CN104616350A - 缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法，涉及用于计算机制图的3D建模方法技术领域。该方法主要包括以下步骤：根据三维地震测试资料，结合实际生产情况，选取目标区域对应的三维地震图像；利用克里金插值法，通过三维地震截面图像，重构三维数值模型；编制雕刻程序，制作三维物理模型，再结合油藏实际情况，运用相似理论，布置井位。通过本发明可以得到全三维、大尺度、与油藏实际地下结构、形态一致的且能够表征缝洞型碳酸盐岩油藏复杂特征的物理模型。

Description

缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法

技术领域

本发明涉及用于计算机制图的3D建模方法技术领域，尤其涉及一种缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法。

背景技术

地下的缝洞结构、连通类型、油水关系能否清楚认识是缝洞型碳酸盐岩油藏能否实现高效开发的基础之一。缝洞型碳酸盐岩油藏中存在裂缝、溶洞等多种流体流动通道，且裂缝、溶洞尺寸大、尺度变化也大，形态发育多样、分布随机。由此导致油水在其间的流动状态极为复杂，存在渗流、非线性渗流、管流、面流、对流及耦合流动等多种流动特征。油气生产规律也是极为复杂，以传统的渗流理论为指导的开发方案和技术措施效果差，采收率低。由于油藏多处于地下数千米深度，无法直接观察到缝洞油藏的真实情况，更不能看到井位之间的连通情况。因此，很有必要开展缝洞型碳酸盐岩油藏的室内物理模拟的研究，以满足对缝洞型油藏储集体结构、形态、连通情况等研究的需要。

而物理模型的制作有两大难点：一是确定储集体内部连通关系；二是确定缝洞的形态。目前主要的研究缝洞油藏连通性质的方法主要有生产动态法、油藏压力分析法、综合分析法和井间示踪剂测试法。对于缝洞储集体形态的确定则主要是通过地表露头的形态来进行推测，都是通过间接的方法来确定，不能对其有效性进行验证，因而所做的物理模型也不具有可靠性。

缝洞型碳酸盐岩油藏中缝洞模型的制作在业界一直是个技术难题。综合现有技术来看，目前缝洞模型制作方法主要分为微观和宏观两大类。微观模型主要是利用真实岩心进行刻蚀，此模型尺度太小，只是储集体局部特征的表示，根本不能满足缝洞型油藏大尺度的特性。宏观模型包括两类：(1)二维平板模型。此类模型主要是以实际油藏地震曲率图上缝洞分布情况为依据，在有机玻璃或大理石等材料上进行二维刻蚀；或使用伍德合金、石蜡、冰块铸模胶结后再将其融化。这类模型只是在平面模型的基础上进行纵向拉伸，只能表征储集体的某一个剖面，不是真实油藏的反应。(2)三维缝洞模型。此类模型均是简化之后缝洞概念模型，不能与实际生产相结合，不能反映油藏真实特征。

如果没有能够表征缝洞型碳酸盐岩油藏复杂结构特征的物理模型，所做的物理模拟就不能够反应油藏的真实特征，也就不能有效地指导此类油藏的开发。因此，提出一种能够制作表征缝洞型碳酸盐岩油藏复杂特征的物理模型的方法非常有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法，通过所述方法可以得到全三维、大尺度、与油藏实际地下结构、形态一致的且能够表征缝洞型碳酸盐岩油藏复杂特征的物理模型。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

(1)获取缝洞型碳酸盐油藏目标区域的三维地震图像；

(2)重构上述油藏目标区域的三维数值模型；

(3)根据重构的油藏目标区域三维数值模型制作新的缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型。

进一步的技术方案在于：所述步骤(1)具体为：

1)根据油田生产数据划定缝洞型碳酸盐油藏区域，在三维地震测试数据中确定模型区域；

2)获取模型区域不同深度下，不同溶洞和裂缝的地震二维图像。

进一步的技术方案在于：所述步骤(2)具体为：

1)根据油田生产数据，初步确定溶洞和裂缝连通关系，结合油藏特性，对获得的不同溶洞和裂缝的二维地震图像进行预处理；

2)利用边缘检测方法，获得不同溶洞和裂缝的边界图像；

3)根据获得的不同溶洞和裂缝的二维边界图像利用克里金插值法重构溶洞和裂缝的三维模型。

进一步的技术方案在于：所述插值法重构溶洞和裂缝的三维模型的方法如下：1)将不同溶洞和裂缝的二维地震图像转换为x、y、z坐标数据；2)将上述x、y、z坐标数据进行离散化处理；3)检测和处理上述离散化处理后的异常数据；4)计算上述数据的三维变差函数；5)对三维变差函数得到的数据进行交叉验证；6)选择估值方法并结合块段建模以及估值范围搜索信息点得出溶洞和裂缝表面z坐标插值；7)根据得出的溶洞和裂缝的表面z坐标插值，重构溶洞和裂缝的三维模型。

进一步的技术方案在于：所述步骤(3)具体包括如下步骤：

1)根据溶洞和裂缝的连通关系，对重构的溶洞和裂缝的三维模型进行处理，并设计井位及模型固定孔位；

2)根据可视化、耐压性要求选定加工材料，控制雕刻机加工模型；

3)在相关安装部位加入固定螺钉并对接头涂胶密封，并用螺杆将整个模型固定。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：(1)本发明中所用三维截面图像均取自油田三维地震测试数据，保证了模型三维截片的可靠性和有效性。(2)相比于真实油藏储集体，所做的三维模型均只是在规模上运用相似理论进行缩小，保证了模型与油藏实际地下结构、形态的一致性，且能够表征缝洞型油藏的结构特征及缝洞之间的连通关系。(3)可根据需要选择雕刻材料，如有机玻璃和大理石等，满足可视性及耐压性的要求。(4)根据实际生产情况布置井位及底水能量，可根据相似理论给定模拟生产数据，保证了物理模拟的有效性。(5)该方法原理简单，操作简便，且成本低廉，大大降低了研究的成本。

附图说明

图1是本发明的具体流程图；

图2是本发明中插值法重构溶洞和裂缝的三维模型的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明公开了一种缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法，所述方法包括如下步骤：

(1)获取缝洞型碳酸盐油藏目标区域的三维地震图像；

具体为：1)根据油田生产数据划定缝洞型碳酸盐油藏区域，在三维地震测试数据中确定模型区域；2)获取模型区域不同深度下，不同溶洞和裂缝的地震二维图像。

(2)重构上述油藏目标区域的三维数值模型；

具体为：1)根据油田生产数据，初步确定溶洞和裂缝连通关系，结合油藏特性，对获得的不同溶洞和裂缝的二维地震图像进行预处理；2)利用边缘检测方法，获得不同溶洞和裂缝的边界图像；3)根据获得的不同溶洞和裂缝的二维边界图像利用克里金插值法重构溶洞和裂缝的三维模型。

如图2所示，所述插值法重构溶洞和裂缝的三维模型的方法如下：1)将不同溶洞和裂缝的二维地震图像转换为x、y、z坐标数据；2)将上述x、y、z坐标数据进行离散化处理；3)检测和处理上述离散化处理后的异常数据；4)计算上述数据的三维变差函数；5)对三维变差函数得到的数据进行交叉验证；6)选择估值方法并结合块段建模以及估值范围搜索信息点得出溶洞和裂缝表面z坐标插值；7)根据得出的溶洞和裂缝的表面z坐标插值，重构溶洞和裂缝的三维模型。

利用边缘检测技术获取地震截面图上缝洞边界坐标数据，其中x,y,z坐标表示的是缝洞边界坐标值，比如溶洞的某一层二维边界坐标如表1所示：

表1

x	y	z
			744.485112	392.206854	-18
744.27532	392.205684	-18
			744.065531	392.204514	-18
743.750845	392.202759	-18
			743.471125	392.32491	-18
742.94665	392.383841	-18
			742.631964	392.443941	-18
742.38721	392.566287	-18
			741.932664	392.501896	-18
741.478118	392.499361	-18
			741.128468	392.497411	-18
740.84747	392.43399	-18

采用估计法研究异常数据，去除不适合参加计算的边缘数据，计算试验变差函数：

${\mathrm{\γ}}^{*}\left(h\right)=\frac{1}{2N\left(h\right)}\underset{i=1}{\overset{N\left(h\right)}{\mathrm{\Σ}}}{[Z\left(x_i\right)-Z(x_i+h)]}^2$

其中：γ^*(h)为试验变差函数；N(h)为数据对Z(x_i)-Z(x_i+h)的数据对个数；Z(x_i)为区域化变量；h为相差。

根据油藏特性，结合数据点拟合试验，经交叉验证法反复修改参数，确定变差函数的理论模型为：

$r\left(h\right)=\left\{\begin{array}{cc}0,& h=0\\ \frac{3h}{2a}-\frac{h^3}{{2a}^3},& 0<h\&le;a\\ 1,& h>a\end{array}\right.$

其中：r(h)为理论变差函数；h为相差；a为区域范围。

最后进行数据点的插值计算，获得重构的三维数值模型。

(3)根据重构的油藏目标区域三维数值模型制作新的缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型。

具体包括如下步骤：1)根据溶洞和裂缝的连通关系，对重构的溶洞和裂缝的三维模型进行处理，并设计井位及模型固定孔位；2)根据可视化、耐压性要求选定加工材料，控制雕刻机加工模型；3)在相关安装部位加入固定螺钉并对接头涂胶密封，并用螺杆将整个模型固定。

对所取得三维数值模型进行处理，设计固定模型所需的孔眼。为了便于观察储集体内部结构及缝洞之间的连通关系，选择可视性较好的有机玻璃为原材料(这里所用的材料可根据实验所需进行选择，并不局限于本实验所用的有机玻璃)，控制雕刻机对材料进行加工。实际油藏规模巨大，不可能在地面制作出一模一样的物理模型，本发明中所讲述的方法旨在再现油藏实际轮廓与内部结构特征，在规模上进行等比例的缩小。

根据油田实际生产情况，并结合相似理论，在物理模型的相应部位进行钻孔，设置生产、注水井位，安装阀门。并在模型下方及侧面设置入口，模拟底水等油藏外部能量的影响。为保证模型的密封性，在相关安装部位加入固定螺杆，并对各个接头处涂胶密封。如此，根据三维地震测试资料建立的全三维、大尺度、与油藏实际地下结构、形态一致的且能够表征缝洞型油藏复杂特征的物理模型便制做完成。

综上，(1)本发明中所用三维截面图像均取自油田三维地震测试数据，保证了模型三维截片的可靠性和有效性。(2)相比于真实油藏储集体，所做的三维模型均只是在规模上运用相似理论进行缩小，保证了模型与油藏实际地下结构、形态的一致性，且能够表征缝洞型油藏的结构特征及缝洞之间的连通关系。(3)可根据需要选择雕刻材料，如有机玻璃和大理石等，满足可视性及耐压性的要求。(4)根据实际生产情况布置井位及底水能量，可根据相似理论给定模拟生产数据，保证了物理模拟的有效性。(5)该方法原理简单，操作简便，且成本低廉，大大降低了研究的成本。

Claims (5)

1.一种缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

(1)获取缝洞型碳酸盐油藏目标区域的三维地震图像；

(2)重构上述油藏目标区域的三维数值模型；

(3)根据重构的油藏目标区域三维数值模型制作新的缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型。

2.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法，其特征在于所述步骤(1)具体为：

1)根据油田生产数据划定缝洞型碳酸盐油藏区域，在三维地震测试数据中确定模型区域；

2)获取模型区域不同深度下，不同溶洞和裂缝的地震二维图像。

3.根据权利要求2所述的缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法，其特征在于所述步骤(2)具体为：

1)根据油田生产数据，初步确定储集体溶洞和裂缝连通关系，结合油藏特性，对获得的不同溶洞和裂缝的二维地震图像进行预处理；

2)利用边缘检测方法，获得不同溶洞和裂缝的边界图像；

3)根据获得的不同溶洞和裂缝的二维边界图像利用克里金插值法重构溶洞和裂缝的三维模型。

4.根据权利要求3所述的缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法，其特征在于所述插值法重构溶洞和裂缝的三维模型的方法如下：1)将不同溶洞和裂缝的二维地震图像转换为x、y、z坐标数据；2)将上述x、y、z坐标数据进行离散化处理；3)检测和处理上述离散化处理后的异常数据；4)计算上述数据的三维变差函数；5)对三维变差函数得到的数据进行交叉验证；6)选择估值方法并结合块段建模以及估值范围搜索信息点得出溶洞和裂缝表面z坐标插值；7)根据得出的溶洞和裂缝的表面z坐标插值，重构溶洞和裂缝的三维模型。

5.根据权利要求3或4所述的缝洞型碳酸盐油藏三维物理模型建立方法，其特征在于所述步骤(3)具体包括如下步骤：

1)根据溶洞和裂缝的连通关系，对重构的溶洞和裂缝的三维模型进行处理，并设计井位及模型固定孔位；

2)根据可视化、耐压性要求选定加工材料，控制雕刻机加工模型；

3)在相关安装部位加入固定螺钉并对接头涂胶密封，并用螺杆将整个模型固定。