低渗透油藏地质工程一体化三维平台的设计与实现

1、低渗透油藏地质工程一体化三维平台的设计与实现摘要：针对低渗透油藏开发中遇到的不同专业的三维建 模、数值模拟软件分析成果格式不统一，难以综合分析利用 的问题，应用三维可视化技术设计并开发了一种可以兼容多 种格式的三维平台，实现了对地质模型、地应力分布模型、 人工裂缝模拟结果的综合展示，并在此基础上提供了非规则 井网布井功能，为低渗透油藏地质工程一体化开发提供了一 种有效的分析工具。关键词：三维平台；可视化；叠加显示；地质工程一体 化；低渗透油藏；非规则井网中图分类号：tp311文献标识码：a文章编号： 1009-3044 (2014) 22-5229-03大庆外围油田低渗透油藏储量丰富，但地质条

2、件复杂， 开发难度大，应用规则布井及常规开发方式不能解决井网与 裂缝的优化匹配问题，难以实现储层有效动用1。为此大 庆油田提出了以“地质工程一体化”为原则，进行"全油藏 全三维全缝长模拟”的低渗透储层整体压裂技术，实施非规 则井网布井。该技术创新性的将地球物理、石油地质、油藏 工程等多学科与采油工艺相结合，采用多学科交叉的方式利 用三维数据体进行油藏地质情况分析，在三维环境中模拟和预测出每口井的人工裂缝走向，通过地质建模、储层应力场 和人工裂缝全缝长展布的叠合，进行非达西不规则井网整体 压裂的优化模拟，应用裂缝三维空间展布与井网的合理匹 配，实现低渗透非均质油藏矢量化井网开发新模式2

3、。该技术需要对地质建模、岩石力学参数、储层应力场、 压裂模拟等多种专业软件的模拟结果进行综合分析应用，但 目前缺乏一个可以兼容多种不同格式的三维展示平台，一体 化分析难度较大。因此本文提出了通过建立三维一体化平 台，在一个软件平台中同时叠加显示多种软件的模拟结果， 进行低渗透油藏“地质工程一体化”分析，并以此为基础进 行非规则井网优化设计的新方法。1三维可视化平台构建关键技术1. 1多格式数据来源的统一与模型重建技术在进行“全油藏全三维全缝长模拟”分析时，所需要参 考的地质和工程等不同类别、不同来源的数据体主要有：1）地质数据：地质建模成果数据、三维岩石力学场、 三维应力场模型等，建模过程一般

4、采用petrel软件；2)地震数据：三维地震叠前弹性参数反演数据体，为segy格式；3）工程数据：全缝长人工裂缝数值模拟成果，数值模拟软件主要采用gohfer软件；以及井轨迹、测井曲线、井 网数据、生产动静态数据等。要实现在同一个软件平台上综合展示、一体化应用，首 先要解决的就是数据格式及三维模型的统一问题。1）数据的解析：地质模型数据文件，需要识别出其表 头信息、坐标信息、网格有效值信息、属性信息、分层数据、 断层信息等；应力场属于矢量数据，要识别其大小、方向以 及与其对应的地质体网格；裂缝模型要识别出坐标、井筒位 置、存储角度、单元格信息等；地震数据，要识别文件头、 道数据块、数据样点值等

5、；井网数据要识别其范围、角度、 井距、井间关系等。2）地质模型重建：通过分析地质体数据和其他相关的 数据重新生成地质体模型，可以归纳为读取地质体网格文 件；读取分层文件；判断是否存在断层，如没有断层，对地 质体进行分层处理，如存在断层，循环获取被断层分割的每 一个地质体，然后对每一个地质体再进行分层处理，将一个 地质体分成多个独立的地质体。将每个地质体网格模型经过 计算转换为表面模型，保存到数据库。3）数据的存储：在数据存储上，不同类型的三维模型 数据项差异较大，分别设立对应字段会造成数据库结构复 杂，可视化操作和维护不便。因此，在数据库中以大字段格 式存储序列化的模型数据；对其他属性信息，如

6、模型外包框、 单元格属性、位置等数据采用独立字段存储。1. 2多模型叠加显示技术多个模型的叠加显示是平台的主要功能之一，需要对三 维模型进行半透明显示，在平台中通过三维建模过程中的消 隐计算和颜色混合技术实现。消隐计算：又称为可见性计算，把处于同一空间位置的 多个三维模型中不可见的部分从画面中隐藏3。为消去隐 藏面，要对每个模型进行深度计算，剔除不在可视范围内的 实体；消除由于视线的遮挡而隐藏的点、线、面和体。颜色混合：在三维模型绘制时，不直接把源物体（通常 为地层模型和属性模型）的颜色覆盖在目标物体（通常为人 工裂缝、应力矢量、井轨迹等）的颜色上，而是将新的颜色 与旧的颜色经过一定的运算，从

7、而产生新的颜色。将源物体 的颜色alpha值作为源因子，用1.0减去源物体的颜色alpha 值作为目标因子，源物体的颜色alpha值相当于“不透明 度”的作用。利用这一特点可以绘制出半透明的三维模型， 如图1所示。2三维可视化平台的建立2.1平台架构设计平台的底层三维组件库采用vc+语言，基于0sg引擎技 术开发，以实现硬件显示驱动、空间结构组织、场景管理以 及属性渲染等底层功能4；系统前台可视化界面、数据转 换、以及统计分析等功能采用c#语言，winform框架开发， 以缩短开发时间，通过调用底层组件库提供的dll接口实现 三维模型的加载和显示；采用microsoft access作为后台

8、的数据库，系统架构见图2。2. 2三维地质体生成及显示功能类库设计grid类：用来表示地质体对象，包括地质体的坐标和一 系列的属性。其中的方法主要是用来通过对其属性进行分析 处理，并最终形成地质体相应的表示。dataload类：用来实现读取文件，并通过读取数据生成 相应的数据对象，生成的数据对象主要有grid, horizon, gpress 等。horizon类：用来表示层对象，通过层对象可以将一个 完整的地质体进行分层。zone类：用来表示分层，分区块后的一部分地质体对象。 用来表示地质体多个分层中，一个单位地质体对象。 tinwithcolor类：生成一个tin面对象，该tin面对象与部

9、 分地质体区域相zone对应，且每个tin面与一个颜色相对 应。该对象主要用来处理离散型属性值，提供颜色显示的支 持。tinset类：构建一个tin的集合，将所有的tin面进行 保存，每个tin面对应着一个颜色，保证同等大小的属性值 所对应的属性在同一个tin面中，保证属性显示颜色的一致 性。tinwithcolorcon类：主要用来处理连续性的属性值， 提供属性值颜色分类模糊化的处理方法，可以控制属性值颜 色精度的大小，支持地质体的成像显示。tinsetcon 类：与 tinset 的功能相一致，tinsetcon 是 tinwithcolorcon的集合类，同样用来处理连续性的属性与 颜色

10、的对应问题，主要通过对地质数据的分析，来模糊化属 性颜色区间，从而实现连续型属性地质体显示。gpress类：用来描述地质体属性的对象，存储地质体数 据。从文件中读取地应力，并且存储与之有关的信息。gpressoperation类：实现了根据坐标得到其相应区域 的地应力大小和方向，并将得出的地应力大小和方向进行保 存。_2dplane类：用于从三维地质体中抽取相关的平面。properties类：为属性类，存储了地质体属性的相关数 据，实际上是采用动态数组的技术，能够在属性类里添加不 同属性类的数据，所有的属性及其数据可以在该类中获取 到。2. 3主要功能与应用效果1）三维数据体的导入与可视化：平

11、台可加载并显示多 种不同软件导出的三维模型，在加载过程中完成对模型的解 析与格式转换并存入数据库；平台即可直接显示所有三维模 型，同时还可以实现切换视角、旋转、缩放、平移、编辑等 操作。目前已经实现了对petrel软件导出的地层及地质属性模型（杨氏模量、渗透率、孔隙度、泊松比、砂体分布等）, 应力场模型，gohfer软件导出的人工模拟裂缝模型，segy 格式地震模型，测井曲线模型，井轨迹模型，井网模型等的 支持。2）多模型的叠加显示：在平台中可以将地层设置为半 透明效果，这样就可以看到地层中的砂体、地应力、人工模 拟裂缝以及已钻井的空间分布，如图3所示。利用该功能， 技术人员可对地质属性、人工

12、裂缝分布、地应力大小和方向 进行直观的综合分析，判断人工裂缝的位置、方向及其分布的合理性,以便于对裂缝进行调整，使得压裂影响范围最大,并且避免压窜现象。3）非规则井网布井：可在指定层位的地质模型上自动生成规则井网（五点法、七点法、九点法、反九点法、排井 法等），参考该地层应力的分布情况、砂体位置、人工模拟 裂缝的走向、已钻井的轨迹和测井曲线等多种因素，对井位 置的合理性做出判断，之后应用井网编辑功能，对油、水井 位置及对应关系进行调整，最终形成非规则井网，如图4所 示；应用该方法可最大限度地控制低渗透油藏中零散分布的 砂体，达到高效开发的目的。3结束语本平台针对目前低渗透油藏开发中所应用的多种

13、专业 软件处理成果不能融合使用的现状，为不同格式的处理结果 建立了统一数据结构，并实现了自动识别转换；应用三维可 视化技术，使得以往独立的分析结果，如砂体、人工裂缝、 应力、流场等，在一个三维平台中进行综合叠加应用，为低 渗透油藏的“地质工程一体化”开发方式提供一个有效的 支持工具。参考文献：1 甘云雁，张士诚，刘书杰，等整体压裂井网与裂 缝优化设计新方法j.石油学报,2011, 32 (2)： 290-294.2 张玉广基于叠前弹性参数反演的三维应力场及全 缝长整体压裂技术研究d.大庆：东北石油大学，2011.3 靳海亮，髙井祥.图形消隐算法综述j.计算机与 数字工程，2006, 9 (34)： 27-31.4 曹莉.基于osg的三维引擎关键技术研究j.微型 电脑应用，2013, 10 (29)：