储层表征

储层表征与建模尹艳树信息与数学学院,3rg研究小组内容提要一、储层表征的概念二、储层模型的分类四、地质统计学基础知识三、储层建模的概念五、随机建模方法简介六、随机建模步骤、策略油藏评价开发早期开发中后期定量地研究和描述储层，并建立储层地质模型，为油气田勘探和开发服务。1985年国际储层表征会议对储层表征的定义：“量化油藏特性，识别地质信息和空间变化不确定性的一个过程”三个层次：特征识别特征描述储层建模储层表征ReservoirCharacterization油藏描述ReservoirDescription70年代斯仑贝谢公司提出的以测井为主的RDSReservoirDescriptionService对油藏各种特征（圈闭、储层、流体）进行三维定量描述和预测最终成果：建立反映油藏特征的三维油藏地质模型。陈堡油田陈3断块K2t1-K2c油藏剖面图油藏地质建模是油藏描述的核心。ReservoirdescriptionReservoircharacterization储层表征（ReservoirCharacterization）是由油藏描述（ReservoirDescription）向定量化方向发展演化出来的现代油藏管理资料搜集油藏描述数值模拟开发战略确定性建模随机建模储层地质模型内容提要一、储层表征的概念二、储层模型的分类四、地质统计学基础知识三、储层建模的概念五、随机建模方法简介六、随机建模步骤、策略储层地质模型分类一、按开发阶段及模型精度分类(裘亦楠，1991)•概念模型(Conceptualmodel)•静态模型(Staticmodel)•预测模型(Predictablemodel)1、概念模型•沉积或成因类型模型：典型化和概念化，具地区代表性•与沉积或成因模式类同，但加入开发所需的地质特征•应用于油田勘探、评价、开发设计阶段，减少战略失误（a）三维概念模型（b）构造背景下的的三维概念模型陈堡油田陈3断块泰一段三维概念模型2、静态模型概念：描述某一具体油田或开发区的一个或一套储层的属性特征在三维空间上的变化和分布规律的地质模型。目的：为编制开发方案、调整方案提供地质依据实现：小层平面图、油层剖面图、栅状图、三维分布图、切片图缺点：主要依赖井信息，吻合井，地震信息覆盖面广但分辨率低井间参数的内插与外推预测的精度考虑较少，精度不高3、预测模型概念：对井间及其以外地区的储层参数目的：二次采油后剩余油挖潜→开发调整、井网加密或三次采油实现：地质随机建模技术、高精度地震约束、密井网控制精度：开发井网―百米级，井间预测精度―数十米或数米级二、按储层表征内容分类•储层结构模型•流动单元模型•储层参数分布模型•裂缝分布模型1、储层结构模型（储层相模型：相控建模技术）概念：描述储层几何形态以及三维空间分布的地质模型。油田开发生产实践表明，相带分布强烈地影响地下流体的流动。同时，岩石物性的变化与相类型极为相关。对于多相分布的储层来说，合理的相模型是精确建立岩石物性模型的必要前提。目的：储层参数分布模型的骨架（相控建模技术）类型：壳牌石油公司K.J.Weber和L.C.VonGeuns(1990)千层饼状结构、拼合板状结构、迷宫状结构（1）千层饼状储层结构•••单层水平渗透率横向稳定，垂向渗透率横向渐变。••发育沉积相：陆相―湖泊席状砂、风成砂丘等海岸相―障壁砂坝、海岸砂脊、海侵砂海相―•井距大：矩形井网―1000米三角形井网―1200米随机井网―约1～3口／km2•一步建模法：建立准确的三维储层结构模型很容易（2）拼合板状储层结构••砂体连续性较好，储层内及层间偶而夹有低渗或非渗层。•砂体间存在物性突变，砂体内可具有很强的非均质性。•发育沉积相：陆相―辨状河砂体、点坝、湖泊/冲积混合沉积风成/干谷混合沉积海岸―障壁岛与潮道充填复合体河道充填/河口坝复合体海洋―风暴砂透镜体、中扇浊积体•井距中等：矩形井网―600米三角形井网―800米随机井网―4口/km2•建立准确的三维储层结构模型难度一般，相控建模法（3）迷宫状储层结构••砂体连续性具方向性，剖面上不连续平面上，不同方向连续性不一样••发育沉积相：陆相―低弯度河道充填砂体、具低（砂/地）比值的冲积沉积砂体滨岸相―低弯度分流河道沉积砂体海洋―浊积岩、滑塌岩、具低砂/•井距小：矩形井网―至少200米三角形井网―至少300米随机井网―至少32口/km2•建立准确的三维储层结构模型很难，相控建模法随机建模法―概率模型储层结构陆相环境滨岸环境海洋环境千层饼状湖泊席状砂风成砂丘障壁坝沿海沙脊海侵砂浅海席状砂滨外砂坝外扇浊积体拼合板状辫状河沉积点坝湖泊/冲积混合沉积风成/干谷混合沉积沉积相复合体：如障壁坝与潮道充填复合体河道充填与河口坝复合体风暴砂透镜体中扇浊积体迷宫状低弯度河道低砂/地比冰水沉积低弯度分流河道砂体内扇浊积体滑塌岩具低砂/地比风暴沉积三种碎屑岩储层结构的砂体成因类型（K.J.Weber,etc,1990）主要砂体单元确定性对比所需的平均井网数据（K.J.Weber,etal,1990）千层饼状储层结构拼合板状储层结构迷宫状储层结构井网类型井距(m)井数/km2井距(m)井数/km2井距(m)井数/km2矩形井网100016003≤20025三角形井网12000.88002≤30013随机井网1～34322、流动单元模型概念：(C.L.Hearnetc1984；W.J.Ebanks，1987)影响流体流动的储层属性参数在各处相似，且岩层特点也相似的纵、横向连续的储集带单元。流动单元不同，流体流动特征也不同。流动单元模型：•由许多流动单元块体镶嵌组合而成，离散模型•包括：流动单元划分，流动单元间边界、单元内储层属性相似•对油藏模拟及动态分析有很大意义，对预测二次采油和三次采油的生产性能亦意义重大。长庆安塞油田坪桥水平井区流动单元模型（长61三维流动单元模型的不同显示形式）红色：一类流动单元绿色：二类流动单元兰色：渗流屏障3、储层参数分布模型•描述储层属性参数在三维空间上的变化和分布规律的模型•连续性模型（孔隙度模型、渗透率模型、流体饱和度模型）胜坨油田胜二区74小层不同含水期孔隙度实现对比图胜坨油田胜二区74小层不同含水期渗透率实现对比图胜坨油田胜二区沙二段74小层不同含水期含油饱和度模型内容提要一、储层表征的概念二、储层模型的分类四、地质统计学基础知识三、储层建模的概念五、随机建模方法简介六、随机建模步骤、策略白化过程地质信息与解释地震信息与解释测井信息与解释油藏工程信息与解释实质：井间储层参数的预测建模的目的•确定性建模•随机建模两种技术以确定性资料为基础，给出井间确定的、唯一的储层参数。确定性储层地震地质学储层沉积学地质统计学克里金方法确定性vs随机性储层系统的复杂性121113333121113333资料的不完备性随机性确定性vs随机性随机性评价由于资料限制和储层复杂性而导致的井间储层预测的不确定性，以满足油田开发决策在一定风险范围的正确性。某油田1小层河流相概率分布模型确定性vs随机性确定性vs随机性资料应用地质信息与解释地震信息与解释测井信息与解释油藏工程信息与解释随机建模的概念概念：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、等可能的储层模型。输入:岩心分析、测井解释、地震勘探、生产动态以及露头观察等多种来源的已知数据随机种子数随机函数蒙特卡罗抽样输入数据随机种子数随机函数随机抽样1962年，G.Matheron提出并创立地质统计学学科1978年，Journel，《矿业地质统计学》，发展随机模拟方法1984年，H.Haldorsen以及L.Lake发表的发表论文成为在油气储层建模的标志1988年，SPE苏格兰会议，模拟是否有实际意义讨论1991年，SPE科罗拉多会议，肯定方法，讨论方法适用性2000年，Strebelle,多点地质统计学《国外储层建模技术》，原中国石油天然气总公司1991年，裘怿楠教授，“储层地质模型”，石油学报随机建模的产生及发展随机建模的产生与地质统计学密切相关国内内容提要一、储层表征的概念二、储层模型的分类四、地质统计学基础知识三、储层建模的概念五、随机建模方法简介六、随机建模步骤、策略地质统计学基础知识•变差函数•克里金技术•条件模拟niiixzxz10*x0随机建模的产生与地质统计学密切相关变差函数(或叫变程方差函数，或变异函数)是地质统计学所特有的基本工具。它既能描述区域化变量的空间结构性变化，又能描述其随机性变化。跃迁现象1.变差函数的概念与参数(一)变差函数),(hx假设空间点x只在一维的x轴上变化，则将区域化变量Z(x)在x，x+h两点处的值之差的方差之半定义为Z(x)在x轴方向上的变差函数，记为一维情况下的定义：Var[Z(x)-Z(x+h)]E[Z(x)-Z(x+h)]2-{E[Z(x)-Z(x+h)]}2),(hx21==21半变差函数(或半变异函数)当区域化变量Z(u)满足下列二个条件时，则称其为二阶平稳或弱平稳：E[Z(u)]=E[Z(u+h)]=m(常数)xh随机函数在空间上的变化没有明显趋势，围绕m值上下波动。①在整个研究区内有Z(u)的数学期望存在，且等于常数，即：二阶平稳②在整个研究区内，Z(u)的协方差函数存在且平稳(即只依赖于滞后h，而与u无关)，即Cov{Z(u),Z(u+h)}=E[Z(u)Z(u+h)]-E[Z(u)]E[Z(u+h)]=E[Z(u)Z(u+h)]-㎡=C(h)特殊地，当h=0时，上式变为Var[Z(u)]=C(0),即方差存在且为常数。协方差不依赖于空间绝对位置，而依赖于相对位置，即具有空间的平稳不变性。uu+h①在整个研究区内有E[Z(u)-Z(u+h)]=0本征假设当区域化变量Z(u)的增量[Z(u)-Z(u+h)]满足下列二条件时，称其为满足本征假设或内蕴假设。可出现E[Z(u)]不存在，但E[Z(u)-Z(u+h)]存在并为零的情况intrinsichypotheseE[Z(x)]可以变化,但E[Z(u)-Z(u+h)]=0（比二阶平稳更弱的平稳假设）②增量[Z(u)-Z(u+h)]的方差函数(变差函数,Variogram)存在且平稳(即不依赖于u)，即：Var[Z(u)-Z(u+h)]=E[Z(u)-Z(u+h)]2-{E[Z(u)-Z(u+h)]}2=E[Z(u)-Z(u+h)]2=2γ(u,h)=2γ(h),相当于要求：Z(u)的变差函数存在且平稳。设Z(x)为一维区域化变量，满足本征假设，又已知Z(1)=2，Z(2)=4，Z(3)=3，Z(4)=1，Z(5)=5，Z(6)=3，Z(7)=6，Z(8)=4，，，)1(*)2(*)3(*例：试求：)(*h=N(h)1i2iih)]Z(x-)[Z(xN(h)21721)1(*)2(*)3(*===[22+12+22+42+22+32+22]=1442=3.00621[12+32+22+22+12+12]=1220=1.67521[12+12+02+52+12]=1028=2.802D情况（1）分不同方向，进行1D变差函数计算3D情况：增加垂向方向（2）确定主变程方向次变程方向角度容限步长容限h3h5hh四方向试算（考虑主变程方向的走向、倾向和倾角）球状模型指数模型高斯模型ahcahahahchahSphch,,2123003ahcahExpch3exp1223exp1ahch具不同变程的克里金插值图象参考书:GSLIB陈恭洋：碎屑岩储层随机建模吴胜和：储层建模王家华：油气储层随机建模于兴河：碎屑盐岩储层计算机模拟技术参考书:GSLIB(二)克里金插值方法----以普通克里金为例设为区域上的一系列观测点，为相应的观测值。区域化变