碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)介紹

主要內(nèi)容1、研究意義及現(xiàn)狀2、碳酸鹽巖儲(chǔ)層基本特征3、碳酸鹽巖儲(chǔ)層的主控因素4、碳酸鹽巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)技術(shù)當(dāng)前第1頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)（1）意義從全球范圍看，碳酸鹽巖儲(chǔ)層占沉積巖的20%，卻占油氣探明儲(chǔ)量的50%以上；在我國(guó)，近年來隨著對(duì)海相碳酸鹽巖油氣勘探的不斷深入，在渤海灣、塔里木、鄂爾多斯、四川盆地相繼發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大、中型油氣田，展示了碳酸鹽巖勘探的巨大潛力；在四川盆地，中石油和中石化分別于上世紀(jì)末和本世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了渡口河、鐵山坡、羅家寨和普光等多個(gè)大中型氣田，成為我國(guó)油氣勘探的重點(diǎn)和熱點(diǎn)地區(qū)之一；隨著我國(guó)“西氣東輸”工程的逐部實(shí)施，迫切需要尋找更多的天然氣資源，四川盆地就是其重要戰(zhàn)略接替區(qū)之一。因此進(jìn)行碳酸巖鹽儲(chǔ)層研究具有重要的意義。

當(dāng)前第2頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)（2）研究現(xiàn)狀由于碳酸鹽巖沉積時(shí)代久遠(yuǎn)，經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，遭受強(qiáng)烈的風(fēng)化、剝蝕和淋濾作用，地層非均質(zhì)性強(qiáng)，導(dǎo)致碳酸鹽巖儲(chǔ)層的定量評(píng)價(jià)成為碳酸巖鹽油藏研究的主要技術(shù)難題之一。目前碳酸鹽巖儲(chǔ)層的研究已從碳酸鹽巖沉積環(huán)境、成巖環(huán)境、成巖作用等方面的研究發(fā)展到定量評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)的研究階段。伴隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，其研究?jī)?nèi)容和研究手段在上世紀(jì)末獲得了迅速發(fā)展。除了象采用CT層析技術(shù)等新手段外，碳酸鹽巖儲(chǔ)層研究以將石油地質(zhì)、測(cè)井、物探、試井、油層保護(hù)等學(xué)科領(lǐng)域緊密地聯(lián)系在一起，單純的沉積學(xué)手段研究碳酸鹽巖儲(chǔ)層已經(jīng)落后于時(shí)代的步伐，碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)工作已逐漸從原來的儲(chǔ)層描述向儲(chǔ)層定量化預(yù)測(cè)方向發(fā)展。當(dāng)前第3頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)1、研究意義2、碳酸鹽巖儲(chǔ)層基本特征3、碳酸鹽巖儲(chǔ)層的主控因素4、碳酸鹽巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)技術(shù)主要內(nèi)容當(dāng)前第4頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)主要內(nèi)容1、研究意義2、碳酸鹽巖儲(chǔ)層基本特征3、碳酸鹽巖儲(chǔ)層的主控因素4、碳酸鹽巖儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)技術(shù)當(dāng)前第5頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)（1）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裂縫評(píng)價(jià)技術(shù)成像測(cè)井資料雖然能夠準(zhǔn)確地識(shí)別裂縫，但由于很難每口井進(jìn)行成像測(cè)井，因此如何對(duì)沒有成像測(cè)井的井段進(jìn)行裂縫的識(shí)別和評(píng)價(jià)，是目前單井裂縫評(píng)價(jià)的一個(gè)難點(diǎn)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裂縫評(píng)價(jià)技術(shù)以巖心資料為基礎(chǔ)，以成像測(cè)井資料的響應(yīng)特征為約束條件，充分應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高度容錯(cuò)能力和聯(lián)想能力，利用模式識(shí)別的方法進(jìn)行裂縫發(fā)育層段及裂縫發(fā)育程度進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。

①原理②人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是最近三、四十年發(fā)展起來的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。從數(shù)理角度來看，它是一個(gè)非線性系統(tǒng)，具有一般非線性系統(tǒng)全部特性的同時(shí),并呈現(xiàn)高維性、自組織性及模糊性等優(yōu)良特征。由于其強(qiáng)大的數(shù)理功能及方法優(yōu)勢(shì),并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，近年來得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前第6頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法中,使用最廣泛、最直觀、也最為成熟的算法是有監(jiān)督學(xué)習(xí)算法中帶隱含層的誤差反向傳播學(xué)習(xí)算法，簡(jiǎn)稱ＢＰ算法。典型的ＢＰ網(wǎng)絡(luò)是三層前饋階層網(wǎng)絡(luò),即輸入層、隱含層(也稱中間層)和輸出層。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖③人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)A.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的分類能力B.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為非線性映射C.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性D.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種隱式模式識(shí)別方法當(dāng)前第7頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)④人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)在實(shí)際應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)常用的BP學(xué)習(xí)算法（基于最大梯度下降法）存在有一些不足：①易收斂于局部極小點(diǎn)；②學(xué)習(xí)算法的收斂速度慢；③學(xué)習(xí)速率不易控制，易出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象。改進(jìn)的混合算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練目標(biāo)函數(shù)曲線圖

常規(guī)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練目標(biāo)函數(shù)曲線圖

通過研究，將具有全局尋優(yōu)特性的模擬退火算法（SA）和快速收斂的局部尋優(yōu)變尺度算法（BFGS）有效地結(jié)合，提出了一種快速、高效的前向網(wǎng)絡(luò)混合學(xué)習(xí)策略，即SA-BFGS混合算法來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。該法能極大地改進(jìn)前向網(wǎng)絡(luò)的收斂速度與收斂性能。

當(dāng)前第8頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)⑤應(yīng)用實(shí)例用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)裂縫發(fā)育程度進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià),不需要建立任何測(cè)井響應(yīng)方程,也不需要提供任何經(jīng)驗(yàn)公式,只需要利用一定的網(wǎng)絡(luò)模型,用一定的計(jì)算方法,用研究地區(qū)有代表性的已知樣本,對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,然后就可用學(xué)習(xí)好的網(wǎng)絡(luò)對(duì)未知井段進(jìn)行裂縫評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。A.BP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)選擇對(duì)裂縫反映比較靈敏的測(cè)井曲線，如深淺雙側(cè)向電阻率、密度、中子孔隙度及聲波時(shí)差、自然伽瑪?shù)茸鳛檩斎胂蛄?，輸出層為裂縫綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。裂縫預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型圖當(dāng)前第9頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)B.參數(shù)的歸一化同時(shí)由于各種測(cè)井方法的地質(zhì)、物理響應(yīng)機(jī)制不同，各種測(cè)井曲線的量綱、數(shù)量級(jí)以及測(cè)井儀測(cè)量狀態(tài)也存在著差異。這樣就必然會(huì)在井與井之間產(chǎn)生以刻度因素為主的誤差。對(duì)所有參與訓(xùn)練的密數(shù)據(jù)進(jìn)行級(jí)差正規(guī)化處理，對(duì)這些參數(shù)都取其相對(duì)值，以消除井間系統(tǒng)誤差和提高訓(xùn)練精度。

C.網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的輸入向量為經(jīng)過參數(shù)歸一化后的數(shù)據(jù)，教師信號(hào)為經(jīng)過成像測(cè)井標(biāo)定的裂縫綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。裂縫綜合評(píng)價(jià)指數(shù)被劃分為4個(gè)等級(jí),即不發(fā)育、較發(fā)育、發(fā)育及最發(fā)育4個(gè)級(jí)別,分別為：<0.1,0.1～0.4,0.4～0.6及0.6～1。取合適的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)率，學(xué)習(xí)步長(zhǎng)，誤差，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過873次迭代后收斂，得到預(yù)測(cè)模型的網(wǎng)絡(luò)權(quán)系數(shù)和閥值矩陣。當(dāng)前第10頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)D.儲(chǔ)層裂縫段的識(shí)別和評(píng)價(jià)利用單井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，經(jīng)過歸一化處理后，代入預(yù)測(cè)模型，即可進(jìn)行裂縫的識(shí)別和評(píng)價(jià)。

裂縫發(fā)育段F.可靠性檢驗(yàn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行裂縫識(shí)別和評(píng)價(jià)以后，可用三種方法進(jìn)行了檢驗(yàn)：一是利用實(shí)際巖心觀測(cè)資料進(jìn)行檢驗(yàn)；二是利用成像測(cè)井資料與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裂縫解釋結(jié)果進(jìn)行對(duì)比；三是利用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料進(jìn)行檢驗(yàn)。

當(dāng)前第11頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)日產(chǎn)油66.47方裂縫發(fā)育程度評(píng)價(jià)結(jié)果與試油結(jié)果十分吻合當(dāng)前第12頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)（2）裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)①構(gòu)造數(shù)值模擬法：原理：該方法從導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的主要因素──構(gòu)造應(yīng)力著手，用計(jì)算力學(xué)方法對(duì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行定量（或相對(duì)定量）模擬計(jì)算，然后結(jié)合地質(zhì)學(xué)的方法預(yù)測(cè)構(gòu)造裂縫的發(fā)育程度、裂縫方位和性質(zhì)。它包括兩個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容：A.構(gòu)造應(yīng)力的模擬；以彈塑性力學(xué)和巖石力學(xué)為基礎(chǔ)，以數(shù)值分析的有限元技術(shù)為手段，以研究區(qū)內(nèi)的構(gòu)造（褶皺、斷裂等）形跡為依據(jù)來模擬并計(jì)算出構(gòu)造形成時(shí)期的應(yīng)力場(chǎng)特征，使構(gòu)造應(yīng)力的研究達(dá)到定量化；當(dāng)前第13頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)B.裂縫的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)對(duì)裂縫的預(yù)測(cè)是以數(shù)值模擬得到的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合巖石破裂理論、巖石力學(xué)性質(zhì)以及地質(zhì)特征等，確定巖石斷裂破壞的判據(jù)；最終根據(jù)構(gòu)造應(yīng)力和巖石破裂判據(jù)，預(yù)測(cè)裂縫、評(píng)價(jià)裂縫的發(fā)育程度和有效性。

構(gòu)造數(shù)值模擬裂縫預(yù)測(cè)流程圖裂縫預(yù)測(cè)流程：當(dāng)前第14頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)地震解釋層位和斷層面解釋數(shù)據(jù)輸入建立三維構(gòu)造模型靜態(tài)恢復(fù)檢驗(yàn)構(gòu)造解釋合理性動(dòng)態(tài)恢復(fù)和正演計(jì)算地層的應(yīng)變量預(yù)測(cè)裂縫分布②平衡剖面法：原理：通過構(gòu)造反演和正演進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)的方法是一種地質(zhì)成因法。它通過對(duì)地層的構(gòu)造發(fā)育史進(jìn)行反演和正演來計(jì)算構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)地層產(chǎn)生的應(yīng)變量。用應(yīng)變量作為主控參數(shù)，同時(shí)考慮地層厚度、巖性、裂縫發(fā)育方向等參數(shù)對(duì)裂縫發(fā)育的相對(duì)富集帶及主要發(fā)育方向進(jìn)行預(yù)測(cè)，并可以對(duì)裂縫的開啟性作出分析。利用現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)預(yù)測(cè)裂縫開啟性裂縫預(yù)測(cè)流程：平衡剖面法裂縫預(yù)測(cè)流程圖當(dāng)前第15頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)③應(yīng)用情況簡(jiǎn)介：這兩種方法已用于預(yù)測(cè)碳酸鹽巖、致密砂巖的構(gòu)造裂縫，在四川各礦區(qū)、貴州、新疆克拉瑪依油田、塔里木油田、遼河油田、中石化南方公司等油田都進(jìn)行過應(yīng)用研究，取得了很好的效果，結(jié)果得到現(xiàn)場(chǎng)專家的廣泛認(rèn)可。

④平衡剖面法應(yīng)用實(shí)例（遼河某碳酸鹽巖油田）A.巖心、野外露頭裂縫觀察巖心裂縫間距頻率分布統(tǒng)計(jì)圖巖心裂縫傾角頻率統(tǒng)計(jì)直方圖巖心裂縫方位統(tǒng)計(jì)圖當(dāng)前第16頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)巖心宏觀微觀野外露頭巖心觀察鑄體薄片掃描電鏡CT照片提供裂縫性儲(chǔ)層模型原模型表征參數(shù)和物性參數(shù)的描述主要儲(chǔ)集空間類型及特征當(dāng)前第17頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)B.裂縫的測(cè)井識(shí)別和解釋裂縫

①常規(guī)測(cè)井資料

②成像測(cè)井資料當(dāng)前第18頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)C.建立構(gòu)造模型當(dāng)前第19頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)D.裂縫預(yù)測(cè)X1X4X2X7X6X5X3雖然NEE—NE向廣泛分布，但離散程度較高，只有與NW、WE向的裂縫有機(jī)配置才能形成有效的儲(chǔ)層滑動(dòng)趨勢(shì)擴(kuò)張趨勢(shì)滲漏因子當(dāng)前第20頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)預(yù)測(cè)有利區(qū)預(yù)測(cè)次有利區(qū)已開發(fā)區(qū)（有利區(qū)）日產(chǎn)油60.3t獲工業(yè)油流當(dāng)前第21頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)（3）儲(chǔ)層建模技術(shù)①儲(chǔ)層建模技術(shù)的作用：建立儲(chǔ)層地質(zhì)模型是儲(chǔ)層研究的最高階段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)革命的突飛猛進(jìn)，儲(chǔ)層建模技術(shù)已從理論研究發(fā)展成為一門最廣泛應(yīng)用的儲(chǔ)層表征技術(shù)，成為近年來國(guó)內(nèi)外油氣勘探開發(fā)、儲(chǔ)層研究與評(píng)價(jià)中的一個(gè)熱門課題。A.為油藏?cái)?shù)值模擬提供定量地質(zhì)模型。B.將測(cè)井、構(gòu)造、沉積、巖石物性等研究成果進(jìn)行綜合一到一個(gè)完整的三維模型內(nèi)，為進(jìn)一步的地質(zhì)研究提供依據(jù)和基礎(chǔ)。C.在油藏開發(fā)階段同樣需要對(duì)井間的儲(chǔ)層物性進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。但常用的，基于地震資料的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)由于地震資料的分辨率已經(jīng)無法滿足開發(fā)地質(zhì)的要求。根據(jù)鉆井、測(cè)井、地震等多種資料，利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)井間儲(chǔ)層變化進(jìn)行預(yù)測(cè)是地質(zhì)建模技術(shù)的主要任務(wù)之一。D.油藏開發(fā)到一定程度之后，剩余油氣的評(píng)價(jià)是一個(gè)很重要的課題。精細(xì)地質(zhì)模型可以在微構(gòu)造落實(shí)、儲(chǔ)層單元三維空間展布研究等方面提供可靠的依據(jù)和成果。當(dāng)前第22頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)地質(zhì)建模技術(shù)確定性建模隨機(jī)建模地震學(xué)方法沉積學(xué)方法克里金方法以目標(biāo)物體為模擬單元的方法以象元為模擬單元的方法高斯模擬指示模擬法分形模擬模擬退火標(biāo)點(diǎn)過程法截?cái)喔咚鼓M指示模擬法②地質(zhì)模型的建立方法：當(dāng)前第23頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)⑴確定性建模與隨機(jī)建模相結(jié)合的原則

⑵等時(shí)建模原則

⑶相控建模原則

盡量應(yīng)用確定性信息來限定隨機(jī)建模過程，最大限度降低模型的不確定性應(yīng)用層序地層學(xué)原理確定等時(shí)界面,并利用等時(shí)界面將沉積體劃分為若干等時(shí)層。在建模時(shí),按層建模,然后再將其組合為統(tǒng)一的三維沉積模型。

分相(砂體類型或流動(dòng)單元)進(jìn)行井間插值或隨機(jī)模擬,進(jìn)而建立儲(chǔ)層參數(shù)分布模型。③儲(chǔ)層建模的一般原則：當(dāng)前第24頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)構(gòu)造模型相模型儲(chǔ)層參數(shù)模型建模流程框架圖約束相控沉積相建模儲(chǔ)層參數(shù)建模測(cè)井、地震、露頭等多學(xué)科數(shù)據(jù)庫地質(zhì)概念模型構(gòu)造建模優(yōu)選建模方法隨機(jī)模擬確定統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)確定性模型儲(chǔ)層參數(shù)輸出儲(chǔ)層格架模型地震處理測(cè)井解釋露頭研究取心分析④儲(chǔ)層建模的一般流程：當(dāng)前第25頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)⑤碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模中的主要問題：B.碳酸鹽巖油氣藏的井網(wǎng)較稀，井距較大，給變差函數(shù)的求取帶來困難；A.碳酸鹽巖儲(chǔ)層影響因素復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)層橫向變化大，給井間儲(chǔ)層參數(shù)的預(yù)測(cè)帶來難度；C.碳酸鹽巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型多樣，既有孔隙、裂縫，還有溶洞，不同的儲(chǔ)集空間所表現(xiàn)出來的儲(chǔ)滲特性差別巨大，其分布規(guī)律及影響因素也各不相同，這給井間儲(chǔ)層參數(shù)預(yù)測(cè)帶來困難；D.碳酸鹽巖儲(chǔ)層嚴(yán)重的非均質(zhì)性，需要我們進(jìn)行三維可視化和交互式編輯，修正一些井點(diǎn)控制不到的地方；由于碳酸鹽巖儲(chǔ)層比碎屑巖儲(chǔ)層具有更大的復(fù)雜性和更強(qiáng)的非均質(zhì)性，其研究難度遠(yuǎn)比碎屑巖儲(chǔ)層大。從目前國(guó)內(nèi)外研究情況來看，還沒有現(xiàn)成的、成熟的碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。當(dāng)前第26頁\共有32頁\編于星期二\12點(diǎn)⑥碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模的基本思路和對(duì)策：A.優(yōu)選在三維可視化和交互編輯方面具有強(qiáng)大功能的儲(chǔ)層建模軟件，進(jìn)行精細(xì)地質(zhì)建模工作，并對(duì)建模工作進(jìn)行嚴(yán)格、細(xì)致的質(zhì)量控制；B.通過引入地震數(shù)據(jù)（包括地震屬性、反演結(jié)果、地震相資料）作為約束，提供空間上儲(chǔ)層屬性分布的一種趨勢(shì)，對(duì)于碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模是非常有意義的；C.針對(duì)碳酸鹽巖油氣藏井距大，井?dāng)?shù)少，無法直接用井?dāng)?shù)據(jù)求出平面上變差函數(shù)的特點(diǎn)，可以引入含有豐富信息的地震資料，可以反映出儲(chǔ)層參數(shù)分布的結(jié)構(gòu)特征；D.針對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型多樣的特征，在進(jìn)行碳酸鹽巖儲(chǔ)層建模時(shí)，應(yīng)該按照不同的儲(chǔ)集空間類型（溶洞、裂縫、孔隙），根據(jù)其各自的特征，分別采用不同的建模方法；E.對(duì)于灘、礁相碳酸鹽巖儲(chǔ)層，由于其在形成和演化過程中，沉積作用對(duì)其孔隙的控制作用極為明顯，因此在建立孔隙三維模型時(shí)，應(yīng)采用相控建模原則。當(dāng)前第27頁\共有32頁\編于