碳酸鹽巖儲層評價技術介紹第1頁，課件共33頁，創作于2023年2月主要內容1、研究意義及現狀2、碳酸鹽巖儲層基本特征3、碳酸鹽巖儲層的主控因素4、碳酸鹽巖儲層綜合評價技術第2頁，課件共33頁，創作于2023年2月（1）意義從全球范圍看，碳酸鹽巖儲層占沉積巖的20%，卻占油氣探明儲量的50%以上；在我國，近年來隨著對海相碳酸鹽巖油氣勘探的不斷深入，在渤海灣、塔里木、鄂爾多斯、四川盆地相繼發現了多個大、中型油氣田，展示了碳酸鹽巖勘探的巨大潛力；在四川盆地，中石油和中石化分別于上世紀末和本世紀初發現了渡口河、鐵山坡、羅家寨和普光等多個大中型氣田，成為我國油氣勘探的重點和熱點地區之一；隨著我國“西氣東輸”工程的逐部實施，迫切需要尋找更多的天然氣資源，四川盆地就是其重要戰略接替區之一。因此進行碳酸巖鹽儲層研究具有重要的意義。

第3頁，課件共33頁，創作于2023年2月（2）研究現狀由于碳酸鹽巖沉積時代久遠，經歷了多次構造運動，遭受強烈的風化、剝蝕和淋濾作用，地層非均質性強，導致碳酸鹽巖儲層的定量評價成為碳酸巖鹽油藏研究的主要技術難題之一。目前碳酸鹽巖儲層的研究已從碳酸鹽巖沉積環境、成巖環境、成巖作用等方面的研究發展到定量評價與預測的研究階段。伴隨著計算機的廣泛應用，其研究內容和研究手段在上世紀末獲得了迅速發展。除了象采用CT層析技術等新手段外，碳酸鹽巖儲層研究以將石油地質、測井、物探、試井、油層保護等學科領域緊密地聯系在一起，單純的沉積學手段研究碳酸鹽巖儲層已經落后于時代的步伐，碳酸鹽巖儲層評價工作已逐漸從原來的儲層描述向儲層定量化預測方向發展。第4頁，課件共33頁，創作于2023年2月1、研究意義2、碳酸鹽巖儲層基本特征3、碳酸鹽巖儲層的主控因素4、碳酸鹽巖儲層綜合評價技術主要內容第5頁，課件共33頁，創作于2023年2月主要內容1、研究意義2、碳酸鹽巖儲層基本特征3、碳酸鹽巖儲層的主控因素4、碳酸鹽巖儲層綜合評價技術第6頁，課件共33頁，創作于2023年2月（1）人工神經網絡裂縫評價技術成像測井資料雖然能夠準確地識別裂縫，但由于很難每口井進行成像測井，因此如何對沒有成像測井的井段進行裂縫的識別和評價，是目前單井裂縫評價的一個難點。人工神經網絡裂縫評價技術以巖心資料為基礎，以成像測井資料的響應特征為約束條件，充分應用神經網絡的高度容錯能力和聯想能力，利用模式識別的方法進行裂縫發育層段及裂縫發育程度進行預測和評價。

①

原理②人工神經網絡簡介人工神經網絡技術是最近三、四十年發展起來的一個新的研究領域。從數理角度來看，它是一個非線性系統，具有一般非線性系統全部特性的同時,并呈現高維性、自組織性及模糊性等優良特征。由于其強大的數理功能及方法優勢,并隨著計算機技術的發展，近年來得到廣泛應用。第7頁，課件共33頁，創作于2023年2月在神經網絡學習算法中,使用最廣泛、最直觀、也最為成熟的算法是有監督學習算法中帶隱含層的誤差反向傳播學習算法，簡稱ＢＰ算法。典型的ＢＰ網絡是三層前饋階層網絡,即輸入層、隱含層(也稱中間層)和輸出層。神經網絡結構示意圖③人工神經網絡的特點A.人工神經網絡具有很強的分類能力B.人工神經網絡為非線性映射C.人工神經網絡具有很強的容錯性D.人工神經網絡是一種隱式模式識別方法第8頁，課件共33頁，創作于2023年2月④人工神經網絡的改進在實際應用中，我們發現常用的BP學習算法（基于最大梯度下降法）存在有一些不足：①易收斂于局部極小點；②學習算法的收斂速度慢；③學習速率不易控制，易出現震蕩現象。改進的混合算法神經網絡訓練目標函數曲線圖

常規BP神經網絡訓練目標函數曲線圖

通過研究，將具有全局尋優特性的模擬退火算法（SA）和快速收斂的局部尋優變尺度算法（BFGS）有效地結合，提出了一種快速、高效的前向網絡混合學習策略，即SA-BFGS混合算法來訓練網絡。該法能極大地改進前向網絡的收斂速度與收斂性能。

第9頁，課件共33頁，創作于2023年2月⑤應用實例用神經網絡技術對裂縫發育程度進行分級評價,不需要建立任何測井響應方程,也不需要提供任何經驗公式,只需要利用一定的網絡模型,用一定的計算方法,用研究地區有代表性的已知樣本,對網絡進行訓練,然后就可用學習好的網絡對未知井段進行裂縫評價和預測。A.BP網絡設計

選擇對裂縫反映比較靈敏的測井曲線，如深淺雙側向電阻率、密度、中子孔隙度及聲波時差、自然伽瑪等作為輸入向量，輸出層為裂縫綜合評價指數。裂縫預測網絡模型圖第10頁，課件共33頁，創作于2023年2月B.參數的歸一化同時由于各種測井方法的地質、物理響應機制不同，各種測井曲線的量綱、數量級以及測井儀測量狀態也存在著差異。這樣就必然會在井與井之間產生以刻度因素為主的誤差。對所有參與訓練的密數據進行級差正規化處理，對這些參數都取其相對值，以消除井間系統誤差和提高訓練精度。

C.網絡訓練網絡的輸入向量為經過參數歸一化后的數據，教師信號為經過成像測井標定的裂縫綜合評價指數。裂縫綜合評價指數被劃分為4個等級,即不發育、較發育、發育及最發育4個級別,分別為：<0.1,0.1～0.4,0.4～0.6及0.6～1。取合適的網絡學習率，學習步長，誤差，網絡經過873次迭代后收斂，得到預測模型的網絡權系數和閥值矩陣。第11頁，課件共33頁，創作于2023年2月D.儲層裂縫段的識別和評價利用單井的測井數據，經過歸一化處理后，代入預測模型，即可進行裂縫的識別和評價。

裂縫發育段F.可靠性檢驗用人工神經網絡進行裂縫識別和評價以后，可用三種方法進行了檢驗：一是利用實際巖心觀測資料進行檢驗；二是利用成像測井資料與神經網絡裂縫解釋結果進行對比；三是利用生產動態資料進行檢驗。第12頁，課件共33頁，創作于2023年2月日產油66.47方裂縫發育程度評價結果與試油結果十分吻合第13頁，課件共33頁，創作于2023年2月（2）裂縫預測技術①

構造數值模擬法：原理：該方法從導致裂縫產生的主要因素──構造應力著手，用計算力學方法對導致裂縫產生的構造應力場進行定量（或相對定量）模擬計算，然后結合地質學的方法預測構造裂縫的發育程度、裂縫方位和性質。它包括兩個方面的研究內容：A.構造應力的模擬；以彈塑性力學和巖石力學為基礎，以數值分析的有限元技術為手段，以研究區內的構造（褶皺、斷裂等）形跡為依據來模擬并計算出構造形成時期的應力場特征，使構造應力的研究達到定量化；第14頁，課件共33頁，創作于2023年2月B.裂縫的評價和預測對裂縫的預測是以數值模擬得到的構造應力場為基礎，結合巖石破裂理論、巖石力學性質以及地質特征等，確定巖石斷裂破壞的判據；最終根據構造應力和巖石破裂判據，預測裂縫、評價裂縫的發育程度和有效性。

構造數值模擬裂縫預測流程圖裂縫預測流程：第15頁，課件共33頁，創作于2023年2月地震解釋層位和斷層面解釋數據輸入建立三維構造模型靜態恢復檢驗構造解釋合理性動態恢復和正演計算地層的應變量預測裂縫分布②平衡剖面法：原理：通過構造反演和正演進行裂縫預測的方法是一種地質成因法。它通過對地層的構造發育史進行反演和正演來計算構造運動對地層產生的應變量。用應變量作為主控參數，同時考慮地層厚度、巖性、裂縫發育方向等參數對裂縫發育的相對富集帶及主要發育方向進行預測，并可以對裂縫的開啟性作出分析。利用現今應力場預測裂縫開啟性裂縫預測流程：平衡剖面法裂縫預測流程圖第16頁，課件共33頁，創作于2023年2月③應用情況簡介：這兩種方法已用于預測碳酸鹽巖、致密砂巖的構造裂縫，在四川各礦區、貴州、新疆克拉瑪依油田、塔里木油田、遼河油田、中石化南方公司等油田都進行過應用研究，取得了很好的效果，結果得到現場專家的廣泛認可。

④平衡剖面法應用實例（遼河某碳酸鹽巖油田）A.巖心、野外露頭裂縫觀察巖心裂縫間距頻率分布統計圖巖心裂縫傾角頻率統計直方圖巖心裂縫方位統計圖第17頁，課件共33頁，創作于2023年2月

巖心

宏觀

微觀

野外露頭

巖心觀察

鑄體薄片

掃描電鏡CT照片提供裂縫性儲層模型原模型

表征參數和物性參數的描述

主要儲集空間類型及特征第18頁，課件共33頁，創作于2023年2月B.裂縫的測井識別和解釋裂縫

①常規測井資料

②成像測井資料第19頁，課件共33頁，創作于2023年2月C.建立構造模型第20頁，課件共33頁，創作于2023年2月D.裂縫預測X1X4X2X7X6X5X3

雖然NEE—NE向廣泛分布，但離散程度較高，只有與NW、WE向的裂縫有機配置才能形成有效的儲層滑動趨勢擴張趨勢滲漏因子第21頁，課件共33頁，創作于2023年2月預測有利區預測次有利區已開發區（有利區）日產油60.3t獲工業油流第22頁，課件共33頁，創作于2023年2月（3）儲層建模技術①

儲層建模技術的作用：建立儲層地質模型是儲層研究的最高階段。隨著計算機技術革命的突飛猛進，儲層建模技術已從理論研究發展成為一門最廣泛應用的儲層表征技術，成為近年來國內外油氣勘探開發、儲層研究與評價中的一個熱門課題。A.為油藏數值模擬提供定量地質模型。B.將測井、構造、沉積、巖石物性等研究成果進行綜合一到一個完整的三維模型內，為進一步的地質研究提供依據和基礎。C.在油藏開發階段同樣需要對井間的儲層物性進行評價和預測。但常用的，基于地震資料的儲層預測技術由于地震資料的分辨率已經無法滿足開發地質的要求。根據鉆井、測井、地震等多種資料，利用地質統計的方法對井間儲層變化進行預測是地質建模技術的主要任務之一。D.油藏開發到一定程度之后，剩余油氣的評價是一個很重要的課題。精細地質模型可以在微構造落實、儲層單元三維空間展布研究等方面提供可靠的依據和成果。第23頁，課件共33頁，創作于2023年2月地質建模技術確定性建模隨機建模地震學方法沉積學方法克里金方法以目標物體為模擬單元的方法以象元為模擬單元的方法高斯模擬指示模擬法分形模擬模擬退火標點過程法截斷高斯模擬指示模擬法②

地質模型的建立方法：第24頁，課件共33頁，創作于2023年2月⑴確定性建模與隨機建模相結合的原則

⑵等時建模原則

⑶相控建模原則

盡量應用確定性信息來限定隨機建模過程，最大限度降低模型的不確定性

應用層序地層學原理確定等時界面,并利用等時界面將沉積體劃分為若干等時層。在建模時,按層建模,然后再將其組合為統一的三維沉積模型。

分相(砂體類型或流動單元)進行井間插值或隨機模擬,進而建立儲層參數分布模型。③儲層建模的一般原則：第25頁，課件共33頁，創作于2023年2月構造模型相模型儲層參數模型建模流程框架圖約束相控沉積相建模儲層參數建模測井、地震、露頭等多學科數據庫地質概念模型構造建模優選建模方法隨機模擬確定統計特征參數確定性模型儲層參數輸出儲層格架模型地震處理測井解釋露頭研究取心分析④儲層建模的一般流程：第26頁，課件共33頁，創作于2023年2月⑤碳酸鹽巖儲層建模中的主要問題：B.碳酸鹽巖油氣藏的井網較稀，井距較大，給變差函數的求取帶來困難；A.碳酸鹽巖儲層影響因素復雜，非均質性強，儲層橫向變化大，給井間儲層參數的預測帶來難度；C.碳酸鹽巖儲層儲集空間類型多樣，既有孔隙、裂縫，還有溶洞，不同的儲集空間所表現出來的儲滲特性差別巨大，其分布規律及影響因素也各不相同，這給井間儲層參數預測帶來困難；D.碳酸鹽巖儲層嚴重的非均質性，需要我們進行三維可視化和交互式編輯，修正一些井點控制不到的地方；由于碳酸鹽巖儲層比碎屑巖儲層具有更大的復雜性和更強的非均質性，其研究難度遠比碎屑巖儲層大。從目前國內外研究情況來看，還沒有現成的、成熟的碳酸鹽巖儲層建模經驗可以借鑒。第27頁，課件共33頁，創作于2023年2月⑥碳酸鹽巖儲層建模的基本思路和對策：A.優選在三維可視化和交互編輯方面具有強大功能的儲層建模軟件，進行精細地質建模工作，并對建模工作進行嚴格、細致的質量控制；B.通過引入地震數據（包括地震屬性、反演結果、地震相資料）作為約束，提供空間上儲層屬性分布的一種趨勢，對于碳酸鹽巖儲層建模是非常有意義的；C.針對碳酸鹽巖油氣藏井距大，井數少，無法直接用井數據求出平面上變差函數的特點，可以引入含有豐富信息的地震資料，可以反映出儲層參數分布的結構特征；D.針對碳酸鹽巖儲層儲集空間類型多樣的特征，在進行碳酸鹽巖儲層建模時，應該按照不同的儲集空間類型（溶洞、裂縫、孔隙），根據其各自的特征，分別采用不同的建模方法；E.對于灘、礁相碳酸鹽巖儲層，由于其在形成和演化過程中，沉積作用對其孔隙的控制作用極為明顯，因此在建立孔隙三維模型時，應采用相控建模原則。第28頁，課件共33頁，創