DirectV5.0三维地质建模.pptx

1、北京泰隆兴业软件技术有限公司 北京瑞马能源科技有限公司,三维地质建模,数字化油藏表征工作平台 Direct V5,断层建模 地层建模 属性建模,储层三维地质建模,三维建模流程图：,储层三维地质建模,1）支持断层线、厚度趋势等约束地层模型创建； 2）新增按井、多边形、面局部网格加密功能； 3）优化井数据网格化功能； 4）全新的属性数据分析功能； 5）增加基于目标的河道随机建模； 6）全新的切片功能； 7）改进粗化功能，支持构造层面粗化。,三维建模功能改进：,储层三维地质建模,提 纲,1.三维网格模型建立,三维网格模型建立包含以下七个步骤： 第一步：创建三维模型； 第二步：定义网格边界线； 第三步

2、：骨架网格剖分； 第四步：主层（面）建立； 第五步：亚层（面）建立； 第六步：垂向网格划分； 第七步：建立地层模型。,1.三维网格模型建立,第一步：创建三维模型：选择三维模型右键“创建三维模型”,第二步：定义网格边界线：打开二维视窗，显示井位及对应的断层模型，点击断层模型，断层模型名称变粗后处于编辑状态即可设置网格线边界,1.三维网格模型建立,矩形网格：所有单元网格的长、宽均相等，垂向连接顶底网格点的网格面为垂直的。由于其计算速度快的特点,一些大型油气田经常采用此网格类型.有研究认为正交网格计算结果比其他网格精确.正交网格的数学描述也比较简单。 角点网格：角点网格是目前应用较广的一种结构化网格

3、类型，网格位置能用i , j , k 定义，并且单元网格的长、宽大小可变，垂向连接顶底网格点的网格面可以是倾斜。 角点网格的特点是网格的走向可以延着断层线，边界线或尖灭线，也就是说网格可以是扭曲的。这样角点网格克服了矩形网格的不灵活性,可以用来方便地模拟断层,边界,尖灭.但由于角点网格网格之间不正交,这种不正交一方面给传导率计算带来难度,增加模拟计算时间,另一方面也会对结果的精度有影响。,第三步：骨架网格剖分,（1）网格类型选择,1.三维网格模型建立,第三步：骨架网格剖分,（2）网格方向设置,网格的取向： 1）网格的取向应使其可靠地反映静动态参数主要变化方向上的特征； 2）网格应平行于主要渗透

4、率方向； 3）网格应尽量与井排的主要驱替方向平行； 4）应注意网格不同取向带来的不同影响； 5）需要时可使用九点差分格式来克服由于网格取向带来的影响。,为了控制网格质量，使网格沿主断层方向分布；或给数模提供网格，需要对断层周围的网格“Z”形处理。为此软件提供了趋势线、断块线、指定趋势线上网格个数、“Z”形网格剖分等功能,1.三维网格模型建立,第三步：骨架网格剖分,“Z”形网格剖分,（2）网格方向设置,1）网格的数量应考虑研究的目的和模型的分辨程度。 2）提供足够的网格使模型能反映出相应尺度下的静态属性在空间的展布和变化情况，非均质状况越严重、地质的认识越丰富细致，网格数应越多，比较精细时应能够

5、对最小沉积微相在平面和垂向上进行细致地刻划。 3）在涉及一种流体驱替另一种流体的油藏研究中，必须提供足够的网格以控制和跟踪流体界面的运动。 4）在油田级的三维模拟中，同一层系的注采井间至少有三个网格。 5）如果油藏模拟的后续预测方案涉及加密井，那么在网格设计时还应事先预留出位置，以保证注采井间至少有三个网格。 6）在进行只包括几口井的小规模研究中，井间至少有五个网格。 7）垂向网格的数量取决于模拟层段的数量。,（3）网格数量设置,1.三维网格模型建立,第三步：骨架网格剖分,1）要考虑网格尺寸对所研究问题精细程度的影响。网格尺寸过大会使动静态参数在较大范围内平均化，不利于参数分布的刻划，也使获取

6、适当的相对渗透率曲线变得困难，而网格尺寸过小，模型的收敛性差，计算需要的时间长，内存占用大。 2）优先考虑使用均匀网格。 3）注意注入井或其它位置上的低孔隙体积网格单元对时间步长带来的不利影响，在不使油藏特征发生畸变以至损害模拟结果的前提下，应调整相邻网格单元的尺寸、形状或采用死孔隙体积的方法进行处理。 4）对于实际位置很近的井，应将它们设置成同网格的井。 5）在建立油田规模的非均匀直角坐标网格时，在主要变化方向上相邻网格单元的大小之比应不大于2，在次要变化方向上应不大于3。 6）对于径向网格系统应按（4）式使半径以几何级数递增，以保证网格块之间的压力降相等。 7）径向网格最内部单元的半径要尽

7、可能大一些，应大于或等于井筒半径。常数 值的大小可根据径向网格总数和网格尺寸来确定，应在大于1小于2的范围内。 8）以模拟层段的地层厚度作为垂向网格的步长。 9）网格的尺寸应结合网格的数量一起来设计。,（4）网格的尺寸,1.三维网格模型建立,第三步：骨架网格剖分,1.三维网格模型建立,模型右键地层建模骨架网格剖分,注意：骨架网格剖分需要选择断层模型、设置网格旋转角度及I、J方向网格间距、断层面选择、趋势线选择。,第三步：骨架网格剖分,1.三维网格模型建立,第三步：骨架网格剖分,骨架网格,拓扑网格,1.三维网格模型建立,第四步：主层（面）建立：模型右键地层建模主层（面）建立,提示：主层面一般指砂

8、层组顶底面,1.三维网格模型建立,层面插值操作界面,砂组顶面构造,砂组底面构造,1.三维网格模型建立,第五步：亚层（面）建立：模型右键地层建模亚层（面）建立,提示：亚层面一般指砂层组内部的小层顶底面,（在砂层组顶底面控制下创建小层的构造面）,1.三维网格模型建立,地层范围：选择要插入的地层范围 插值顺序选择：从顶面往下、从底面往上、从顶底往中间 网格最小厚度：手动输入 体积校正方式：层厚度比例、各层等比例、累积到最后一个层 厚度计算方式：地层真厚度、地层垂直厚度、沿 Pillar 厚度 亚层建立过程中可采用地层厚度、厚度累加等进行约束,各小层构造面三维视图,小层面切片视图,（1）比例式 地层内

9、部层面及其与顶、底面呈整合接触。虽然地层厚度在各处有差别，但各地层单元的厚度比例在各处相似，即变化趋势是一致的。这类型式的地层是在基本稳定的沉积背景上形成的，横向的厚度变化主要由不同部位沉降幅度和（或）沉积速度的差异造成的。在油藏范围内，这种分布型式最为广泛，其极端型式为等厚式，即各处各地层单元的厚度基本相似。层面内插时，应选择“从顶底到中间”的层面内插方式。,比例式地层分布型式,（2）波动式 地层内部层面及其与顶、底面亦呈整合接触，但地层内部各地层单元的最大厚度沿某一方向迁移，呈波动变化。这主要是受地壳波状运动的影响控制，最大沉降区有规律地转移，导致各层最大厚度带有规律的转移。层面内插时，亦

10、应选择“从顶底到中间”的层面内插方式（即顶、底面共同作为趋势面）。,波动式地层分布型式,1.三维网格模型建立,（3）超覆式 地层内部层面与底面斜交，而与顶面平行，由地层向盆地边缘（或盆内凸起）超覆而形成（如图8-18），发育于海进（湖进）体系域中。当水体渐进时，沉积范围逐渐扩大，较新沉积层覆盖了较老沉积层，并向陆地扩展，与更老的地层侵蚀面呈不整合接触。在地层超覆圈闭中，发育这种地层模式。层面内插时，亦应选择“从上到下”的层面内插方式（即顶面作为趋势面）。,图8-18 超覆式地层分布型式,（4）前积式 地层内部层面与顶、底面斜交。内部地层沿某一方向前积排列，如图8-19中的层面AC。这种型式常见

11、于三角洲相地层中，为建设性三角洲向海（湖）推进而形成。在这种情况下，层面内插时，亦应选择“从下到上”的层面内插方式（即底面作为趋势面）。,图8-19 前积式地层分布型式,1.三维网格模型建立,（5）剥蚀式 地层内部层面与底面平行，而与顶面斜交。顶面为剥蚀面，内部地层在高部位被剥蚀（图8-20）。这一地层型式为地层抬升遭受剥蚀所致，分布于不整合面之下。层面内插时，亦应选择“从下到上”的层面内插方式（即底面作为趋势面）。,图8-20 剥蚀式地层分布型式,（6）组合式 为上述各型式的组合型式。如超覆式与剥蚀式的组合，地层沿底面向上超覆，其顶部又被顶界面所截切（如图8-21）。对于顶、底面均为不整合面

12、的情况，不能作为层面内插的趋势面，而应选择内部的等时面作为趋势面。 在地质建模设置时，往往将上述地层型式归纳为四种类型，即整合型（包括比例式、波动式）、超覆型（即超覆式）、退覆-剥蚀型（包括前积式、剥蚀式）、不连续型（即组合式）。,图8-21 超覆-剥蚀组合型地层分布型式,1.三维网格模型建立,1.三维网格模型建立,第六步：垂向网格划分：模型右键地层建模垂向网格划分,网格划分方式：等厚度比例划分、等厚度划分（自上）、等厚度划分（自下）、不等厚度比例划分 网格个数设置：设置该层细分网格数 参考趋势面选择：选择参考面 厚度计算方式：地层真厚度、地层垂直厚度、沿 Pillar 厚度 网格最小厚度给定

13、：设置最小网格厚度 计算方向：自动、从上往下、从下往上,1.三维网格模型建立,垂向网格大小是研究目的而定,如需要表征0.2m厚度夹层的空间分布,则垂向网格最小保证0.2m厚度。划分垂向网格层时，同样需要遵从等时原则。在地层顶底面为整合接触情况下，按比例划分网格，设置网格个数。在地层顶底面为不整合接触情况下，按厚度划分网格，设置垂向单网格厚度，并以整合面为趋势。,第六步：垂向网格划分,1.三维网格模型建立,针对数值模拟的需要Direct软件提供“局部网格加密”功能，可以按照“井、多边形、面”进行网格加密。,加密前网格,加密后网格,第七步：建立地层模型：模型右键地层建模网格属性模型计算,1.三维网

14、格模型建立,提示：地层模型的创建是以网格属性模型计算的方式生成的。,1.三维网格模型建立,地层模型三维显示,地层模型切片显示,提 纲,2.沉积相模型建立,沉积相模型建立包含以下三个步骤： 第一步：井数据网格化； 第二步：属性模型统计分析； 第三步：沉积相建模,Direct软件中可从单井将沉积相解释成果进行网格化，再以平面相分布或地震属性信息作为三维相建模的约束，进行沉积微相的三维建模。,2.沉积相模型建立,第一步：井数据网格化,井数据网格化界面,网格化数据显示,2.沉积相模型建立,第二步：属性模型统计分析,2.沉积相模型建立,第三步：沉积相建模,Direct 软件提取了四种沉积微相（离散数据）

15、建模方法：指示克里金插值、序贯指示模拟、河道随机模拟和平面相约束建模，根据需求选择合适的建模方法,变差函数设置可以直接调取属性模型统计分析结果,2.沉积相模型建立（常规方法）,序贯高斯三维相模型,指示克里金三维相模型,序贯高斯三维相模型（平滑后处理）,基于目标方法三维相模型,2.沉积相模型建立（平面相约束建模）,Ng51小层三维相显示,Ng51小层平面相分布图,提 纲,3.参数模型建立,参数模型建立包含以下三个步骤： 第一步：井数据网格化； 第二步：属性模型统计分析； 第三步：储层参数建模,Direct 软件提供了两种储层参数建模方法：序贯高斯模拟和沉积相趋势控制插值。,第一步：井数据网格化,

16、3.参数模型建立,孔隙度网格化,渗透率网格化,参数网格化时可以沉积相作为权参数（即按照相离散段提取参数）,3.参数模型建立,孔隙度参数分析设置,渗透率参数分析设置,第二步：属性模型统计分析,3.参数模型建立,孔隙度参数设置,渗透率参数设置,孔隙度模型,渗透率模型,提 纲,a.根据油藏类型及其对油藏的油水界面的认识，分断块分小层确定油水界面； b.软件提供分块、分小层设置不同的油水界面。,4.油气水界面模型建立,4.油气水界面模型建立,油水界面既可以是平面，也可以是曲面。,油水界面示意图,提 纲,5.三维储量计算,容积法储量计算公式,Ao-含油面积, km2; h-有效厚度, m; Boi-原始

17、原油体积系数，小数； -有效孔隙度，小数； o-平均地面原油密度,t/m3; Swi-油层原始含水饱和度,小数,Nz = 100 Ao h ( 1-Swi ) o / Boi,5.三维储量计算,（1）净毛比模型建立,5.三维储量计算,第一步：创建净毛比井数据,第二步：提取净毛比数据,生成空的净毛比模型,5.三维储量计算,第三步：网格计算：模型右键其他网格计算,通过网格计算器计算净毛比时可以根据实际需要设置不同的计算公式,净毛比模型,5.三维储量计算,（2）储量计算,参数设置：可选择要计算的流体类型如油、气或者油气并选择相应的前面计算的接触面；可设置净毛比、孔隙度、含油/气饱和度，这些系数可选择

18、已生成的网格模型或者给定数值；可设定相应的体积系数、原油密度，并选择相应的离散属性控制。 输出报告设置：储量报告保存在附加文件夹下，文档内容可选择网格体积、孔隙体积、油体积、油质量和气体积。,5.三维储量计算,a.上报地质储量（含油面积、有效厚度、平均孔隙度、含油饱和度、体积系数、原油密度）； b.平面层基于井点算术平均计算储量； c.平面层基于网格算术平均储量； d.基于三维网格体计算储量； e.粗化模型地质储量与精细模型地质储量对比分析。,（3）地质储量对比分析,提 纲,6.模型粗化,模型粗化是使细网格的精细“转化”为粗网格模型的过程。在这一个过程中用一系列等效的粗网格曲“替代”精细模型中

19、的细网格，并使该等效粗网格模型能反映原模型的地质特征及流动响应。,粗化目的： （1）减少网格数量，节约运算时间，避免数模中造成不收敛现象 （2）网格点数据为标量数据，粗化中针对矢量参数求得矢量数据 粗化原则： （1）注意网格精度，以基本保留研究精度为宜 （2）优先粗化平面网格，平面非均质程度小于垂向非均质程度 粗化参数： 数模中需要的物性参数：孔隙度、渗透率、饱和度、净毛比 粗化过程分为四部分： 6.1 骨架网格建立；6.2 构造层面粗化；6.3 垂向网格划分； 6.4 属性体粗化。,6.模型粗化,6.1 骨架网格建立,粗化模型的骨架网格建立包括：粗化模型创建、定义网格边界线、骨架网格剖分三个

20、步骤，和前面“三维网格模型建立”的前三个步骤一致，这里不再重复。,6.2 构造层面粗化：模型右键模型粗化构造层面粗化,Direct V5.0中提供了构造模型粗化功能，可直接粗化建立地层模型。,通过对构造层面的粗化可以确保粗化模型和精细模型的构造一致。,6.模型粗化,粗化前构造面,粗化后构造面,6.3 垂向网格划分,垂向网格设置,垂向网格划分结果,6.模型粗化,6.4 属性体粗化：模型右键模型粗化属性体粗化,网格对应关系设置界面,属性体粗化具体步骤分为： 第一步：网格对应关系设置；第二步：孔隙度模型粗化； 第三步：渗透率模型粗化；第四步：净毛比模型粗化； 第五步：离散参数模型粗化（沉积相、流体分

21、布等）。,6.模型粗化,6.4 属性体粗化,第一步：网格对应关系设置；,均匀对应,非均匀对应,提示：原模型网格与目标模型网格对应关系；在进行网格匹配时不能跨越层匹配。,6.模型粗化,第二步：孔隙度模型粗化；,孔隙度为标量参数，在粗化过程中选择算术平均法、几何平均法、调和平均法、平方根平均法等,并且考虑权系数，一般要考虑网格体积大小，并且以净毛比作为权系数。建议采用算术平均法。,提示： 不选权重，视为只考虑网格体积大小。,针对孔隙度粗化Direct软件提供了网格平均、网格体积权重平均、属性值求和。,渗透率为矢量参数，在粗化过程中要考虑流动方向，一般采用基于流动模拟的方法。 其基本原理是细网格与粗

22、化网格中流体渗流满足质量流量连续，即在一定的边界条件下，同一流体在同一压差下沿同一方向流过，分别在细网格与粗化网格中的质量流量相等。一般可通过对角张量法或者全张量法计算得到等效渗透率。,第三步：渗透率模型粗化；,6.模型粗化,针对渗透率粗化Direct软件提供了带方向的平均法、流动模拟法等粗化方法。,净毛比模型的生成有多种方式，常用的有两种： 第一，在地质细网格模型中，按孔隙度、渗透率下限值，生成的净毛比网格属性值为0或1的指示数据模型。0表示网格不具有渗流能力，即无效网格，反之1表示有效网格； 第二，通过沉积相类型转化生成0/1指示网格模型，0表示背景相，1表示储集相。在此基础上，将指示数据

23、模型按连续标量参数进行网格粗化，即可得到属性值介于0到1的净毛比模型。,第四步：净毛比模型粗化；,6.模型粗化,净毛比取值示意图,净毛比粗化设置,第五步：离散参数的粗化（沉积相、流体分布等）,6.模型粗化,离散参数的粗化是以统计网格中离散代码出现的次数最多的或体积加权后离散代码值体积最大的类型作为粗化结果。例如：平面一个粗网格包含9个细网格，其中相代码为1的相类型有5个，相代码为2的有2个，相代码为3的有2个，显然，相代码为1的网格占优，故粗化结果为相代码1（如右图）。,离散参数粗化设置,提 纲,7.模型输出,Direct 可以输出多种类型的网格数据，涵盖了绝大多数主流数值模拟软件的数据格式（Eclipse、V