CN113189677B - 一种三维油藏物性参数模型自动更新方法 - Google Patents

一种三维油藏物性参数模型自动更新方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三维油藏物性参数模型自动更新方法，包括如下步骤：S1，根据已建立的三维油藏物性参数模型，结合测井解释成果、岩石物理模型和地震子波，得到三维合成地震记录，并投影赋值到已建立的模型网格；S2，将实际观测地震记录投影赋值到已建立的模型网格中，计算步骤S1中的三维合成地震记录与实际观测地震记录之间的空间契合指数，进而得到误差指示数据体；S3：设定模型更新的要求精度，若步骤S2得到的误差指示数据体不满足精度要求，则返回步骤S1中修正更新三维合成地震记录，进而修正更新油藏物性参数模型；若步骤S2得到的误差指示数据体满足精度要求，则得到更新后的油藏物性参数模型。

Description

一种三维油藏物性参数模型自动更新方法
技术领域
本发明涉及油气田开发、精细油藏描述和三维油藏建模领域，特别是一种三维油藏物性参数模型自动更新方法。
背景技术
精细油藏描述是全球油气田开发领域中的一项关键技术，其最终目的是建立精细的三维油藏预测模型，为油气田开发提供可靠的依据。注水油田开发进入高含水期、特高含水期以后，油层内剩余油分布呈现出高度分散、局部相对集中的特点。为了使油气田经济有效地开发，提高油气采收率，搞清地下剩余油气的分布特征、规律及其控制因素，需要建立一个三维的、定量的油藏模型，来预测井间砂体及各种油藏参数的分布规律。
油藏建模实际上是表征油藏结构和油藏参数的空间分布及变化特征，其关键点在于根据已知的控制点(如井点)的资料内插、外推资料点间及以外的油藏特性。常用的插值方法很多，大致可以分为数理统计学估值方法(如距离平方反比加权法)和地质统计学估值方法(主要是克里金方法)。传统的数理统计学插值法只考虑观测点与待估点之间的距离，而不考虑已知点位置之间的相互联系，即地质规律所造成的储层参数在空间上的相关性，因此插值精度相对较低。克里金方法实际上是一种特殊的加权平均法，它比传统的数理统计方法更能反应客观地质规律，估值精度相对较高，是定量描述储层的有力工具。
然而在实际建模过程中，由于所用的基础数据从采集开始，经处理、解释、插值，到建立一个完整的三维油藏模型，即使在这些过程中使用多种减小误差、提高建模准确性的方法，所建立的模型也可能和地下地质体的实际情况存在较大的误差。一方面，是由对地下连续地质体的信息采集特点决定。即地震数据横向覆盖面广，但纵向分辨率低；测井数据总想分辨率高，但只能覆盖储层很少的部分。另一方面，地质体本身是复杂的。在漫长的地质年代中，其往往受到断层、褶皱等复杂构造的影响，特别是非均质性强的储层，使建模结果的误差难以掌控。
而对于已经建立好的三维油藏物性参数模型，单纯的通过地震、井数据对模型进行人工修正是很困难的。即使是具有丰富地质知识和经验的专业人员，也难以准确的修正模型，减少模型的预测误差，这往往导致最终建立的油藏物性参数模型无法达到精细开发所要求的储层预测精度和尺度。
发明内容
为满足高精度预测的需求，本发明提供了一种三维油藏物性参数模型自动更新方法，能够避免解释人员手动修正模型所反映出的准确度低、聚焦尺度大、人为误差干预的问题，得到准确度更高的油藏物性参数模型。
本发明提供一种三维油藏物性参数模型自动更新方法，包括如下步骤：
S1，根据已建立的三维油藏物性参数模型，结合测井解释成果、岩石物理模型和地震子波，得到三维合成地震记录，并投影赋值到已建立的模型网格；
S2，将实际观测地震记录投影赋值到已建立的模型网格中，计算步骤S1中的三维合成地震记录与实际观测地震记录之间的空间契合指数，进而得到误差指示数据体；
S3：设定模型更新的要求精度，若步骤S2得到的误差指示数据体不满足精度要求，则返回步骤S1中修正更新三维合成地震记录，进而修正更新油藏物性参数模型；若步骤S2得到的误差指示数据体满足精度要求，则得到更新后的油藏物性参数模型。
进一步，所述步骤S1中，得到三维合成地震记录的方法为：根据已建立的三维油藏物性参数模型及模型网格，结合测井解释成果建立参数场数据，结合目标油藏的地质背景选择合适的岩石物理模型正演地震波速度场数据。进而结合密度场数据，计算油藏介质阻抗体，选择地震子波进行褶积正演，得到三维合成地震记录。
进一步，所述参数场数据包括黏土矿物体积含量、有效压力、饱和度和密度。
进一步，所述步骤S2中，三维合成地震记录与实际观测地震记录之间的空间契合指数计算为：利用三维合成地震记录与实际观测地震记录，按照模型网格逐点计算空间契合指数，计算方法如下：
Figure BDA0003032509650000031
其中，λijk表示空间契合指数；Sijk表示实际观测地震记录的振幅值；
Figure BDA0003032509650000032
表示合成地震记录的振幅值；
Figure BDA0003032509650000033
表示实际观测地震记录某地震道振幅数据的均值；i,j,k表示模型网格点；m,n,l表示模型网格点的总数量。
进一步，所述步骤S2中，误差指示数据体通过对求取的空间契合指数进行数据优化重置得到，具体计算方法为：
Figure BDA0003032509650000034
其中，Rijk表示误差指示数据体；λijk表示空间契合指数；i,j,k表示模型网格点。
进一步，所述步骤S3中，对于不满足要求精度处的物性参数，以梯度爬山法进行修正更新合成地震记录，直到模型网格所有位置的精度都达到要求精度，计算方法如下：
Figure BDA0003032509650000041
其中，
Figure BDA0003032509650000042
表示合成地震记录的振幅值；α表示梯度爬山法步长，Rijk表示误差指示数据体；i,j,k表示模型网格点。
进一步，所述步骤S3中，将更新后的合成地震记录使用步骤S1中所选择的地震子波反褶积求取地震波速度参数，继而使用步骤S1所选择的岩石物理模型反推，得到更新后的油藏物性参数模型。
进一步，所述三维油藏物性参数模型中的物性参数可以为孔隙度、密度、粘土矿物体积含量等。
本发明的一种三维油藏物性参数模型自动更新方法的有益效果如下：
1.本发明提出的误差指示数据体方法，以合成地震记录和观测地震记录为依据，在模型更新过程中能够遵循数据本身的分布特点来确定待更新的位置信息，避免了解释人员手动修正模型所反映出的准确度低、聚焦尺度大、人为误差干预的问题。
2.本发明提出的梯度爬山法修正更新方法，是在真实观测地震记录的导向下，通过计算机来实现的一种快速更新方法，能够降低多解性、提高运算效率，使得更新结果准确性可控，从而提高预测精度，实现建立高精度油藏物性参数模型的目的。
附图说明
图1为本发明一种三维油藏物性参数模型自动更新方法的总流程框图。
图2为本发明误差指示数据体的三维示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
如图1所示，本发明提供一种三维油藏物性参数模型自动更新方法，方法包括如下步骤：
步骤S1：根据已建立的三维油藏物性参数模型(如孔隙度参数)，结合测井解释成果建立参数场数据，选择岩石物理模型正演地震波速度参数，计算油藏介质阻抗体，选择地震子波进行正演，得到三维合成地震记录，并投影赋值到已建立的模型网格(即三维油藏物性参数模型，已建立的三维油藏物性模型包括了：模型网格，网格的值--孔隙度)；
具体地，步骤S1包括如下子步骤：
步骤S11：根据已建立的三维油藏物性参数模型(如孔隙度参数)，建立岩石物理正演所需要的参数场数据，包括测井解释成果得到的黏土矿物体积含量、有效压力、饱和度、密度等参数。岩石物理模型有不同，不同的岩石物理模型所需要的参数场数据不同。本发明根据地质背景所选的岩石物理模型的公式中包括了：黏土矿物体积含量、有效压力、孔隙度。密度场数据则参与了计算油藏介质阻抗体。
步骤S12：根据已建立的模型网格(即三维油藏物性参数模型，已建立的三维油藏物性模型包括了：模型网格，网格的值--孔隙度)，结合目标油藏的地质背景选择合适的岩石物理模型正演地震波速度场数据，并结合密度场数据，计算得到油藏介质阻抗体，计算方法如下：
Figure BDA0003032509650000061
其中，Vijk表示地震波速度场；Φijk表示砂岩孔隙度场；Cijk表示砂岩中黏土矿物体积含量场；Pijk表示有效压力场；i,j,k表示模型网格点。
AIijk＝ρijkVijk
其中，AIijk表示油藏介质阻抗体；ρijk表示介质密度场。
步骤S13：根据步骤S12得到的油藏介质阻抗体，选择地震子波进行褶积正演，得到三维合成地震记录，并投影赋值到已建立的模型网格中，计算方法如下：
Figure BDA0003032509650000062
其中，
Figure BDA0003032509650000063
表示合成地震记录的振幅值；ωt表示地震子波序列；AIijk表示油藏介质阻抗体；*表示褶积运算；i,j,k表示模型网格点。
步骤S2：将实际观测地震记录输入至包含合成地震记录的模型网格中，即已建立的三维油藏物性模型所包括的“模型网格”，并投影赋值到已建立的模型网格(同上)中，计算合成地震记录与观测地震记录的空间契合指数，并进行数据优化重置，从而得到误差指示数据体；其中，数据优化重置，指将空间契合指数所表达的相似率/符合率，转化为表达误差(或称为“不契合指数”)。
具体地，步骤S2包括如下子步骤：
步骤S21：输入实际观测地震记录，并投影赋值到已建立的模型网格中；
步骤S22：利用步骤S1得到的三维合成地震记录与实际观测地震记录，按照模型网格逐点计算空间契合指数，计算方法如下：
Figure BDA0003032509650000071
其中，λijk表示空间契合指数；Sijk表示实际观测地震记录的振幅值；
Figure BDA0003032509650000072
表示合成地震记录的振幅值；
Figure BDA0003032509650000073
表示实际观测地震记录某地震道振幅数据的均值；i,j,k表示模型网格点坐标；m,n,l表示模型网格点的总数量。网格与与实际地震数据的关系如下：一、网格大小的选取往往根据实际观测地震记录线号i、道号j，以及i线j道上的时间采样k确定；二、网格与实际地震数据往往不是1：1，而是抽稀(如3*3*7的网格大小，即指一个网格包含了实际地震数据i＝3，j＝3，k＝7)；三、网格大小的选取往往在初始模型的建立中确定，即本专利的输入数据(已建立的三维油藏物性模型)中确定。
步骤S23：对求取的空间契合指数进行数据优化重置，得到误差指示数据体，计算方法如下：
Figure BDA0003032509650000074
其中，Rijk表示误差指示数据体；λijk表示空间契合指数；i,j,k表示模型网格点。如图2所示。
步骤S3：设定模型更新的要求精度，若误差指示数据体不满足精度要求，则根据误差指示数据体来确定模型需要更新的位置信息，并以梯度爬山法修正更新合成地震记录，继而通过步骤S1已选的岩石物理模型反推计算，并更新已建立的油藏物性参数模型(如孔隙度参数)；若误差指示数据体满足精度要求，则得到更新后的合成地震记录，进而得到更新后的油藏物性参数模型。
具体来说，步骤S3包括如下子步骤：
步骤S31：设定油藏物性参数模型要求的精度阈值，根据误差指示数据体来判断是否达到要求的模型精度，并以此确定油藏物性参数模型需要更新的位置信息；
步骤S32：对于不满足要求精度处的物性参数，以梯度爬山法进行修正更新合成地震记录，直到模型网格所有位置的精度都达到要求精度，计算方法如下：
Figure BDA0003032509650000081
其中，
Figure BDA0003032509650000082
表示合成地震记录的振幅值；α表示梯度爬山法步长，Rijk表示误差指示数据体；i,j,k表示模型网格点。对于不满足处，更新合成地震记录后，按照S1步骤中求取合成地震记录的方法，反推更新物性参数；对于满足处，认为不需要更新，保留原始物性参数模型中的物性值。
步骤S33：根据更新后的合成地震记录，使用步骤S13所选择的地震子波反褶积求取地震波速度参数，继而使用步骤S12所选择的岩石物理模型反推，并更新已建立的油藏物性参数(如孔隙度参数)。
本发明提出的误差指示数据体方法，以合成地震记录和观测地震记录为依据，在模型更新过程中能够遵循数据本身的分布特点来确定待更新的位置信息，避免了解释人员手动修正模型所反映出的准确度低、聚焦尺度大、人为误差干预的问题。
本发明提出的梯度爬山法修正更新方法，是在真实观测地震记录的导向下，通过计算机来实现的一种快速更新方法，能够降低多解性、提高运算效率，使得更新结果准确性可控，从而提高预测精度，实现建立高精度油藏物性参数模型的目的。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。

Claims (6)

1.一种三维油藏物性参数模型自动更新方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，根据已建立的三维油藏物性参数模型，结合测井解释成果和地震子波，得到三维合成地震记录，并投影赋值到已建立的模型网格；
S2，将实际观测地震记录投影赋值到已建立的模型网格中，计算步骤S1中的三维合成地震记录与实际观测地震记录之间的空间契合指数，进而得到误差指示数据体；
S3：设定模型更新的要求精度，若步骤S2得到的误差指示数据体不满足精度要求，则返回步骤S1中修正更新三维合成地震记录；若步骤S2得到的误差指示数据体满足精度要求，则得到更新后的油藏物性参数模型；
所述步骤S2中，三维合成地震记录与实际观测地震记录之间的空间契合指数计算为：利用三维合成地震记录与实际观测地震记录，按照模型网格逐点计算空间契合指数，计算方法如下：
Figure FDA0003607064250000011
其中，λijk表示空间契合指数；Sijk表示实际观测地震记录的振幅值；
Figure FDA0003607064250000012
表示合成地震记录的振幅值；
Figure FDA0003607064250000013
表示实际观测地震记录振幅数据的均值；i,j,k表示模型网格点；m,n,l表示模型网格点的总数量；
误差指示数据体通过对求取的空间契合指数进行数据优化重置得到，具体计算方法为：
Figure FDA0003607064250000014
其中，Rijk表示误差指示数据体；λijk表示空间契合指数；i,j,k表示模型网格点。
2.根据权利要求1所述的三维油藏物性参数模型自动更新方法，其特征在于，所述步骤S1中，得到三维合成地震记录的方法为根据已建立的三维油藏物性参数模型，结合测井解释成果建立参数场数据；根据已建立的模型网格，结合目标油藏的地质背景选择合适的岩石物理模型正演地震波速度场数据，并结合密度场数据，计算油藏介质阻抗体；基于得到的油藏介质阻抗体，选择地震子波进行褶积正演，得到三维合成地震记录。
3.根据权利要求2所述的三维油藏物性参数模型自动更新方法，其特征在于，所述参数场数据包括黏土矿物体积含量、有效压力、饱和度和密度。
4.根据权利要求2所述的三维油藏物性参数模型自动更新方法，其特征在于，所述步骤S3中，对于不满足要求精度处的物性参数，以梯度爬山法进行修正更新合成地震记录，直到模型网格所有位置的精度都达到要求精度，计算方法如下：
Figure FDA0003607064250000021
其中，
Figure FDA0003607064250000022
表示合成地震记录的振幅值；α表示梯度爬山法步长，Rijk表示误差指示数据体；i,j,k表示模型网格点。
5.根据权利要求4所述的三维油藏物性参数模型自动更新方法，其特征在于，所述步骤S3中，将更新后的合成地震记录使用步骤S1中所选择的地震子波反褶积求取地震波速度参数，继而使用步骤S1所选择的岩石物理模型反推，得到更新后的油藏物性参数模型。
6.根据权利要求1-5任一所述的三维油藏物性参数模型自动更新方法，其特征在于，所述三维油藏物性参数模型中的物性参数为孔隙度、密度或粘土矿物体积含量。
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精密可控震源勘探性能研究与结构优化;张凯;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)基础科学辑》;20190715;A011-527 *

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