三维地质建模方法概述

FastTrackerGNTInternational,Inc三维地质建模方法概述2005年4月FastTrackerGNTInternational,Inc地下储层是在三维空间分布的。人们习惯于用二维图形（各种小层平面图、油层剖面图）及准三维图件（栅状图）来描述三维储层，如用平面渗透率等值线图来描述一套（或一层）储层的渗透率分布。显然，这种描述存在一定的局限性，关键是掩盖了储层的层内非均质性乃至平面非均质性。★建模目的FastTrackerGNTInternational,Inc80年代以后，国外利用计算机技术，逐步发展出一套利用计算机存储和显示的三维储层模型，即把储层三维网块化(3Dgriding)后，对各个网块(grid)赋以各自的参数值，按三维空间分布位置存入计算机内，形成了三维数据体，这样就可以进行储层的三维显示，可以任意切片和切剖面(不同层位、不同方向剖面)，以及进行各种运算和分析。★建模目的FastTrackerGNTInternational,Inc三维储层建模不等同于储层的三维图形显示。从本质上讲，三维储层建模是从三维的角度对储层进行定量的研究并建立其三维模型。核心是对井间储层进行多学科综合一体化、三维定量化及可视化的预测。★建模目的FastTrackerGNTInternational,Inc与传统的二维储层研究相比，三维储层建模具有以下明显的优势：（1）能更客观地描述储层，克服了用二维图件描述三维储层的局限性。三维储层建摸可从三维空间上定量地表征储层的非均质性，从而有利于油田勘探开发工作者进行合理的油藏评价及开发管理。★建模目的FastTrackerGNTInternational,Inc（2）有利于三维油藏数值模拟。三维油藏数值模拟要求一个把油藏各项特征参数在三维空间上的分布定量表征出来的地质模型。粗化的三维储层地质模型可直接作为油藏数值模拟的输入，而油藏数值模拟成败的关键在很大程度上取决于三维储层地质模型的准确性。★建模目的FastTrackerGNTInternational,Inc储层地质模型储层概念模型储层静态模型储层预测模型不同勘探开发阶段的储层建模油藏评价阶段及开发设计阶段开发方案实施及油藏管理阶段注水开发中后期及三次采油阶段FastTrackerGNTInternational,Inc1.油藏评价阶段及开发设计阶段基础资料：大井距的探井和评价井资料（岩心、测井、测试资料）及地震资料。模型精度：所建模型的分辨率相对较低（主要是垂向分辨率相对较低）粗网格的静态模型概念模型★不同勘探开发阶段的储层建模FastTrackerGNTInternational,Inc储层概念模型针对某一种沉积类型或成因类型的储层，把它具代表性的特征抽象出来，加以典型化和概念化，建立一个对这类储层在研究区内具有普遍代表意义的储层地质模型，即所谓的概念模型。可满足勘探阶段油藏评价和开发设计的要求，对评价井设计、储量计算、开发可行性评价以及优化油田开发方案具有较大的意义。FastTrackerGNTInternational,Inc2.开发方案实施及油藏管理阶段基础资料：开发井网+评价井+地震资料模型精度：所建储层模型精度较高储层静态模型★不同勘探开发阶段的储层建模FastTrackerGNTInternational,Inc储层静态模型针对某一具体油田(或开发区)的一个(或)一套储层，将其储层特征在三维空间上的变化和分布如实地加以描述而建立的地质模型，称为储层静态模型。目的意义：主要为优化开发实施方案及调整方案服务，如确定注采井别、射孔方案、作业施工、配产配注及油田开发动态分析等，以提高油田开发效益及油田采收率。FastTrackerGNTInternational,Inc3.注水开发中后期及三次采油阶段基础资料：加密井、检查井+动态资料（如多井试井、示踪剂地层测试及生产动态资料）+开发井网+评价井+（地震资料）模型精度：可建立精度较高的储层模型，但油藏开发生产对储层模型的精度要求更高。储层预测模型★不同勘探开发阶段的储层建模FastTrackerGNTInternational,Inc储层预测模型预测模型是比静态模型精度更高的储层地质模型。它要求对控制点间(井间)及以外地区的储层参数能作一定精度的内插和外推预测。精度要求：要求在开发井网条件下将井间数十米甚至数米级规模的储层参数的变化及其绝对值预测出来。目的意义：剩余油分布预测优化注水开发调整挖潜及三次采油方案FastTrackerGNTInternational,Inc储层非均质地质模型油田规模地质模型油藏规模地质模型砂体规模地质模型层规模地质模型孔隙规模地质模型FastTrackerGNTInternational,Inc数据准备构造建模储层建模模型粗化体积计算图形显示油藏模拟建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc数据准备构造建模储层建模模型粗化体积计算图形显示油藏模拟建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc(1)数据类型数据来源：岩心、测井、地震、试井、开发动态从建模内容来看，基本数据类型包括以下四类：坐标数据分层数据断层数据储层数据★建模步骤1.数据准备FastTrackerGNTInternational,Inc储层数据井眼储层数据：岩心分析和测井解释---硬数据（harddata），包括井内相、砂体、隔夹层、孔隙度、渗透率、含油饱和度等数据，即井模型。地震储层数据：主要为速度、波阻抗、频率等，为储层建模的软数据(softdata)。★建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc试井（包括地层测试）储层数据：其一为储层连通性信息，可作为储层建模的硬数据，其二为储层参数数据，因其为井筒周围一定范围内的渗透率平均值，精度相对较低，一般作为储层建模的软数据★建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc(2)数据集成及质量检查数据集成是多学科综合一体化储层表征和建模的重要前提。集成各种不同比例尺、不同来源的数据（井数据、地震数据、试井数据、二维图形数据等），形成统一的储层建模数据库，以便于综合利用各种资料对储层进行一体化分析和建模。★建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc对不同来源的数据进行质量检查亦是储层建模的十分重要的环节。为了提高储层建模精度，必须尽量保证用于建模的原始数据特别是硬数据的准确可靠性，而应用错误的原始数据进行建模不可能得到符合地质实际的储层模型★建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc数据准备构造建模储层建模模型粗化体积计算图形显示油藏模拟建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc构造模型反映储层的空间格架。因此，在建立储层属性的空间分布之前，应进行构造建模。构造模型由断层模型和层面模型组成。2.构造建模★建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc数据准备构造建模储层建模模型粗化体积计算图形显示油藏模拟建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc在构造模型基础上，建立储层属性的三维分布。构造模型三维网格化（3Dgriding），然后利用井数据和/或地震数据，按照一定的插值（或模拟）方法对每个三维网块进行赋值，建立储层属性（离散和连续属性）的三维数据体，即储层数值模型。网块尺寸越小，标志着模型越细；每个网块上参数值与实际误差愈小，标志着模型的精度愈高。★建模步骤3.储层属性建模FastTrackerGNTInternational,Inc影响储层模型精度的关键因素(1)资料丰富程度及解释精度：资料丰富程度不同，所建模型精度亦不同。对于给定的工区及给定的赋值方法，可用的资料越丰富，所建模型精度越高。另一方面，对于已有的原始资料，其解释的精度亦严重影响储层模型的精度。如沉积相类型的确定、测井资料的解释精度，等等★模型精度FastTrackerGNTInternational,Inc(2)赋值方法：赋值方法很多，就井间插值（或模拟）而言，有传统的插值方法（如中值法、反距离平方法等）、各种克里金方法、各种随机模拟方法等。不同的赋值方法将产生不同精度的储层模型。因而，建模方法的选择是储层建模的关键。(3)建模人员的技术水平:包括储层地质理论水平及对工区地质的掌握程度、计算机应用水平及对建模软件的掌握程度。★模型精度FastTrackerGNTInternational,Inc数据准备构造建模储层建模模型粗化***图形显示油藏模拟建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc数值模型----即三维数据体----图形显示三维图形显示任意旋转不同方向切片从不同角度显示储层的外部形态及其内部特点。地质人员和油藏管理人员可据此三维图件进行三维储层非均质分析和进行油藏开发管理。4.图形显示★建模步骤FastTrackerGNTInternational,Inc目的：油藏数值模拟计算机内存和速度的限制（常规的黑油模型网格节点数一般不超过30万个）。模型粗化（Upscaling）是使细网格的精细地质模型“转化”为粗网格模型的过程，使等效粗网格模型能反映原模型的地质特征及流动响应。★建模步骤5.模型粗化FastTrackerGNTInternational,Inc三维储层建模的技术问题已基本解决。但对于储层属性三维空间赋值的精度，还有许多问题需要解决。三维空间赋值本质上是井间储层预测，其精度决定着所建模型的精度。因此，提高井间预测精度是储层建模的核心。储层建模的基本途径FastTrackerGNTInternational,Inc确定性建模：(Deterministicmodeling)对井间未知区给出确定性的预测结果随机建模(Stochasticmodeling)应用随机模拟方法，对井间未知区给出多种可能的预测结果。确定的不确定而需预测的建模途径FastTrackerGNTInternational,Inc对井间未知区给出确定性的预测结果，即从具有确定性资料的控制点(如井点)出发，推测出点间(如井间)确定的、唯一的、真实的储层参数。确定性建模FastTrackerGNTInternational,Inc储层地震学方法储层沉积学方法克里金方法FastTrackerGNTInternational,Inc一、储层地震学方法储层地震学主要是应用地震资料研究储层的几何形态、岩性及储层参数的分布。一般是针对盆地内某区块或有利储集相带的一套含油层段进行研究。研究厚度相对较小，一般在几米~几十米范围内，在地震剖面上主要表现为一个反射同相轴或几个同相轴组成的反射波组。这与区域地震地层学的研究范畴有所区别。FastTrackerGNTInternational,Inc储层地震学主要应用地震资料，利用地震属性参数，如层速度、波阻抗、振幅等与储层岩性和孔隙度的相关性进行横向储层预测，继而建立储层岩性和物性的三维分布模型。FastTrackerGNTInternational,Inc三维地震资料具有覆盖面广、横向采集密度大的优点，其主要问题是垂向分辨率低（为主波长的1/4，一般为20米左右），比测井资料的分辨率（一般0.5m左右）低得多。对于我国普遍存在的陆相储层(以“米级”规模薄层间互的砂泥岩)来说，常规的三维地震很难分辨至单砂体规模，而仅为砂组或油组规模，而且预测的储层参数(如孔隙度、流体饱和度)的精度较低，往往为大层段的平均值。分辨率问题FastTrackerGNTInternational,Inc因此，在应用三维地震资料（结合井资料和VSP资料）进行储层建模时，所建模型的垂向网格较粗（一般20米左右，通过地震反演技术使垂向分辨率提高至4—8米）。这类模型可满足勘探阶段油藏评价的要求，但较难应用于油气田开发。但是，这一较低垂向分辨率的储层模型乃至地震属性（振幅、速度或波阻抗）本身，可作为高分辨