Petrel 裂缝分析与裂缝建模技术20090423

2009.04www.ESSCAGROUP石油技术与咨询服务|过程控制与企业资源管理|海洋工程总包张加友阿什卡集团油藏技术部北京朝阳区北苑路170号凯旋中心27层(100101)电话:010-5823-6996手机:136-9134-3400jiayou@

Petrel裂缝分析与裂缝建模技术裂缝型油气藏分布及裂缝认识方法裂缝建模理论基础、难点及Petrel软件裂缝建模Petrel软件裂缝建模成果介绍实例操作目录目录一、裂缝型油气藏分布及裂缝认识方法裂缝型油气藏在整个油气田的勘探开发中占有重要的位置，对裂缝的研究具有重要的意义。按照岩性，裂缝型油藏又分为三种：低渗油气藏火山岩油气藏碳酸盐岩岩油气藏随着低渗透储量的不断探明和动用，裂缝性油藏在我国油气资源开发中也占据日益重要的地位。据统计，低、特低渗裂缝性储层的油气资源量约占我国目前总资源量的1/3左右。国外主要分布在美国西部、中东、俄罗斯、加拿大、南美等地。国内主要分布在长庆、大庆外围、吐哈、胜利、大港等地。一、裂缝型油气藏分布白音诺勒气田齐家油田新店油田萨西油田金腾油田杏西油田高西油田哈尔龙虎温油敖古拉油田油田汪家屯气田升平油田徐家围子油田屯肇州朝阳沟油田榆树油田尚家油田宋站气田安达大庆图例已动用油田气田头台永乐田大安花江油林泡油田乐油田未动用油田南龙屯范模羊草气田芳昌德气田五站气田四站气田长春岭气田三站气田二站气田阿拉新气田涝洲气田嫩江喇嘛甸油田萨尔图油田杏树岗油田太平屯油田高台子油田葡萄花油田敖包塔油田XINZH田肇州油田平洋宋太平庄气田大庆油气田分布图新肇油田卫星油田肇源葡西油田他拉哈油田白音诺勒气田齐家油田新店油田萨西油田金腾油田杏西油田高西油田哈尔龙虎温油敖古拉油田油田汪家屯气田升平油田徐家围子油田屯肇州朝阳沟油田榆树油田尚家油田宋站气田安达大庆图例已动用油田气田头台永乐田大安花江油林泡油田乐油田未动用油田南龙羊草气田芳昌德气田五站气田四站气田长春岭气田三站气田二站气田阿拉新气田涝洲气田嫩江喇嘛甸油田萨尔图油田杏树岗油田太平屯油田高台子油田葡萄花油田敖南XINZH田肇州油田平洋宋太平庄气田大庆油气田分布图新肇油田卫星油田肇源油田葡西油田他拉哈油田双城油田油田庆深气田沉积相为近源或远端沉积特征，成岩作用严重，储层非均质性强。孔喉结构差、渗透率低；低渗透储层不同程度地发育天然裂缝，对油气田开发有不同程度的影响，注水开发发生水串、水淹，采出程度不是很高。低渗油藏的主要特点亿吨世界油气储量排名前五名的国家都是中东国家，发现石油地质储量为875亿吨，占全世界发现储量的52%，中东国家的油气田主要为碳酸盐岩油气田。碳酸盐岩油气藏是以海相沉积沉积为主的油气藏，其生油岩及储集岩均为碳酸盐岩，储集空间主要为缝洞。碳酸盐岩油气藏在整个油气资源中占有非常重要的地位。一、裂缝型油气藏分布环渤海湾油气田中有几个潜山碳酸盐岩油气藏分布，分别为中海油渤海分公司的锦州20-2、9-3凝析油气田，大港的千米桥油气田，华北的任丘油气田以及胜利的草桥油田、桩古潜山油田。锦州20-2、9-3千米桥潜山华北油田桩古潜山草桥油田塔河油田塔里木油田四川气田普光气田苏里格气田中西部碳酸盐岩油气田主要包括塔河油田、塔里木油田、苏里格气田下古储层、普光气田、四川气田。辽河东部凹陷火山岩分布示意图一、裂缝型油气藏分布及裂缝认识方法同时，大庆油田、吉林油田深层天然气的突破，新疆、江苏等油田也有火山岩油气藏的广泛发育。兴古潜山裂缝的长度从几厘米到数公里贯穿了很大的跨度区间，通常我们容易在岩心描述数据中获得厘米级的裂缝数据，在地震断层数据中获得公里级的裂缝数据，在露头数据中获得米级、十米级的裂缝数据。怎样对不同级别的裂缝进行描述呢？只有认识清楚了裂缝，才能更好的描述裂缝裂缝识别裂缝的识别和描述难度相对较大。对于裂缝的描述，各类资料是存在着很大的差异性的，一般来说，裂缝按照发育的级别分为三类，即大裂缝、中等裂缝和微小裂缝，大的裂缝一般通过地震等资料来认识，而其它的则通过井数据等方式获得。微小裂缝及中等裂缝的认识和描述（1）利用岩心资料描述储层裂缝技术岩心裂缝是观察地下储层裂缝最直接的手段。（2）利用成像测井资料描述储层裂缝利用成像资料达到识别裂缝的目的。（3）常规曲线裂缝解释通过常规测井曲线响应以及与已知裂缝对比，用常规曲线来描述裂缝。（4）地应力进行地应力分析，通过描述最大主应力和最小主应力方向，来认识裂缝发育。应该说，成像测井和岩心观察是对裂缝解释最准确的方法。裂缝识别岩心分析对裂缝识别微小裂缝及中等裂缝的认识和描述成像测井对裂缝的解释微小裂缝及中等裂缝的认识和描述裂缝产状的确定①地层倾角测井资料法A2井处理成果图倾角倾向泥岩段②利用成像测井资料法③野外露头观测法微小裂缝及中等裂缝的认识和描述理论研究和实际观测结果表明，断层和裂缝的形成机理是一致的。断层的形成可分为三个阶段：第一个阶段是大量的微裂缝形成；第二个阶段是由于微裂缝的形成而使岩石的坚固性下降，导致应力集中，许多微裂缝合并而成为大裂缝；第三个阶段是大裂缝形成断层。断层实际上是裂缝的宏观表现，裂缝是断层形成的雏形。一般来说，在业已存在的断层附近，总有裂缝与其伴生，两者发育的应力场是一致的。由于地震资料含有丰富的构造信息，因此，地震在裂缝描述中具有非常明显的作用，特别是对大裂缝及中等裂缝的描述。在Petrel软件中，是通过蚂蚁追踪技术来实现的。大裂缝及中等裂缝的认识和描述蚂蚁追踪技术是斯伦贝谢推出的断裂系统自动分析、识别系统。该系统的原理是：在地震数据体中播撒大量的蚂蚁，在地震属性体中发现满足预设断裂条件的断裂痕迹的蚂蚁将“释放”某种信号，召集其他区域的蚂蚁集中在该断裂处对其进行追踪，直到完成该断裂的追踪和识别。而其他不满足断裂条件的断裂痕迹将不进行标注。最后，通过该技术，我们将获得一个低噪音、具有清晰断裂痕迹的数据体。然后，以获得的断裂数据体为基础，Petrel将提取数据体中的所有断裂痕迹，并且去除大的断层，只考虑裂缝系统，完成工区内大的裂缝描述及建模工作。大裂缝及中等裂缝的认识和描述1）定义种子点。2）定义觅食路线的偏移度。3）定义蚂蚁搜索的步长4）定义非合法规定范围。5）定义合法规定范围6）定义搜索终止的门槛值蚂蚁体追踪技术参数设定大裂缝及中等裂缝的认识和描述第一步骤是要求地震在信号领域压制噪声以达到其基本条件。第二步是在地震数据上强化空间不连续性判别（断层属性提取，边界探测）。第三步骤通过压制噪声和剔除非断层因素波动算法生成的蚂蚁追踪体更进一步明显突出断层特征。蚂蚁体工作流程图蚂蚁体追踪技术工作流程方差体地震属性计算(构造平滑,Chaos,方差)蚂蚁体使用人工“蚂蚁”计算蚂蚁体断面从蚂蚁体中得到的断面断层系统编辑/分析后的断面形成断层系统构造模型断层解释断层系统转换成断层解释或构造模型地震振幅体大裂缝及中等裂缝的认识和描述Ant-Tracking---蚂蚁追踪

《Oil&GasJournal》2007年“最佳勘探技术奖”巢穴食物大裂缝及中等裂缝的认识和描述DFN模型是目前世界上描述裂缝的一项先进技术，它通过展布于三维空间中的各类裂缝片组成的裂缝网络集团来构建整体的裂缝模型，实现了对裂缝系统从几何形态直到其渗流行为的逼真细致的有效描述。二、裂缝建模的理论基础、难点及Petrel软件裂缝建模离散裂缝网络模型（DFN）关于裂缝建模，许多研究者作出了探索性的研究。1970年代，Hudson等人分别开发了裂缝几何的地质统计模型。到1980年代，由于Bill、Peter等人的出色工作，离散裂缝网络(DFN)模型正式出现并广泛传播。裂缝性油藏的裂缝描述和建模是一个世界性的难题，DFN模型的出现应该是裂缝建模领域的一个重大的里程碑事件，它对这个难题给出了一个较为适合的解决方案。这些方法首先是用于评估地下裂隙对核废料处理的影响，由此发展了一大批的算法并形成软件。到1990年代，这些方法开始在石油领域获得应用并取得了良好的效果。离散裂缝网络模型使得把地球物理、地质、油藏工程等多方面的的数据整合在一起形成对裂缝的系统描述成为可能。DFN的由来裂缝建模理论基础1)在裂缝形油藏中，地下流体主要是在裂缝及其交织成的裂缝网络中进行。地下裂缝系统就像一个复杂的城市供水管道系统，它远比连续介质的模型描述更加复杂。通过示踪剂测试结果可以证明，有些非常邻近的井没有受到影响，而一些远距离的生产井反倒见到了示踪剂响应。因此如果用连续介质描述裂缝系统很难描述清楚裂缝网络的非均质性和不连续性。2)目前油藏数值模拟中广泛采用的糖块型模型是对真实地层的一种高度简化。这种简化必然导致对许多真实细节描述的丧失。传统裂缝建模方法面临的困难裂缝建模理论基础3)传统的裂缝描述多采用网块系统，这样只能描述网块之间是连通或者不连通，而不能描述清楚一个网格内的联通问题，也不能描述网块间部分连通的问题。裂缝建模理论基础网块内连通而网块间不连通网块内不连通而网块间连通

实现方法裂缝建模理论基础影响裂缝发育的地质因素很多，各种因素互相作用，使裂缝分布难以预测。一般从三个角度来进行，一是针对构造应力场和曲率，二是用统计地质学预测井间裂缝分布，三是充分利用地震资料预测裂缝的空间分布。随着现代应用数学方法及地震分析技术的提高，裂缝性油藏的三维地质建模方法也日趋增多，并不断地相互补充和完善。在裂缝片的空间分布方式上，通常每一个裂缝片即是随机定位的，同时也要满足一定的集群特征。实现步骤在DFN裂缝建模的过程中，通常有以下步骤：(1)大裂缝建模。通常这些都是些有地震等资料确定的大的断层和裂缝，它们的位置和形态基本上都是确定的，不需要随机生成。裂缝建模理论基础(2)中等裂缝和小裂缝建模。这些裂缝形成了储层裂缝网络的主体部分，通常我们用地质统计的方法随机生成裂缝系统，并使之满足各种统计条件。(3)加入地层顶底界面对上述裂缝片进行切割，同时加入基质系统，通过粗化及属性运算，生成最终的裂缝地层模型。裂缝建模理论基础Petrel软件裂缝建模从Petrel2007.1版本开始，Schlumberger与业内的领军者Golder公司联手，共同为油藏裂缝建模打造完美工作流程。由于裂缝分布的细微性和复杂性、裂缝性储层特有的双孔隙系统及其不同常规的渗流机制，都加大了裂缝研究的难度和深度。目前，裂缝描述的软件产品主要有:Petrel的裂缝模块、RMS的裂缝模块、Fraca、Fracman等。通过软件的裂缝建模应用，认为Petrel软件在裂缝建模方面的优势主要体现在以下几点：（1）Petrel软件的裂缝建模具有多学科多资料协同的优势，能够充分把地震、测井、地质、钻井、生产等资料充分结合进来，从多个角度认识裂缝，可以考虑多条件约束建立裂缝模型，建立的裂缝模型相对合理。（2）Petrel软件的裂缝建模与常规的三维地质建模实现了无缝连接，可以将常规建模的优势与裂缝建模充分结合起来，实现了常规建模与裂缝建模的一体化操作。（3）在Petrel软件的裂缝建模采用了国际上先进的DFN裂缝建模方式，以离散性数据形式来描述裂缝，并建立“离散裂缝模型”，软件允许对裂缝属性进行计算，保证了模型精度。（4）Petrel软件裂缝建模不仅能提供裂缝分布模型，还能通过裂缝粗化模块，为用户提供真正关心的裂缝孔隙度、渗透率模型。与ECLIPSE数模软件结合，实现双重介质油藏的建模、数模工作。Petrel软件裂缝建模Petrel裂缝建模流程Petrel软件裂缝建模UsingseismicorotherfracturedriversdataanalysisgivesconceptualmodelModelintensityand

otherpropertiesNeuralNetSeismicattributesCurvatureanalysisGeometricpropertiesPetrel软件裂缝建模三、Petrel软件裂缝建模成果介绍研究方法井数据裂缝描述法裂缝岩心数据裂缝分布规律研究成像测井裂缝分析DFN随机性裂缝建模地震描述裂缝及孔洞技术DFN随机性裂缝建模（1）开展了C油田裂缝常规测井解释工作，针对该工区提出了裂缝模式组合-逐点检测法解释裂缝，裂缝解释结果与岩芯分析及生产动态分析结果吻合较好，说明单井裂缝解释成果数据可信度较高。（2）开展了裂缝发育与断层距离的相关性研究，对模型中各点与各断层距离进行了运算提取，并将断层距离与裂缝发育强度建立关系，约束裂缝建模。（3）开展了古构造背景下的挠曲度分析，根据挠曲度的分布状况约束裂缝空间展布。（4）裂缝研究与开发动态分析充分结合，将生产中认识的可能裂缝分布区，约束建立到裂缝模型中，使建立的裂缝模型与生产认识相吻合。通过开展C油田裂缝研究，主要取得了以下几点认识：应用裂缝解释资料在砂岩油气藏中研究裂缝分布

随机性裂缝模型建立研究三、Petrel软件裂缝建模成果介绍-----实例一裂缝裂缝描述及建模1、裂缝强度曲线生成2、裂缝古构造挠曲度分析3、裂缝与断层距离分析4、开发动态对裂缝发育的认识5、裂缝发育方向分析6、裂缝强度属性模拟7、裂缝强度约束下的DFN模拟8、模型粗化古构造挠曲度分析开发动态认识断层距离分析裂缝强度模拟DFN随机性裂缝建模裂缝强度曲线裂缝方向分析裂缝数据应用裂缝解释资料在砂岩油气藏中研究裂缝分布---实例一将测井解释的裂缝数据加载到Petrel软件中，然后根据软件的裂缝强度计算功能，生成了表示各井裂缝发育强度的曲线，为下一步裂缝强度在三维及二维空间的描述奠定了基础。从裂缝解释产生曲线裂缝强度曲线是用来描述井上裂缝发育的，是非常有用的一个曲线，得到的属性体可以作为基础数据用来产生裂缝网络。当产生裂缝强度时，用户需要提供窗口长度，这个窗口长度是用来平均平滑数值。1、测井裂缝强度曲线生成裂缝描述及建模计算公式为：intensity(md)=(cumulative(md+w/2)-cumulative(md-w/2))/w裂缝分布规律研究应用裂缝解释资料在砂岩油气藏中研究裂缝分布---实例一C油田裂缝强度对比剖面图裂缝分布规律研究应用裂缝解释资料在砂岩油气藏中研究裂缝分布---实例一C油田裂缝强度曲线三维空间显示裂缝分布规律研究应用裂缝解释资料在砂岩油气藏中研究裂缝分布---实例一各种岩相下的裂缝强度统计裂缝分布规律研究水下分流河道状态下裂缝密度曲线统计直方图，平均值为1.64非主体席状砂状态下裂缝密度曲线统计直方图，平均值为0.99主体席状砂状态下裂缝密度曲线统计直方图，平均值为1.19从各岩相裂缝强度统计值来看，水下分流河道裂缝最发育，其次是主体席状砂以及非主体席状砂，泥岩相裂缝发育较差，基本不发育。泥岩状态下裂缝密度曲线统计直方图，平均值为0.14应用裂缝解释资料在砂岩油气藏中研究裂缝分布---实例一5152616278裂缝分布规律研究应用裂缝解释资料在砂岩油气藏中研究裂缝分布---实例一C油田裂缝发育图数模模型平面网格设计为60米*60米，网格总数为67308个，对于模型粗化，共分为两步：（1）基质模型粗化（2）裂缝模型粗化8、模型粗化净毛比基质K方向渗透率裂缝K方向渗透率裂缝分布规律研究应用裂缝解释资料在砂岩油气藏中研究裂缝分布---实例一1、蚂蚁体追踪技术克服了传统地震解释的主观性。把解释集中在构造地质认识上而不是常规的拾取，在提高精度、地质细节和构造的认知程度及油藏认识的同时，大大地减少了常规解释的时间和局限性。2、由于三维地震体纵横向信息的丰富性，保证了蚂蚁体追踪技术对井间裂缝和垂向裂缝描述的准确性，在裂缝空间分布规律的描述上具有显著的优势。3、Petrel由于有速度转换等模块，很容易实现蚂蚁体裂缝信息从时间域到深度域的转换。4、蚂蚁体追踪技术在断裂系统解释上，可以分为两种尺度来进行，一种是针对大断层的解释方案，另一种是针对裂缝系统的解释方案，通过该技术可以解释大量的裂缝信息，而不仅仅是断层信息。蚂蚁体追踪技术在裂缝建模中的技术优势：应用蚂蚁体追踪技术研究裂缝分布实例（确定性建立裂缝模型）应用蚂蚁体追踪技术研究裂缝分布--实例二通过蚂蚁体与地震剖面对比，断裂分布与地震剖面直观对比吻合较好。南北向主断层蚂蚁体时间切片图对于较大的断裂系统来讲，蚂蚁追踪技术与手工解释的解释结果几乎完全重合，从而进一步验证了蚂蚁追踪技术结果的准确性。但相较于自动解释结果而言，人工解释成果明显丢掉了很多细节，只识别出了大断层，而小断裂及裂缝多数没有解释出来。