CN112489208A - 基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法和三维地质模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法和三维地质模型构建方法。该裂缝片提取方法包括如下步骤：1)从目标区的地震数据体提取混沌属性体，在混沌属性体上提取方差属性体；2)在方差属性体上以至少一次被动提取方式结合至少一次主动提取方式提取蚂蚁体，根据蚂蚁体提取蚂蚁体裂缝片。该方法通过主动提取结合被动提取的方式提取蚂蚁体，再利用所得蚂蚁体提取裂缝片，对裂缝的识别率高，有利于确定裂缝性油藏的科学注采方案，提高采收率。

Description

基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法和三维地质模型构建方法

技术领域

本发明涉及一种基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法和三维地质模型构建方法，属于油气开发技术领域。

背景技术

在油气勘探开发领域，裂缝性油藏是我国含油气盆地中重要的油气藏类型，该类油藏中普遍存在着发育复杂的裂缝系统，裂缝不但影响着油气的储集和运移，而且对不同阶段的生产开发也有重要影响。研究裂缝的发育特征，明确其形成机理、控制因素及分布规律，然后建立准确的裂缝三维地质模型，可为有效开发裂缝性油气藏提供地质依据。

裂缝的有效识别是建立准确的裂缝三维地质模型的前提条件，目前，裂缝的识别方法主要是基于测井资料、CT扫描或地震属性。

测井资料识别裂缝方面，申请公布号为CN105840175A的中国发明专利申请公开了一种三维裂缝建模方法。该方法通过依次进行常规测井、成像测井，排除不发育裂缝井段，保留裂缝发育井段，再对所保留的井段进行VSP测井、井壁取心，对所取岩心进行电镜扫描观察、孔隙度测定、岩石应变实验，再结合测井解释，使用建模软件建立单井剖面的裂缝发育模型；再由同一区块内多口单井模型建立起地层三维裂缝发育模型。该方法能够在开发早期完整、准确的对整个储集层裂缝进行建模分析，但是受单井裂缝资料限制，在单井裂缝资料缺乏或不完整的地区，无法得到有效利用。

CT扫描识别裂缝方面，申请公布号为CN104730596A的中国发明专利申请公开了一种基于多尺度因素约束的离散裂缝建模方法，该方法通过基于CT扫描的单井裂缝精细描述，分析多尺度裂缝之间的相互控制影响作用，分析构造、沉积等多地质因素对裂缝发育控制程度，采用熵权法优选裂缝发育主控因素，建立大尺度、中尺度、小尺度裂缝离散模型，形成一套裂缝精细地质模型建立的思路和方法，为裂缝性油气藏的高效开发和方案优化提供了依据。基于CT扫描的裂缝识别法，满足了一定的精度要求，但是由于成本较高和数据点信息有限，推广范围较小。

地震属性识别裂缝方面，由于地震资料连续性好、分辨率高，目前的应用较为广泛。在利用地震属性识别裂缝时，蚂蚁算法在突出显示断层或者裂缝方面有较好的作用，如《基于蚂蚁体各向异性的裂缝表征方法》(石油地球物理勘探，王军等，2013.3)公开了一种基于蚂蚁体方位各向异性的裂缝表征方法，该方法将蚂蚁算法和基于纵波振幅方位各向异性的方法结合起来表征裂缝，即由多方位蚂蚁体结合裂缝发育规律得到裂缝发育带的分布范围，在裂缝发育带内应用基于振幅各向异性的裂缝检测方法确定裂缝的密度和方向。该方法能对复杂的岩溶储层裂缝发育带进行量化预测，但是该方法仍然存在着裂缝识别率不高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法，以解决现有裂缝片的提取方法对裂缝的识别率不高的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，以解决现有模型对裂缝的识别精度低的问题。

为了实现以上目的，本发明的基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法的技术方案如下：

一种基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法，包括如下步骤：

1)从目标区的地震数据体提取混沌属性体，在混沌属性体上提取方差属性体；

2)在方差属性体上以至少一次被动提取方式结合至少一次主动提取方式提取蚂蚁体，根据蚂蚁体提取蚂蚁体裂缝片。

蚂蚁体即利用蚂蚁算法提取得到的数据体，被动提取方式、主动提取方式分别代表蚂蚁算法中的被动算法、主动算法。被动算法是一种保守的估计裂缝的算法，只会沿着信号较强的方向进行估计，主动算法是允许蚂蚁以更加灵活的方式去探测裂缝，对于探测大裂缝和小裂缝都是比较有效的。在裂缝片提取的过程中，简单的单次提取蚂蚁体可以在一定程度上反映裂缝的三维展布特征，但是信号差、连续性差，不能真实地反映实际裂缝片的分布。

本发明提供的基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法，通过主动提取和被动提取结合的方式提取蚂蚁体，再利用所得蚂蚁体提取裂缝片，使提取结果很好地呈现了主断裂系统特征，裂缝的识别率高，为数值模拟提供了可靠的地质和裂缝双重介质基础，进而有利于确定裂缝性油藏的科学注采方案，提高采收率。

步骤2)通过混沌体和方差体属性减少地震数据噪音和增强不连续性。为更方便的得到符合地质认识的裂缝片，优选的，步骤3)中，被动提取方式和主动提取方式交替进行。被动和主动提取的次数或先后顺序可以根据研究区情况重新组合。

从简化裂缝片的提取过程和提高与地质认识的符合程度方面综合考虑，优选的，步骤3)中，在方差属性体上首先以被动提取方式得到首次蚂蚁体、再在首次蚂蚁体基础上以主动提取方式得到二次蚂蚁体、然后在二次蚂蚁体的基础上以被动提取方式得到三次蚂蚁体，通过三次蚂蚁体提取所述蚂蚁体裂缝片。

为进一步提高裂缝片提取的有效性，优选的，步骤2)中，被动提取和主动提取的总次数为三次以上。

为进一步提高裂缝片与实际地质裂缝特征的符合程度，优选的，步骤4)中，所述修正是通过动态注水见效验证以及单井上解释的裂缝油层资料对提取的裂缝片进行修改和验证。

本发明的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法的技术方案是：

一种用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，包括如下步骤：

1)从目标区的地震数据体提取混沌属性体，在混沌属性体上提取方差属性体；

2)在方差属性体上以至少一次被动提取方式结合至少一次主动提取方式提取蚂蚁体，根据蚂蚁体提取蚂蚁体裂缝片；

3)对蚂蚁体裂缝片进行修正，然后根据修正后的蚂蚁体裂缝片建立裂缝模型；

4)建立基质三维储层模型，将基质三维储层模型和所述裂缝模型相融合，得到三维地质模型。

本发明提供的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，主要针对十米级到公里级大尺度裂缝，利用蚂蚁追踪属性进行三维地震的大尺度裂缝自动追踪和解释，克服人工地震解释工作中主观性大，难以在各个平台间进行数据交换的缺点，解决了构造和岩溶作用过程中形成的断裂方向性差、难以进行表征的难题，大大提高了解释精度，缩短了人工解释时间。在蚂蚁体提取的过程中，采取被动提取结合主动提取的方式，使提取结果极大地呈现了主断裂系统特征，图像清晰，为后期数值模拟和储层注入能力评价以及剩余油分布特征描述等打下了良好的数据基础。

为更方便的得到符合地质认识的裂缝片，优选的，步骤3)中，被动提取方式和主动提取方式交替进行。被动和主动提取的次数或先后顺序可以根据研究区情况重新组合。

从简化裂缝片的提取过程和提高与地质认识的符合程度方面综合考虑，优选的，步骤3)中，在方差属性体上首先以被动提取方式得到首次蚂蚁体、再在首次蚂蚁体基础上以主动提取方式得到二次蚂蚁体、然后在二次蚂蚁体的基础上以被动提取方式得到三次蚂蚁体，通过三次蚂蚁体提取所述蚂蚁体裂缝片。

为进一步提高裂缝片提取的有效性，优选的，步骤2)中，被动提取和主动提取的总次数为三次以上。

为进一步提高裂缝片与实际地质裂缝特征的符合程度，优选的，步骤4)中，所述修正是通过动态注水见效验证以及单井上解释的裂缝油层资料对提取的裂缝片进行修改和验证。

附图说明

图1为本发明的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法的技术流程图；

图2为现有技术中单次被动提取的蚂蚁体；

图3为现有技术中单次主动提取的蚂蚁体；

图4为本发明的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法实施例中先被动再主动再被动三次提取的蚂蚁体；

图5为本发明的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法实施例中通过单井和动态注水见效验证的裂缝片(通过先被动再主动再被动方式提取)，其中，A点和B点是裂缝片与单井裂缝油层重合点；

图6为现有技术中通过单井和动态注水见效验证的裂缝片(通过单次被动方式提取)，其中，A点裂缝信息丢失，B点裂缝片与单井裂缝油层重合。

具体实施方式

下面结合具体实施例，针对H油田裂缝性油藏A1井组的实际应用，对本发明的技术方案进行进一步的说明。

一、本发明的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法的具体实施例

实施例1

本发明的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，流程图如图1所示，包括以下步骤：

1)A1井组工区地震数据体的目的层的垂向时间从1100ms到1230ms，inline(主测线)从1479ms到1739ms，crossline(联络线)从1330ms到1630ms，垂向时间、inline、crossline范围的选定和研究的目标层及研究范围一致。首先对A1井组目的层地震数据体提取混沌属性体。具体地，利用Petrel软件，打开volume attributes(属性体)，输入地震数据体，选择attributes(属性)类型为Chaos(混沌体)，参数选择默认的值(也可根据实际区块进行重新设定参数值)提取目A1井组的混沌数据体，目的是对地震数据体中裂缝成像、地震杂乱信号特征进行分类，混沌属性体可以反映一些局部地质特征，比如像河道充填、盐体侵入等，因此对提取的结果要根据地质认识进行判断。

在混沌属性体的基础上提取方差属性体，在Petrel软件中，打开volumeattributes，输入混沌体数据，选择attributes(属性)类型为Variance(方差体)，参数选择可以根据需要提取的方差体设定不同的值，例如该研究区滤波长度的范围在Inline和Crossline均设定为3，一般这个值越大，地震道数越多，最大值可以设定为11，最小值是1，经验值是3；垂向平滑参数取15，值过小不能增强滤波的连续性，过大容易涂抹滤波边界的清晰度。通过方差体属性进一步减少地震数据体中的噪音并增强地震数据体中的相位不连续性。在地震信号中估算局部方差，应用垂向平滑对提取的混沌体进行去噪处理，垂向平滑能够控制水平方差计算的垂向连通程度。时间长度值的范围在0-80ms，在该范围内，较大的时间长度值可以有效去噪，但是对边界清晰度涂抹严重，优选的在32-64ms范围内较为理想。方差属性体对同向轴振幅的不连续性可以进行局部地质特征的边界探测，也可以反映河道、决口扇等地质特征的规模。

2)在方差属性体上提取蚂蚁体裂缝片，提取时先以被动提取方式得到首次蚂蚁体、再在首次蚂蚁体基础上以主动提取方式得到二次蚂蚁体、然后在二次蚂蚁体的基础上以被动提取方式得到三次蚂蚁体，通过三次蚂蚁体提取蚂蚁体裂缝片。

利用petrel软件中裂缝片提取模块，在已经提取的三次蚂蚁体基础上，在软件中激活蚂蚁体的同时激活Automiatic fault extraction(自动提取断层)对话框，在Seismic(地震)下Tools(工具)中Operations(操作)中选择Fault extraction(断层提取)对话框输入蚂蚁体，设定好参数，参数的设定可以根据经验值默认也可以根据研究区的实际情况进行调整，设定的参数包括采样距离、采样阈值、背景阈值、平面偏差、连通性约束、最小断层片大小、断层片下采样，提取出该研究区的裂缝片。

3)建立三维地质裂缝模型

3.1裂缝片的修正

根据动态注水见效、单井上解释的裂缝油层对裂缝片重新调整编辑，多余的裂缝片可以删除，小的裂缝片需要组合在一起的可以重新组合，调整至符合地质认识和动态认识的裂缝片。

具体地，把提取的裂缝片投影到三维窗口下，打开Input(输入)面板中双击裂缝片，显示信息，根据研究区裂缝的认识，确定如何调整裂缝片；如果需要把裂缝片合并，选择两个裂缝片进行合并，如果需要删除多余的裂缝片则进行删除，直到利用蚂蚁体提取的裂缝片与目标区地质研究的裂缝规律呈现一致。

该步骤是利用单井裂缝资料对蚂蚁体提取的裂缝片进行修改和验证，即将编辑组合后的蚂蚁体裂缝片根据单井裂缝资料进行调试和修改、重新组合或者删除个别裂缝片；如可以将调试好的裂缝片投影到过井剖面上，同时把单井上测井解释的裂缝油层位置点投影到剖面上，对比单井上测井解释的裂缝位置和蚂蚁体裂缝片上显示的裂缝位置，验证蚂蚁体裂缝片的准确度。

3.2根据修正后的裂缝片建立裂缝模型

根据修正后的裂缝片建立裂缝网格，利用统计学或者基于流体的方法粗化裂缝网格物性，然后将裂缝网格粗化到基质三维储层模型中，完成三维地质裂缝模型的建立。其中，利用单井井坐标、井斜、井分层、测井曲线、地质认识编制的构造图、孔隙度等值图、渗透率等值图和有效厚度图建立A1井组基质三维储层模型。

具体的，将步骤3.1得到的蚂蚁体裂缝片在三维窗口下显示，在此基础上打开Createfracture network(创建断层片网格)对话框创建一个新的裂缝网格，方法选择确定性，然后输入上步提取的蚂蚁体裂缝片数据，建立裂缝网格，再打开Scale up fracturenetwork properties(粗化断层片网格属性)，输入裂缝网格数据，然后将裂缝网格数据合并到基质三维储层模型中，完成三维地质裂缝模型(含有基质和裂缝双重介质)的建立。

在裂缝型储层双重介质三维模型进行目标区井组数值模拟，模拟剩余油的分布范围并对注水效果进行评价，完成注采井网优化、注水方式优化及耦合注水技术政策界限的建立。

具体地，在该裂缝型储层双重介质三维模型的基础上，可利用本领域的常规方法进行数值模拟，把前期裂缝型三维地质模型的数据体数据加入到数模软件中，根据研究区的油藏地质物性特征加载生产动态数据和流体的相渗曲线，就可以模拟剩余油的分布范围并对注水效果进行评价，在建立的概念模型的基础上，模拟对比直注平采和平注平采不同井网分布下的注水效果，对比连续注水和耦合注水不同注水方式下的井组的采出程度和含水率。基于优选的耦合注水方式，建立包括注采比、注水强度、注水量和注水周期的开发技术政策界限。

利用蚂蚁体提取裂缝片的三维地质裂缝模型的建立完成，可以为A1井组储层油藏补充能量适应性评价和复产方式研究提供可靠的依据。上述过程涉及到的地质资料包括A1井组地震体、单井井坐标、井斜、分层、测井曲线、吸水剖面、吸水指示曲线、产液剖面、剩余油监测及示踪剂监测的数据以及单井裂缝资料。上述测井的数据资料包括常规测井、生产测井的数据资料。

地震数据体资料与步骤1)对应；单井井坐标、井斜、分层、单井裂缝资料和测井的数据资料为步骤1)和3)的提取过程中用到的资料；吸水剖面、吸水指示曲线、产液剖面、剩余油监测及示踪剂监测的数据为步骤4)的处理过程中用到的资料。

A1井区主力开发层位为某层C，2012年-2014年利用水平井天然能量开发，实现了规模上产，但由于当时对油藏地质特征认识不足，特别是缺少对裂缝的认识，开发“甜点”(油气开发的过程中有一部分含油层段具有当前经济、技术条件下具有较好开发效益的部分、它分布在地层中纵向和横向上可能不成片，称为“甜点”)尚未完全刻画清楚，油藏工程参数设计欠合理，加上地层能量不足等因素，导致建产率低、产量递减快、采收率低、经济效益差。

本实施例通过蚂蚁体裂缝片精确提取认识，捕捉开发中的“甜点”，建议精确的裂缝型储层三维地质模型，对注水效果、注采井网优化、注水方式优化及耦合技术政策界限模拟提供了可靠的依据，从而提高裂缝性油藏的采收率。

实施例2

本实施例的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，与实施例1的构建方法基本相同，区别仅在于，在提取蚂蚁体裂缝片时采用先主动后被动再主动的方式。

实施例3

本实施例的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，与实施例1的构建方法基本相同，区别仅在于，被动提取和主动提取的总次数为四次，具体采用被动提取、主动提取、被动提取、主动提取的依次交替结合方式。

二、本实施例的基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法的具体实施例

实施例4

本实施例的基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法，与实施例1中步骤1)至2)的内容一致，此处不再赘述。

实施例5-6

本实施例的基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法，分别与实施例5、实施例6中步骤1)至2)的内容一致，此处不再赘述。

三、对比例

对比例1

该对比例的裂缝片提取方法，与实施例4中步骤1)和步骤2)基本相同，区别仅在于提取蚂蚁体裂缝片时，仅采用单次主动提取方式。

对比例2

该对比例的裂缝片提取方法，与实施例4中步骤1)和步骤2)基本相同，区别仅在于提取蚂蚁体裂缝片时，仅采用单次被动提取方式。

四、实验例

本实验例对实施例和对比例的提取结果进行比较，与单次主动或被动提取的结果相比较，通过这种被动提取和主动提取多次结合的方式，提取结果中对主断裂系统和裂缝特征呈现得更加清晰。

具体的，单次主动或者被动提取的结果(如图2和图3所示)中提取的蚂蚁裂缝片丢失很多实际信息或者增加一些非裂缝片信息，提取的结果与静态地质认识和动态认识不相符。将先被动再主动再被动提取的结果(如图4所示)与A-1井的裂缝资料对比，符合率达到95％，极大地提高了裂缝片的识别，为三维地质建模提供了非常可靠的裂缝资料(如图5所示)。与A-1井的裂缝资料对比发现，单次主动或被动提取的结果井点上的裂缝点比实际提取的裂缝不符(如图6所示)，对裂缝的识别准确率有待提高。

Claims (10)

1.一种基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)从目标区的地震数据体提取混沌属性体，在混沌属性体上提取方差属性体；

2)在方差属性体上以至少一次被动提取方式结合至少一次主动提取方式提取蚂蚁体，根据蚂蚁体提取蚂蚁体裂缝片。

2.如权利要求1所述的基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法，其特征在于，步骤2)中，被动提取方式和主动提取方式交替进行。

3.如权利要求2所述的基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法，其特征在于，步骤2)中，在方差属性体上首先以被动提取方式得到首次蚂蚁体、再在首次蚂蚁体基础上以主动提取方式得到二次蚂蚁体、然后在二次蚂蚁体的基础上以被动提取方式得到三次蚂蚁体，通过三次蚂蚁体提取所述蚂蚁体裂缝片。

4.如权利要求1或2所述的基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法，其特征在于，步骤2)中，被动提取和主动提取的总次数为三次以上。

5.如权利要求1-3中任一项所述的基于蚂蚁算法的裂缝片提取方法，其特征在于，还包括对所述蚂蚁体裂缝片的修正，所述修正是通过动态注水见效验证以及单井上解释的裂缝油层资料对提取的裂缝片进行修改和验证。

6.一种用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)从目标区的地震数据体提取混沌属性体，在混沌属性体上提取方差属性体；

2)在方差属性体上以至少一次被动提取方式结合至少一次主动提取方式提取蚂蚁体，根据蚂蚁体提取蚂蚁体裂缝片；

3)对蚂蚁体裂缝片进行修正，然后根据修正后的蚂蚁体裂缝片建立裂缝模型；

4)建立基质三维储层模型，将基质三维储层模型和所述裂缝模型相融合，得到三维地质模型。

7.如权利要求6所述的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，其特征在于，步骤2)中，被动提取方式和主动提取方式交替进行。

8.如权利要求7所述的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，其特征在于，步骤2)中，在方差属性体上首先以被动提取方式得到首次蚂蚁体、再在首次蚂蚁体基础上以主动提取方式得到二次蚂蚁体、然后在二次蚂蚁体的基础上以被动提取方式得到三次蚂蚁体，通过三次蚂蚁体提取所述蚂蚁体裂缝片。

9.如权利要求6或7所述的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，其特征在于，步骤2)中，被动提取和主动提取的总次数为三次以上。

10.如权利要求6-8中任一项所述的用于裂缝性油藏的三维地质模型的构建方法，其特征在于，步骤3)中，所述修正是通过动态注水见效验证以及单井上解释的裂缝油层资料对提取的裂缝片进行修改和验证。

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