三维地质建模

三维地质建模技术在定边油田中的应用petrel软件自上个世纪九十年代，建模软件诞生以来，建模软件得到了不断的发展。从刚开始的简单构造建模到现在的精细、复杂的建模，产生了很多建模软件。根据本设计要求，我选择斯伦贝谢公司的petrel2009建模软件(如下图4-1)。图4-1petrel软件模型建立界面Petrel是一种三维可视化建模软件，在众多建模软件中它在国际上占主导有十分重要的地位。Petrel软件在地质建模方面得到了比较广泛的应用，如地震解释、构造建模、岩相建模、油藏属性建模和油藏数值模拟显示等，因而使从事地质工作者可以获得更多的信息，为石油工业做出更大的贡献。同时为了满足油藏和地质工作者定位要求，Petrel中也采用了一些先进技术：有效的构造建模技术、精确的三维网格化技术、沉积相模型建立技术和虚拟现实技术等。Petrel软件能够给开发工作提供详细的信息来使开发成本最大化地降低。它不仅能使人们对油藏内部细节的认识得到提高，而且能够准确描述透视油藏属性的空间分布、计算储层地质储量、估算开发的风险、设计井位和钻眼轨迹，发现隐蔽性油藏和剩余油藏[26]。同样重要的是，Petrel使管理者不再局限于传统的方式来做开发决策，他们根据软件所提供的数字模拟及虚拟现实技术和专业人员一起通过现实资料与虚拟技术结合，认真研究目的层的储油物性和岩性，运用不同思路的模型建立和模拟结果，降低开发风险优化生产方式。Petrel软件能够为地质模型的精细研究提供更快、更精确和更经济等优良的特性。储层地质建模的步骤储层三维建模过程一般包括以下环节：数据准备、构造模型、储层属性建模、图形显示，具体的储层建模的基本步骤（见图4-2）。基本数据一般有：(1)坐标数据：包括井位坐标、地震测网坐标等；(2)分层数据：包括各井的砂组、油组、小层、砂体的划分对比数据，地震资料解释的层面数据等；(3)断层数据：包括断层位置、断点、断距等；(4)储层数据：储层数据是储层建模中最重要的数据，其中包括井眼储层数据、地震储层数据和试井储层数据。图4-2储层建模流程图分析原始数据、划分研究区域井基础数据的输入斜井轨迹数据的输入井分层数据的输入测井曲线的输入输入数据网格划分生成层面生成层位构造模型测井曲线粗化数据分析序贯指示的应用用用序贯高斯的应用沉积相模型结果分析数据的准备与输入本设计中所用于建模的数据包括：主要的目的层的层面构造数据、井点坐标以及储层分类等数据。基础数据部分包括四个：井基础数据(Wellhead)、斜井轨迹数据(Wellpaths)、井分层数据（Welltops）以及测井曲线(Welllogs)。(1)井基础数据：其中包括井名、井口x、y坐标、井口高程(KB)、井起始深度(top)、井底深度(baseMD)、井别类型(symbol)等，本次设计基础数据见下表（见表4-1）。表4-1井位坐标数据表对以上的井位数据进行加载。WellNameX-CoordY-CoordTop_DepthBottomDepthKBSymbolA10456979.06376782712.41201499.87902415.80280.000004A15456645.05816781579.73301808.89472083.82440.000004A16456510.40556784012.02001805.45392155.36410.000003B1457324.81206785978.88701754.20173014.09240.000006B2458003.13346785817.93001467.48812627.40480.0000010B4457617.89116785129.57901496.85632756.74700.000004B8457746.93566787092.61401886.75562471.66680.0000015B9456727.65726785559.44601731.91712991.80780.0000028C1453062.30376786788.35501901.28732366.96680.000006C2454634.99906787607.12101924.83622470.28030.000004C3456244.15326788724.74901852.23082433.52150.000002G4454640.18726786210.63101808.00392563.53910.000002C5453503.72216783001.79701803.60092337.45630.000002C6451503.83736781788.24301876.22232472.75630.000002C7452119.17606784852.46701771.79192573.03540.000002首先进行井头数据的加载，加载后会出现如图（4-3）的图像。图4-3加载井头数据图然后加载井斜数据，如图（4-4）所示井轨迹会出现弯曲。图4-4加载井斜数据图然后通过加载测井曲线数据后可以得到图（4-5），其中井曲线加载图包括总孔隙度（PORT）、渗透率、储层分类（XEIE）等井项目数据和测井项目数据。图4-5加载井曲线数据图再加载分层数据得到如图（4-6）所示，其中分层数据包括深度、层位名、井名等。图4-6加载分层数据图最后加载以上所有基础数据以后可见图（4-7）：图4-7数据加载图构造模型构造模型是储层空间分布建立的前提，因此应先进行构造建模[27]。构造模型包括断层模型和层面模型[28]。由于本文不涉及断层，故不必建立断层模型。在构造模型的建立时，第一步由高分辨率层序地层学得出单井分层数据作为输入数据源导入petrel软件中，应用克里金插值法建立grid文件，形成层面数据，然后建立层面模型，最后进行三维网格化。构造模型可以提供比较准确的地层框架来建立沉积相建模。网格划分划分网格是建立地质模型的基础。在划分网格的过程中，网格步长的确定相当的重要。建模过程中需充分考虑网格大小的合理性，网格过大，模拟精度不够，网格过小，影响模拟的速度，因此通常在平面上，网格的大小一般小于最小井距，这样可以保证每个网格中最多只有一口井，纵向上充分考虑储层的非均质性，对薄储层细分的层数较厚层要少，这样可以有效地减少薄层砂体的缺失。网格化形成的过程就是一个空间网格生成的过程，网格化是以建立均匀分布的矩形网格单元为目的、将之前所划出的矩形边界转换过来作为网格的边界、首先是在I、J方向上定义网格的大小，生成一个网格骨架(见图4-8)，网格骨架定义了空间的结构，地层层面在其后会被插入其中，这时的网格和K值暂时没有关联，建立的网格骨架不能代表任何表面，只分成了顶部、中部和底部三层（见图4-9），通过这种先不定义K的方式，可以使得模型在增加或者改变数据的时候结构保持不变。以下图形分别是通过网格划分后所形成的平面和三维网格示意图，能够更加形象的展现出储层构造。图4-8I×J方向上网格的划分图图4-9三维网格构造图层位形成层位的实质就是在3D骨架网格中加入层面，分层数据是用来校正层面的，首先是形成层面的顶面，从顶面向下作为底面，通过得到的层面再形成空间结构，并在每层中形成平面网格，得到构造模型。根据储层非均质性的刻画要求以及保证建模精度，本次建立储层的三维地质模型的网格尺寸为15m×15m，并且加入5个层面，I×J方向上网格数目共100×100=10000个(I方向有100个网格，J方向有100个网格)，因此模型的网格总数为100000个（见图4-10）。图4-10加入层面后构造图层位形成之后，需要再进一步对其进行细分，细分层只是网格精细化的一个过程。用户可以对单元的厚度、个数及比例数进行设置来定义网格垂向上的分辨率。给定单元的厚度以后，zone的划分既可根据顶部也可依据底部来确定。通常，最薄相的厚度是对小层厚度的模拟。然而，有相当重要的一点需要被记住，当对小层的厚度进行减少时，单元的数目将会增多，所以在进行模拟是不要插入太多的细节。该构造中将每个层位细分为5个小层，细分后顶面构造图（见图4-11）。图4-11顶面构造图沉积相模型的建立测井曲线的粗化在进行建模时，整个建模区域是按照三维网格来进行划分的，而实际的测井曲线里的数据采样间隔一般为0.125米，比划分的网格要细得多，在一个三维网格里往往包含了多个测井曲线的数据，在建模过程中，对于己知网格的数据，每个网格只能对应其中的一个数据，这就要求测井曲线要均匀分布，即离散化。因此必须对测井曲线进行粗化[29]。4.5.2数据分析通过将所有数据输入到petrel中并分别对每层都进行数据分析，将分析结果综合绘制如图4-12、图4-13、图4-14所示。图4-12砂体概率分布第一层第二层第三层第四层第一层第二层第三层第四层图4-13变差函数图图4-14数据离散图通过对以上所有图分析，数据分析是相建模过程中十分重要的一步，利用所给有关储层的数据可以更加准确地对建模工作进行解释，了解地质特性。数据分析分为对离散数据的分析和连续数据的分析。第一层第二层第三层第四层应用序贯指示建立沉积相模型序贯指示模拟方法是储层建模中最常用的方法，序贯指示模拟方法是采用不同的变差函数对不同变量进行模拟的方法。在模拟的过程中，同时要考虑不同变量的不同特点，因此本次设计选用序贯指示模拟方法来模拟沉积相[30]，沉积相模拟图如下（图4-15）图4-15沉积相模拟图建立沉积相模拟图过程是在做完数据分析之后，将数据分析的结果用于指示建模中，在构造模型的基础上，先进行单井相划分，然后再利用沉积微相平面图，对单井中的每个砂体的微相类型进行调整；在上面的基础上进行砂、泥岩相模拟，及分别对各种微相进行模拟，最后再对它们进行合并，通过多次模拟得到完整的沉积相模型。根据上面做出的沉积相图知道该地层是以粗砂层为主