CN105719340A - 一种油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，包括以下步骤：压裂监测/施工曲线输入及地质解释；压裂裂缝空间位置三维定格及压裂裂缝指数模型的建立；压裂裂缝强度信息提取及压裂裂缝强度模型的建立；压裂裂缝离散模型的建立；压裂裂缝等效模型的建立。本发明形成的建模结果不仅解决了人工压裂井人工压裂裂缝的三维表征和评价问题，还为人工压裂井油气生产模拟提供了三维定量孔渗属性模型，从而为人工压裂井生产方案的科学合理制定奠定了坚实的基础。

Description

一种油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法
技术领域
本发明涉及地质技术领域，尤其涉及一种油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法。
背景技术
随着石油天然气开采技术水平的不断提高，各类低渗、致密油气储层逐渐成为油气开采的重要场所。为了能将油气从这些低渗、致密储层中开采出来，常常需要利用人工压裂改造技术在低渗、致密储层中改造形成人工压裂裂缝网络。而建立这些被改造形成于低渗、致密油气储层中的人工压裂裂缝网络三维定量地质模型自然成为必须解决的关键技术问题之一。这不仅关系着实施压裂井人工压裂改造效果的评价问题，还关系着压后井生产模拟及对应的开采技术政策制定及如何科学、合理实施的问题。
微地震监测数据或压裂施工曲线等资料是人工压裂井常常可以提取得到的资料，人工压裂裂缝三维定量地质模型建立的关键就是如何利用这些资料，从中提取哪些有用属性来开展人工压裂裂缝三维定量地质模型的建立。
油气生产过程的储层压裂改造技术已经在世界范围内得到了广泛的推广应用，但有关人工压裂裂缝的实施效果主要通过压裂后单井产量的变化来反馈，或者通过压裂微地震监测和施工曲线来做定性判断，还没有专门针对人工压裂裂缝建立三维定量地质模型的相关成果报道。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法。
一种油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，包括以下步骤：
压裂监测/施工曲线输入及地质解释；
压裂裂缝空间位置三维定格及压裂裂缝指数模型的建立；
压裂裂缝强度信息提取及压裂裂缝强度模型的建立；
压裂裂缝离散模型的建立；
压裂裂缝等效模型的建立。
进一步地，如上所述的油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，所述压裂监测/施工曲线输入及地质解释包括：
通过微地震监测能够测得压裂裂缝的发生位置及其能量大小，利用压裂施工曲线可以有效预知压裂施工的工况特征，将这两种资料结合压裂井所在区域地应力的分析成果，从而实现对人工压裂裂缝空间分布特征的定性解释，依靠定性解释成果来判断压裂裂缝的组系类别及特征。
进一步地，如上所述的油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，所述压裂裂缝空间位置三维定格及压裂裂缝指数模型的建立包括：
采用一系列互相平行的水平平面穿过某组微地震监测压裂事件点发生的空间位置，并按邻近的原则将靠近某个面的压裂事件点投影到该面上，按投影到每个面上的最外面的点按点距之半外推形成每个面的压裂事件点外包络线，连接所有面上的包络线形成一个新的三维空域，实现对该组压裂裂缝发生空间位置的三维定格，定格后形成的三维空域包含了监测到该组人工压裂裂缝的全部压裂事件点；采用确定性建模方法将该三维空域范围内的每个网格定义为1，而将该三维空域范围外的的每个网格定义为0，由此建立形成了这组人工压裂裂缝指数模型。
进一步地，如上所述的油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，所述压裂裂缝强度信息提取及压裂裂缝强度模型的建立包括：利用人工压裂裂缝事件能量作为输入数据，采用随机模拟的方法建立三维空间的人工压裂裂缝强度模型。
进一步地，如上所述的油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，所述压裂裂缝离散模型的建立包括：以压裂裂缝指数模型为裂缝插值的空域约束，通过建立的压裂裂缝强度模型为主输入，利用储层建模商业软件建立形成压裂裂缝离散模型，根据该离散模型准确地在三维空间再现人工压裂裂缝的组系特征，以及每个组系中每个裂缝片的分布位置、方位、倾角和形态。
进一步地，如上所述的油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，所述压裂裂缝等效模型的建立包括:依靠单井动态分析反馈或试井解释成果，确定单井压裂前后储层的孔隙度和渗透率变化比例，基于该比例值，在压裂井储层基质孔隙度、渗透率模型的基础上，利用储层建模商业软件建立形成压裂裂缝等效模型，包括等效孔隙度三维模型，I、J、K三个方向的等效渗透率三维模型。
有益效果：
本发明是在人工压裂裂缝微地震监测数据或施工工作曲线分析解释的基础上，通过对人工压裂裂缝空间位置的三维定格，建立压裂裂缝指数模型，形成人工压裂裂缝建模的空域范围；然后通过人工压裂裂缝微地震监测数据或施工工作曲线分析解释，提取人工压裂裂缝特征模式，建立人工压裂裂缝强度模型，揭示人工压裂裂缝发育的空间强度分布；再次依据压裂裂缝指数模型为空间约束，利用压裂裂缝强度模型建立形成人工压裂裂缝离散模型；最后利用试井或生产动态资料获得的人工压裂裂缝的孔渗信息，建立完成人工压裂裂缝等效模型。本发明方法建立获得的人工压裂裂缝三维离散模型解决了人工压裂井人工压裂裂缝的三维表征和定量评价难题；建立的人工压裂裂缝三维等效模型，则为人工压裂井油气生产模拟提供了三维定量孔渗属性模型，从而为人工压裂井生产方案的科学合理制定奠定了坚实的基础。
附图说明
图1为本发明油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法流程图；
图2为实施例中四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井微地震监测压裂事件空间分布特征图；
图3为该压裂井人工压裂裂缝空间分布特征的地质解释图；
图4A为四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组(包括XYZ三口井)人工压裂裂缝指数模型中裂缝发育区内人工压裂裂缝三维指数模型图；
图4B为四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组(包括XYZ三口井)人工压裂裂缝指数模型中人工压裂裂缝三维指数整体模型图；
图5A四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组(包括XYZ三口井)人工压裂裂缝强度模型中裂缝发育区内裂缝强度三维模型图；
图5B为四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组(包括XYZ三口井)人工压裂裂缝强度模型中裂缝强度三维整体模型图；
图6A为四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组(包括XYZ三口井)人工压裂裂缝离散模型中第一组人工压裂裂缝三维离散模型图；
图6B为四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组(包括XYZ三口井)人工压裂裂缝离散模型中第二组人工压裂裂缝三维离散模型图；
图7A为四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组(包括XYZ三口井)人工压裂裂缝等效模型中等效孔隙度三维模型图；
图7B为四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组(包括XYZ三口井)人工压裂裂缝等效模型中I方向等效渗透率三维模图；
图7C为四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组(包括XYZ三口井)人工压裂裂缝等效模型中J方向等效渗透率三维模图；
图7D为四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组(包括XYZ三口井)人工压裂裂缝等效模型中K方向等效渗透率三维模图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作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。
本发明首先基于人工压裂裂缝发育受控于压裂施工规模和强度的成因机制，在人工压裂裂缝微地震监测数据或施工工作曲线地质解释的基础上，开展人工压裂裂缝空间位置的三维定格，建立压裂裂缝指数模型，形成人工压裂裂缝建模的空域范围；然后通过人工压裂裂缝微地震监测数据或施工工作曲线分析解释，提取人工压裂裂缝强度信息，建立人工压裂裂缝强度模型，揭示人工压裂裂缝发育的空间强度分布；再次依据压裂裂缝指数模型为空间约束，利用压裂裂缝强度模型建立形成人工压裂裂缝离散模型；最后利用试井或生产动态资料获得的人工压裂裂缝的孔渗信息，建立完成人工压裂裂缝等效模型。详细的技术方案流程框图见图1所示。
(1)压裂监测/施工曲线输入及地质解释
微地震监测数据或压裂施工曲线等资料是人工压裂井常常可以提取得到的资料。通过微地震监测能够测得压裂裂缝的发生位置及其能量大小，利用压裂施工曲线可以有效预知压裂施工的工况特征，将这两种资料结合压裂井所在区域地应力的分析成果，可以实现对人工压裂裂缝空间分布特征的定性解释，依靠定性解释成果，很容易判断压裂裂缝的组系类别及特征。图2给出了四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井微地震监测压裂事件空间分布特征，图3为该压裂井人工压裂裂缝空间分布特征的地质解释。结果表明，该压裂井人工压裂裂缝主要发育近于直交的两个组系。
(2)压裂裂缝空间位置三维定格及压裂裂缝指数模型的建立
采用一系列互相平行的水平平面穿过某组微地震监测压裂事件点发生的空间位置，并按邻近的原则将靠近某个面的压裂事件点投影到该面上，按投影到每个面上的最外面的点按点距之半外推形成每个面的压裂事件点外包络线，连接所有面上的包络线形成一个新的三维空域，实现对该组压裂裂缝发生空间位置的三维定格，定格后形成的三维空域包含了监测到该组人工压裂裂缝的全部压裂事件点。采用确定性建模方法将该三维空域范围内的每个网格定义为1，而将该三维空域范围外的的每个网格定义为0，由此建立形成了这组人工压裂裂缝指数模型。图4A、图4B为依靠四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井微地震监测压裂裂缝发生空间位置三维定格建立的人工压裂裂缝指数模型。
(3)压裂裂缝强度信息提取及压裂裂缝强度模型的建立
由于压裂监测测取得到的人工压裂裂缝事件能量的强弱代表了压开裂缝的密度和规模，因而可以利用人工压裂裂缝事件能量作为输入数据，采用随机模拟的方法建立三维空间的人工压裂裂缝强度模型。需要注意的是，由于人工压裂裂缝事件能量值与裂缝的强度值并不能简单地划等号，因此，该强度模型值的统计量应该由第(4)步建立的压裂裂缝离散模型显示出的裂缝片的分布密度是否与该压裂井人工压裂裂缝地质解释的分布密度一致来决定其调整比例。图5A、图5B为依靠四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井微地震监测压裂裂缝事件能量建立的人工压裂裂缝强度模型。
(4)压裂裂缝离散模型的建立
以压裂裂缝指数模型为裂缝插值的空域约束，通过建立的压裂裂缝强度模型为主输入，利用成熟的储层建模商业软件即可建立形成压裂裂缝离散模型，从而准确地在三维空间再现人工压裂裂缝的组系特征，以及每个组系中每个裂缝片的分布位置、方位、倾角和形态。图6A、图6B为建立获得的四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组人工压裂裂缝离散模型。
(5)压裂裂缝等效模型的建立
依靠单井动态分析反馈或试井解释成果，确定单井压裂前后储层的孔隙度和渗透率变化比例，基于该比例值，在压裂井储层基质孔隙度、渗透率模型的基础上，利用成熟的储层建模商业软件即可建立形成压裂裂缝等效模型，包括等效孔隙度三维模型，I、J、K三个方向的等效渗透率三维模型。图7A-图7D为建立获得的四川盆地东部五峰-龙马溪组某压裂井组人工压裂裂缝等效孔隙度三维模型，I、J、K三个方向的等效渗透率三维模型。
本发明方法建立获得的人工压裂裂缝三维离散模型解决了人工压裂井人工压裂裂缝的三维表征和定量评价难题；建立的人工压裂裂缝三维等效模型，则为人工压裂井油气生产模拟提供了三维定量孔渗属性模型，从而为人工压裂井生产方案的科学合理制定奠定了坚实的基础。
本发明目前已在我国四川盆地东部五峰-龙马溪组某人工压裂井组人工压裂裂缝三维建模中得到了应用，带来了良好的社会经济效益。
本发明是在人工压裂裂缝微地震监测数据或施工工作曲线分析解释的基础上，通过对人工压裂裂缝空间位置的三维定格，建立压裂裂缝指数模型，形成人工压裂裂缝建模的空域范围；然后通过人工压裂裂缝微地震监测数据或施工工作曲线分析解释，提取人工压裂裂缝特征模式，建立人工压裂裂缝强度模型，揭示人工压裂裂缝发育的空间强度分布；再次依据压裂裂缝指数模型为空间约束，利用压裂裂缝强度模型建立形成人工压裂裂缝离散模型；最后利用试井或生产动态资料获得的人工压裂裂缝的孔渗信息，建立完成人工压裂裂缝等效模型。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
压裂监测/施工曲线输入及地质解释；
压裂裂缝空间位置三维定格及压裂裂缝指数模型的建立；
压裂裂缝强度信息提取及压裂裂缝强度模型的建立；
压裂裂缝离散模型的建立；
压裂裂缝等效模型的建立。
2.根据权利要求1所述的油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，其特征在于，所述压裂监测/施工曲线输入及地质解释包括：
通过微地震监测能够测得压裂裂缝的发生位置及其能量大小，利用压裂施工曲线可以有效预知压裂施工的工况特征，将这两种资料结合压裂井所在区域地应力的分析成果，从而实现对人工压裂裂缝空间分布特征的定性解释，依靠定性解释成果来判断压裂裂缝的组系类别及特征。
3.根据权利要求1所述的油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，其特征在于，所述压裂裂缝空间位置三维定格及压裂裂缝指数模型的建立包括：
采用一系列互相平行的水平平面穿过某组微地震监测压裂事件点发生的空间位置，并按邻近的原则将靠近某个面的压裂事件点投影到该面上，按投影到每个面上的最外面的点按点距之半外推形成每个面的压裂事件点外包络线，连接所有面上的包络线形成一个新的三维空域，实现对该组压裂裂缝发生空间位置的三维定格，定格后形成的三维空域包含了监测到该组人工压裂裂缝的全部压裂事件点；采用确定性建模方法将该三维空域范围内的每个网格定义为1，而将该三维空域范围外的的每个网格定义为0，由此建立形成了这组人工压裂裂缝指数模型。
4.根据权利要求1所述的油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，其特征在于，所述压裂裂缝强度信息提取及压裂裂缝强度模型的建立包括：利用人工压裂裂缝事件能量作为输入数据，采用随机模拟的方法建立三维空间的人工压裂裂缝强度模型。
5.根据权利要求1所述的油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，其特征在于，所述压裂裂缝离散模型的建立包括：以压裂裂缝指数模型为裂缝插值的空域约束，通过建立的压裂裂缝强度模型为主输入，利用储层建模商业软件建立形成压裂裂缝离散模型，根据该离散模型准确地在三维空间再现人工压裂裂缝的组系特征，以及每个组系中每个裂缝片的分布位置、方位、倾角和形态。
6.根据权利要求1所述的油气储层中人工压裂裂缝的三维建模方法，其特征在于，所述压裂裂缝等效模型的建立包括:依靠单井动态分析反馈或试井解释成果，确定单井压裂前后储层的孔隙度和渗透率变化比例，基于该比例值，在压裂井储层基质孔隙度、渗透率模型的基础上，利用储层建模商业软件建立形成压裂裂缝等效模型，包括等效孔隙度三维模型，I、J、K三个方向的等效渗透率三维模型。
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