专利名称：一种缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法
技术领域：
本发明属于碳酸盐岩油藏开发地质领域，具体涉及一种缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法。
背景技术：
三维地质建模是油田开发地质研究的关键，储集体三维分布模型是油藏三维地质模型的核心内容。已有的成熟的建模方法主要针对常规沉积成因的碎屑岩储层，不适用于以溶洞和裂缝为储集空间的碳酸盐岩缝洞型储集体。目前对该类储集体建模的研究开展较少，国内相关的研究开始于本世纪初，比如[I]王根久，王桂宏，余国义等，塔河碳酸盐岩油藏地质模型[J]，石油勘探与开发，2002，29 (I):109-111 ； [2]杨辉廷，江同文，颜其彬等，缝洞型碳酸盐岩储层三维地质建模方法初探[J]，大庆石油地质与开发，2004，23 (4):11-16 ；[3]张淑品，陈福利，金勇等，塔河油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩储集层三维地质建模[J]，石油勘探与开发，2007，34 (4): 175-180 ； [4]赵敏，康志宏，刘洁，缝洞型碳酸盐岩储集层建模与应用[J]，新疆石油地质，2008，29 (3):318-320。缝洞型碳酸盐岩油藏储集体包括两种截然不同的储集空间类型:溶洞和裂缝。溶洞储集体为岩溶作用成因，其展布受控于岩溶发育模式。垂向上，在不同岩溶带内，由于岩溶作用差异，溶洞储集体有其不同的发育规律；平面上，不同岩溶古地貌单元控制着地表水的展布与流动，进而导致其内部溶洞储集体发育特征的不同。而裂缝型储层，主要由构造运动产生，其展布受控于断层展布，断层附近裂缝更加发育。而上述现有方法大多使用井震资料直接模拟储集体分布，缺点是在建模过程中缺乏地质规律的约束，即储集体展布规律的约束，未考虑到缝洞储集体中岩溶作用形成的溶洞型储集体空间和构造运动形成的裂缝型储集空间在成因及展布规律上的不同，所建立的模型往往与地质实际有较大差异，其精度相对于地震资料分辨率无明显改善，显然不能满足碳酸盐岩缝洞型油藏三维地质精细建模的要求。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法，分别采用成因控制方法建立不同成因储集体一溶洞和裂缝储集体的三维定量可视化分布模型，以满足该类油藏评价、开发方案调整以及油藏数值模拟的需要。本发明是通过以下技术方案实现的:一种缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法，包括以下步骤:(I)在单井上识别溶洞储集体发育段；(2)在垂向上建立岩溶带模型，在平面上建立古地貌单元展布模型；(3)在不同岩溶带和不同古地貌单元内分别模拟溶洞储集体的三维分布，得到建模目标地层的溶洞储集体的三维分布模型；
(4)统计裂缝储集体的发育产状和单井裂缝发育密度；(5)在断层控制下，建立裂缝储集体的三维离散分布模型。所述步骤(I)具体包括以下步骤:(11)，将钻井过程中钻具放空、泥浆漏失严重的层段识别为溶洞储集体发育段；(12)，对有成像测井资料的井，将成像测井图像揭示的发育大于IOmm的黑色或暗色区域的层段，识别为溶洞储集体发育段；(13)，对有岩心资料的井，将岩心资料揭示的具有溶洞充填物特征的层段识别为溶洞储集体发育段；所述溶洞充填物包括岩溶角砾岩和碎屑岩暗河沉积；(14)，用步骤(12)和步骤(13)中识别出的溶洞储集体发育段来标定常规测井曲线:对通过步骤(12)和步骤(13)识别出的溶洞储集体发育段的常规测井曲线的数值进行统计，所述常规测井曲线包括自然伽马曲线和深侧向电阻率曲线，将统计得到的自然伽马曲线和深侧向电阻率曲线的数值范围作为识别溶洞储集体发育段的定量标准，用此定量标准在没有成像测井资料和岩心资料的单井上识别溶洞储集体发育段。所述步骤(2)具体包括以下步骤:(21)，将单井上识别出的溶洞储集体发育段划分出不同的岩溶带；所述岩溶带包括表层岩溶带、垂向渗滤岩溶带和径流溶蚀带；(22)，采用径向基函数法对步骤(21)中单井上划分出的不同岩溶带的顶底数据进行井间插值，得到不同岩溶带的顶底面的三维展布，所述不同岩溶带的顶底面将建模目标地层垂向上分为不同的岩溶带，形成所述岩溶带模型；(23)，将已有的岩溶古地貌图进行数字化，得到各个岩溶古地貌单元的数字化边界；对建模目标地层进行三维网格化，即将建模目标地层分成若干个网格，得到建模目标地层网格数据体；用所述岩溶古地貌单元的数字化边界将建模目标地层网格数据体划分为若干个岩溶古地貌单元，给每个岩溶古地貌单元直接赋予不同的古地貌代码，得到岩溶古地貌单元展布模型。所述步骤(21)是这样实现的:表层60m以内的层段为表层岩溶带；具有垂向充填角砾岩的层段为垂向渗滤岩溶带；具有暗河砂、泥沉积物或洞穴垮塌角砾岩特征的层段为径流溶蚀带。所述步骤(3)包括以下步骤:(31)，在所述建模目标地层网格数据体中的不同岩溶带内，分别按地层网格统计单井上溶洞储集体发育段的厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，以此百分比作为模拟溶洞储集体发育段时的垂向概率条件；(32)，在所述建模目标地层网格数据体中的不同岩溶古地貌单元内，分别按地层网格统计单井上的溶洞储集体发育段的厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，以此百分比作为模拟溶洞储集体发育段时的平面概率条件；(33)，将溶洞储集体发育段定义为一离散变量，对该变量按不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元分别进行实验变差函数拟合，得到溶洞储集体发育段在不同岩溶带和不同古地貌单元内的变差函数； (34)，在不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内分别统计单井溶洞储集体发育段对应的地震波阻抗数据，统计不同地震波阻抗数值区间内单井溶洞储集体发育段厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，将此百分比作为对应地震波阻抗区间内的溶洞储集体发育概率，得到不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内的地震波阻抗数据与溶洞储集体发育段的井震概率关系；(35)，以步骤(31)至(34)得到的垂向概率条件、平面概率条件、变差函数及井震概率关系为约束，采用序贯指示模拟算法在不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内分别模拟溶洞储集体三维分布，最终得到建模目标地层的溶洞储集体三维分布模型。所述步骤(4)包括以下步骤:(41)，对通过成像测井和岩心直接识别出的裂缝储集体进行观察，测量每条裂缝储集体的发育产状，即方位角和倾角，并依据所述方位角，划分裂缝发育组系，然后分别统计每组裂缝储集体的方位角和倾角的平均值、最大值和最小值；(42)，对通过成像测井和岩心直接识别出的裂缝储集体进行观察，统计每个裂缝储集体的单井裂缝发育密度，即每米井段发育裂缝的条数。所述步骤(5)具体包括以下步骤:(51)，在所述建模目标地层网格数据体中，测量每个网格与相邻断层的最短距离，将每个网格对应的最短距离的值赋值给该网格，就得到一个最短距离三维数据体，对所述最短距离三维数据体求倒数则得到距相邻断层最短距离的倒数数据体；(52)，以步骤(42)中的单井裂缝发育密度为硬数据，以步骤(51)中的距相邻断层最短距离的倒数数据体为协同变量，采用协同克里金方法建立裂缝密度三维模型；(53)，采用基于目标的方法，以步骤(52)得到的裂缝密度三维模型作为约束条件，在所述建模目标地层网格数据体中随机产生裂缝，直到随机产生的裂缝满足步骤(4)中的裂缝储集体的发育产状和单井裂缝发育密度为止，这样就建立了裂缝三维离散分布模型。所述步骤(3)中得到的溶洞储集体三维分布模型和步骤(5)中得到的裂缝三维离散分布模型存在于同一个建模目标地层网格数据体中，能够同时显不。 与现有技术相比，本发明的有益效果是:(I)本发明方法是按成因类型分类建模的:溶洞和裂缝储集体成因、形态及发育规模、内部流体流动机理等均存在明显差异，缝洞储集体分类建模，能够更准确反映不同类型储集体不同的空间分布、发育形态、发育尺度和孔渗属性特点；(2)本发明方法考虑了岩溶发育模式对溶洞储集体模拟的控制作用:溶洞储集体发育在垂向不同岩溶带中表现出明显的分带性，在平面上不同地貌单元上体现出明显的分区性，岩溶发育模式控制的垂向分带、平面分区建模能确保溶洞储集体模拟结果更好地吻合于地质实际；(3)本发明方法是在断层控制下的裂缝发育密度建模:使用距相邻断层最短距离的倒数数据体为协同变量模拟裂缝发育密度，确保了所建立模型中，距离断层越近，裂缝越发育。
图1是本发明缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法的步骤框图。
图2是本发明实施例中利用本发明方法建立的溶洞储集体三维分布模型。图3是本发明实施例中利用本发明方法建立的裂缝储集体的离散网络模型。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述:为改进以往方法所建立的模型往往与地质实际有较大差异的不足，本发明提出了成因控制的分类建模方法，分别采用成因控制方法建立不同成因储集体一溶洞和裂缝储集体的三维定量可视化分布模型，考虑了缝洞型碳酸盐岩油藏中溶洞、裂缝两类不同储集体在成因及展布特征上的差异，在建模过程中引入了成因控制，加强了地质规律的约束，目的是提高该类油藏建模精度、满足开发需要。以某油田某区块奥陶系油藏为例，利用本发明方法建立溶洞储集体三维分布模型，具体包括以下步骤:(I)单井上识别溶洞储集体发育段，所述溶洞储集体发育段包括大型溶洞储集体发育段和溶蚀孔洞储集体发育段，包含以下4个步骤:第一步，将钻井过程中钻具放空、泥浆漏失严重的层段识别为溶洞储集体发育段，该类溶洞储集体未充填，往往无法取心，也无法进行测井施工，因而无法获取岩心及测井资料；第二步，对有成像测井资料的井，将成像测井图像揭示的发育大于IOmm的黑色或暗色区域的层段，识别为溶洞储集体发育段；第三步，对有岩心资料的井，将岩心资料揭示岩溶角砾岩、碎屑岩暗河沉积等具有溶洞充填物特征的层段识别为溶洞储集体发育段；第四步，将第二步、第三步通过成像测井、岩心资料识别出的溶洞标定常规测井曲线，建立常规曲线识别溶洞储集体发育段的定量标准，以此在没有成像测井或岩心资料的单井上识别溶洞储集体发育段。该实施例中，本本实施例中的定量标准为自然伽玛GR >55API和深侧向电阻率RD < 18 Ω.m。(2)建立岩溶带模型及古地貌单元展布模型，包括以下步骤:第一步，对单井上识别出的溶洞储集体发育段，依据其岩心、测井等特征自上而下划分出表层岩溶带、垂向渗滤岩溶带、径流溶蚀带，具体划分标准为:表层60m以内的划为表层岩溶带，具有垂向充填角砾岩的划为垂向渗滤岩溶带，具有暗河砂、泥沉积物或洞穴垮塌角砾岩特征的划为径流溶蚀带；第二步，采用径向基函数法(是现有方法，在空间中，以各已知点为中心，距离r为变量的基函数的线性组合构建插值函数)对第一步中单井上拾取的不同岩溶带的顶底数据进行井间插值，建立表层岩溶带、垂向渗滤岩溶带、径流溶蚀带的顶底面三维展布，垂向上将建模目标地层分为不同的岩溶带，建立岩溶带模型；第三步，将岩溶古地貌图(岩溶古地貌图是现有资料，图中包含3种类型的岩溶古地貌单元:岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶洼地)进行数字化，得到各个岩溶古地貌单元的数字化边界；对建模目标地层进行三维网格化，即将建模目标地层分成若干个网格(一般为几百万至几千万个)，得到建模目标地层网格数据体；用所述岩溶古地貌单元的数字化边界将建模目标地层网格数据体划分为若干区域，给每个区域直接赋予不同的古地貌代码(即网格代码)，得到岩溶古地貌单元展布模型(岩溶古地貌图是二维图，建模目标地层网格数据体是三维图)；(3)分岩溶带、古地貌单元分别模拟溶洞储集体三维分布，包括以下步骤:第一步,在表层岩溶带、垂向渗滤岩溶带、径流溶蚀带等岩溶带内，分别按地层网格统计单井溶洞储集体发育段垂向发育百分比，作为约束溶洞储集体发育段模拟的垂向概率条件；第二步，在岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶洼地等岩溶古地貌单元内，分别按地层网格统计单井溶洞储集体发育段平面向发育百分比，作为约束溶洞储集体发育段模拟的平面概率条件；第三步，按不同岩溶带、不同岩溶古地貌单元分别进行实验变差函数分析:将溶洞储集体发育段定义为一离散变量，对该变量按不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元分别进行实验变差函数拟合(请参考Deutsch C.V and Journel A.GSLIB:geostatistical software library and users guide，New York:Oxford UniversityPress, 1992)，得到溶洞储集体发育段在不同岩溶带和不同古地貌单元内的变差函数。变差函数是描述区域化变量空间相关性的工具，通过调整参数得到合理的变差函数
Y{h)= j Far [z{u + h)-Z{u)}，其中，u是空间中的一个点，h是空间中两点间的距离。第四步，通过单井溶洞储集体发育段波阻抗数据统计，建立溶洞储集体发育段与波阻抗属性在不同岩溶带、不同岩溶古地貌单元内的定量井震概率关系，此处的“定量”表示“地震波阻抗数据与溶洞储集体”间的相关性，也就是说，在某一特定地震波阻抗数据范围内，溶洞储集体发育的概率；之所以选定波阻抗数据是因为:通过优选对溶洞储集体响应突出的地震属性，通过不同类型地震资料与单井溶洞发育相关性分析，发现波阻抗属性对溶洞发育响应最为敏感，所以选定波阻抗数据作为建模软数据。
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第五步，以上述四步中所述此垂向概率条件、平面概率条件、变差函数及井震概率关系关系为约束，采用序贯指示模拟算法(请参考Deutsch C.V and Journel A.GSLIB:geostatistical software library and users guide，New York:Oxford UniversityPress, 1992)在不同岩溶带、古地貌单元内分别模拟溶洞储集体三维分布，最终建立溶洞储集体三维分布模型，如图2所示。(3)裂缝发育产状参数统计，包含以下2个步骤:第一步，对通过成像测井和岩心直观识别出的裂缝进行观察，测量每条裂缝的方位角和倾角，并依据裂缝的方位角，划分裂缝发育组系(顺时针方向，350° -10°，170。-190。为 NS 组系，10。-80。, 190° -260。为 NE 组系，80。-100。,260° -280。为EW组系，100° -170° ,280° -350°为NW组系)，分别统计每组裂缝的方位角、倾角的平均
值，最大值和最小值。表I为本实施例中的本区裂缝产状统计结果；
_—^ 方位,(°)倾ft (°)延伸长度Cm)
均值范围均值I范围均值I范围
权利要求
1.一种缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: (1)在单井上识别溶洞储集体发育段； (2)在垂向上建立岩溶带模型，在平面上建立古地貌单元展布模型； (3)在不同岩溶带和不同古地貌单元内分别模拟溶洞储集体的三维分布，得到建模目标地层的溶洞储集体的三维分布模型； (4)统计裂缝储集体的发育产状和单井裂缝发育密度； (5)在断层控制下，建立裂缝储集体的三维离散分布模型。
2.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法，其特征在于:所述步骤(I)具体包括以下步骤: (11)，将钻井过程中钻具放空、泥浆漏失严重的层段识别为溶洞储集体发育段； (12)，对有成像测井资料的井，将成像测井图像揭示的发育大于10_的黑色或暗色区域的层段，识别为溶洞储集体发育段； (13)，对有岩心资料的井，将岩心资料揭示的具有溶洞充填物特征的层段识别为溶洞储集体发育段；所述溶洞充填物包括岩溶角砾岩和碎屑岩暗河沉积； (14)，用步骤(12)和步骤(13)中识别出的溶洞储集体发育段来标定常规测井曲线:对通过步骤(12)和步骤(13)识别出的 溶洞储集体发育段的常规测井曲线的数值进行统计，所述常规测井曲线包括自然伽马曲线和深侧向电阻率曲线，将统计得到的自然伽马曲线和深侧向电阻率曲线的数值范围作为识别溶洞储集体发育段的定量标准，用此定量标准在没有成像测井资料和岩心资料的单井上识别溶洞储集体发育段。
3.根据权利要求2所述的缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法，其特征在于:所述步骤(2)具体包括以下步骤: (21)，将单井上识别出的溶洞储集体发育段划分出不同的岩溶带；所述岩溶带包括表层岩溶带、垂向渗滤岩溶带和径流溶蚀带； (22)，采用径向基函数法对步骤(21)中单井上划分出的不同岩溶带的顶底数据进行井间插值，得到不同岩溶带的顶底面的三维展布，所述不同岩溶带的顶底面将建模目标地层垂向上分为不同的岩溶带，形成所述岩溶带模型； (23)，将已有的岩溶古地貌图进行数字化，得到各个岩溶古地貌单元的数字化边界；对建模目标地层进行三维网格化，即将建模目标地层分成若干个网格，得到建模目标地层网格数据体；用所述岩溶古地貌单元的数字化边界将建模目标地层网格数据体划分为若干个岩溶古地貌单元，给每个岩溶古地貌单元直接赋予不同的古地貌代码，得到岩溶古地貌单元展布模型。
4.根据权利要求3所述的缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法，其特征在于:所述步骤(21)是这样实现的: 表层60m以内的层段为表层岩溶带； 具有垂向充填角砾岩的层段为垂向渗滤岩溶带； 具有暗河砂、泥沉积物或洞穴垮塌角砾岩特征的层段为径流溶蚀带。
5.根据权利要求4所述的缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法，其特征在于:所述步骤⑶包括以下步骤: (31)，在所述建模目标地层网格数据体中的不同岩溶带内，分别按地层网格统计单井上溶洞储集体发育段的厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，以此百分比作为模拟溶洞储集体发育段时的垂向概率条件； (32)，在所述建模目标地层网格数据体中的不同岩溶古地貌单元内，分别按地层网格统计单井上的溶洞储集体发育段的厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，以此百分比作为模拟溶洞储集体发育段时的平面概率条件； (33)，将溶洞储集体发育段定义为一离散变量，对该变量按不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元分别进行实验变差函数拟合，得到溶洞储集体发育段在不同岩溶带和不同古地貌单元内的变差函数； (34)，在不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内分别统计单井溶洞储集体发育段对应的地震波阻抗数据，统计不同地震波阻抗数值区间内单井溶洞储集体发育段厚度与建模目标地层的总厚度的百分比，将此百分比作为对应地震波阻抗区间内的溶洞储集体发育概率，得到不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内的地震波阻抗数据与溶洞储集体发育段的井震概率关系； (35)，以步骤(31)至(34)得到的垂向概率条件、平面概率条件、变差函数及井震概率关系为约束，采用序贯指示模拟算法在不同岩溶带和不同岩溶古地貌单元内分别模拟溶洞储集体三维分布，最终得到建模目标地层的溶洞储集体三维分布模型。
6.根据权利要求5所述的缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法，其特征在于:所述步骤(4)具体包括以下步骤: (41)，对通过成像测井和岩心直接识别出的裂缝储集体进行观察，测量每条裂缝储集体的发育产状，即方位角和倾角，并依据所述方位角，划分裂缝发育组系，然后分别统计每组裂缝储集体的方位角和倾角的平均值、最大值和最小值； (42)，对通过成像测井和岩心直接识别出的裂缝储集体进行观察，统计每个裂缝储集体的单井裂缝发育密度，即每米井段发育裂缝的条数。
7.根据权利要求6所述的缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法，其特征在于:所述步骤(5)具体包括以下步骤: (51)，在所述建模目标地层网格数据体中，测量每个网格与相邻断层的最短距离，将每个网格对应的最短距离的值赋值给该网格，就得到一个最短距离三维数据体，对所述最短距离三维数据体求倒数则得到距相邻断层最短距离的倒数数据体； (52)，以步骤(42)中的单井裂缝发育密度为硬数据，以步骤(51)中的距相邻断层最短距离的倒数数据体为协同变量，采用协同克里金方法建立裂缝密度三维模型； (53)，采用基于目标的方法，以步骤(52)得到的裂缝密度三维模型作为约束条件，在所述建模目标地层网格数据体中随机产生裂缝，直到随机产生的裂缝满足步骤(4)中的裂缝储集体的发育产状和单井裂缝发育密度为 止，这样就建立了裂缝三维离散分布模型。
全文摘要
本发明提供了一种缝洞型碳酸盐岩油藏储集体建模方法，属于碳酸盐岩油藏开发地质领域。本发明方法包括以下步骤(1)在单井上识别溶洞储集体发育段；(2)在垂向上建立岩溶带模型，在平面上建立古地貌单元展布模型；(3)在不同岩溶带和不同古地貌单元内分别模拟溶洞储集体的三维分布，得到建模目标地层的溶洞储集体的三维分布模型；(4)统计裂缝储集体的发育产状和单井裂缝发育密度；(5)在断层控制下，建立裂缝储集体的三维离散分布模型。利用本发明方法提高了该类油藏建模的精度，更加客观地逼近了油藏的真实情况，对于该类油藏开发具有重要的实际意义。
文档编号G01V9/00GK103116192SQ20121026612
公开日2013年5月22日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者李阳, 袁向春, 胡向阳, 侯加根, 李江龙, 王光付, 张宏方, 权莲顺, 孔庆莹 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院