1、第六章 油藏地质模型,1 概述,2 储层地质模型的类型和级别,4 储层建模程序和步骤,3 储层建模方法,1 概 述,油藏地质模型,一、研究目的意义,油藏地质模型是油藏描述综合研究的最终成果，它是对油藏类型、砂体几何形态、规模大小、储层参数和流体性质空间分布及微观储层特征的高度概括。它是油藏综合评价的基础，可以反映本地区油藏形成条件、分布规律和油气富集控制因素等复杂的地质条件，在勘探开发过程中起到预测作用。,1 概 述,油藏地质模型,1.为油藏数值模拟提供定量地质模型。,2.在油藏开发阶段同样需要对井间的储层物性进行评价和预测。但常用的基于地震资料的储层预测技术由于地震资料的分辨率过低，已经无法
2、满足开发地质的要求。根据钻井、测井、地震等多种资料，利用地质统计的方法对井间储层变化进行预测是地质建模技术的主要任务之一。,地质建模技术的作用,4.油藏开发到一定程度之后，剩余油的评价是一个很重要的课题。精细地质模型可以在微构造落实、单砂体横向追踪、储层单元三维空间展布研究等方面提供可靠的依据和成果。,3.将测井、构造、沉积、岩石物性等研究成果进行综合统一到一个完整的三维模型内，为进一步的地质研究提供依据和基础。,二、油藏地质模型概念,把油藏各种地质特征在三维空间的变化及分布定性定量表征出来的地质模型。,完整的油藏地质模型包括：,构造格架模型：油藏构造形态及断层分布； 储层地质模型：储层建筑结
3、构及各种属性的空间分布； 流体特征模型：储层内油气水分布，即各种流体饱和度分布和流体性质的空间变化。,油藏描述的最终归宿是建立油藏地质模型，而油藏地质模型的核心是储层地质模型，因此一般所说的地质模型均指储层地质模型。,三、储层地质模型概念,把储层各项物理参数在三维空间的分布定量地表征出来。 通常是把储层网格化，给每个网格赋以各自的参数值，来反映储层参数的三维空间变化。网格的尺度愈小表明模型愈精细；每个网格的参数值与实际值误差愈小，模型的精度愈高。,四、三维储层建模的优势,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。
4、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。,（2）可更精确地计算油气储量。在常规的储量计算时，储量参数（含油面积、油层厚度、孔隙度、含油饱和度等）均用平均值来表示。显然，应用平均值计算储量忽视了储层非均质因素，例如，油层厚度在平面上并非等厚，孔隙度和含油饱和度在空间上也是变化的。,应用三维储层模型计算储量时，储量的基本计算单元是三维空间上的网格（分辨率比二维储量计算时高得多）。因为每一个网格均赋有相类型、孔隙度值、含油饱和度值等参数，因此，通过三维空间运算，可计算出实际的油砂体体积、,孔隙体积和油气体积，其计算精度比二维储量
5、计算高得多。,第四章 油藏地质模型,1 概述,2 储层地质模型的类型和级别,4 储层建模程序和步骤,3 储层建模方法,一储层模型类型,储层模型的精度，是决定储层本质特征的基本因素。国内外通行按储层模型的精度进行分类，将储层模型划分为概念模型、静态模型和预测模型三大类。,概念模型所描述刻画的是某一类型的储层，它并不代表某一具体储层的具体特征，概念模型主要应用在油田开发可行性评价阶段和开发的早期，限于地质资料的不足，无法建立更精确的地质模型，只能依据有限的地质资料，在参照同类型的其它已开发油田的基础上建立一个概念化的简单的储层模型概念模型广泛用于油田开发早期，以较少探井和评价井资料建立概念模型，进
6、行开发可行性研究以后，即可投入开发。这对加速新区勘探，提高储层早期评价精度，减少决策失误，提高油田开发经济效益，具有极为重要的意义。,储层静态模型也称实体模型，主要用于油藏开发研究，如油藏注采过程模拟、动态指标测算、开发设计的选择和优化等。还可对开发中的油藏进行跟踪模拟，在跟踪实际开发过程中逐渐修正完善油藏地质模型。这样既可改进提高油藏模拟精度，适时指导油藏的开发生产；又可修正和加深油藏地质认识，提高油藏的整体开发水平。静态模型的类型多：如各种油层平面图、剖面图、栅状图，有二维显示的，也有三维显示的，广泛用于油藏数值模拟以指导开发生产。,它追求对控制井点之间和控制井点之外的区域具一定精度的内插
7、和外延的功能。这就要求不仅要详细解剖研究该油藏和该储层，而且要以更高的精度（更小的井距）详细解剖研究该类储层的露头和现代沉积，以得出该类沉积该类储层物性变化的精确的规律性。预测模型不仅忠实于资料控制点的实测数据，而且追求控制点间的内插、外推值有相当的精确度，即对无资料点有一定的预测能力。这在目前还仅是一个研究的课题和努力的方向，距离应用还有一个努力攻关的过程。,二储层地质模型的级别,按储层非均质性的规模划分为四级：油藏规模、砂体规模、单层规模和孔隙规模,把全油藏（或开发区）的一套开发层系储层作为一个整体进行描述和模拟，其实质是突出层间矛盾。如果油藏不是太大，则比较容易建立；但如果油藏较大，建立
8、这一级别的模型就比较困难，替代的办法是在油藏内部选取某个有代表性的区块建立模型，能够让人们从中了解油藏的总面貌。,多以沉积类型砂体为单元描述其几何形态及平面非均质性。各种砂体模型按某种规律的叠置，就是油藏规模的模型。,描述各类砂体的层内非均质性（包括渗透率差异以及夹层情况），也可以合并到砂体内成为三维参数分布的模型。,以各种岩性单元来描述微观孔隙结构特征。各种砂体的不同部位也有不同的孔隙结构特征。,第四章 油藏地质模型,1 概述,2 储层地质模型的类型和级别,4 储层建模程序和步骤,3 储层建模方法,储层建模实际上就是表征储层结构及储层参数的空间分布和变化特征。建模的核心问题是井间储层预测。,
9、建模技术发展趋势：,定性模型,确定性建模,单学科研究,静态建模,确定性建模,随机建模,1. 地面露头 2. 钻水平井 3. 储层地震学方法 4. 井间对比与插值,1. 定量地质知识库 2. 各种地质统计学随机模拟方法,地下,建模方法,储层建模的原则：,（1）确定性建模与随机建模相结合的原则确定性建模是根据确定性资料，推测出井间确定的、惟一的储层特征分布。而随机建模是对井间未知区应用随机模拟方法建立可选的、等概率的储层地质模型。在实际建模的过程中,为了尽量降低模型中的不确定性,应尽量应用确定性信息来限定随机建模的过程，这就是随机建模与确定性建模相结合的建模思路。,（2）等时建模原则 沉积地质体是
10、在不同的时间段形成的。为了提高建模精度，在建模过程中应进行等时地质约束,即应用高分辨率层序地层学原理确定等时界面,并利用等时界面将沉积体划分为若干等时层。在建模时，按层建模，然后再将其组合为统一的三维沉积模型。同时,针对不同的等时层输入反映各自地质特征的不同的建模参数，这样可使所建模型能更客观地反映地质实际。,（3）相控储层建模原则 相控建模，即首先建立沉积相、储层结构或流动单元模型，然后根据不同沉积相(砂体类型或流动单元)的储层参数定量分布规律，分相(砂体类型或流动单元)进行井间插值或随机模拟，进而建立储层参数分布模型。,一、确定性建模,1.露头研究,露头储层和现代沉积研究的意义和优势1.
11、直观性2. 完整性：砂体大小、规模、形态、空间展布及与围 岩的接触关系3. 精确性：可以得到比开发井网更密集的地质原型模型和地质知识4. 便于建立原型模型和积累知识库5. 便于大比例尺研究6. 可检验性,露头储层研究方法： 高分辨率层序地层学研究 储层沉积学和沉积动力学：岩石相、砂体成因单元、沉积体系 层次结构分析露头研究手段： 露头实测：航拍，照片镶嵌法 取样：通常10x10x8cm 大剖面写实,库车河西岸白垩系巴什基其克组沉积构成单元写实断面图,复合砂体统计表 (50个),2.水平井方法,水平井是沿储层走向或沿倾向钻井，直接取得储层侧向或沿层变化的参数，籍此可建立确定性的储层模型。水平井的
12、钻井技术和经济可行性已经解决，但作为一种技术手段来应用，在目前还是少量的。此外，水平井很难连续取心，而是依赖井的测井信息。这种技术仍处于攻关阶段，目前仅作为储层建模的辅助方法和手段。,3.储层地震学方法,从已知点出发，应用地震横向预测技术，进行井间参数预测，并建立储层整体的三维地质模型。,三维地震方法,三维地震资料具有覆盖面广、横向采集密度大的优点，因此应用三维地震资料，结合井资料和VSP资料，可在油藏评价阶段建立油组或砂组规模的储层地质模型。主要难题是垂向分辨率低，常规的三维地震很难分辨至单砂体规模，而且预测的储层参数精度较低。,目前，主要应用三维地震方法进行勘探阶段的储层建模，主要用于确定
13、地层层序格架、构造圈闭、断层特征、砂体的宏观格架及储层参数的宏观展布。,井间地震,由于采用井下震源和多道接受排列，比地面地震具有更多优点：a.提高了信噪比；b.增加地震资料分辨率；c.可准确重建速度场。这样，井间地震可以大大提高井间储层参数的解释精度，有望解决常规地震遇到的一些难题。商业性应用还需解决很多问题。,4.井间对比与插值,这是传统的建立确定性模型的方法。储层结构主要通过井间对比来完成，井间储层参数分布则通过井间插值来完成。,井间砂体对比是在沉积模式和单井相分析基础上进行的，通过砂体对比，就可以建立储层结构模型。,井间插值方法很多，大致可以分为传统的统计学插值和地质统计学估值方法（主要
14、是克里金方法）。,(1)传统统计学插值方法,距离反比法,假设砂体的分布是各向同性的，令已知井点(Xi,Yi)到待估点(,)的距离为Di，则有,则距离反比法的计算公式为:,式中 已知储层参数的井点数;Zi已知井点的参数值；Z* 待估点估计(预测)值;,距离平方反比法,假设砂体的分布是各向同性的，令已知井点(Xi,Yi)到待估点(,)的距离为Di，则有,则距离平方反比法的计算公式为:,式中 已知储层参数的井点数;Zi已知井点的参数值；Z* 待估点估计(预测)值;,趋势面分析预测方法,趋势面分析预测方法是地质上常用的一种方法。在给定了多项式的次数以后，根据观测值与估计值误差平方和为最小的最小二乘法原
15、理求出多项式的系数，然后再把待估点的坐标代入趋势面方程，就可以得到待估点的预测值，其计算公式为:,式中：多项式的次数(即趋势面的次数)；k待定系数,(2)克里金方法,克里金预测方法是一种对空间分布的数据求最优、线性无偏的内插估计。它不仅考虑了被估点位置与已知数据点位置的相互关系，而且也考虑了已知数据点之间的相互关系。克里金方程为:,式中 Z* 待估点估计(预测)值;Z（Xi）是点i处的观测值；i各个已知井点的加权系数;,克里金方程,只要计算出各信息点(已知井点)的权系数i(=1,2,),便可求出待估点的 值，权系数可以通过解克里格方程组求出。普通克里格方程组为:,式中：(,)各信息井点间变差函
16、数值;(0,)待估点与各信息点之间的变差;拉格朗日系数。,变差函数：,变异函数(变异函数),区域化变量z(x)在x1和x2两点处的差值的方差之半称为变差函数。 变差函数（Variogram）有时也被称为半变差函数(Semivariogram)，这是因为其表达式中含有一个1/2的因子。,式中， h为距离滞后，或称步长；E表示数学期望；z(x)为位置x处的变量值；z(x+h)为在位置x偏离h处的变量值。,实验变差函数：,由于实际采样点往往是离散的，上式被改写为：,式中，N(h)是距离等于h的点对数；z(xi)为处于点xi处变量实测值；z(xi+h)为与点xi偏离h处变量的实测值。,随着步长h的变化
17、可计算出一系列的变差函数值。以h为横坐标，(h)为纵坐标作图，可得到实验变差函数曲线。,变差函数是一个关于距离 |h| 的增函数，随 |h| 的增大，空间上两点相关性减小；当 |h| 达到一定值后，(h) 的值停止增长，稳定在() 附近，称为 基台值。,变差函数图,变程a反映区域化变量的相关范围 ； 基台值反应变量的变化幅度； 块金常数C0反应区域化变量在较小距离范围内，具有变化的程度大小,如果我们在克里金正则方程组系统中直接使用实验变差函数可能会导致奇异矩阵多解，或者出现负均方差。解决方案是利用一个已被承认的函数来代替实验变差函数。为此，从应用角度来考虑，经常选择四种理论变差函数模型的一个来
18、作为需要的模型，这四种模型是满足条件非负定性的，只需要根据实验变差函数和选定的模型来求取相应的模型参数就以了。常用的四种理论变差函数模型为：球状模型，指数模型，幂函数模型和高斯模型。,A.球状模型,B.指数模型,C.幂函数模型,D.高斯模型,由于井位分布的非规则性，通常是不可能在精确的某个方向上，或精确的某个步长上能获得需要的点对数目，此时，一个变通的方法就是可以给每个步长一个容许范围，称之为步长容限（Lag Tolerance），只要点对距离落入到该容限内，就认为该点对可以参与到计算中来。同时，给偏离方向一个容许的角度和距离，称之为角度容限（Azimuth Tolerance）和带宽（Ban
19、dwidth），只要点对不超出该容限方向和距离，就认为该点对可以参与到计算中来。,二、随机建模技术,.概念,所谓随机建模，是指以已知的信息为基础，以随机函数为理论，应用随机模拟方法，产生可选的、等概率的储层模型的方法。,这种方法承认控制点以外的储层参数具有一定的不确定性，即具有一定的随机性。因此 采用随机建模方法所建立的储层模型不是一个，而是多个。这是与确定性建模的重要差别。,地下储层本身是确定的。 储层的随机性质是指那些在现有资料不完善的条件下，储层描述具有不确定性，需要通过猜测确定的储层性质 随机模拟结果比拟合结果更贴近“真实”,.储层随机建模的必要性,.随机模拟方法,随机模拟方法分类,离
20、散模型是为了描述具有不连续性质的地质特征而开发的，如河流相地层中砂体的位置和几何分布，砂岩中页岩夹层的分布和规模，裂缝和断层的分布、方向和长度，以及岩相模拟等。 主要方法有布尔法示性点过程法、截断高斯法。,(1)离散模型,基于目标体的模拟,(2)连续模型,连续模型用来描述连续变化的地质现象，如岩石的渗透率、孔隙度和残余饱和度等、地震速度、油藏顶点和油/水界面。,岩性孔隙度渗透率,序 贯 模 拟 原 理 示 意 图,建立连续模型的主要方法有序贯模拟法、模拟退火法、分形法等。,模拟前后孔隙度的分布对比图,第四章 油藏地质模型,1 概述,2 储层地质模型的类型和级别,4 储层建模程序和步骤,3 储层
21、建模方法,流 程：,构造模型,相模型,储层参数模型,建 模 流 程 框 架 图,.数据准备,一般来说，三维储层建模必须准备四类数据，即坐标数据、断层数据、层面数据和储层数据（包括测井数据和测井解释结果）。,数据的准备是储层建模的基础。,数据来源：岩心、测井、地震、试井、开发动态,2.网格设计,在建模过程中，合理的网格设计非常重要。如果三维模型的网块尺寸划分越小，标志着模型越细，其精度也越高，但是在实际应用中，网格大小的划分受计算机硬件和所建模型精度要求的制约。一方面，为了节省计算机资源，网格数目应尽可能少；另一方面，为了控制地质体的形态及保证建模精度，网格又不能过少。因此，应根据工区的实际地质
22、情况及井网密度设计出合适的网格。,图2 平面网格划分图,根据工区内多数井距在1-2KM以上的实际情况，我们考虑将平面网格间距设计为100100m，这样使得绝大多数井间具有10个以上网格；而在纵向上设计每0.5m一个网格，这样可以识别出厚度1m的储层。因此，本次建模采用1001000. 5m的网格系统，网格总数达到25622250个。,3.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。,对不同来源的数据进行质量检查
23、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。,井斜数据校正 (由于难免存在一些输入错误，需要逐井检查）,校正前,校正后,由于输入错误引起的井轨迹畸变,3.构造模型,气田主要断层模型图,根据地震解释和井资料校对的断层文件，建立断层的三维空间的分布。,（）断层模型,（）层面模型,2气田的构造模型图,首先要以油组为单元建立构造模型。油组模型的目的是为下面的以小层为单元的精细模型提供可靠的构造框架。,5.沉积相模型,由露头原型模型可以看出，气田中，主要产层为辫状河道沉积地层，多
24、数为砂体与砂体接触，形成巨厚的复合砂体叠加，最终导致砂岩地层厚度超过单个河道的厚度。河道间沉积体零星分布，连续性差。沉积相建模中，将地层简化为河道和河道间（非河道）,巴什基奇克第3段河道的冲积模拟,河道几何形态参数表,6.参数模型,储层参数模型的建立主要用于对连续储层变量的模拟。储层参数三维模型一般包括储层的孔隙度、渗透率及含油饱和度参数模型，储层三维地质建模的目的就是要获得储层物性的三维空间展布。,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（3D griding），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
25、）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。,Ed2III油组4小层砂岩 平均孔隙度图,根据模型可以很方便的提取出各种地质研究基础图件。例如岩石物性剖面图、小层孔隙砂岩的平均孔隙度图、平均渗透率图等等。,Ed2III油组4小层砂岩 平均渗透率图,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。,(
26、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。,7.图形显示,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。,储层孔隙度栅状图,三维数据体的栅状图显示,6.模型粗化,为油藏工程研
27、究直接提供数值模拟用的模型,学习完毕,第四章 油藏地质模型,概念模型：,是针对某一种沉积成因类型的储层把其特征抽象出来，加以典型化和概念化，建立一个对这类储层在研究区内有代表意义的储层地质模型。,概念模型广泛应用于一个油田的开发早期。从油田发现开始，到油田评价阶段和开发设计阶段，主要应用储层概念模型研究各种开发战略问题。,概念模型一般依靠储层沉积学为基本手段，尽可能直接利用岩心资料来建立。,静态模型：,是针对某一具体的一个储层，将其储层特征在三维空间的变化和分布如实地加以描述而建立的储层地质模型。,对储层进行全油藏的如实描述，一般需要较密的井网。静态模型主要为油田开发实施方案、日常油田开发动态分析和作业施工、配产配注方案和局部调整服务。,静态模型只是把多井井网所揭示的储层面貌描述出来，不追求井间参数的内插精度及外推预测。,预测模型：,是对控制点间及以外地区的储层参数作一定精度的内插和外推，具预测功能的模型。,预测模型的提出，本身就是油田开发深入发展的结果。它所建立的储层模型要比静态模型精度更高。为了适应注水开发中后期及三次采油对剩余油开采的需求，要在开发井网（一般百米级条件下）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，即建立储层预测模型。,
