Petrel 裂縫分析與裂縫建模技術20090423

2009.04www.ESSCAGROUP石油技術與咨詢服務|過程控制與企業(yè)資源管理|海洋工程總包張加友阿什卡集團油藏技術部北京朝陽區(qū)北苑路170號凱旋中心27層(100101)電話:010-5823-6996手機:136-9134-3400jiayou@

Petrel裂縫分析與裂縫建模技術裂縫型油氣藏分布及裂縫認識方法裂縫建模理論基礎、難點及Petrel軟件裂縫建模Petrel軟件裂縫建模成果介紹實例操作目錄目錄一、裂縫型油氣藏分布及裂縫認識方法裂縫型油氣藏在整個油氣田的勘探開發(fā)中占有重要的位置，對裂縫的研究具有重要的意義。按照巖性，裂縫型油藏又分為三種：低滲油氣藏火山巖油氣藏碳酸鹽巖巖油氣藏隨著低滲透儲量的不斷探明和動用，裂縫性油藏在我國油氣資源開發(fā)中也占據日益重要的地位。據統(tǒng)計，低、特低滲裂縫性儲層的油氣資源量約占我國目前總資源量的1/3左右。國外主要分布在美國西部、中東、俄羅斯、加拿大、南美等地。國內主要分布在長慶、大慶外圍、吐哈、勝利、大港等地。一、裂縫型油氣藏分布白音諾勒氣田齊家油田新店油田薩西油田金騰油田杏西油田高西油田哈爾龍虎溫油敖古拉油田油田汪家屯氣田升平油田徐家圍子油田屯肇州朝陽溝油田榆樹油田尚家油田宋站氣田安達大慶圖例已動用油田氣田頭臺永樂田大安花江油林泡油田樂油田未動用油田南龍屯范模羊草氣田芳昌德氣田五站氣田四站氣田長春嶺氣田三站氣田二站氣田阿拉新氣田澇洲氣田嫩江喇嘛甸油田薩爾圖油田杏樹崗油田太平屯油田高臺子油田葡萄花油田敖包塔油田XINZH田肇州油田平洋宋太平莊氣田大慶油氣田分布圖新肇油田衛(wèi)星油田肇源葡西油田他拉哈油田白音諾勒氣田齊家油田新店油田薩西油田金騰油田杏西油田高西油田哈爾龍虎溫油敖古拉油田油田汪家屯氣田升平油田徐家圍子油田屯肇州朝陽溝油田榆樹油田尚家油田宋站氣田安達大慶圖例已動用油田氣田頭臺永樂田大安花江油林泡油田樂油田未動用油田南龍羊草氣田芳昌德氣田五站氣田四站氣田長春嶺氣田三站氣田二站氣田阿拉新氣田澇洲氣田嫩江喇嘛甸油田薩爾圖油田杏樹崗油田太平屯油田高臺子油田葡萄花油田敖南XINZH田肇州油田平洋宋太平莊氣田大慶油氣田分布圖新肇油田衛(wèi)星油田肇源油田葡西油田他拉哈油田雙城油田油田慶深氣田沉積相為近源或遠端沉積特征，成巖作用嚴重，儲層非均質性強?？缀斫Y構差、滲透率低；低滲透儲層不同程度地發(fā)育天然裂縫，對油氣田開發(fā)有不同程度的影響，注水開發(fā)發(fā)生水串、水淹，采出程度不是很高。低滲油藏的主要特點億噸世界油氣儲量排名前五名的國家都是中東國家，發(fā)現石油地質儲量為875億噸，占全世界發(fā)現儲量的52%，中東國家的油氣田主要為碳酸鹽巖油氣田。碳酸鹽巖油氣藏是以海相沉積沉積為主的油氣藏，其生油巖及儲集巖均為碳酸鹽巖，儲集空間主要為縫洞。碳酸鹽巖油氣藏在整個油氣資源中占有非常重要的地位。一、裂縫型油氣藏分布環(huán)渤海灣油氣田中有幾個潛山碳酸鹽巖油氣藏分布，分別為中海油渤海分公司的錦州20-2、9-3凝析油氣田，大港的千米橋油氣田，華北的任丘油氣田以及勝利的草橋油田、樁古潛山油田。錦州20-2、9-3千米橋潛山華北油田樁古潛山草橋油田塔河油田塔里木油田四川氣田普光氣田蘇里格氣田中西部碳酸鹽巖油氣田主要包括塔河油田、塔里木油田、蘇里格氣田下古儲層、普光氣田、四川氣田。遼河東部凹陷火山巖分布示意圖一、裂縫型油氣藏分布及裂縫認識方法同時，大慶油田、吉林油田深層天然氣的突破，新疆、江蘇等油田也有火山巖油氣藏的廣泛發(fā)育。興古潛山裂縫的長度從幾厘米到數公里貫穿了很大的跨度區(qū)間，通常我們容易在巖心描述數據中獲得厘米級的裂縫數據，在地震斷層數據中獲得公里級的裂縫數據，在露頭數據中獲得米級、十米級的裂縫數據。怎樣對不同級別的裂縫進行描述呢？只有認識清楚了裂縫，才能更好的描述裂縫裂縫識別裂縫的識別和描述難度相對較大。對于裂縫的描述，各類資料是存在著很大的差異性的，一般來說，裂縫按照發(fā)育的級別分為三類，即大裂縫、中等裂縫和微小裂縫，大的裂縫一般通過地震等資料來認識，而其它的則通過井數據等方式獲得。微小裂縫及中等裂縫的認識和描述（1）利用巖心資料描述儲層裂縫技術巖心裂縫是觀察地下儲層裂縫最直接的手段。（2）利用成像測井資料描述儲層裂縫利用成像資料達到識別裂縫的目的。（3）常規(guī)曲線裂縫解釋通過常規(guī)測井曲線響應以及與已知裂縫對比，用常規(guī)曲線來描述裂縫。（4）地應力進行地應力分析，通過描述最大主應力和最小主應力方向，來認識裂縫發(fā)育。應該說，成像測井和巖心觀察是對裂縫解釋最準確的方法。裂縫識別巖心分析對裂縫識別微小裂縫及中等裂縫的認識和描述成像測井對裂縫的解釋微小裂縫及中等裂縫的認識和描述裂縫產狀的確定①地層傾角測井資料法A2井處理成果圖傾角傾向泥巖段②利用成像測井資料法③野外露頭觀測法微小裂縫及中等裂縫的認識和描述理論研究和實際觀測結果表明，斷層和裂縫的形成機理是一致的。斷層的形成可分為三個階段：第一個階段是大量的微裂縫形成；第二個階段是由于微裂縫的形成而使巖石的堅固性下降，導致應力集中，許多微裂縫合并而成為大裂縫；第三個階段是大裂縫形成斷層。斷層實際上是裂縫的宏觀表現，裂縫是斷層形成的雛形。一般來說，在業(yè)已存在的斷層附近，總有裂縫與其伴生，兩者發(fā)育的應力場是一致的。由于地震資料含有豐富的構造信息，因此，地震在裂縫描述中具有非常明顯的作用，特別是對大裂縫及中等裂縫的描述。在Petrel軟件中，是通過螞蟻追蹤技術來實現的。大裂縫及中等裂縫的認識和描述螞蟻追蹤技術是斯倫貝謝推出的斷裂系統(tǒng)自動分析、識別系統(tǒng)。該系統(tǒng)的原理是：在地震數據體中播撒大量的螞蟻，在地震屬性體中發(fā)現滿足預設斷裂條件的斷裂痕跡的螞蟻將“釋放”某種信號，召集其他區(qū)域的螞蟻集中在該斷裂處對其進行追蹤，直到完成該斷裂的追蹤和識別。而其他不滿足斷裂條件的斷裂痕跡將不進行標注。最后，通過該技術，我們將獲得一個低噪音、具有清晰斷裂痕跡的數據體。然后，以獲得的斷裂數據體為基礎，Petrel將提取數據體中的所有斷裂痕跡，并且去除大的斷層，只考慮裂縫系統(tǒng)，完成工區(qū)內大的裂縫描述及建模工作。大裂縫及中等裂縫的認識和描述1）定義種子點。2）定義覓食路線的偏移度。3）定義螞蟻搜索的步長4）定義非合法規(guī)定范圍。5）定義合法規(guī)定范圍6）定義搜索終止的門檻值螞蟻體追蹤技術參數設定大裂縫及中等裂縫的認識和描述第一步驟是要求地震在信號領域壓制噪聲以達到其基本條件。第二步是在地震數據上強化空間不連續(xù)性判別（斷層屬性提取，邊界探測）。第三步驟通過壓制噪聲和剔除非斷層因素波動算法生成的螞蟻追蹤體更進一步明顯突出斷層特征。螞蟻體工作流程圖螞蟻體追蹤技術工作流程方差體地震屬性計算(構造平滑,Chaos,方差)螞蟻體使用人工“螞蟻”計算螞蟻體斷面從螞蟻體中得到的斷面斷層系統(tǒng)編輯/分析后的斷面形成斷層系統(tǒng)構造模型斷層解釋斷層系統(tǒng)轉換成斷層解釋或構造模型地震振幅體大裂縫及中等裂縫的認識和描述Ant-Tracking---螞蟻追蹤

《Oil&GasJournal》2007年“最佳勘探技術獎”巢穴食物大裂縫及中等裂縫的認識和描述DFN模型是目前世界上描述裂縫的一項先進技術，它通過展布于三維空間中的各類裂縫片組成的裂縫網絡集團來構建整體的裂縫模型，實現了對裂縫系統(tǒng)從幾何形態(tài)直到其滲流行為的逼真細致的有效描述。二、裂縫建模的理論基礎、難點及Petrel軟件裂縫建模離散裂縫網絡模型（DFN）關于裂縫建模，許多研究者作出了探索性的研究。1970年代，Hudson等人分別開發(fā)了裂縫幾何的地質統(tǒng)計模型。到1980年代，由于Bill、Peter等人的出色工作，離散裂縫網絡(DFN)模型正式出現并廣泛傳播。裂縫性油藏的裂縫描述和建模是一個世界性的難題，DFN模型的出現應該是裂縫建模領域的一個重大的里程碑事件，它對這個難題給出了一個較為適合的解決方案。這些方法首先是用于評估地下裂隙對核廢料處理的影響，由此發(fā)展了一大批的算法并形成軟件。到1990年代，這些方法開始在石油領域獲得應用并取得了良好的效果。離散裂縫網絡模型使得把地球物理、地質、油藏工程等多方面的的數據整合在一起形成對裂縫的系統(tǒng)描述成為可能。DFN的由來裂縫建模理論基礎1)在裂縫形油藏中，地下流體主要是在裂縫及其交織成的裂縫網絡中進行。地下裂縫系統(tǒng)就像一個復雜的城市供水管道系統(tǒng)，它遠比連續(xù)介質的模型描述更加復雜。通過示蹤劑測試結果可以證明，有些非常鄰近的井沒有受到影響，而一些遠距離的生產井反倒見到了示蹤劑響應。因此如果用連續(xù)介質描述裂縫系統(tǒng)很難描述清楚裂縫網絡的非均質性和不連續(xù)性。2)目前油藏數值模擬中廣泛采用的糖塊型模型是對真實地層的一種高度簡化。這種簡化必然導致對許多真實細節(jié)描述的喪失。傳統(tǒng)裂縫建模方法面臨的困難裂縫建模理論基礎3)傳統(tǒng)的裂縫描述多采用網塊系統(tǒng)，這樣只能描述網塊之間是連通或者不連通，而不能描述清楚一個網格內的聯通問題，也不能描述網塊間部分連通的問題。裂縫建模理論基礎網塊內連通而網塊間不連通網塊內不連通而網塊間連通

實現方法裂縫建模理論基礎影響裂縫發(fā)育的地質因素很多，各種因素互相作用，使裂縫分布難以預測。一般從三個角度來進行，一是針對構造應力場和曲率，二是用統(tǒng)計地質學預測井間裂縫分布，三是充分利用地震資料預測裂縫的空間分布。隨著現代應用數學方法及地震分析技術的提高，裂縫性油藏的三維地質建模方法也日趨增多，并不斷地相互補充和完善。在裂縫片的空間分布方式上，通常每一個裂縫片即是隨機定位的，同時也要滿足一定的集群特征。實現步驟在DFN裂縫建模的過程中，通常有以下步驟：(1)大裂縫建模。通常這些都是些有地震等資料確定的大的斷層和裂縫，它們的位置和形態(tài)基本上都是確定的，不需要隨機生成。裂縫建模理論基礎(2)中等裂縫和小裂縫建模。這些裂縫形成了儲層裂縫網絡的主體部分，通常我們用地質統(tǒng)計的方法隨機生成裂縫系統(tǒng)，并使之滿足各種統(tǒng)計條件。(3)加入地層頂底界面對上述裂縫片進行切割，同時加入基質系統(tǒng)，通過粗化及屬性運算，生成最終的裂縫地層模型。裂縫建模理論基礎Petrel軟件裂縫建模從Petrel2007.1版本開始，Schlumberger與業(yè)內的領軍者Golder公司聯手，共同為油藏裂縫建模打造完美工作流程。由于裂縫分布的細微性和復雜性、裂縫性儲層特有的雙孔隙系統(tǒng)及其不同常規(guī)的滲流機制，都加大了裂縫研究的難度和深度。目前，裂縫描述的軟件產品主要有:Petrel的裂縫模塊、RMS的裂縫模塊、Fraca、Fracman等。通過軟件的裂縫建模應用，認為Petrel軟件在裂縫建模方面的優(yōu)勢主要體現在以下幾點：（1）Petrel軟件的裂縫建模具有多學科多資料協同的優(yōu)勢，能夠充分把地震、測井、地質、鉆井、生產等資料充分結合進來，從多個角度認識裂縫，可以考慮多條件約束建立裂縫模型，建立的裂縫模型相對合理。（2）Petrel軟件的裂縫建模與常規(guī)的三維地質建模實現了無縫連接，可以將常規(guī)建模的優(yōu)勢與裂縫建模充分結合起來，實現了常規(guī)建模與裂縫建模的一體化操作。（3）在Petrel軟件的裂縫建模采用了國際上先進的DFN裂縫建模方式，以離散性數據形式來描述裂縫，并建立“離散裂縫模型”，軟件允許對裂縫屬性進行計算，保證了模型精度。（4）Petrel軟件裂縫建模不僅能提供裂縫分布模型，還能通過裂縫粗化模塊，為用戶提供真正關心的裂縫孔隙度、滲透率模型。與ECLIPSE數模軟件結合，實現雙重介質油藏的建模、數模工作。Petrel軟件裂縫建模Petrel裂縫建模流程Petrel軟件裂縫建模UsingseismicorotherfracturedriversdataanalysisgivesconceptualmodelModelintensityand

otherpropertiesNeuralNetSeismicattributesCurvatureanalysisGeometricpropertiesPetrel軟件裂縫建模三、Petrel軟件裂縫建模成果介紹研究方法井數據裂縫描述法裂縫巖心數據裂縫分布規(guī)律研究成像測井裂縫分析DFN隨機性裂縫建模地震描述裂縫及孔洞技術DFN隨機性裂縫建模（1）開展了C油田裂縫常規(guī)測井解釋工作，針對該工區(qū)提出了裂縫模式組合-逐點檢測法解釋裂縫，裂縫解釋結果與巖芯分析及生產動態(tài)分析結果吻合較好，說明單井裂縫解釋成果數據可信度較高。（2）開展了裂縫發(fā)育與斷層距離的相關性研究，對模型中各點與各斷層距離進行了運算提取，并將斷層距離與裂縫發(fā)育強度建立關系，約束裂縫建模。（3）開展了古構造背景下的撓曲度分析，根據撓曲度的分布狀況約束裂縫空間展布。（4）裂縫研究與開發(fā)動態(tài)分析充分結合，將生產中認識的可能裂縫分布區(qū)，約束建立到裂縫模型中，使建立的裂縫模型與生產認識相吻合。通過開展C油田裂縫研究，主要取得了以下幾點認識：應用裂縫解釋資料在砂巖油氣藏中研究裂縫分布

隨機性裂縫模型建立研究三、Petrel軟件裂縫建模成果介紹-----實例一裂縫裂縫描述及建模1、裂縫強度曲線生成2、裂縫古構造撓曲度分析3、裂縫與斷層距離分析4、開發(fā)動態(tài)對裂縫發(fā)育的認識5、裂縫發(fā)育方向分析6、裂縫強度屬性模擬7、裂縫強度約束下的DFN模擬8、模型粗化古構造撓曲度分析開發(fā)動態(tài)認識斷層距離分析裂縫強度模擬DFN隨機性裂縫建模裂縫強度曲線裂縫方向分析裂縫數據應用裂縫解釋資料在砂巖油氣藏中研究裂縫分布---實例一將測井解釋的裂縫數據加載到Petrel軟件中，然后根據軟件的裂縫強度計算功能，生成了表示各井裂縫發(fā)育強度的曲線，為下一步裂縫強度在三維及二維空間的描述奠定了基礎。從裂縫解釋產生曲線裂縫強度曲線是用來描述井上裂縫發(fā)育的，是非常有用的一個曲線，得到的屬性體可以作為基礎數據用來產生裂縫網絡。當產生裂縫強度時，用戶需要提供窗口長度，這個窗口長度是用來平均平滑數值。1、測井裂縫強度曲線生成裂縫描述及建模計算公式為：intensity(md)=(cumulative(md+w/2)-cumulative(md-w/2))/w裂縫分布規(guī)律研究應用裂縫解釋資料在砂巖油氣藏中研究裂縫分布---實例一C油田裂縫強度對比剖面圖裂縫分布規(guī)律研究應用裂縫解釋資料在砂巖油氣藏中研究裂縫分布---實例一C油田裂縫強度曲線三維空間顯示裂縫分布規(guī)律研究應用裂縫解釋資料在砂巖油氣藏中研究裂縫分布---實例一各種巖相下的裂縫強度統(tǒng)計裂縫分布規(guī)律研究水下分流河道狀態(tài)下裂縫密度曲線統(tǒng)計直方圖，平均值為1.64非主體席狀砂狀態(tài)下裂縫密度曲線統(tǒng)計直方圖，平均值為0.99主體席狀砂狀態(tài)下裂縫密度曲線統(tǒng)計直方圖，平均值為1.19從各巖相裂縫強度統(tǒng)計值來看，水下分流河道裂縫最發(fā)育，其次是主體席狀砂以及非主體席狀砂，泥巖相裂縫發(fā)育較差，基本不發(fā)育。泥巖狀態(tài)下裂縫密度曲線統(tǒng)計直方圖，平均值為0.14應用裂縫解釋資料在砂巖油氣藏中研究裂縫分布---實例一5152616278裂縫分布規(guī)律研究應用裂縫解釋資料在砂巖油氣藏中研究裂縫分布---實例一C油田裂縫發(fā)育圖數模模型平面網格設計為60米*60米，網格總數為67308個，對于模型粗化，共分為兩步：（1）基質模型粗化（2）裂縫模型粗化8、模型粗化凈毛比基質K方向滲透率裂縫K方向滲透率裂縫分布規(guī)律研究應用裂縫解釋資料在砂巖油氣藏中研究裂縫分布---實例一1、螞蟻體追蹤技術克服了傳統(tǒng)地震解釋的主觀性。把解釋集中在構造地質認識上而不是常規(guī)的拾取，在提高精度、地質細節(jié)和構造的認知程度及油藏認識的同時，大大地減少了常規(guī)解釋的時間和局限性。2、由于三維地震體縱橫向信息的豐富性，保證了螞蟻體追蹤技術對井間裂縫和垂向裂縫描述的準確性，在裂縫空間分布規(guī)律的描述上具有顯著的優(yōu)勢。3、Petrel由于有速度轉換等模塊，很容易實現螞蟻體裂縫信息從時間域到深度域的轉換。4、螞蟻體追蹤技術在斷裂系統(tǒng)解釋上，可以分為兩種尺度來進行，一種是針對大斷層的解釋方案，另一種是針對裂縫系統(tǒng)的解釋方案，通過該技術可以解釋大量的裂縫信息，而不僅僅是斷層信息。螞蟻體追蹤技術在裂縫建模中的技術優(yōu)勢：應用螞蟻體追蹤技術研究裂縫分布實例（確定性建立裂縫模型）應用螞蟻體追蹤技術研究裂縫分布--實例二通過螞蟻體與地震剖面對比，斷裂分布與地震剖面直觀對比吻合較好。南北向主斷層螞蟻體時間切片圖對于較大的斷裂系統(tǒng)來講，螞蟻追蹤技術與手工解釋的解釋結果幾乎完全重合，從而進一步驗證了螞蟻追蹤技術結果的準確性。但相較于自動解釋結果而言，人工解釋成果明顯丟掉了很多細節(jié)，只識別出了大斷層，而小斷裂及裂縫多數沒有解釋出來。