裂縫地質模型基本信息

中文名 裂縫地質模型 學????科 石油工程
工????具 Petrel等 原????理 螞蟻體追蹤技術
依????據 巖心、測井或地震資料

1、傳統(tǒng)裂縫建模方法面臨的困難

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。

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(lián)通問題,也不能描述網塊間部分連通的問題。

2、實現(xiàn)方法

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(xiàn)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。

3、實現(xiàn)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。

(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。

裂縫地質模型造價信息

市場價 信息價 詢價
材料名稱 規(guī)格/型號 市場價
(除稅)
工程建議價
(除稅)
行情 品牌 單位 稅率 供應商 報價日期
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行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時間
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從Petrel 2007.1 版本開始,Schlumberger與Golder公司聯(lián)手,共同為油藏裂縫建模打造工作流程。

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(xiàn)在以下幾點:

(1)Petrel軟件的裂縫建模具有多學科多資料協(xié)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)雙重介質油藏的建模、數模工作。

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。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。

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(xiàn),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(xiàn)的。

裂縫地質模型常見問題

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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(xiàn)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。

1、螞蟻體追蹤技術工作流程

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。

2、離散裂縫網絡模型(DFN)

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(xiàn)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。

3、DFN的由來

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(xiàn)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(xiàn)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。

由巖心、測井或地震資料得到的裂縫各項表征參數往往只能反映部分井的局部層段裂縫發(fā)育特征,而無法回答區(qū)域性裂縫的發(fā)育及展布規(guī)律。

裂縫地質建模實際上是表征儲層裂縫結構及其參數的定向分布和變化特征,建模的核心問題為井間預測,在原定資料前提下,提高裂縫模型精細度的主要方法即是提高井間預測精度。井間預測有兩種途徑,即確定性建模和隨機建模。確定性建模對井間未知區(qū)給出定性的預測結果,即試圖從已知確定性資料的控制點如井點出發(fā),推測出控制點間確定的唯一的真實的儲層參數;而隨機建模則是對井間未知區(qū)應用隨機模擬方法得出多種可能的等概率的預測結果。

此次建模我們選擇確定性建模方法,也即選擇插值法進行建模。

井間插值方法很多,大致可分為傳統(tǒng)的統(tǒng)計學插值方法和地質統(tǒng)計學估值方法(主要是克里金方法)。由于傳統(tǒng)的數理統(tǒng)計學插值方法(如反距離平方法)只考慮觀測點與待估點之間的距離,而不考慮地質規(guī)律所造成的儲層參數在空間上的相關性,因此插值精度很低,實際上,這種插值方法不適用于地質建模。為了提高對儲層參數的估值精度,人們廣泛應用克里金方法來進行井間插值。

克里金方法是地質統(tǒng)計學的核心,它是隨著采礦業(yè)的發(fā)展而產生的一門新興的應用數學的分支。克里金方法主要是應用變異函數和協(xié)方差函數來研究在空間上既有隨機性又有相關性的變量即區(qū)域化變量。在本文研究方面,從巖心、測井資料中獲取的裂縫參數如寬度、間距、長度等均為區(qū)域化變量。

克里金法估值,是根據待估點周圍的若干已知信息,運用變異函數特有的性質,對待估點的未知值做出最優(yōu)(即估計方差最?。o偏(即估計值的均值與觀測值的均值相同)的估計。

通過地質資料得到裂縫的部分表征參數(包括密度、間距、寬度、傾角等),采用構造主曲率法預測裂縫的方位及分布情況,在此基礎上計算出裂縫孔隙度和滲透率參數場。運用克里金插值、多元統(tǒng)計回歸,得到不同巖性和深度的裂縫描述參數。將這些參數等都繪制成定量化曲線,用定量的連續(xù)參數場表現(xiàn)離散的裂縫對油氣藏開發(fā)的影響程度,并與每口取心井的巖心和測井剖面綜合在一起,便建立起裂縫綜合剖面模型。在該剖面模型上,像一般研究地層那樣劃分、對比裂縫段,分出裂縫發(fā)育級別等,可最終建立裂縫地質模型。 2100433B

裂縫地質模型文獻

基于巖溶發(fā)育地質模型的隧道地質預測 基于巖溶發(fā)育地質模型的隧道地質預測

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頁數: 8頁

評分: 4.3

為更加系統(tǒng)全面預測和了解可能在隧道施工中遇到巖溶,根據巖溶發(fā)育規(guī)律和特點,建立了巖溶在水平巖層、傾斜巖層、背斜巖層、向斜巖層地質構造條件下不同節(jié)理發(fā)育程度和不同位置隔水層情況下的巖溶發(fā)育地質模型,根據隧道工程所處的地質環(huán)境,利用地質模型判斷未開挖巖層中的巖溶發(fā)育類型、規(guī)模等情況,并結合物探和超前鉆探等方法實現(xiàn)隧道未開挖段巖溶的超前預報。實際揭露巖溶情況與預測結果對比表明,巖溶發(fā)育地質模型可以從宏觀上比較準確地預測隧道未開挖段的巖溶發(fā)育情況。

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基于剖面的露天礦三維地質模型的構建 基于剖面的露天礦三維地質模型的構建

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以鉆孔信息和剖面圖為基礎數據,應用面向對象的程序設計,提出了基于剖面的三維地質建模的具體流程,并以實際工程為例,建立了某礦的三維地質模型,實現(xiàn)了該礦的三維動態(tài)顯示、模擬開采等功能。

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儲層地質模型應能滿足油田不同開發(fā)階段的需要,能反映儲層中的孔隙度、滲透率、流體特征和動態(tài)特征,同時還能滿足不同層次、不同規(guī)模地質體預測的需要。它實質上是儲層特征在三維空間上的靜態(tài)和動態(tài)特征的綜合反映。不同學者研究地質體的層次不同,以及研究儲層目標參數的著重點不同,也就有不同的儲層地質模型的分類。在各種分類方法中,按開發(fā)階段的任務及模型建立精度進行劃分為宜。不同油田開發(fā)階段,所進行的工作量不同,對油藏所取得的資料信息和認識程度存在著差異,所要解決的開發(fā)任務也就有所不同,總是隨著油藏開采程度的提高,由淺入深逐步向前推進。不同開發(fā)階段所要求建立的儲層地質模型也就有相應的不同。

總的來說,隨著油田開發(fā)階段的推移,油藏開采程度的提高,對儲層地質模型的要求也是由簡到細,由粗到精。裘懌楠(1991)將儲層地質模型分為概念模型、靜態(tài)模型和預測模型三大類,是地質模型分類的典型代表。

儲層地質模型概念模型

針對某一種沉積類型或成因類型的儲層,把它代表性的儲層特征(非均質性、連續(xù)性等)抽象出來,加以典型化和概念化,建立一個對這類儲層在研究地區(qū)(油田)內具有普遍代表意義的儲層地質模型,稱為概念模型。概念模型并不是一個或一套具體儲層的地質模型,但它卻是代表某一地區(qū)(油田)某一類儲層的基本面貌。

概念模型廣泛應用于一個油田的開發(fā)早期。從油田發(fā)現(xiàn)開始,到油田評價階段和開發(fā)設計階段,主要應用儲層概念模型研究各種開發(fā)戰(zhàn)略問題。在這個階段,油田僅有少數大井距的探井和評價井,受資料條件的限制,不可能對儲層做出全油藏的詳細描述,只能依據少量的信息,借鑒理論上的沉積模式、成巖模式和鄰區(qū)同類沉積儲層的原型模型,建立起研究區(qū)儲層概念模型。這種概念模型對開發(fā)戰(zhàn)略的確定是至關重要的,可以避免戰(zhàn)略上的失誤,如在井網部署上,對席狀砂體可采用大井距,河道砂體則需小井距,塊狀底水油藏則采用水平井效果較好。

概念模型一般應依靠儲層沉積學為基本依據,盡可能直接利用巖心資料來建立,避免依賴測井解釋等間接資料,因為在油藏早期評價階段,測井定量解釋精度尚不夠高。概念模型在開發(fā)可行性和開發(fā)設計研究階段是非常重要的,通過油藏數值模擬可以進行各項開發(fā)戰(zhàn)略的指導性的決策研究。如投入開發(fā)的技術經濟性、優(yōu)選開發(fā)方式和層系井網、估計各階段采收率、預見開采過程中可能出現(xiàn)的主要問題,以及投入開發(fā)前必須正確決策的戰(zhàn)略問題,等等,都可以通過概念模型研究。

儲層地質模型靜態(tài)模型

針對某一具體油田(或開發(fā)區(qū))一個(或一套)儲層,將其儲層特征在三維空問的變化和分布如實地加以描述而建立的地質模型,稱為該儲層的靜態(tài)模型。對儲層進行全油藏的如實描述,一般需要較密的井網,即開發(fā)井網鉆成以后才有條件進行。靜態(tài)模型主要為油田開發(fā)方案實施(即注采井別的確定,射孔方案實施等)、日常油田開發(fā)動態(tài)分析、作業(yè)施工、配產配注方案和局部調整服務。

20世紀60年代以來,我國各油田投入開發(fā)以后都建立了這樣的靜態(tài)模型,但大多數是手工編制的,如各種小層平面圖、油層剖面圖和柵狀圖。個別油田還做出實體模型以更直觀地顯現(xiàn)儲層。這些儲層靜態(tài)模型在我國注水油田開發(fā)實踐中起到了必不可少的作用。

20世紀80年代以來,國外用計算機技術,逐步發(fā)展出一種依靠計算機存儲和顯示的三維靜態(tài)模型,即把儲層網塊化后,用各網塊參數按三維空間分布位置建立三維數據體。這樣就可以進行儲層的三維顯示,可以任意切片和切剖面,顯示不同層位不同剖面的儲層模型,以及進行其他各種運算和分析,更重要的是可以直接與數值模擬連接。靜態(tài)模型只是把多井井網所揭示的儲層面貌描述出來,不追求井問參數的內插精度及外推預測。靜態(tài)模型在我國注水開發(fā)實踐中得到廣泛應用,從采油井的日常管理到油田的大小調整措施,都是必不可少的地質基礎。

儲層地質模型預測模型

預測模型的提出是油田開發(fā)深入發(fā)展的結果。與靜態(tài)模型相比,預測模型除了強調對多井單井的描述外,更重視對井問儲層的預測,且所建立的儲層模型要比靜態(tài)模型精度更高。預測模型是對控制點間及以外地區(qū)的儲層參數能預測性地做一定精度的內插或外推,要求井網信息更豐富,以便獲得更可靠的儲層分布規(guī)律,提供更可靠的預測參數。預測模型對于剩余油挖潛意義重大。油藏經注水開發(fā)之后,地下仍存在大量剩余油,需要進行開發(fā)調整、井網加密或進行三次采油,因而需要建立精度很高的儲層模型和剩余油分布模型。三次采油技術在近20年雖然獲得迅速的發(fā)展,但除熱采重油外,其他技術均達不到普遍性工業(yè)應用的水平,其中一個重要原因是儲層模型精度滿足不了建立高精度剩余油分布模型的需求。由于儲層參數的分布對剩余油分布的敏感性極強,這樣儲層特征及其細微的變化對三次采油注入劑及驅油效率的敏感性遠大于對注水效率的敏感性,因此要求儲層模型具有更高的精度。為了適應注水開發(fā)中后期及三次采油對剩余油開采的需求,要在開發(fā)井網條件下(一般百米級條件下)將井問數十米級甚至數米級規(guī)模的儲層參數的變化及其絕對值預測出來,即建立儲層精細預測模型或精細油藏地質模型。

1.龜狀裂縫:龜狀裂縫多出現(xiàn)在土壩表面,分布較均勻,縫細而短,對堤壩危害較小。龜狀裂縫產生的原因,主要是粘性土水分蒸發(fā),表面土體收縮,故又稱干縮裂縫。填筑土料粘性愈大、含水量愈高,干裂的可能性愈大。

2.橫向裂縫:橫向裂縫的走向與堤壩軸線垂直或斜交,常出現(xiàn)在堤壩頂部并伸入堤壩內一定深度,嚴重的可發(fā)展到堤壩坡,甚至貫通上下游造成集中滲漏,直接危及堤壩的安全。產生橫向裂縫的原因,主要是相鄰堤壩段壩基產生較大的不均勻沉陷,常發(fā)生于堤壩合攏段,堤壩體與交界部位施工分縫交界段以及壩基壓縮變形大的壩段等。

3.縱向裂縫:縱向裂縫的走向與堤壩軸線平行或接近平行,多出現(xiàn)在堤壩頂部或堤壩坡上部,裂縫逐漸向壩體內部垂直延伸。它一般比橫向裂縫長,若不及時處理,雨水入侵后會造成大壩脫坡險情??v向裂縫產生原因:一種因分期加高,壓實質量和填筑材料不同;用貼坡培厚法處理背水坡滲水時,貼坡砂層未灌水也不壓實,致使蓄水后砂層浸水下沉,培土表面發(fā)生縱向裂縫;另一種因施工碾壓不實,施工質量不好,筑壩土料含水量過高;初次蓄水,或汛期水位驟降導致堤壩坡失穩(wěn),產生脫坡初期的縱向裂縫。

4.內部裂縫:產生內部裂縫的原因和可能出現(xiàn)的部位有:如在狹窄山谷壓縮性大的地基上修建土壩,在壩體沉降過程中,上部壩體重量通過剪力和拱的作用,被傳遞到兩端山體和基巖中去,而壩體下部沉陷,有可能使壩體在某一平面上被拉開,形成水平裂縫;此外,堤壩壩基或堤壩與建筑物接觸處因產生不均勻的沉陷而產生內部裂縫等。

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