CN106227957A - 等效裂缝建模的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种等效裂缝建模方法，该方法包括：利用随机建模方法建立三维定量地质模型，通过成像测井或常规测井裂缝解释的裂缝数据计算得到裂缝的密度曲线；利用petrel软件的几何建模模块建立断层距离分析模型，按等比例降低裂缝密度，在储层级别分类相模型的约束下，以断层距离分析作为第二变量，采用非条件模拟方法建立裂缝密度模型；设置裂缝开度、切深、长度等参数值的大小，应用离散裂缝网络建模法建立裂缝网络模型；粗化离散裂缝网络模型得到裂缝孔隙度和渗透率模型，对比设置不同的裂缝密度值，用本发明得到的裂缝孔隙度和裂缝渗透率模拟结果，结果显示具有较高的一致性，表明该方法得到的结果较为可靠。有效地解决了研究工区面积大，地层厚度大且裂缝密度大时，难以高效完成裂缝模拟这一难题。

Description

等效裂缝建模的方法

技术领域

本发明涉及裂缝建模领域，具体地指一种等效裂缝建模的方法。

背景技术

裂缝是碳酸盐岩储集层的重要特征，在碳酸盐岩地层中，裂缝不仅是重要的储集空间，而且还是重要的流体渗流通道，裂缝性储集层的研究对石油地质勘探具有十分重要的意义。

目前主要有三种模型用来描述裂缝的分布规律，即等效连续模型、离散模型及综合模型，最常用的是离散模型。构建一个离散裂缝网络模型通常包括裂缝密度建模、离散裂缝网络建模和裂缝属性建模3个主要步骤。裂缝密度建模即建立裂缝密度模型，它是整个裂缝三维地质建模的基础和核心。当工区面积较大时，裂缝密度越大，构建一个裂缝网络模型需要耗费的时间越长，有时完成一个裂缝模型的建立需要十几个小时甚至几天。

发明内容

本发明针对裂缝建模方法存在的上述问题，提供了一种更加单、高效的等效裂缝建模的方法，该方法解决当研究工区面积大，地层厚度大且裂缝密度大时，难以高效完成裂缝模拟这一难题。能够在缩短裂缝模拟时间的情况下保证最终得到的裂缝孔隙度和裂缝渗透率模拟结果的合理性。

为实现上述目的，本发明提供的一种等效裂缝建模的方法，包括以下步骤：

1)利用随机建模方法建立三维定量地质模型，为裂缝的模拟提供构造框架；

2)计算裂缝的实际发育密度；

3)利用petrel软件的几何建模模块建立断层距离分析模型；

4)对裂缝密度进行不同程度的降低，设置裂缝表征参数，统计不同裂缝密度下完成裂缝模拟所需时间及模拟得到的裂缝孔隙度和渗透率结果；

5)以断层距离分析作为第二变量，采用非条件随机模拟方法建立裂缝密度模型；

6)设置裂缝开度、切深、长度等参数值的大小，应用离散裂缝网络建模法建立裂缝网络模型；

7)粗化离散裂缝网络模型得到裂缝孔隙度和渗透率模型，对比设置不同的裂缝密度值时，用本发明得到的裂缝孔隙度和裂缝渗透率的模拟结果，判断各个结果之间的差异是否在合理的范围。

在上述技术方案中，步骤1)中所述建立三维定量地质模型，具体包括：根据研究区井资料以及其范围，确定模型平面及垂向上网格大小。然后利用目前常用的三维地质建模软件petrel，以地震解释的断层棒数据构建断层模型，以地质分层数据作为输入数据构建层面模型，得到最终的储层三维地质模型。

在上述技术方案中，步骤2)中所述计算裂缝的实际发育密度，具体包括：通过成像测井或常规测井裂缝解释的裂缝数据(包括裂缝发育的倾角、方位角、深度等信息)计算得到裂缝的实际发育密度曲线，利用该曲线来描述井上裂缝的发育情况。

在上述技术方案中，步骤3)中所述建立断层距离分析模型，具体包括：以步骤1)所建立的断层模型作为输入数据，通过petrel软件的几何建模模块，计算出拥有裂缝密度数据的网格到断层的距离。

在上述技术方案中，步骤4)中所述对裂缝密度进行不同程度的降低，设置裂缝表征参数，具体包括：根据裂缝孔隙度和裂缝渗透率与裂缝长度、开度、切深等参数的关系，在步骤2)中计算得到的裂缝密度的基础上，对裂缝密度进行不同程度的降低，降低的标准要根据工区面积、工区裂缝实际发育密度以及地层厚度来定。

在上述技术方案中，步骤5)中所述采用非条件随机模拟方法建立裂缝密度模型，具体包括：根据对研究区裂缝的发育情况的认识，对不同级别裂缝的发育密度给定不同的正态分布，然后通过序贯高斯模拟方法得到裂缝发育密度模型。

在上述技术方案中，步骤6)中所述建立裂缝网络模型，具体包括：以步骤5)中所建立的裂缝密度模型作为裂缝发育密度的一个重要约束条件，对不同级别裂缝设置不同的裂缝开度、切深、长度等参数值，应用离散裂缝网络建模法建立裂缝网络模型。

在上述技术方案中，步骤7)中所述建立裂缝孔隙度和裂缝渗透率模型，具体包括：以步骤6)中所建立的裂缝网络模型作为输入数据，以单个网格内裂缝的总面积及裂缝的不同参数为基准，进行裂缝孔隙度和渗透率估算。

本发明的有益效果在于：

本发明通过降低裂缝整体的发育密度来缩短裂缝模拟所需时间，同时通过加大单条裂缝的开度、长度、高度等参数来保证裂缝孔隙度和裂缝渗透率模拟结果的合理性。基于该方法建立裂缝模型需要的时间更短，有效解决了当研究工区面积大，地层厚度大且裂缝密度大时，难以高效完成裂缝模拟这一难题。

附图说明

图1为本发明等效裂缝建模方法的流程示意图；

图2为储层三维地质模型示意图；

图3为计算得到的裂缝实际发育密度曲线；

图4为本发明等效裂缝建模方法中断层距离分析模型示意图；

图5为本发明等效裂缝建模方法中裂缝密度模型示意图，图5A为平均裂缝密度为0.1条/m时的裂缝密度模型，图5B为平均裂缝密度为4条/m时的裂缝密度模型；

图6为本发明等效裂缝建模方法中裂缝网络模型示意图，图6A为平均裂缝密度为0.1条/m时的裂缝网络模型，图6B为平均裂缝密度为4条/m时的裂缝网络模型；

图7为本发明等效裂缝建模方法中裂缝孔隙度和i、j、k3个方向裂缝渗透率示意图，图7A为平均裂缝密度为0.1条/m时的裂缝孔隙度(上)和i、j、k3个方向的裂缝渗透率模型(下)，图7B平均裂缝密度为为4条/m时的裂缝孔隙度(上)和i、j、k3个方向的裂缝渗透率模型(下)。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实例数据来自Rq油田，研究工区面积为20km²，地层厚度为500m。研究对象为裂缝，裂缝是碳酸盐岩储集层的重要特征，在碳酸盐岩地层中，裂缝不仅是重要的储集空间，而且还是重要的流体渗流通道，利用Rq油田的数据，等效裂缝建模的方法具体如下：

1)建立三维定量地质模型：

见图2，利用随机模拟方法建立研究区三维定量地质模型，平面上网格的大小为50米×50米，垂向上按照2米等厚划分网格；

2)计算裂缝的实际发育密度：

见图3，通过成像测井或常规测井裂缝解释的裂缝数据(包括裂缝发育的倾角、方位角、深度等信息)计算得到裂缝的发育密度曲线，利用该曲线来描述井上裂缝的发育情况。Petrel提供了3种裂缝密度，分别为体密度、线密度和面密度，计算公式分别为：

裂缝长度/体积＝裂缝长度/模型网格体积 (2)

裂缝/体积＝裂缝数量/裂缝体积 (3)

根据公式(2)推出模型中裂缝线密度的计算公式为：

(4)

根据公式(4)计算模型裂缝线密度，得到裂缝的平均密度为4条/m；

3)建立断层距离分析模型：

见图4，通过露头、野外地质观察分析认为，构造裂缝发育频率与构造部位及断层有关，一般而言距离断层越近，裂缝发育越密集，随着断层距离的增加而递减。从裂缝频率平面分布情况看，裂缝在构造轴部较发育；此外在断层附近存在应力扰动，也会使局部应力集中，形成构造裂缝，特别是在断层的交汇、端部、转折端以及弯曲的外凸部位等。因此构建断层距离分析模型来约束裂缝密度模型的建立。

4)对裂缝密度进行不同程度的降低，设置裂缝表征参数：

见表1，公式(5)和(6)分别为单组裂缝孔隙度和渗透率的理论计算公式，其中，Φ_f为裂缝孔隙度，K_f为裂缝渗透率，V_T为岩石体积，λ为裂缝延伸长度，l为裂缝切穿深度，e为裂缝开度，D为裂缝间距，α、β为流体压力梯度轴与裂缝面的夹角。

表1不同裂缝密度下完成裂缝模拟所需模拟时间及模拟得到的裂缝孔隙度和渗透率结果统计表

$K_f=\frac{e_1^3}{12D_1}cos\mathrm{\α}+\frac{e_2^3}{12D_2}cos\mathrm{\β}+\mathrm{...}---\left(6\right)$

通过这两个公式可知单组裂缝的孔隙度主要与裂缝长度、高度、开度和密度相关，渗透率主要与裂缝开度和缝密度相关。因此降低裂缝整体的发育密度后，需要一定程度的加大单条裂缝的长度、高度和开度以保证裂缝孔隙度和渗透率模拟结果的合理性。

5)建立裂缝密度模型

见图5，以断层距离分析作为第二变量，通过非条件模拟方法得到的平均裂缝密度为0.1条/m和4条/m时的裂缝密度模型。

6)建立裂缝网络模型

见图6，以裂缝密度属性体作为裂缝发育富集程度的重要约束条件，采用Petrel软件离散裂缝网络建模模块进行中小尺度裂缝的随机模拟。分别设定裂缝的长度、开度切深以及方位等参数，分层进行裂缝片的模拟和生成。图6为利用本发明建立的平均裂缝密度为0.1条/m和4条/m时的中小尺度裂缝网络模型。

7)建立裂缝孔隙度和渗透率模型

见图7，Petrel软件使用Golder技术，将裂缝网络模型转换成裂缝孔隙度和渗透率模型。按照研究区实际资料，采用Oda数据统计计算方式，以单个网格内裂缝的总面积及裂缝的不同参数为基准，进行孔隙度和渗透率估算，建立裂缝属性模型。图7为利用本发明建立的平均裂缝密度为0.1条/m时和4条/m时的裂缝孔隙度和i、j、k3个方向的裂缝渗透率模型，可以看出模拟结果比较接近，根据表1中统计的不同裂缝密度下完成裂缝模拟所需时间及模拟得到的裂缝孔隙度和渗透率结果可知，等效裂缝建模法得到的模拟结果能够反应裂缝孔隙度和渗透率的真实分布，解决了当研究工区面积大，地层厚度大且裂缝密度大时，难以高效完成裂缝模拟这一难题。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (8)

1.一种等效裂缝建模的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)利用随机建模方法建立三维定量地质模型，为裂缝的模拟提供构造框架；

2)计算裂缝的实际发育密度；

3)利用petrel软件的几何建模模块建立断层距离分析模型；

4)以断层距离分析作为第二变量，采用非条件随机模拟方法建立裂缝密度模型；

5)对裂缝密度进行不同程度的降低，设置裂缝表征参数，统计不同裂缝密度下完成裂缝模拟所需时间及模拟得到的裂缝孔隙度和渗透率结果；

6)设置裂缝开度、切深、长度等参数值的大小，应用离散裂缝网络建模法建立裂缝网络模型；

7)粗化离散裂缝网络模型得到裂缝孔隙度和渗透率模型，对比设置不同的裂缝密度值时，用本发明得到的裂缝孔隙度和裂缝渗透率的模拟结果，判断各个结果之间的差异是否在合理的范围。

2.根据权利要求1所述等效裂缝建模方法，其特征在于：所述步骤1)中，根据研究区井资料以及其范围，确定模型平面及垂向上网格大小；然后利用三维地质建模软件petrel，以地震解释的断层棒数据构建断层模型，以地质分层数据作为输入数据构建层面模型，得到最终的储层三维地质模型。

3.根据权利要求1或2所述等效裂缝建模方法，其特征在于：所述步骤2)中，通过成像测井或常规测井裂缝解释的裂缝数据计算得到裂缝的实际发育密度曲线，利用该曲线来描述井上裂缝的发育情况。

4.根据权利要求1或2所述的一种等效裂缝建模方法，其特征在于：所述步骤3)中，以步骤1)所建立的断层模型作为输入数据，通过petrel软件的几何建模模块，计算出拥有裂缝密度数据的网格到断层的距离。

5.根据权利要求1所述等效裂缝建模方法，其特征在于：所述步骤4)中，根据裂缝孔隙度和裂缝渗透率与裂缝长度、开度、切深等参数的关系，在步骤2)中计算得到的裂缝密度的基础上，对裂缝密度进行不同程度的降低，降低的标准要根据工区面积、工区裂缝实际发育密度以及地层厚度来定。

6.根据权利要求1或2所述等效裂缝建模方法，其特征在于：所述步骤5)中，根据对研究区裂缝的发育情况的认识，对不同级别裂缝的发育密度给定不同的正态分布，然后通过序贯高斯模拟方法得到裂缝发育密度模型。

7.根据权利要求1或2所述等效裂缝建模方法，其特征在于：所述步骤6)中，以步骤5)中所建立的裂缝密度模型作为裂缝发育密度的一个重要约束条件，对不同级别裂缝设置不同的裂缝开度、切深、长度等参数值，应用离散裂缝网络建模法建立裂缝网络模型。

8.根据权利要求1或2所述等效裂缝建模方法，其特征在于：所述步骤7)中，以步骤6)中所建立的裂缝网络模型作为输入数据，以单个网格内裂缝的总面积及裂缝的不同参数为基准，进行裂缝孔隙度和渗透率估算。