39水平井地质设计方法研究

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水平井地质设计方法研究东营天源精攻石油科技有限公司2004年3月水平井地质设计方法研究项目负责人:刑洁正报告编写人:明光春主要参加人:王兆生何洪涛龚尉青史敬华马泮光岳光来小妹魏恩芳孟蔚报告审核人:孙业恒戴涛东营天源精攻石油科技有限公司2004年3月目录1水平井地质设计软件研究思路及设计流程...........................................12地质建模.......................................................................12.1数据建模...................................................................22.2图形建模...................................................................32.3数据接口建模...............................................................53图形显示.......................................................................53.1建模图件的显示.............................................................53.2开采现状图的显示...........................................................53.3三维地质模型的图形显示.....................................................64水平井段设计...................................................................84.1设计区域筛选...............................................................84.2平面设计...................................................................94.3剖面设计...................................................................94.4选取水平井段长度..........................................................104.5修改靶点..................................................................104.6轨迹优化..................................................................104.7设计参数输出..............................................................114.8水平井段轨迹加载..........................................................115结论..........................................................................11附录1软件使用说明...............................................................12附录2数据文件格式...............................................................44附录3耦合模型中水平井产量和压力动态.............................................55水平井地质设计方法研究1水平井地质设计软件研究思路及设计流程水平井地质设计的最终结果就是根据构造、储层砂厚、有效厚度、孔隙度、渗透率、油水饱和度等资料确定水平井段的最佳位置,以获得较好的产能。水平井段的位置由若干靶点表示,每个靶点数据包括大地坐标和深度。为了实现人机交互设计水平井段,需要建立目的层的地质模型,并将地质模型用图形的方式显示出来,提供给设计人员可视化、直观的设计界面。如图1所示,在三维地质模型的基础上参考开采现状图和地质图件设计水平井段,然后输出设计参数;三维地质模型可由数据建模、数据转换、图形建模三种方式建立。下面,分别介绍地质建模、图形显示、水平井段设计的实现方法。项目数据库数模软件的模型数据及模拟结果其它软件绘制的图件地质图件(成品图)数据建模数据转换扫描、矢量化开采现状图三维地质模型图形建模地质图件显示水平井段设计数据转换设计参数输出图1软件设计流程2地质建模三维地质模型是水平井地质设计的基础,地质模型的准确性直接影响着设计结果。根据研究区块的不同情况,软件中提供了三种地质建模方法:数据建模、图形建模、数据接口建模。1水平井地质设计方法研究2.1数据建模利用研究区块井点数据(构造及储层的顶深、砂层厚度、有效厚度、孔隙度、渗透率、油饱和度、水饱和度等)插值。该方法的优点是建模速度快,缺点是模型的准确性对数据的依赖程度较高,如果只有少量的井点数据,很难保证模型的精度。2.1.1数据提取井点数据以数据库的形式存放,如图2所示,从数据库检索出当前区块的所有砂层组名称(5、6砂层组)。选择砂层组后,查询出该砂层组所包含的小层号(51、52、53、54、61、62、63、64)。在“建模层序”选择用哪些小层数据建立地质模型中的“层”,有的区块对小层作了进一步划分,在数据库中记录了“细分层号”的数据项,在软件中可以使用细分后的层建立地质模型中的“层”。对模型中每层使用的数据可以进行选择,包括顶深、砂层厚度、有效厚度、孔隙度、渗透率、油饱和度、水饱和度等。图2数据提取软件界面图2.1.2网格划分指定X、Y方向的网格数及网格步长。2.1.3定义边界通过人机交互绘制边界线,作为模型的边界。2.1.4离散数据的网格化根据数据提取和网格划分等结果,使用从数据库中查询的井点数据作为离散点进行插值处理,计算每层所有网格节点的各项数据,并保存计算结果。数据格式为:*TOP//顶面深度数据第1层P11P12………………P1mP21P22………………P2m2水平井地质设计方法研究。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。Pn1Pn2………………Pnm第2层P11P12………………P1mP21P22………………P2m。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。Pn1Pn2………………Pnm第N层。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。其中,m为X方向的网格数,n为Y方向的网格数,N为模型的层数,砂层厚度、有效厚度、孔隙度、渗透率、油饱和度、水饱和度等数据以同样的方式排列,通过关键字来区分。2.2图形建模利用地质图件(顶面构造图、砂层厚度、有效厚度、孔隙度、渗透率、油饱和度、水饱和度等值图)建立三维地质模型。该方法的优点是精度高,因为图件是地质人员根据该区块的数据及自己认识、经验而绘制的,能够较为准确的反映油藏的实际情况,缺点是建模速度较慢,需要对地质图件进行矢量化或进行图形数据的转换。2.2.1地质图件管理如图3所示,对每个地质图件的描述包括4项数据:图件名称、文件名、图件类型、层序,通过图件管理工具对建立地质模型所需的各种图件进行组织。其中,“文件名”数据项表示存放图件数据的文件名称,“图件类型”数据项分为构造图、砂层厚度、有效厚度、孔隙度、渗透率、油饱和度、水饱和度图等类型的等值图,“层序”数据项表示某类等值图属于模型的哪一层(层序编号从1开始)。图3地质图件管理软件界面图3水平井地质设计方法研究2.2.2地质图件的数据处理描述地质图件的数据按照存放格式划分为两类:一是位图数据,二是矢量图形数据。建立地质模型所需的数据从矢量图形数据中获取,而无法从位图数据中直接得到,需要将位图数据转化为矢量图形数据(称为图形矢量化)。如果已有其它制图软件形成的图形数据,可由接口程序转换成本软件使用的矢量图形数据,此处不再祥述。下面讨论位图数据转化为矢量图形数据的矢量化方法。绘制等值线,以显示的位图作为底图,沿位图中的等值线依次单击鼠标左键,确定等值线的各坐标点,双击左键结束,并弹出参数设置框,可输入等值线数值、设置等值线的颜色、宽度、光滑属性及等值线数值的显示字体。如果选择“设置为默认属性”复选框,以后绘制的等值线按照这里设置的属性显示。绘制折线,与绘制等值线采用相同的方法,只是在参数设置框中不出现等值线数值的输入提示。绘制文字,在底图中文字的左下角单击鼠标左键后,弹出文字参数设置框,可输入文字内容、设置字体、旋转角度等参数。绘制井位,在底图的井位上单击鼠标左键后,弹出井位参数设置框,可输入井号、设置井号和井圈的大小、井号的标注位置。加载井位,从数据库中批量加载井位,省去使用绘制井位工具逐个绘制井位的重复性操作。编辑工具,修改等值线、折线的参数及坐标点位置,修改文字、井位的参数及位置的移动。删除工具,删除等值线、折线、文字、井位等图形对象。2.2.3网格划分指定X、Y方向的网格数及网格步长。2.2.4离散数据的网格化从矢量化的图形数据中提取等值线的数值和各坐标点数据作为离散点,通过插值处理,计算每层所有网格节点的各项数据,并保存计算结果。4水平井地质设计方法研究2.3数据接口建模通过数据接口方式,转换数值模型软件或其它软件所建立三维地质模型的有关数据。优点是建模速度快,数据齐全,特别是目前油、水饱和度等数据是前面两种方法很难给出的,数值模拟软件可以提供过去、目前及未来的油水饱和度数据场;缺点是工作周期较长,需要对该区块先进行油藏数值模拟。3图形显示通过显示各类图形,为设计水平井段提供参考依据和可视化的设计界面,在软件中可以显示的图形有三类:图形建模所用的图件、开采现状图、三维地质模型图。3.1建模图件的显示显示图形建模所用的各种等值图,提供放大、缩小等功能。3.2开采现状图的显示使用数据库中的动态生产数据表,显示开采现状图(如图4)。通过选择生产时间,既可以显示目前的开采现状,也可以显示历史的开采状况,开采现状图能够单独显示,也能与各种等值图叠加显示,当鼠标移动到某口井的附近时,自动弹出该井的动态生产数据(层位、生产天数、累油、累水、日产油、日产水、含水等)显示框。能够设置井圈大小、日产油水柱宽、累液最小直径、累液最大直径、井号字体、标题字体等参数和累油、累水、日产油、日产水、含水及井圈的颜色。图4开采现状图5水平井地质设计方法研究3.3三维地质模型的图形显示水平井段的设计主要是在对三维地质模型的显示图形上进行的,三维地质模型是通过前面几种建模方法所形成的描述研究区块储层的信息,这些描述信息由一系列的网格节点数据组成,使用网格节点数据中各层的顶深、砂层厚度描述储层的形状,用颜色的变化表示网格节点各数据项的变化情况(图5)。图5三维地质模型显示图3.3.1选择显示的数据控制每个层的图形显示情况,可以关闭一个或多个层的显示。选择储层网格上显示哪种数据,用颜色表示数据的变化情况,顶深、砂层厚度两项数据不可缺少,否则无法描述储层的三维形态,其它数据项如有效厚度、孔隙度、渗透率、油饱和度、水饱和度等数据根据实际情况可或多或少。如果使用数值模拟结果数据,既可以一次显示某个时间阶段的数据,又能够从某个时间阶段开始按照设置的间隔值(秒)连续显示其后每个时间阶段的图形,非常直观地观察某项数据的动态变化情况。3.3.2颜色表定义在本软件中,用颜色来表示数据的变化情况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