CN104331925A - 考虑夹层影响的渗透率粗化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑夹层影响的渗透率粗化方法，包括如下步骤：A、将精细地质模型中的精细网格与粗化网格对应；B、对粗化网格内部的砂体进行连通性判断并对连通砂体进行编号；C、针对每一个粗化网格，判断是否有夹层对粗化网格不同方向造成遮挡；D、通过判断不同粗化网格内部夹层是否造成遮挡得到的结果对渗透率参数场进行具体的粗化。本发明解决了地质模型粗化过程中造成的夹层信息丢失，无法有效将精细地质模型中的渗透率模型有效地过渡到粗化模型中的问题，可以广泛应用于三维地质建模领域。

Description

考虑夹层影响的渗透率粗化方法

技术领域

本发明涉及三维地质建模领域，特别是涉及一种考虑夹层影响的渗透率粗化方法。

背景技术

在油田开发中后期，夹层的研究越来越精细，其对油气运移的影响越来越受到开发者们的重视，许多学者对夹层进行了不同程度的研究。不同成因的夹层作为一种非渗透性的介质，其导致的储层非均质性在不同程度上控制着剩余油的分布。

夹层引起的渗流屏障和渗流差异直接表现在不同方向的渗透率中，在建立地质模型时需要对渗透率及夹层分布进行精细研究才能对其进行有效的表征。夹层的分布厚度变化较大，从几十厘米到几米、几十米不等且分布极不规则。夹层造成的储层非均质性会对油气运移及油田开发中后期的剩余油预测及开采造成较大程度的影响。不同形态的夹层对粗化网格的渗透率影响不一样。图1为四种不同形态的夹层：图1(a)中的夹层阻碍了I方向的渗流通道，粗化为一个网格后，该网格I方向应该为非渗透，而J方向具有渗透性；图1(b)中的倾斜夹层造成了对I、J方向的遮挡，粗化后I、J方向都应为非渗透；图1(c)与图1(a)一样夹层仅造成了I方向的遮挡；图1(d)中夹层仅造成了J方向的遮挡。

由于精细模型网格数量大，而受计算机硬件的限制，精细地质模型和油藏数值模拟能够承受的网格规模之间还有较大差异，为了合理解决模拟耗时与微机性能的问题，必须对精细模型进行粗化。随着微机性能的稳步提升和建模方法的逐步优化，储层地质模型越来越精细，对夹层的描述越来越清楚，将精细地质模型中夹层的信息如何有效的保留到粗化模型中成为研究的难点。

单纯对于渗透率的粗化，国外已经有许多成熟的方法及新的研究，国内的研究也取得了丰富成果，但对非渗透夹层对渗透率粗化结果的影响考虑甚少，特别是倾斜状的夹层，如点坝侧积层，其对油气的侧向遮挡直接控制了剩余油的分布。

渗透率不同于孔隙度、饱和度等标量属性，是一种张量属性，粗化时要考虑到其方向性。渗透率的粗化方法有最简单的单一算数平均法、几何平均法、调和平均法及加权平均法，虽然速度快但得到结果是各向同性的，不能反映出不同方向上渗透性的差异。而利用达西定律及质量守恒方程求解流动方程的粗化方法较多，能够表现出渗透率的各向异性，但都没有考虑非渗透夹层的影响：当粗化网格的某一方向存在夹层遮挡时，该网格在对应方向应该为非渗透性的。

具体参见图2和图3，以图2中I、J、K方向各5个网格粗化为一个网格为例，精细模型中存在倾斜状遮挡的夹层，通过序贯高斯模拟方法计算得到精细网格的渗透率模拟结果，渗透率分布在50-100毫达西之间。

通过成熟商业化软件包含的常用渗透率粗化方法对该精细网格进行粗化，图2中分别是算术平均法、几何平均法、Directionalaveraging方法及Flow-based upscaling方法粗化之后的结果。由于条件数据中存在倾斜夹层的遮挡，如图2(b)，精细网格粗化为一个网格后，该网格在K方向和J方向应该为非渗透，而I方向具有渗透性。图3(a)为算术平均法粗化结果，粗化后结果为82毫达西，在50-100毫达西的正常范围内且不能体现不同方向的渗透性，显然与实际不符；图3(b)为几何平均法粗化结果，显示为0毫达西，结果与实际能够对应，但是得到的模拟结果为均质性的，不同方向的渗透率都为0毫达西，实际上在I方向应该有渗透性，该方法也无法体现渗透率粗化后的非均质性；图3(c)为Directional averaging方法粗化结果，该方法虽然能够产生不同方向的渗透率，但是在这种情况下，粗化结果在I、J、K三个方向均为82毫达西，与实际分析结论相差甚远，不能反应夹层对渗透率粗化的影响；其中，图3(d)、图3(e)和图3(f)为Flow-based upscaling方法粗化结果，该方法粗化后I、J、K方向结果分别为82毫达西、42毫达西、34毫达西，渗透率在J、K方向降低的比较厉害，一定程度上体现了夹层的影响，但是该网格K方向仍然具有渗透性，说明该方法在表征夹层影响上仍然存在缺陷，不能有效刻画夹层对渗透率模型粗化的影响。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种考虑夹层影响的渗透率粗化方法，解决了地质模型粗化过程中造成的夹层信息丢失，无法有效将精细地质模型中的渗透率模型有效地过渡到粗化模型中的问题。

本发明提供的一种考虑夹层影响的渗透率粗化方法，包括如下步骤：A、将精细地质模型中的精细网格与粗化网格对应；B、对粗化网格内部的砂体进行连通性判断并对连通砂体进行编号；C、针对每一个粗化网格，判断是否有夹层对粗化网格不同方向造成遮挡；D、通过判断不同粗化网格内部夹层是否造成遮挡得到的结果对渗透率参数场进行具体的粗化。

在上述技术方案中，所述步骤B中，连通性判断并对连通砂体进行编号的过程如下：1)从I方向开始对连通的砂体进行编号：从i＝0，j＝0，k＝0开始，以I，J，K依次增加的顺序首先找到第一个为砂体的网格，编号为1，之后按照顺序依次选择一个为砂体的网格a，如果在I方向上与其相邻的网格b为砂体，则将网格b的砂体编号赋值给砂体a；否则判断J方向上与其相邻的网格c是否为砂体，如果是砂体，则将网格c的砂体编号赋值给砂体a；如果I、J方向都没有砂体，则按照相同的方法判断K方向；如果I、J、K三个方向都没有满足条件的砂体，则对网格a进行新的砂体编号；2)从J方向开始对连通的砂体进行编号：判断J方向两个相邻的网格m、n砂体编号是否一致，如果不一致，将编号大的所有网格的砂体编号赋值为该相邻网格的编号；3)从K方向开始对连通的砂体进行编号：判断K方向两个相邻的网格砂体编号是否一致，如果不一致，将编号大的所有网格的砂体编号赋值为该相邻网格的编号。

在上述技术方案中，所述步骤B第1)项中，所述网格b在I方向上的编号为网格a在I方向上的编号减1，所述网格c在J方向上的编号为网格a在J方向上的网格编号减1。

在上述技术方案中，所述步骤C中，判断粗化网格内部某一砂体是否穿过了某一方向所在的精细网格的最大值和最小值分别对应的两个截面，以此来判断该砂体是否穿过了整个粗化网格。

在上述技术方案中，所述步骤C中，同一夹层必须判断I、J、K三个方向造成的遮挡情况。

在上述技术方案中，所述步骤D中，从I、J、K三个方向对粗化网格的渗透率分别粗化，某一方向夹层对该粗化网格造成遮挡，则该方向的粗化后的渗透率值直接赋值为0；否则通过渗透率粗化方法对该网格该方向进行渗透率粗化。

在上述技术方案中，还包括步骤E，所述步骤E的过程如下：单个粗化网格是否被夹层遮挡的判断结束后，判断一个泥岩夹层覆盖几个粗化网格，遍历所有的砂体，记录砂体所穿过的I、J、K三个方向的粗化网格，并记录砂体的起始网格，找到所述砂体在某一方向上穿过的最小值所对应的粗化网格X及最大值所对应的粗化网格Y，如果砂体的起点不在网格X上，结束点不在网格Y上，找到具有相同性质的网格X和网格Y，保证该砂体穿过网格X的最小截面和网格Y的最大截面，记录网格X和网格Y在该方向上的最大值序号和最小值序号，除去粗化网格中序号在该方向上的小于最小值序号和大于最大值序号的网格，将所述砂体穿过的所有粗化网格的渗透率重新计算，以同样的判断方式对另外两个方向进行判断，以达到判断连续夹层对网格的遮挡情况。

在上述技术方案中，还包括步骤F，输出不同方向的渗透率粗化结果。

在上述技术方案中，所述步骤A中，将精细地质模型中的精细网格与粗化网格对应之前，建立精细地质模型，包括夹层及渗透率模型；并建立相应的粗化骨架模型。

本发明考虑夹层影响的渗透率粗化方法，具有以下有益效果：通过本发明得到的渗透率粗化结果既能够有效刻画夹层对粗化后渗透率的影响，也能够保证粗化后渗透率的非均值性。

运用本发明能够有效利用地质上认识的夹层，并将夹层信息保留到粗化后的渗透率参数场中，更加准确地刻画流体的渗流路径，为剩余油的挖潜提供决策依据。

附图说明

图1为不同形态泥岩夹层对渗透率粗化结果的影响示意图；

图2为示例中通过现有的渗透率粗化方法得到的渗透率模拟结果及夹层分布情况；

图3为常用的渗透率粗化方法粗化后的渗透率模拟结果；

图4为本发明考虑夹层影响的渗透率粗化方法的流程示意图；

图5为本发明考虑夹层影响的渗透率粗化方法步骤B中连通砂体编号示意图；

图6为本发明考虑夹层影响的渗透率粗化方法步骤C中I方向砂体连通性判断示意图；

图7为本发明考虑夹层影响的渗透率粗化方法步骤E中一个泥岩夹层覆盖多个粗化网格时连续夹层对网格遮挡的判断示意图；

图8为本发明考虑夹层影响的渗透率粗化方法中对示例的渗透率粗化结果；

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

图1至图3中现有渗透率粗化方法在背景技术中已有描述，在此不再赘述。

参见图4，本发明考虑夹层影响的渗透率粗化方法，包括如下步骤：

A、建立精细地质模型，包括夹层及渗透率模型；并建立相应的粗化骨架模型；将精细地质模型中的精细网格与粗化网格对应。

B、参见图5，对粗化网格内部的砂体进行连通性判断并对连通砂体进行编号，具体过程如下：

1)从I方向开始对连通的砂体进行编号：从i＝0，j＝0，k＝0开始，以I，J，K依次增加的顺序首先找到第一个为砂体的网格，编号为1，之后按照顺序依次选择一个为砂体的网格a，如果在I方向上与其相邻的网格b为砂体(所述网格b在I方向上的编号为网格a在I方向上的编号减1)，则将网格b的砂体编号赋值给砂体a；否则判断J方向上与其相邻的网格c是否为砂体(所述网格c在J方向上的编号为网格a在J方向上的网格编号减1)，如果是砂体，则将网格c的砂体编号赋值给砂体a；如果I、J方向都没有砂体，则按照相同的方法判断K方向；如果I、J、K三个方向都没有满足条件的砂体，则对网格a进行新的砂体编号，以二维例子为例，得到的结果如图5(a)；

2)从J方向开始对连通的砂体进行编号：参见图5(a)，判断J方向两个相邻的网格m、n砂体编号是否一致，如果不一致，将编号大的所有网格的砂体编号赋值为该相邻网格的编号，图5(a)中将砂体编号2赋值为1，得到图5(b)的结果，并最后得到图5(c)的结果；

3)从K方向开始对连通的砂体进行编号：判断K方向两个相邻的网格砂体编号是否一致，如果不一致，将编号大的所有网格的砂体编号赋值为该相邻网格的编号。

C、针对每一个粗化网格，判断是否有夹层对粗化网格不同方向造成遮挡即判断连通砂体是否穿过整个粗化网格，由于粗化网格内部，同一夹层可能造成粗化网格某一方向的遮挡，也可能造成几个方向的遮挡，所以同一夹层必须判断I、J、K三个方向造成的遮挡情况，针对每一个粗化网格，以I方向为例，判断是否有连通的砂体穿过整个粗化网格(如图6)。如果有，则该网格在I方向为连通，如果所有砂体在该粗化网格内部都不连通，则该粗化网格在I方向被夹层遮挡，具体过程如下：

1)针对粗化网格内部的某一个砂体k，如果该砂体网格数小于I方向粗化网格包含的精细网格数量，说明该砂体规模过小，不足以穿过整个粗化网格，重新选择该粗化网格内部的另一砂体，否则进入下一步；

2)判断粗化网格内部某一砂体是否穿过了某一方向所在的精细网格的最大值和最小值分别对应的两个截面，以此来判断该砂体是否穿过了整个粗化网格，仍以I方向为例，识别出粗化网格中I方向上对应的精细网格最小I值及最大I值所对应的两个截面(分别对应图6中的A面和B面)，如果砂体k在这两个截面上同时存在，则表示该砂体规模足够大且穿过了整个粗化网格，说明该粗化网格在I方向连通，只要I方向连通，其他砂体则不用判断；如果砂体k在这两个截面上不同时存在则认为该粗化网格在I方向被夹层遮挡，由于另外的砂体可能在该粗化网格内部连通，继续判断另一砂体，重新执行上一步；

3)以同样的方式对J、K方向进行判断；

依次对每个粗化网格内部砂体的连通性进行判断，即能得到夹层对所有粗化网格的遮挡情况。

D、通过不同粗化网格内部夹层是否造成遮挡判断得到的结果对渗透率参数场进行具体的粗化：从I、J、K三个方向对粗化网格的渗透率分别粗化，某一方向夹层对该粗化网格造成遮挡，则该方向的粗化后的渗透率值直接赋值为0；否则通过渗透率粗化方法对该网格该方向进行渗透率粗化，该渗透率粗化方法包括前述的算术平均法、几何平均法、Directional averaging方法及Flow-based upscaling方法等。

E、单个粗化网格是否被夹层遮挡的判断结束后，判断一个泥岩夹层覆盖几个粗化网格，如图7所示(粗线外框表示粗化网格)，图中包含4个粗化网格，分别为X1、X2、Y1、Y2，单独判读时，只有X2网格在I方向具有渗透性；由于图中的砂体具有连续性，导致X2、Y1及Y2三个网格整体上会具有渗透性。具体操作如下：遍历所有的砂体，记录砂体所穿过的I、J、K三个方向的粗化网格，并记录砂体的起始网格，以图7的I方向为例，找到所述砂体在I方向上穿过的最小I值所对应的粗化网格(图7中为X1及X2网格)及最大I值所对应的粗化网格(图7中为Y1及Y2网格)；找到砂体在I方向的起点及结束点对应的网格，图中为X2及Y1，保证该砂体穿过网格X2的最小I截面和网格Y1的最大I截面(执行步骤C第(2)项)，将所述砂体在I方向上穿过的所有粗化网格I方向的渗透率利用渗透率粗化方法进行重新计算。以同样的判断方式对另外两个方向进行判断，以达到判断连续夹层对网格的遮挡情况。

F、输出不同方向的渗透率粗化结果。

利用本发明对图7的模拟结果粗化后得到的结果如图8所示，在K方向和J方向渗透率粗化后结果均为0毫达西，I方向粗化后结果为40毫达西。最终得到结果与实际分析情况相符，较好的体现了夹层对渗透率的影响。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种考虑夹层影响的渗透率粗化方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、将精细地质模型中的精细网格与粗化网格对应；

B、对粗化网格内部的砂体进行连通性判断并对连通砂体进行编号；

C、针对每一个粗化网格，判断是否有夹层对粗化网格不同方向造成遮挡；

D、通过判断不同粗化网格内部夹层是否造成遮挡得到的结果对渗透率参数场进行具体的粗化。

2.根据权利要求1所述的考虑夹层影响的渗透率粗化方法，其特征在于：所述步骤B中，连通性判断并对连通砂体进行编号的过程如下：

1)从I方向开始对连通的砂体进行编号：从i＝0，j＝0，k＝0开始，以I，J，K依次增加的顺序首先找到第一个为砂体的网格，编号为1，之后按照顺序依次选择一个为砂体的网格a，如果在I方向上与其相邻的网格b为砂体，则将网格b的砂体编号赋值给砂体a；否则判断J方向上与其相邻的网格c是否为砂体，如果是砂体，则将网格c的砂体编号赋值给砂体a；如果I、J方向都没有砂体，则按照相同的方法判断K方向；如果I、J、K三个方向都没有满足条件的砂体，则对网格a进行新的砂体编号；

2)从J方向开始对连通的砂体进行编号：判断J方向两个相邻的网格m、n砂体编号是否一致，如果不一致，将编号大的所有网格的砂体编号赋值为该相邻网格的编号；

3)从K方向开始对连通的砂体进行编号：判断K方向两个相邻的网格砂体编号是否一致，如果不一致，将编号大的所有网格的砂体编号赋值为该相邻网格的编号。

3.根据权利要求2所述的考虑夹层影响的渗透率粗化方法，其特征在于：所述步骤B第1)项中，所述网格b在I方向上的编号为网格a在I方向上的编号减1，所述网格c在J方向上的编号为网格a在J方向上的网格编号减1。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的考虑夹层影响的渗透率粗化方法，其特征在于：所述步骤C中，判断粗化网格内部某一砂体是否穿过了某一方向所在的精细网格的最大值和最小值分别对应的两个截面，以此来判断该砂体是否穿过了整个粗化网格。

5.根据权利要求4所述的考虑夹层影响的渗透率粗化方法，其特征在于：所述步骤C中，同一夹层必须判断I、J、K三个方向造成的遮挡情况。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的考虑夹层影响的渗透率粗化方法，其特征在于：所述步骤D中，从I、J、K三个方向对粗化网格的渗透率分别粗化，某一方向夹层对该粗化网格造成遮挡，则该方向的粗化后的渗透率值直接赋值为0；否则通过渗透率粗化方法对该网格该方向进行渗透率粗化。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的考虑夹层影响的渗透率粗化方法，其特征在于：还包括步骤E，所述步骤E的过程如下：单个粗化网格是否被夹层遮挡的判断结束后，判断一个泥岩夹层覆盖几个粗化网格，遍历所有的砂体，记录砂体所穿过的I、J、K三个方向的粗化网格，并记录砂体的起始网格，找到所述砂体在某一方向上穿过的最小值所对应的粗化网格X及最大值所对应的粗化网格Y，如果砂体的起点不在网格X上，结束点不在网格Y上，找到具有相同性质的网格X和网格Y，保证该砂体穿过网格X的最小截面和网格Y的最大截面，记录网格X和网格Y在该方向上的最大值序号和最小值序号，除去粗化网格中序号在该方向上的小于最小值序号和大于最大值序号的网格，将所述砂体穿过的所有粗化网格的渗透率重新计算，以同样的判断方式对另外两个方向进行判断，以达到判断连续夹层对网格的遮挡情况。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的考虑夹层影响的渗透率粗化方法，其特征在于：还包括步骤F，输出不同方向的渗透率粗化结果。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的考虑夹层影响的渗透率粗化方法，其特征在于：所述步骤A中，将精细地质模型中的精细网格与粗化网格对应之前，建立精细地质模型，包括夹层及渗透率模型；并建立相应的粗化骨架模型。