三維地質(zhì)建模

1、三維地質(zhì)建模技術(shù)在定邊油田中的應(yīng)用petrel軟件自上個世紀(jì)九十年代，建模軟件誕生以來，建模軟件得到了不斷的發(fā)展。從剛開始的簡單構(gòu)造建模到現(xiàn)在的精細(xì)、復(fù)雜的建模，產(chǎn)生了很多建模軟件。根據(jù)本設(shè)計要求，我選擇斯倫貝謝公司的petrel 2009建模軟件(如下圖4-1)。圖4-1 petrel 軟件模型建立界面Petrel是一種三維可視化建模軟件，在眾多建模軟件中它在國際上占主導(dǎo)有十分重要的地位。Petrel軟件在地質(zhì)建模方面得到了比較廣泛的應(yīng)用，如地震解釋、構(gòu)造建模、巖相建模、油藏屬性建模和油藏數(shù)值模擬顯示等，因而使從事地質(zhì)工作者可以獲得更多的信息，為石油工業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。同時為了滿足油藏和地質(zhì)

2、工作者定位要求，Petrel中也采用了一些先進(jìn)技術(shù)：有效的構(gòu)造建模技術(shù)、精確的三維網(wǎng)格化技術(shù)、沉積相模型建立技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。Petrel軟件能夠給開發(fā)工作提供詳細(xì)的信息來使開發(fā)成本最大化地降低。它不僅能使人們對油藏內(nèi)部細(xì)節(jié)的認(rèn)識得到提高，而且能夠準(zhǔn)確描述透視油藏屬性的空間分布、計算儲層地質(zhì)儲量、估算開發(fā)的風(fēng)險、設(shè)計井位和鉆眼軌跡，發(fā)現(xiàn)隱蔽性油藏和剩余油藏26。同樣重要的是，Petrel使管理者不再局限于傳統(tǒng)的方式來做開發(fā)決策，他們根據(jù)軟件所提供的數(shù)字模擬及虛擬現(xiàn)實技術(shù)和專業(yè)人員一起通過現(xiàn)實資料與虛擬技術(shù)結(jié)合，認(rèn)真研究目的層的儲油物性和巖性，運(yùn)用不同思路的模型建立和模擬結(jié)果，降低開發(fā)風(fēng)險優(yōu)

3、化生產(chǎn)方式。Petrel軟件能夠為地質(zhì)模型的精細(xì)研究提供更快、更精確和更經(jīng)濟(jì)等優(yōu)良的特性。 儲層地質(zhì)建模的步驟儲層三維建模過程一般包括以下環(huán)節(jié)：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、構(gòu)造模型、儲層屬性建模、圖形顯示，具體的儲層建模的基本步驟（見圖4-2）?；緮?shù)據(jù)一般有：(1)坐標(biāo)數(shù)據(jù)：包括井位坐標(biāo)、地震測網(wǎng)坐標(biāo)等；(2)分層數(shù)據(jù)：包括各井的砂組、油組、小層、砂體的劃分對比數(shù)據(jù)，地震資料解釋的層面數(shù)據(jù)等；(3)斷層數(shù)據(jù)：包括斷層位置、斷點、斷距等；(4)儲層數(shù)據(jù)：儲層數(shù)據(jù)是儲層建模中最重要的數(shù)據(jù)，其中包括井眼儲層數(shù)據(jù)、地震儲層數(shù)據(jù)和試井儲層數(shù)據(jù)。分析原始數(shù)據(jù)、劃分研究區(qū)域輸入數(shù)據(jù)斜井軌跡數(shù)據(jù)的輸入測井曲線的輸入井分層數(shù)據(jù)

4、的輸入井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的輸入 網(wǎng)格劃分生成層面構(gòu)造模型生成層位測井曲線粗化 沉積相模型數(shù)據(jù)分析序貫指示的應(yīng)用用用序貫高斯的應(yīng)用結(jié)果分析 圖4-2 儲層建模流程圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備與輸入本設(shè)計中所用于建模的數(shù)據(jù)包括：主要的目的層的層面構(gòu)造數(shù)據(jù)、井點坐標(biāo)以及儲層分類等數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)部分包括四個：井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(Well head)、斜井軌跡數(shù)據(jù)(Well paths)、井分層數(shù)據(jù)（Well tops）以及測井曲線(Well logs)。(1)井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：其中包括井名、井口x、y坐標(biāo)、井口高程(KB)、井起始深度(top)、井底深度(baseMD)、井別類型(symbol)等，本次設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見下表（見表4-1）。表

5、4-1井位坐標(biāo)數(shù)據(jù)表WellNameX-CoordY-Coord Top_DepthBottom DepthKBSymbolA10456979.06376782712.41201499.87902415.80280.000004A15456645.05816781579.73301808.89472083.82440.000004A16456510.40556784012.02001805.45392155.36410.000003B1457324.81206785978.88701754.20173014.09240.000006B245800393001467.4

6、8812627.40480.0000010B4457617.89116785129.57901496.85632756.74700.000004B8457746.93566787092.61401886.75562471.66680.0000015B9456727.65726785559.44601731.91712991.80780.0000028C1453062.30376786788.35501901.28732366.96680.000006C2454634.99906787607.12101924.83622470.28030.000004C34562447

7、4901852.23082433.52150.000002G445464063101808.00392563.53910.000002C5453503.72216783001.79701803.6009 2337.4563 0.000002C6451503.83736781788.24301876.22232472.75630.000002C745211946701771.79192573.03540.000002 對以上的井位數(shù)據(jù)進(jìn)行加載。首先進(jìn)行井頭數(shù)據(jù)的加載，加載后會出現(xiàn)如圖（4-3）的圖像。圖4-3加載井頭數(shù)據(jù)圖然后加載井斜數(shù)據(jù)，如圖

8、（4-4）所示井軌跡會出現(xiàn)彎曲。圖4-4加載井斜數(shù)據(jù)圖 然后通過加載測井曲線數(shù)據(jù)后可以得到圖（4-5），其中井曲線加載圖包括總孔隙度（PORT）、滲透率、儲層分類（XEIE）等井項目數(shù)據(jù)和測井項目數(shù)據(jù)。圖4-5加載井曲線數(shù)據(jù)圖再加載分層數(shù)據(jù)得到如圖（4-6）所示，其中分層數(shù)據(jù)包括深度、層位名、井名等。圖4-6加載分層數(shù)據(jù)圖最后加載以上所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以后可見圖（4-7）：圖4-7數(shù)據(jù)加載圖構(gòu)造模型構(gòu)造模型是儲層空間分布建立的前提，因此應(yīng)先進(jìn)行構(gòu)造建模27。構(gòu)造模型包括斷層模型和層面模型 28。由于本文不涉及斷層，故不必建立斷層模型。在構(gòu)造模型的建立時，第一步由高分辨率層序地層學(xué)得出單井分層數(shù)據(jù)作為

9、輸入數(shù)據(jù)源導(dǎo)入petrel軟件中，應(yīng)用克里金插值法建立 grid 文件，形成層面數(shù)據(jù)，然后建立層面模型，最后進(jìn)行三維網(wǎng)格化。構(gòu)造模型可以提供比較準(zhǔn)確的地層框架來建立沉積相建模。網(wǎng)格劃分劃分網(wǎng)格是建立地質(zhì)模型的基礎(chǔ)。在劃分網(wǎng)格的過程中，網(wǎng)格步長的確定相當(dāng)?shù)闹匾?。建模過程中需充分考慮網(wǎng)格大小的合理性，網(wǎng)格過大，模擬精度不夠，網(wǎng)格過小，影響模擬的速度，因此通常在平面上，網(wǎng)格的大小一般小于最小井距，這樣可以保證每個網(wǎng)格中最多只有一口井，縱向上充分考慮儲層的非均質(zhì)性，對薄儲層細(xì)分的層數(shù)較厚層要少，這樣可以有效地減少薄層砂體的缺失。網(wǎng)格化形成的過程就是一個空間網(wǎng)格生成的過程，網(wǎng)格化是以建立均勻分布的矩形網(wǎng)

10、格單元為目的、將之前所劃出的矩形邊界轉(zhuǎn)換過來作為網(wǎng)格的邊界、首先是在I、J方向上定義網(wǎng)格的大小，生成一個網(wǎng)格骨架(見圖4-8)，網(wǎng)格骨架定義了空間的結(jié)構(gòu)，地層層面在其后會被插入其中，這時的網(wǎng)格和K值暫時沒有關(guān)聯(lián)，建立的網(wǎng)格骨架不能代表任何表面，只分成了頂部、中部和底部三層（見圖4-9），通過這種先不定義K的方式，可以使得模型在增加或者改變數(shù)據(jù)的時候結(jié)構(gòu)保持不變。以下圖形分別是通過網(wǎng)格劃分后所形成的平面和三維網(wǎng)格示意圖，能夠更加形象的展現(xiàn)出儲層構(gòu)造。圖4-8 I×J方向上網(wǎng)格的劃分圖圖4-9 三維網(wǎng)格構(gòu)造圖層位形成層位的實質(zhì)就是在3D骨架網(wǎng)格中加入層面，分層數(shù)據(jù)是用來校正層面的，首先是

11、形成層面的頂面，從頂面向下作為底面，通過得到的層面再形成空間結(jié)構(gòu)，并在每層中形成平面網(wǎng)格，得到構(gòu)造模型。根據(jù)儲層非均質(zhì)性的刻畫要求以及保證建模精度，本次建立儲層的三維地質(zhì)模型的網(wǎng)格尺寸為15m×15m，并且加入5個層面，I×J方向上網(wǎng)格數(shù)目共100×100=10000個(I方向有100個網(wǎng)格，J方向有100個網(wǎng)格)，因此模型的網(wǎng)格總數(shù)為100000個（見圖4-10）。圖4-10 加入層面后構(gòu)造圖層位形成之后，需要再進(jìn)一步對其進(jìn)行細(xì)分，細(xì)分層只是網(wǎng)格精細(xì)化的一個過程。用戶可以對單元的厚度、個數(shù)及比例數(shù)進(jìn)行設(shè)置來定義網(wǎng)格垂向上的分辨率。給定單元的厚度以后，zone的劃

12、分既可根據(jù)頂部也可依據(jù)底部來確定。通常，最薄相的厚度是對小層厚度的模擬。然而，有相當(dāng)重要的一點需要被記住，當(dāng)對小層的厚度進(jìn)行減少時，單元的數(shù)目將會增多，所以在進(jìn)行模擬是不要插入太多的細(xì)節(jié)。該構(gòu)造中將每個層位細(xì)分為5個小層，細(xì)分后頂面構(gòu)造圖（見圖4-11）。圖4-11 頂面構(gòu)造圖沉積相模型的建立測井曲線的粗化在進(jìn)行建模時，整個建模區(qū)域是按照三維網(wǎng)格來進(jìn)行劃分的，而實際的測井曲線里的數(shù)據(jù)采樣間隔一般為0.125米，比劃分的網(wǎng)格要細(xì)得多，在一個三維網(wǎng)格里往往包含了多個測井曲線的數(shù)據(jù)，在建模過程中，對于己知網(wǎng)格的數(shù)據(jù)，每個網(wǎng)格只能對應(yīng)其中的一個數(shù)據(jù)，這就要求測井曲線要均勻分布，即離散化。因此必須對測井

13、曲線進(jìn)行粗化29。4.5.2數(shù)據(jù)分析通過將所有數(shù)據(jù)輸入到petrel中并分別對每層都進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將分析結(jié)果綜合繪制如圖4-12、圖4-13、圖4-14所示。第一層 第二層 第三層第四層圖4-12 砂體概率分布第一層第二層第三層第四層圖4-13 變差函數(shù)圖第一層第二層第三層第四層圖4-14 數(shù)據(jù)離散圖通過對以上所有圖分析，數(shù)據(jù)分析是相建模過程中十分重要的一步，利用所給有關(guān)儲層的數(shù)據(jù)可以更加準(zhǔn)確地對建模工作進(jìn)行解釋，了解地質(zhì)特性。數(shù)據(jù)分析分為對離散數(shù)據(jù)的分析和連續(xù)數(shù)據(jù)的分析。應(yīng)用序貫指示建立沉積相模型序貫指示模擬方法是儲層建模中最常用的方法，序貫指示模擬方法是采用不同的變差函數(shù)對不同變量進(jìn)行模擬的方法。在模擬的過程中，同時要考慮不同變量的不同特點，因此本次設(shè)計選用序貫指示模擬方