第八章油藏描述与油藏模拟

1、精细油藏三维精细油藏三维地质建模地质建模与三维油藏与三维油藏数值模拟数值模拟一体化技术一体化技术 目的和意义目的和意义 油田的高效开发问题，实质上就是如何从油田的高效开发问题，实质上就是如何从油藏地质油藏地质和和油藏动态油藏动态的角度认识和搞清地下油藏油（气）水分布的角度认识和搞清地下油藏油（气）水分布的问题，也就是如何应用地质研究与油藏工程方法对油的问题，也就是如何应用地质研究与油藏工程方法对油藏进行深入的综合研究问题藏进行深入的综合研究问题-油藏管理油藏管理。 现代油藏管理现代油藏管理的两大支柱是以建立储层的两大支柱是以建立储层地质三维模地质三维模型型与三维与三维油藏动态模型油藏动态模型为

2、目的的油藏描述技术和油藏模为目的的油藏描述技术和油藏模拟技术拟技术。 地层对比时深转换波阻抗反演数据微相划分测井解释露头知识储层类比数据 动态数据精细精细三维三维地质地质模型模型地震资料解释准确的数值准确的数值模拟模型模拟模型 剩余油分布潜力预测调整加密方案精细油藏描述技术与油藏数值模拟技术精细油藏描述技术与油藏数值模拟技术建模数模一体化流程井点资料地震解释数据地质趋势沉积知识 地层框架建模与3D网格生成 沉积微相模拟三角洲,河道,砂坝,河道间岩石物性相控随机模拟用高斯模拟方法体积计算, 储量计算数值模拟网格设计地质模型粗化与输出储层等概率模型评价与排队不确定性分析,动态流线分析产生多个等概率

3、实现油藏数值模拟生产历史拟合开发方案预测生产动态地质因素分析与调整现代油气藏科学管理两大支柱：现代油气藏科学管理两大支柱：静态描述静态描述+ +动态模拟动态模拟油气藏描述油气藏描述：目标目标储层三维定量地质模型储层三维定量地质模型构造格架模型、储层结构模型、流动单元模型、参数分布模型构造格架模型、储层结构模型、流动单元模型、参数分布模型油气藏模拟油气藏模拟：基础基础储层三维定量地质模型储层三维定量地质模型 三维油藏数值模拟成败的关键三维油藏数值模拟成败的关键什么是储层三维定量地质模型呢什么是储层三维定量地质模型呢？定量表征油气藏定量表征油气藏目前状态下目前状态下，储层特征（储层结构及属性参数）

4、，储层特征（储层结构及属性参数） 在三维空间分布规律的地质模型。在三维空间分布规律的地质模型。国际石油工业界的建模共识国际石油工业界的建模共识 一、按勘探开发阶段及模型精度分类一、按勘探开发阶段及模型精度分类( (裘亦楠，裘亦楠，1991)1991)概念模型（概念模型（Conceptual model）静态模型（静态模型（Static model）预测模型（预测模型（Predictable model）储层地质模型分类储层地质模型分类沉积或成因类型模型：具有典型化、概念化沉积或成因类型模型：具有典型化、概念化 地区代表性地区代表性与沉积或成岩模式类同，但加入了勘探开发所需的地质特征与沉积或成岩

5、模式类同，但加入了勘探开发所需的地质特征 应用于油田勘探、评价、开发设计阶段，可以减少战略失误应用于油田勘探、评价、开发设计阶段，可以减少战略失误储层概念地质模型储层概念地质模型储层概念模型：点坝砂体的半连通模式储层概念模型：点坝砂体的半连通模式（据薛培华，（据薛培华，19911991）概念概念：描述：描述某一具体油气田或区块某一具体油气田或区块的的一个或一套一个或一套储层的属性特征储层的属性特征 在三维空间上的变化和分布规律的地质模型。在三维空间上的变化和分布规律的地质模型。目的目的：为编制开发方案及调整方案提供地质依据：为编制开发方案及调整方案提供地质依据实现实现：小层平面图、油层剖面图、

6、栅状图、三维分布图、切片图：小层平面图、油层剖面图、栅状图、三维分布图、切片图缺点缺点：地震：地震- -信息覆盖面广但垂向分辨率低信息覆盖面广但垂向分辨率低 测井测井- -井间参数内插与外推预测精度井间参数内插与外推预测精度考虑较少考虑较少，精度欠缺，精度欠缺储层静态地质模型储层静态地质模型知识回顾知识回顾概念概念：对井间及其外围地区的储层参数：对井间及其外围地区的储层参数 进行进行高精度高精度内插和外推预测内插和外推预测的的高质量地质模型。高质量地质模型。目的目的：开发调整、井网加密或三次采油：开发调整、井网加密或三次采油实现实现：地质随机建模技术、地震约束、井网控制：地质随机建模技术、地震

7、约束、井网控制精度精度：井间预测精度：井间预测精度数十米或数米级数十米或数米级储层预测地质模型储层预测地质模型知识回顾知识回顾二、按储层表征内容或建模步骤分类二、按储层表征内容或建模步骤分类构造格架模型构造格架模型储层结构模型储层结构模型流动单元模型流动单元模型参数分布模型参数分布模型储层地质模型分类储层地质模型分类知识回顾知识回顾储层相模型：相控建模技术应用的基础储层相模型：相控建模技术应用的基础概念概念：描述储层几何形态以及三维空间分布的地质模型。：描述储层几何形态以及三维空间分布的地质模型。油气田勘探开发实践表明：油气田勘探开发实践表明：相带分布强烈地影响着地下流体相带分布强烈地影响着地

8、下流体的流动，储层物性的变化与相类型极为相关。对于具有多种的流动，储层物性的变化与相类型极为相关。对于具有多种相带分布的储层来说，正确的相模型是精确建立储层物性模相带分布的储层来说，正确的相模型是精确建立储层物性模型的必要前提。型的必要前提。目的目的：储层参数分布模型的骨架：储层参数分布模型的骨架（相控建模技术的关键）相控建模技术的关键） 油气藏模拟中设计模拟网块大小和数量的根据油气藏模拟中设计模拟网块大小和数量的根据类型类型：千层饼状结构、拼合板状结构、迷宫状结构：千层饼状结构、拼合板状结构、迷宫状结构 据壳牌石油公司：据壳牌石油公司：K.J.Weber，L.C.Von Geuns，1990

9、储层结构地质模型储层结构地质模型知识回顾知识回顾储层结构地质模型示意图储层结构地质模型示意图知识回顾知识回顾同一沉积成因的层状砂体，砂体叠置、分布广同一沉积成因的层状砂体，砂体叠置、分布广单层砂体连续性好，厚度渐变单层砂体连续性好，厚度渐变单层水平渗透率横向稳定，垂向渗透率横向渐变单层水平渗透率横向稳定，垂向渗透率横向渐变单层间界线为储层性质变化线或阻流界线单层间界线为储层性质变化线或阻流界线发育沉积相：发育沉积相： 陆相陆相湖泊席状砂、风成砂丘等湖泊席状砂、风成砂丘等 海岸相海岸相障壁砂坝、海岸砂脊、海侵砂障壁砂坝、海岸砂脊、海侵砂 海相海相浅海席状砂、滨外砂坝、外扇浊积体浅海席状砂、滨外砂

10、坝、外扇浊积体井距大：井距大： 矩形井网矩形井网1000米米 三角形井网三角形井网1200米米 随机井网随机井网约约13口口km2一步建模法：一步建模法： 建立准确的三维储层结构模型较容易建立准确的三维储层结构模型较容易千层饼状储层结构模型千层饼状储层结构模型知识回顾知识回顾砂体拼合而成，砂体拼合而成，单元之间没有大的间距单元之间没有大的间距砂体连续性较好，储层内及层间偶而有低渗或非渗透夹层砂体连续性较好，储层内及层间偶而有低渗或非渗透夹层砂体间存在物性突变，砂体内可具有很强的非均质性砂体间存在物性突变，砂体内可具有很强的非均质性发育沉积相：发育沉积相： 陆相陆相辨状河砂体、点坝、湖泊辨状河砂

11、体、点坝、湖泊/ /冲积混合沉积冲积混合沉积 风成风成/ /干谷混合沉积干谷混合沉积 海岸海岸障壁岛与潮道充填障壁岛与潮道充填复合体复合体 河道充填河道充填/ /河口坝河口坝复合体复合体 海洋海洋风暴砂透镜体、中扇浊积体风暴砂透镜体、中扇浊积体井距中等：井距中等： 矩形井网矩形井网600米米 三角形井网三角形井网800米米 随机井网随机井网4口口/ /km2建立准确的三维储层结构模型难度一般，相控建模法建立准确的三维储层结构模型难度一般，相控建模法拼合板状储层结构模型拼合板状储层结构模型知识回顾知识回顾概念概念：C.L.Hearn，etc，1984；W.J.Ebanks，1987影响流体流动的

12、储层属性参数在各处相似、且岩层特点也相影响流体流动的储层属性参数在各处相似、且岩层特点也相似的纵、横向上连续的储集带单元。似的纵、横向上连续的储集带单元。流动单元不同，流体流动特征也不同流动单元不同，流体流动特征也不同由许多流动单元块体镶嵌组合而成，离散模型由许多流动单元块体镶嵌组合而成，离散模型 对油藏模拟及动态分析有很大意义，对预测二次采油和三对油藏模拟及动态分析有很大意义，对预测二次采油和三次采油的生产性能亦意义重大次采油的生产性能亦意义重大红色：一类流动单元红色：一类流动单元绿色：二类流动单元绿色：二类流动单元蓝色：渗流屏障蓝色：渗流屏障储层流动单元地质模型储层流动单元地质模型知识回顾

13、知识回顾长庆安塞油田坪桥水平井区长长庆安塞油田坪桥水平井区长6 61 1三维流动单元模型三维流动单元模型描述储层属性参数在三维空间上的变化和分布规律的模型描述储层属性参数在三维空间上的变化和分布规律的模型连续性模型（孔隙度模型、渗透率模型、流体饱和度模型）连续性模型（孔隙度模型、渗透率模型、流体饱和度模型）储层参数分布地质模型储层参数分布地质模型知识回顾知识回顾高精度储层参数三维分布模型高精度储层参数三维分布模型高级储层随机模拟方法高级储层随机模拟方法国际石油工业界的建模共识国际石油工业界的建模共识 要具有哪些建模技术，才能既适应勘探开发一体化的要求，要具有哪些建模技术，才能既适应勘探开发一体

14、化的要求，又能准确、有效地建立地下储层三维定量模型呢？又能准确、有效地建立地下储层三维定量模型呢？z必须能够满足不同勘探、开发阶段储层三维定量建模的要求必须能够满足不同勘探、开发阶段储层三维定量建模的要求油气藏评价及开发设计阶段油气藏评价及开发设计阶段开发方案实施及油气藏管理阶段开发方案实施及油气藏管理阶段注水开发中后期及三次采油阶段注水开发中后期及三次采油阶段建模要求：建模要求：满足评价井设计、储量计算、开发可行性评价、优化开发方案满足评价井设计、储量计算、开发可行性评价、优化开发方案模型类型：模型类型：概念模型、粗网格静态模型概念模型、粗网格静态模型基础资料：基础资料：大井距探井和评价井大

15、井距探井和评价井+地震资料地震资料模型精度：模型精度：分辨率较低（由地震垂向分辨率较低造成）分辨率较低（由地震垂向分辨率较低造成）油气藏评价及开发设计阶段油气藏评价及开发设计阶段油气藏评价及开发设计阶段油气藏评价及开发设计阶段储层概念模型：储层概念模型：潮控三角洲潮控三角洲（据薛培华，（据薛培华，19911991）构造背景下的的三维概念模型构造背景下的的三维概念模型古潜山三维地质模型古潜山三维地质模型简单或复杂构造三维地质模型简单或复杂构造三维地质模型粗网格储层三维静态模型粗网格储层三维静态模型Tidal current0 10 Miles建模要求：建模要求：可以优化开发实施方案及调整方案，如

16、确定注采井别、射孔方可以优化开发实施方案及调整方案，如确定注采井别、射孔方案、作业施工、配产配注及油气田开发动态分析等，以提高油案、作业施工、配产配注及油气田开发动态分析等，以提高油气田开发效益及油气田采收率。气田开发效益及油气田采收率。模型类型：模型类型：储层细网格静态模型储层细网格静态模型基础资料：基础资料：开发井网开发井网+探井、评价井探井、评价井+地震资料地震资料模型精度：模型精度：精度较高精度较高开发方案实施及油气藏管理阶段开发方案实施及油气藏管理阶段储层结构三维地质模型储层结构三维地质模型（沉积微相模型）（沉积微相模型）开发方案实施及油气藏管理阶段开发方案实施及油气藏管理阶段细网格

17、储层三维静态模型细网格储层三维静态模型复杂构造三维地质模型复杂构造三维地质模型储层结构三维理论地质模型储层结构三维理论地质模型储层结构三维地质模型储层结构三维地质模型（沉积（沉积-岩石微相模型）岩石微相模型）建模要求：建模要求：可以进行剩余油分布预测和挖潜、优化注水开发方案的调整、可以进行剩余油分布预测和挖潜、优化注水开发方案的调整、制定三次采油方案制定三次采油方案模型类型：模型类型：储层细网格预测模型储层细网格预测模型基础资料：基础资料：加密井、检查井加密井、检查井+开发动态开发动态+开发井网开发井网+探井、评价井探井、评价井+地震地震模型精度：模型精度：精度很高精度很高注水开发中后期及三次

18、采油阶段注水开发中后期及三次采油阶段建模要求：建模要求：可以进行剩余油分布预测和挖潜、优化注水开发方案的调整、可以进行剩余油分布预测和挖潜、优化注水开发方案的调整、制定三次采油方案制定三次采油方案模型类型：模型类型：储层细网格预测模型储层细网格预测模型基础资料：基础资料：加密井、检查井加密井、检查井+开发动态开发动态+开发井网开发井网+探井、评价井探井、评价井+地震地震模型精度：模型精度：精度很高精度很高注水开发中后期及三次采油阶段注水开发中后期及三次采油阶段国际石油工业界的建模共识国际石油工业界的建模共识 z要要真正地真正地贯彻贯彻多学科理论知识多学科理论知识和和实际生产经验一体化实际生产经

19、验一体化的的协同协同地质建模原则地质建模原则，确保，确保高质量、高精度地高质量、高精度地建立储层建立储层三维定量模型三维定量模型国际石油工业界的建模共识国际石油工业界的建模共识 z要要严格遵循严格遵循等时建模等时建模+ +成因控制储层相建模成因控制储层相建模+ +确定性建模约确定性建模约束随机性建模（相控储层建模）束随机性建模（相控储层建模）等一系列地质建模原则，以等一系列地质建模原则，以确保所建储层确保所建储层三维定量模型的准确性。三维定量模型的准确性。 储层地质体是在不同的时间段形成的，时间段不储层地质体是在不同的时间段形成的，时间段不同，储层形成规律有所差别。在建模过程中，若将同，储层形

20、成规律有所差别。在建模过程中，若将不同时间段的储层作为一个单元来模拟，必然会影不同时间段的储层作为一个单元来模拟，必然会影响建模精度。响建模精度。 应用等时界面来划分模拟单元，分单元建模，然应用等时界面来划分模拟单元，分单元建模，然后再将其组合为统一的储层模型。后再将其组合为统一的储层模型。 等时建模原则等时建模原则 沉积相分布有其内在规律。相的空间分布与层序地层之沉积相分布有其内在规律。相的空间分布与层序地层之间、相与相之间、相内部的沉积层之间均有一定的成因关系，间、相与相之间、相内部的沉积层之间均有一定的成因关系，因此，在相建模时，为了建立尽量符合地质实际的储层相模因此，在相建模时，为了建

21、立尽量符合地质实际的储层相模型，应充分利用这些成因关系，而不仅仅是井点数据的数学型，应充分利用这些成因关系，而不仅仅是井点数据的数学统计关系。统计关系。 相的成因关系主要体现于层序地层学原理及沉积模式方相的成因关系主要体现于层序地层学原理及沉积模式方面。面。成因控制储层相建模原则成因控制储层相建模原则 确定性建模约束随机建模原则确定性建模约束随机建模原则通过通过层序地层学层序地层学研究确定的研究确定的层序层序格架格架、等时界面及洪（湖）泛泥岩、等时界面及洪（湖）泛泥岩的分布。的分布。应用生产应用生产动态资料动态资料确定的井间砂确定的井间砂体的连通性对比等体的连通性对比等。 降低所建模型的不确定

22、性：应用确定性降低所建模型的不确定性：应用确定性信息限定随机建模过程信息限定随机建模过程簇 底 期 望 宽 度 期望簇厚河 道 轴簇 线簇 顶 期 望 宽 度河 道 轴簇 线概 率概率河道分布模式河道分布模式首先建立沉积（成岩、裂缝）相或储层首先建立沉积（成岩、裂缝）相或储层结构模型结构模型然后根据不同相的油藏参数定量分布规然后根据不同相的油藏参数定量分布规律，分相带进行井间插值或随机模拟，建律，分相带进行井间插值或随机模拟，建立油藏参数分布模型（如孔隙度、渗透率、立油藏参数分布模型（如孔隙度、渗透率、含油气饱和度三维分布模型）含油气饱和度三维分布模型）相控油藏属性建模原则相控油藏属性建模原则

23、相分布控制着储层分布相不同，油藏参相分布控制着储层分布相不同，油藏参数分布规律不同数分布规律不同储层以储层以三角洲前沿沉积三角洲前沿沉积为背景的油藏为背景的油藏，井网密度较大的情况下井网密度较大的情况下，由由于储层连通性较好于储层连通性较好，井网对储层有较好的控制井网对储层有较好的控制，可，可采用确定性建立采用确定性建立储层砂体框架的方法储层砂体框架的方法。储层以储层以河流相河流相为沉积背景的油藏为沉积背景的油藏，其，其储层结构变化较大储层结构变化较大，现有井现有井网不能完全控制储层砂体的空间展布网不能完全控制储层砂体的空间展布，某些随机性较强地质特征某些随机性较强地质特征,对对开发效果影响越

24、来越大开发效果影响越来越大，对这些小尺度地质现象的描述对这些小尺度地质现象的描述，必须用随必须用随机模拟的方法。机模拟的方法。三维地质建模方法选择原则三维地质建模方法选择原则 储层三维建模工作流程储层三维建模工作流程模型粗化相控物性模拟相模拟构造建模井资料、露头、沉积知识、变差函数 数值模拟网格 精细构造建模准确描述复杂的断块油藏 应用高分辩层序地层学理论及现代沉积理论进行精细地层划分与应用高分辩层序地层学理论及现代沉积理论进行精细地层划分与对比建立准确的地层格架对比建立准确的地层格架 秦皇岛秦皇岛32-632-6西区地层框架西区地层框架精细构造建模准确描述复杂的断块油藏秦皇岛秦皇岛32-632-6北区地层框架北区地层框架精细构造建模准确描述复杂的断块油藏锦州锦州9-39-3地层框架地层框架精细构造建模准确描述复杂的断块油藏绥中层绥中层36-136-1地层框架地层框架 在过渡沉积环境中模拟在过渡沉积环境中模拟沉积相带沉积相带海陆过渡相碳酸岩地台进(退)积三角洲沉积岩相目标的模拟沉积岩相目标的模拟河道、决口扇、砂坝水下溢岸，泥质夹层叶状砂体地震属性约束条件,多井约束条件,亚相带分布约束沉积环境模拟沉积环境模拟秦皇岛秦皇岛32