儲層建模方法學

主講人

吳勝和

石油大學（北京）什么是油藏地質模型？(Whatis…)為什么要建模？(Why…)怎樣建模?(Howto…)★油藏建模★建模概論★克里金插值★隨機建模★建模原則★油藏建模

建模概論基本概念建模目的建模步驟建模要求建模途徑第一章反映儲層地質特征三維變化與分布的數字化模型。

挪威潮坪相滲透率三維模型已粗化的模型

---可直接進入數模器（ReservoirGeologicalModel）儲層地質模型一、基本概念數值模型----三維數據體三維圖形顯示、任意旋轉、任意切片從不同角度顯示儲層的外部形態及其內部特點。構造模型儲層地質模型流體分布模型構造儲層流體油藏三要素★基本概念ReservoirGeologicalModel儲層/油藏構造模型儲層相（結構）模型

儲集砂體的大小、幾何形態及其三維空間的分布

儲層流動單元模型

影響流體流動的地質參數在內部相似的、垂向上和橫向上連續的儲集單元。

儲層地質模型儲集體分布模型儲層參數分布模型

儲層裂縫模型儲層參數在三維空間上的變化和分布儲層參數分布模型孔隙度模型滲透率模型流體分布模型含油飽和度模型?人們習慣于用二維圖形（各種小層平面圖、油層剖面圖）及準三維圖件（柵狀圖）來描述三維儲層，如用平面滲透率等值線圖來描述一套（或一層）儲層的滲透率分布。?這種描述存在一定的局限性，關鍵是掩蓋了油藏的層內非均質性乃至平面非均質性。?地下油藏是在三維空間分布的。二、建模目的油藏建模可從三維空間上定量地表征油藏的非均質性，因此，可克服用二維圖件描述三維油藏的局限性。★建模目的1.能更客觀地描述油藏（儲層）有利于油田勘探開發工作者進行合理的油藏評價及開發管理油藏評價及開發設計階段abcab

c

目的：油藏評價、儲量計算、開發可行性評價、優化油田開發方案目的意義：優化開發實施方案及調整方案服務，如確定注采井別、射孔方案、作業施工、配產配注及油田開發動態分析等。開發方案實施及油藏開發管理階段注水開發中后期及三次采油階段目的：剩余油分布預測優化注水開發調整及三次采油方案儲量計算單元：原則上以油藏（一個油水系統）為計算單元。縱向上：油組、砂組、小層、單層橫向上：一個圈閉，或更小單元。★建模目的2.可更精確地計算油氣儲量常規的儲量計算儲量參數（含油面積、有效厚度、孔隙度、含油飽和度等）均用平均值來表示。（忽視了儲層非均質因素）應用三維油藏模型中的三維網格計算儲量，而不僅僅是根據平面圖及對應的平均值來計算，可大大提高儲量計算精度。孔、滲、飽面積、有效厚度三維網格應用三維油藏模型進行儲量計算輸入參數三維相模型有效儲層網格模型

孔、滲、飽面積、有效厚度三維網格氣油界面和油水界面三維孔隙度模型三維含油飽和度模型

原油密度：

體積系數：

?三維油藏數值模擬要求輸入三維油藏地質模型或四維油藏地質模型（不同開發時間的三維地質模型）。?油藏數值模擬成敗的關鍵在很大程度上取決于三維儲層地質模型的準確性。?粗化的(Upscaling)三維儲層地質模型可直接作為油藏數值模擬的輸入。★建模目的3.有利于三維油藏數值模擬三維網塊化(3Dgriding)三維數據體建立油藏地質特征三維分布的數字化模型。三維儲層預測（ReservoirGeologicalModeling）油藏地質建模★基本概念三、建模步驟數據準備油藏數模三維構造建模三維相建模三維儲層參數建模模型粗化數據來源：巖心、測井、地震、試井、開發動態★建模步驟1.數據準備地質信息與解釋

地震信息與解釋測井信息與解釋油藏工程信息與解釋基本數據類型包括三類：地層數據構造數據儲層數據★建模步驟地層數據地層對比（層序地層學）3093282011765318168233778531338811857993121781395.375730885.89481777.959770.602306408196776631625.13581768.41719.02231197.99381536.64716.50331320.84782013.903777.85530957.33781858.553779.9653065782169765.5………………構造數據構造解釋斷層多邊形文件31376.8481200.2169031453.3581263.01688.70531544.5881345.73686.92331721.6781525.52682.80231916.7281749.92676.90731993.6881848.13673.93132044.0181921.69671.73732100.1482032.86668.23532145.2182132.44672.58332182.1882210.8685.89132275.6982406.62729.6132305.8682475.5737.17932372.6382641.68735.19732443.1482814.61728.663斷層多邊形文件地震層面文件★建模步驟儲層數據井眼數據地震數據動態數據

---井間預測的硬數據（harddata）井模型：砂體（相）、孔隙度、滲透率、含油飽和度等數據★建模步驟井眼數據：（巖心分析和測井解釋）----井間預測的軟數據(softdata)連續屬性：層速度、波阻抗、振幅、頻率等離散屬性：波形結構等★建模步驟地震數據儲層連通性信息

----儲層建模的硬數據;流動邊界信息

----儲層建模的軟數據;儲層參數數據

----儲層建模的軟數據★建模步驟多井測試數據：動態數據：單井測試數據單井產吸剖面數據多井測試數據生產數據★數據集成與匹配深度匹配：深度域與時間域關系匹配：井眼（地質與測井）

井間（井眼與地震）數據分析

構造模型反映儲層的空間格架。因此，在建立儲層屬性的空間分布之前，應進行構造建模。構造模型由斷層模型和層面模型組成。

輸入：地震構造解釋多井地層對比★建模步驟2.構造建模

（地層-構造格架的建立）三維斷層(fault)模型三維層面（horizon）模型比例型：內部層面與頂、底面平行退覆-剝蝕型：內部層面與底面平行，而與頂面呈銳角相交超覆型：內部層面與底面呈銳角相交，而與頂面平行地層疊置型式★建模步驟(1)三維網格化（3Dgriding）網塊尺寸越小，標志著模型越細；每個網塊上參數值與實際誤差愈小，標志著模型的精度愈高。(精細油藏描述)3.儲層建模三維網格賦值離散屬性：相、流動單元連續屬性：孔、滲、飽★建模步驟(2)三維網格賦值核心是對井間儲層進行多學科綜合一體化、三維定量化及可視化的預測。油藏地質建模----油藏描述的核心。（三維儲層預測）（相控）油藏描述ReservoirDescription70年代斯侖貝謝公司提出的以測井為主的RDSReservoirDescriptionService對油藏各種特征（圈閉、儲層、流體）進行三維定量描述和預測最終成果：建立反映油藏特征的三維油藏地質模型。油藏地質建模是油藏描述的核心。計算機內存和速度的限制（常規的黑油模型網格節點數一般不超過30萬個）。

模型粗化（Upscaling）是使細網格的精細地質模型“轉化”為粗網格模型的過程，使等效粗網格模型能反映原模型的地質特征及流動響應。

4.模型粗化目的：油藏數值模擬平面網格設置粗化網格設置25×25m100×100m垂向網格設置表垂向1676個網格108個網格根據油藏數值模擬的要求，需要輸入的地質模型粗化參數包括：NTG、孔隙度、滲透率、含油飽和度等。NTG：算術平均孔隙度：算術平均滲透率：全張量含油飽和度：算術平均粗化計算

NTG粗化模型孔隙度粗化模型含油飽和度粗化模型

X方向滲透率粗化模型

Y方向滲透率粗化模型

Z方向滲透率粗化模型四、建模要求黑箱（黑色系統）灰色系統（系統部分信息已知，部分信息未知）“白化”模型井資料地震資料動態資料儲層建模是一個“白化”過程相（砂體）儲層參數“白化”模型中總是存在不確定性客觀原因：

儲層系統的復雜性資料的不完備性

方法技術的局限性主觀原因：

研究者因素121113333121113333121113333“不確定性最小化”“不確定性評價”建模基本要求：儲層系統：不同層次的儲集單元

★儲層系統的復雜性主要分為6級界面分級Miall(1985,1988,1991,1996)儲層的層次性

1級和2級界面表示微型（microform）和中型(mesoform)底型沉積物內的界面。1級界面：交錯層系（cross-beddingset）的界面，界面上很少或沒有侵蝕。巖心上界面不明顯，可通過交錯前積層（cross-bedforesets)的削蝕或尖滅來識別。Cosetofplanarcross-beddingshowing1stBS,Cretaceous,BanksIsland,ArcticCanada2級界面:簡單的層系組（simplecoset）界面。代表流動條件或流動方向的變化，無明顯時間間斷，無明顯侵蝕作用。

界面上下有巖性變化（與1級界面的區別）。Two2stBSencloseabedofplane-laminatedsandstone3級界面:巨型底型內的橫切(cross-cutting)侵蝕面，其傾角小（一般小于15o），并以低角度削蝕下伏一個或多個交錯層系。其上通常披蓋著內碎屑泥礫，界面上下相組合相似。

3級界面為巨型底型內的大規模再作用(reactivation)面或增生(accretion)面

3級和4級界面與巨型底型（macroform）（包括側向加積LA和順流加積DA）有關。3stBSwithinasandstone-dominatedlateral-accretiondepositsAmacroform,probablyoflateral-accretiontype,withseveralinternalthird-ordererosionsurfacesindicatingchangesinaccretiondirection.4級界面:巨型底型的上界面。一般為平至上凸狀。

河道復合體內小河道的底部沖刷面，

決口相巖性體的邊界面3、4級界面在單井中很難區分。

相同：低角度、泥屑

差異：

4級界面上下巖相組合變化

3級界面限定的單元一般小于0.1km2Adownstream-accretedmacroformboundedatthetopbyaconvex-upfourth-ordersurface5級界面:大型砂席（majorsandsheet），如河道充填復合體的界面。一般為平至微向上凹，以切割-充填地形及底部滯留礫石為標志。Alateral-accretiondeposits4mthick,restingonamajorfifth-ordersurfaceandcappedbyagradationalfourth-ordersurface6級界面:限定河道群或古河谷群的界面。相當于段或亞段（作圖的地層單元）的界面。Twomajorsixth-ordersurfacesdividethisunitintothreesubmembers,whichcanbetracedforabout200km.Themiddlesubmenbercontainsascourhollowabout200mwide,flooredbyaconcave-upfifth-ordersurface.(1)打開黑箱巖心：巖心觀察描述（相分析、裂縫分析）巖心實驗室分析1.巖心資料資料特點優點：準確，精度高（小于0.1m）缺點：取心局限

無橫向信息

★資料的不完備性自然伽瑪自然電位電阻率（感應）聲波測井中子測井密度測井地層傾角測井全波測井成像測井2.測井資料測井：測井相分析測井儲層評價測井裂縫分析資料特點優點：提供連續的垂向信息垂向分辨率較高（0.5m）不足：解釋精度有待提高（如滲透率）缺點：一孔之見、無橫向信息

動態測試：產能分析儲層質量分析儲層連通性分析單井試井多井試井示蹤劑測試RFT測試產液剖面吸水剖面生產數據封隔器液壓標準工具（HRT）壓力控制測試器伸縮接頭、安全接頭井口主閥控制頭防噴器3.測試與動態資料資料特點

優點：動態，接近實際

缺點：單層測試少、測試總量少測量的工程問題與解釋問題儲層參數為平均值無三維信息單井試井多井試井示蹤劑測試RFT測試產液剖面吸水剖面生產數據二維地震三維地震四維地震井間地震4.地震資料地震：地層（儲層）對比地震相分析地震儲層預測優點：橫向覆蓋廣（可達2525m）缺點：垂向分辨率低多解性強資料特點地震資料垂向分辨率低（為主波長的1/4，一般為20米左右），比測井資料的分辨率（一般0.5m左右）低得多。

常規的三維地震很難分辨至單砂體規模，而僅為砂組或油組規模，而且預測的儲層參數(如孔隙度、流體飽和度)的精度較低，

往往為大層段的平均值。分辨率問題分辨率問題多解性問題多解性問題圈閉預探沉積體系大相/亞相有利儲集帶（油組）盆地/凹陷/二級構造帶規模地震資料、鄰井資料信息的不完備性主要問題：地震資料的多解性油藏評價亞相孔隙度分布（井眼滲透率）（分類評價與分布）（砂組）（油藏規模）大井距的探井、評價井地震資料主要問題：井少地震資料的多解性地震資料的分辨率開發早期微相孔隙度分布滲透率分布流動單元分布（小層、單層）（油藏規模）開發井網+評價井+地震資料主要問題：井少（相對于預測目標）地震資料的分辨率地震資料的多解性開發中后期

構型孔隙度分布滲透率分布流動單元分布（單層）（油藏/開發井組規模）

開發井網+加密井+動態資料+（開發地震）主要問題：井距大于儲層的變化圈閉預探油藏評價開發早期開發中后期大井距的探井、評價井地震資料開發井網+評價井+地震資料

開發井網+加密井+動態資料+（開發地震）地震資料、鄰井資料基礎資料資料越來越多，研究精度越來越高對橫向預測精度的要求越來越高精度要求地層垂向橫向對比精度精度地震資料總是不完備十米-米級百米-數十米級數百米級十米級數分米-數十米-

米級百米級米級數分米級-數米-

數十米級數十米級米級數百米級

十米級

多學科資料與方法的綜合運用儲層地質理論的深刻理解資料：巖心、測井、地震、動態方法：地質、測井、地震、油藏工程、數學、計算機機理與模式儲層分布與構型孔隙演化與孔隙結構裂縫形成與分布儲層非均質性流動單元與剩余油儲層敏感性“不確定性最小化”“不確定性評價”確定性建模：(Deterministicmodeling)

對井間未知區給出確定性的預測結果

隨機建模(Stochasticmodeling)

應用隨機模擬方法，對井間未知區給出多種可能的預測結果。確定的不確定而需預測的建模途徑井眼地震五、建模途徑

對井間未知區給出確定性的預測結果。1.確定性建模儲層地震學方法（地震資料的確定性轉換）

儲層沉積學方法（對比方法）常規插值與克里金插值（插值方法）

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應用地震資料研究儲層的幾何形態、巖性及儲層參數的分布。儲層地震學方法地震屬性地質參數確定性建模