CN109388817B - 一种储层裂缝三维建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储层裂缝三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：建立油气藏等时地层格架模型、沉积微相模型和岩相模型；识别、描述目标储层中小尺度裂缝的地质参数，结合小尺度裂缝的形成机理，对目标储层中的小尺度裂缝进行分类；统计目标储层中各类小尺度裂缝的地质参数，获得各类小尺度裂缝地质参数分布特征，确定各类小尺度裂缝发育的主控因素；建立各类岩石力学层的三维分布模型；根据各类岩石力学层的三维分布模型，结合各类小尺度裂缝分布所对应的训练图像，以各单井目的层段的井点裂缝数据为硬数据，并以各类小尺度裂缝平面分布趋势预测结果为约束条件，采用多点地质统计学方法，建立各类小尺度裂缝的三维地质模型。

Description

一种储层裂缝三维建模方法

技术领域

本发明涉及一种储层裂缝三维建模方法，属于油气地质勘探开发领域。

背景技术

储层构造裂缝评价的方法及其应用，一直都是油气田勘探与开发过程中的重要环节之一。从油气田开发角度来看，储层构造裂缝特征的研究是提高采油率、改进开发效果的重要手段。因此，在化石能源的勘探与开发过程中，储层构造裂缝的研究非常重要。储层构造裂缝按照其规模级次可以大致分为以下三类：大尺度裂缝，小尺度裂缝和微裂缝。大尺度裂缝的长度规模一般在百米级别及其以上，地震资料可以识别；小尺度裂缝的长度规模在数厘米级～米级～十几米～几十米级别，小尺度裂缝的分布一般受岩石力学层控制，岩心和测井资料可以识别；微裂缝的长度规模在厘米级及其以下，微裂缝的分布一般受岩体内部微观结构控制，其中规模较大的岩心可识别，规模小的需要依靠镜下识别。另外，由于现有技术中的储层构造裂缝评价通常是依靠常规地质手段，但是在精细开发阶段所取得的储层裂缝评价资料难以做到完整和充分，因此，需要通过裂缝建模分析整个储层构造裂缝的发育和分布情况。

目前裂缝建模主要采用分尺度建模的方法，其中断层级别的大尺度裂缝主要采用确定性建模方法，该方法相对较为成熟，大尺度裂缝模型可靠性较好，而对于受断层、褶皱等局部构造应力场或区域应力场控制下的小尺度裂缝主要采用随机建模方法，即以井点裂缝作为硬数据，以地震属性、断层距离、构造曲率、生产动态资料等作为井间裂缝分布趋势约束，建立小尺度裂缝密度模型，在此基础上结合地质认识建立小尺度裂缝网络模型和属性模型。但是，现有技术中小尺度裂缝建模方法的主要缺点是在建模过程中缺乏小尺度裂缝分布模式指导，一般与小尺度裂缝分布的地质实际规律相差较大，导致小尺度裂缝模型精度和可靠性不高，从而无法满足油气藏精细开发决策过程中对小尺度裂缝模型的精度要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储层裂缝三维建模方法。能够采用多点地质统计学方法表征小尺度裂缝的地质参数及其分布规律，以符合小尺度裂缝分布的地质实际，满足油藏小尺度裂缝模型的精度需要。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种储层裂缝三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：根据目标储层的地质资料、地球物理资料、分析化验资料和生产动态资料，确定目标储层的构造特征、沉积特征和储层物性特征，通过沉积时间单元精细划分与对比，建立油气藏等时地层格架模型、沉积微相模型和岩相模型；识别、描述目标储层中小尺度裂缝的地质参数，结合小尺度裂缝的形成机理，对目标储层中的小尺度裂缝进行分类；统计目标储层中各类小尺度裂缝的地质参数，获得各类小尺度裂缝地质参数分布特征，确定各类小尺度裂缝发育的主控因素；根据目标储层的地质资料和各类小尺度裂缝发育的主控因素对各单井目的层段进行各类岩石力学层识别、划分，结合地层格架模型、沉积微相模型和岩相模型，建立各类岩石力学层的三维分布模型；根据各类岩石力学层的三维分布模型，结合各类小尺度裂缝分布所对应的训练图像，以各单井目的层段的井点裂缝数据为硬数据，并以各类小尺度裂缝的平面分布趋势预测结果为约束条件，采用多点地质统计学方法，建立各类小尺度裂缝的三维地质模型。

进一步地，根据各类小尺度裂缝的地质参数和主控因素，确定各类小尺度裂缝的属性模型。

进一步地，目标储层的地质资料包括钻井资料、岩心资料、相似露头资料和薄片资料；目标储层的地球物理资料包括地震资料和测井资料，测井资料包括成像测井资料和常规测井资料。

进一步地，根据目标储层的小尺度裂缝的地质成因特征对其进行分期，并根据每期小尺度裂缝的规模特征对各期小尺度裂缝进行分级，接着根据每级小尺度裂缝的产状特征对各级小尺度裂缝进行分组，各组小尺度裂缝均包括多个小尺度裂缝，以形成目标储层的小尺度裂缝分类方案；各类小尺度裂缝均为在规模和产状特征上具有统计学关系的裂缝集合。

进一步地，各类小尺度裂缝的地质参数均包括走向、倾向、倾角、纵向高度、平面长度、开度和充填性；各类小尺度裂缝发育的主控因素包括目标储层的局部构造、岩层厚度、岩性、沉积微相、岩相、储层岩石力学性质和现今地应力场。

进一步地，根据各类岩石力学层的厚度与对应的各类小尺度裂缝平均间距之间的关系，以及各类岩石力学层的厚度与对应的各类小尺度裂缝平均延伸长度之间的关系，结合各类岩石力学层的岩性、岩石力学性质、沉积微相和岩相，确定各类岩石力学层中各类小尺度裂缝发育的空间分布模式，并建立各类小尺度裂缝分布对应的训练图像。

进一步地，确定各类岩石力学层的厚度与相应的各类小尺度裂缝平均间距之间的关系所依据的公式为：

d_n＝A_nh+C_n (1)

式中，d_n为各类岩石力学层中相应的各类小尺度裂缝的平均间距，h为各类岩石力学层的厚度，n为各类岩石力学层中小尺度裂缝的组数，A_n和C_n为各类岩石力学层中各类小尺度裂缝平均间距对应的系数；

确定各类岩石力学层的厚度与相应的各类小尺度裂缝平均延伸长度之间的关系所依据的公式为：

l_n＝B_nh+M_n (2)

式中，l_n为各类岩石力学层中相应的各类小尺度裂缝的平均延伸长度，B_n和M_n为各类岩石力学层中各类小尺度裂缝平均延伸长度对应的系数。

进一步地，根据目标储层的地质资料、地球物理资料、分析化验资料和生产动态资料，确定各类小尺度裂缝的形成机理，结合各类小尺度裂缝的主控制因素，以及各类小尺度裂缝形成时期的古构造应力场特征，采用岩石破裂指数方法，获取地下目的层段各类岩石力学层中各类小尺度裂缝对应的井间裂缝平面分布趋势预测结果。

进一步地，采用地震裂缝预测、井间裂缝分析测试或油藏工程反演方法获取地下目的层段各类岩石力学层中各类小尺度裂缝对应的井间裂缝平面分布趋势预测结果。

进一步地，根据各类岩石力学层的厚度与相应的各类小尺度裂缝平均间距之间的关系以及各类岩石力学层的厚度与相应的各组小尺度裂缝平均延伸长度之间的关系，获得各类岩石力学层中各类小尺度裂缝对应的训练图像，设置搜索面罩并扫描各类小尺度裂缝对应的训练图像，构建搜索树，选择多点地质统计学算法，以井点目的层段小尺寸裂缝数据作为硬数据，并以各类小尺度裂缝的平面分布趋势预测结果为约束条件，建立各类小尺度裂缝的三维地质模型。

本发明带来了以下有益效果：本发明使小尺度裂缝分布符合地质实际规律，小尺度裂缝模型精度和可靠性高，能够满足油气藏精细开发决策过程中对小尺度裂缝模型的精度要求，通过建立小尺度裂缝三维地质模型，能够快速且准确地分析整个目标储层小尺寸裂缝的发育和分布情况。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明的流程结构示意图；

图2是本发明具体实施例中训练图像的结构示意图；

图3是本发明具体实施例中小尺度裂缝的三维地质模型的结构示意图；

图4是本发明具体实施例中小尺度裂缝的三维地质模型的栅状图；

图5是本发明具体实施例中小尺度裂缝的三维地质模型的局部结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，本发明的储层裂缝三维建模方法，包括以下步骤：

1)根据目标储层的地质资料、地球物理资料、分析化验资料和生产动态资料，确定目标储层中小尺度裂缝的形成机理，通过沉积时间单元精细划分与对比，建立油气藏等时地层格架模型、沉积微相模型和储层物性模型。

选取目标储层，获取目标储层的地质资料、地球物理资料、分析化验资料和生产动态资料。并根据地质资料、地球物理资料、分析化验资料和生产动态资料确定目标储层的构造特征、沉积特征和物性特征，通过沉积时间单元精细划分与对比，建立目标储层研究区域油气藏的等时地层格架模型、沉积微相和岩相模型的三维地质模型。其中，目标储层的地质资料包括钻井资料、岩心资料、相似露头资料和薄片资料；目标储层的地球物理资料包括地震资料和测井资料，测井资料包括成像测井资料和常规测井资料。

2)根据目标储层的地质资料、地球物理资料、分析化验资料和生产动态资料识别和描述目标储层中小尺度裂缝的地质参数，结合小尺度裂缝的形成机理，对目标储层中的小尺度裂缝进行分类。

根据目标储层的小尺度裂缝的地质成因特征对其进行分期，并根据每期小尺度裂缝的规模特征对各期小尺度裂缝进行分级，接着根据每级小尺度裂缝的产状特征对各级小尺度裂缝进行分组，各组小尺度裂缝均包括多个小尺度裂缝，以形成目标储层的小尺度裂缝分类方案。各类小尺度裂缝均为在规模和产状特征上具有统计学关系的裂缝集合。

其中，各类小尺度裂缝的地质参数均包括走向、倾向、倾角、纵向高度、平面长度、开度和充填性。

3)统计目标储层中各类小尺度裂缝的地质参数，获得各类小尺度裂缝地质参数分布特征，确定各类小尺度裂缝发育的主控因素。

其中，各类小尺度裂缝发育的主控因素包括目标储层的局部构造、岩层厚度、岩性、沉积微相、岩相、储层岩石力学性质和现今地应力场。

4)根据目标储层的地质资料和各类小尺度裂缝发育的主控因素对各单井目的层段进行各类岩石力学层识别、划分，结合地层格架模型、沉积微相模型和岩相模型，建立各类岩石力学层的三维分布模型。

5)根据各类岩石力学层的三维分布模型，结合各类小尺度裂缝分布对应的训练图像，以各单井目的层段的井点裂缝数据为硬数据，并以各类小尺度裂缝平面分布趋势预测结果为约束条件，选择计算速度快且对训练图像平稳性要求适中的多点地质统计学算法，建立各类小尺度裂缝的三维地质模型。

根据各类岩石力学层的厚度与对应的各类小尺度裂缝平均间距之间的关系，以及各类岩石力学层的厚度与对应的各类小尺度裂缝平均延伸长度之间的关系，结合各类岩石力学层的岩性、岩石力学性质、沉积微相和岩相，确定各类岩石力学层中各类小尺度裂缝发育的空间分布模式，并建立各类小尺度裂缝分布所对应的训练图像。

确定各类岩石力学层的厚度与相应的各类小尺度裂缝平均间距之间的关系所依据的公式为：

d_n＝A_nh+C_n (1)

式中，d_n为各类岩石力学层中相应的各类小尺度裂缝的平均间距，h为各类岩石力学层的厚度，n为各类岩石力学层中小尺度裂缝的组数，A_n和C_n为各类岩石力学层中各类小尺度裂缝平均间距对应的系数。

确定各类岩石力学层的厚度与相应的各类小尺度裂缝平均延伸长度之间的关系所依据的公式为：

l_n＝B_nh+M_n (2)

式中，l_n为各类岩石力学层中相应的各类小尺度裂缝的平均延伸长度，B_n和M_n为各类岩石力学层中各类小尺度裂缝平均延伸长度对应的系数。

根据各类岩石力学层的厚度与相应的各类小尺度裂缝平均间距之间的关系以及各类岩石力学层的厚度与相应的各组小尺度裂缝平均延伸长度之间的关系，获得各类岩石力学层中各类小尺度裂缝对应的训练图像，设置搜索面罩并扫描各类小尺度裂缝对应的训练图像，构建搜索树，选择多点地质统计学算法，以井点目的层段小尺寸裂缝数据作为硬数据，并以各类小尺度裂缝的井间平面分布趋势预测结果为约束条件，建立各类小尺度裂缝的三维地质模型。

进一步地，根据各类小尺度裂缝的地质参数和主控因素，确定各类小尺度裂缝的属性模型。

进一步地，采用地震裂缝预测、井间裂缝分析测试或油藏工程反演方法获取地下目的层段各类岩石力学层中各类小尺度裂缝对应的井间裂缝平面分布趋势预测结果。

下面列举一具体实施例：

本实施例以我国陆上某油田Z区块某井组为例，建立单井目的层段小尺寸裂缝三维地质模型。Z区块主力产层H组储层为浅水三角洲相，平均孔隙度小于12％。平均渗透率小于3.2mD(毫达西)，为低孔特低渗储层，Z区块主力产层H组储层1中主要发育近S-N(南北)向，少量近E-W(东西)向天然小尺寸裂缝。本实施例以该区近S-N向天然小尺寸裂缝为例，阐述基于多点地质统计学的储层裂缝三维建模方法在该区的实际应用，包含以下步骤：

根据地质资料、地球物理资料、分析化验资料和生产动态资料，确定H组储层的构造特征、沉积特征和物性特征，通过沉积时间单元精细划分与对比，依托Petrel软件(以三维地质模型为中心的勘探开发一体化平台，属于地球物理专业软件)建立油气藏等时地层格架模型、沉积微相模型和岩相模型。

根据地质资料、地球物理资料、分析化验资料和生产动态资料识别和描述Z区块的裂缝地质参数，并对H组储层中的小尺度裂缝进行分类，H组储层主要发育受区域应力场控制的近S-N向高角度的小尺寸裂缝，少数小尺寸裂缝为近E-W向，其中倾角大于85°(度)的小尺寸裂缝占90％以上。实验表明，近S-N向的小尺寸裂缝主要在喜山早期形成，小尺寸裂缝主要在砂岩中发育，大多数单一岩层构成了独立的岩石力学层，小尺寸裂缝的分布受各类岩石力学层控制，小尺寸裂缝切穿整个储层并与岩石力学层的层面近垂直，同一岩石力学层内的小尺寸裂缝呈等间距分布，且在一定的厚度范围内(＜2.8米)，随着各类岩石力学层的厚度增大，小尺寸裂缝的间距增大。

确定各类岩石力学层的厚度与各类小尺寸裂缝之间的关系所依据的公式为：

d＝0.85h+1.45 (3)

R²＝0.94 (4)

式中，R为小尺寸裂缝的开度。

平面上，小尺度裂缝产状稳定，单条小尺度裂缝延伸长度有限，多条同组单缝以雁列式排列成一条延伸较远的裂缝带，相邻两条单缝之间并不相互连通，而是存在较小的间距。

确定各类岩石力学层厚度与各类小尺寸裂缝延伸长度之间的关系所依据的公式为：

l＝10.2h+0.55 (5)

R²＝0.72 (6)

各类小尺寸裂缝的发育除了与岩石力学层厚度有关外，同时还与岩石力学层的岩性、岩石力学性质、沉积微相和岩相有关。

统计H组储层中各类小尺度裂缝的地质参数，获得各类小尺度裂缝地质参数分布特征，确定各类小尺度裂缝发育的主控因素。

根据H组储层的地质资料和各类小尺度裂缝发育的主控因素对各单井目的层段进行各类岩石力学层识别、划分，结合地层格架模型、沉积微相模型和岩相模型，建立各类岩石力学层的三维分布模型。

根据各类岩石力学层的厚度与对应的各类小尺度裂缝平均间距之间的关系，以及各类岩石力学层的厚度与对应的各类小尺度裂缝平均延伸长度之间的关系，结合各类岩石力学层的岩性、岩石力学性质、沉积微相和岩相，确定各类岩石力学层中各类小尺度裂缝发育的空间分布模式，并获得各类岩石力学层中各类小尺度裂缝对应的训练图像(如图2所示)。

根据H组储层的地质资料确定近S-N向各类小尺寸裂缝的形成机理，结合各类小尺寸裂缝的控制因素，以及各类小尺度裂缝形成时期的古构造应力场特征，采用岩石破裂指数方法，获取各单井目的层段岩石力学层中近S-N向各类小尺度裂缝对应的裂缝平面分布趋势预测结果。

设置搜索面罩并扫描各类小尺度裂缝对应的训练图像，构建搜索树，以井点小尺寸裂缝数据作为硬数据，并以各类小尺度裂缝的裂缝平面分布趋势预测结果为约束条件，选择计算速度快且对训练图像平稳性要求适中的多点地质统计学算法，建立H组储层中各类小尺度裂缝的三维地质模型(如图3～5所示)。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种储层裂缝三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据目标储层的地质资料、地球物理资料、分析化验资料和生产动态资料，确定目标储层的构造特征、沉积特征和储层物性特征，通过沉积时间单元精细划分与对比，建立油气藏等时地层格架模型、沉积微相模型和岩相模型；

识别、描述目标储层中小尺度裂缝的地质参数，结合小尺度裂缝的形成机理，对目标储层中的小尺度裂缝进行分类；

统计目标储层中各类小尺度裂缝的地质参数，获得各类小尺度裂缝地质参数分布特征，确定各类小尺度裂缝发育的主控因素；

根据目标储层的地质资料和各类小尺度裂缝发育的主控因素对各单井目的层段进行各类岩石力学层识别、划分，结合地层格架模型、沉积微相模型和岩相模型，建立各类岩石力学层的三维分布模型；

根据各类岩石力学层的三维分布模型，结合各类小尺度裂缝分布所对应的训练图像，以各单井目的层段的井点裂缝数据为硬数据，并以各类小尺度裂缝的平面分布趋势预测结果为约束条件，采用多点地质统计学方法，建立各类小尺度裂缝的三维地质模型；

在对目标储层中的小尺度裂缝进行分类时，根据目标储层的小尺度裂缝的地质成因特征对其进行分期，并根据每期小尺度裂缝的规模特征对各期小尺度裂缝进行分级，接着根据每级小尺度裂缝的产状特征对各级小尺度裂缝进行分组，各组小尺度裂缝均包括多个小尺度裂缝，以形成目标储层的小尺度裂缝分类方案；各类小尺度裂缝均为在规模和产状特征上具有统计学关系的裂缝集合；

获取所述训练图像时，根据各类岩石力学层的厚度与对应的各类小尺度裂缝平均间距之间的关系，以及各类岩石力学层的厚度与对应的各类小尺度裂缝平均延伸长度之间的关系，结合各类岩石力学层的岩性、岩石力学性质、沉积微相和岩相，确定各类岩石力学层中各类小尺度裂缝空间分布模式，并建立各类小尺度裂缝分布对应的训练图像。

2.根据权利要求1所述的一种储层裂缝三维建模方法，其特征在于，根据各类小尺度裂缝的地质参数和主控因素，确定各类小尺度裂缝的属性模型。

3.根据权利要求1所述的一种储层裂缝三维建模方法，其特征在于，目标储层的地质资料包括钻井资料、岩心资料、相似露头资料和薄片资料；目标储层的地球物理资料包括地震资料和测井资料，测井资料包括成像测井资料和常规测井资料。

4.根据权利要求1所述的一种储层裂缝三维建模方法，其特征在于，各类小尺度裂缝的地质参数包括走向、倾向、倾角、纵向高度、平面长度、开度和充填性；各类小尺度裂缝发育的主控因素包括目标储层的局部构造、岩层厚度、岩性、沉积微相、岩相、储层岩石力学性质和现今地应力场。

5.根据权利要求1所述的一种储层裂缝三维建模方法，其特征在于，确定各类岩石力学层的厚度与相应的各类小尺度裂缝平均间距之间的关系所依据的公式为：

d_n＝A_nh+C_n (1)

式中，d_n为各类岩石力学层中相应的各类小尺度裂缝的平均间距，h为各类岩石力学层的厚度，n为各类岩石力学层中小尺度裂缝的组数，A_n和C_n为各类岩石力学层中各类小尺度裂缝平均间距对应的系数；

确定各类岩石力学层的厚度与相应的各类小尺度裂缝平均延伸长度之间的关系所依据的公式为：

l_n＝B_nh+M_n (2)

式中，l_n为各类岩石力学层中相应的各类小尺度裂缝的平均延伸长度，B_n和M_n为各类岩石力学层中各类小尺度裂缝平均延伸长度对应的系数。

6.根据权利要求1所述的一种储层裂缝三维建模方法，其特征在于，根据目标储层的地质资料、地球物理资料、分析化验资料和生产动态资料，确定各类小尺度裂缝的形成机理，结合各类小尺度裂缝的主控因素，以及各类小尺度裂缝形成时期的古构造应力场特征，采用岩石破裂指数方法，获取地下目的层段各类岩石力学层中各类小尺度裂缝对应的井间裂缝平面分布趋势预测结果。

7.根据权利要求1所述的一种储层裂缝三维建模方法，其特征在于，采用地震裂缝预测、井间裂缝分析测试或油藏工程反演方法获取地下目的层段各类岩石力学层中各类小尺度裂缝对应的井间裂缝平面分布趋势预测结果。

8.根据权利要求1或5或6或7所述的一种储层裂缝三维建模方法，其特征在于，根据各类岩石力学层的厚度与相应的各类小尺度裂缝平均间距之间的关系以及各类岩石力学层的厚度与相应的各组小尺度裂缝平均延伸长度之间的关系，获得各类岩石力学层中各类小尺度裂缝对应的训练图像，设置搜索面罩并扫描各类小尺度裂缝对应的训练图像，构建搜索树，选择多点地质统计学算法，以井点目的层段小尺寸裂缝数据作为硬数据，并以各类小尺度裂缝的平面分布趋势预测结果为约束条件，建立各类小尺度裂缝的三维地质模型。

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