储层模型的方法,这种方法承认控

21、制点以外的储层参数具有一定的不确,定性，即具有一定的随机性。因此,采用随机建模方法所,建立的储层模型不是一个，而是多个。这是与确定性建模,的重要差别,地下储层本身是确定的,储层的随机性质是指那些在现有资料不完善的条件,下，储层描述具有不确定性，需要通过猜测确定的,储层性质,随机模拟结果比拟合结果更贴近“真实,储层随机建模的必要性,随机模拟方法,模,型,种,类,技术,方法,算,法,离,基,条,示性点过程法,散,于,件,马尔科夫随机域法,型,目,模,截断高斯法,模,标,拟,两点直方图法,型,体,指标模拟法,非条件模拟,布尔法,连,基,条件模拟,模拟退火模拟法,续,于,序贯模拟法,型,象,马尔科夫随

22、机域法,模,素,LU,分解法,型,非条件模拟,转向带法,随机模拟方法分类,离散模型是为了描述具有不连续性质的地质特征,而开发的，如河流相地层中砂体的位置和几何分布,砂岩中页岩夹层的分布和规模，裂缝和断层的分布,方向和长度，以及岩相模拟等,主要方法有布尔法示性点过程法、截断高斯法,1,离散模型,基于目标体的模拟,2,连续模型,连续模型用来描述连续变化的地质现象，如岩石的渗透,率、孔隙度和残余饱和度等、地震速度、油藏顶点和油,水界面,岩性,孔隙度,渗透率,序,贯,模,拟,原,理,示,意,图,建立连续模型的主要方法有序贯模拟法、模拟退火法,分形法等,第五章,油藏地质模型,1,概述,2,油藏地质模型的

23、级别和规模,4,储层建模程序和步骤,3,储层建模方法,沉积相建模,储层参数建模,测井、地震、露头等多学科数据库,地质概念模型,构造建模,优选建模方法,随机模拟,确定统计特征参数,确定性建模,储层参数输出,流,程,构造模型,相模型,储层参数模型,建,模,流,程,框,架,图,数据准备,数据的准备是储层建模的基础。一般来说，三,维储层建模必须准备四类数据，即,坐标数据,断层,数据,层面数据,和,储层数据,包括测井数据和测井,解释数据,2,网格设计,在建模过程中，合理的网格设计非常重要。如果三维模型的,网块尺寸划分越小，标志着模型越细，其精度也越高，但是在实,际应用中，网格大小的划分受计算机硬件和所建

24、模型精度要求的,制约。一方面，为了节省计算机资源，网格数目应尽可能少；另,一方面，为了控制地质体的形态及保证建模精度，网格又不能过,少。因此，应根据工区的实际地质情况及井网密度设计出合适的,网格,图,2,平面网格划分图,根据工区内多数井距在,1-2KM,以上的实,际情况，我们考虑将平面网格间距设计,为,100,100m,这样使得绝大多数井间,具有,10,个以上网格；而在纵向上设计每,0.5m,一个网格，这样可以识别出厚度,1m,的储层。因此，本次建模采用,100,100,0. 5m,的网格系统，网格总,数达到,25622250,个,构造模型,气田主要断层模型图,根据地震解释,和井资料校对,的断层文件,建立断层的三,维空间的分布,断层模型,层面模型,2,气田的构造模型图,沉积相模型,由露头原型模型可以看出，气田中，主要产层为辫状河道沉积地,层，多数为砂体与砂体接触，形成巨厚的复合砂体叠加，最终导致砂,岩地层厚度超过单个河道的厚度。河道间沉积体零星分布，连续性差,沉积相建模中，将地层简化为河道和河道间（非河道,巴什基奇克第,3,段河道的冲积模拟,参数名,河道轴的,中心位置,长