CN113484909B - 一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法 - Google Patents

一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法 Download PDF

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Abstract

一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法，包括以下步骤：针对研究区域的地震属性图片，按照储集空间类型划分为基质区域、裂缝带区域和溶洞区域并对应生成各自的三维几何模型，之后对各个三维几何模型进行网格化剖分，将裂缝模型和溶洞模型中的每个网格节点先后与基质模型中的网格节点相匹配，得到包含基质、裂缝带、溶洞渗透率物性参数的裂缝‑溶洞‑基质模型网格节点，基于前步中得到的裂缝‑溶洞‑基质模型网格节点，构建网格节点空间坐标对应渗透率的插值函数，建立缝洞型碳酸盐储层模型；基于本发明方法所建立的缝洞型碳酸盐岩储层模型，准确地还原了真实裂缝带和溶洞的三维形态。

Description

一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法
技术领域
本发明涉及用于油气田开发工程的建模方法技术领域，尤其涉及一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法。
背景技术
在全世界范围内，来自碳酸盐岩储层的油气产量占油气总产量的60%以上，蕴含的油气资源十分巨大。其中，缝洞型储层在碳酸盐岩储层中所占比例超过30%，具有优越的勘探开发前景。近年来，我国在鄂尔多斯、四川、塔里木等盆地均发现了大型的碳酸盐岩油气田。因此，缝洞型碳酸盐岩储层的高效开发已成为近年来研究的焦点之一，对油气增产上储具有重要意义。
研究表明，缝洞型碳酸盐岩储层中基质的储渗能力较弱，绝大多数有效储集空间和流动通道由不同规模和时期的岩溶裂缝、溶蚀孔洞，溶洞等组成。缝洞在空间上的组合具有很大的随机性，在空间上相互交织，因此储层形成了极强的非均质性。塔河油田的缝洞型储层尤其发育形态极不规则的裂缝和溶洞，不同类型储集空间尺度差异巨大，已远远超出连续介质的范畴。离散缝洞网络模型将储层划分为基质、裂缝和溶洞系统，将裂缝和溶洞区域装配到基质中，可以用来描述这种非均质性极强的储层结构。但由于需要兼顾不同类型和尺度的储集空间，在采用有限元方法计算时需要在小尺度和不同类型储集空间的边界细化网格，产生了庞大数量的网格。因此离散缝洞模型大大增加了计算的工作量，降低了计算效率。此外，由于裂缝和溶洞区域的三维形态极其复杂，应用不同建模软件建立的裂缝和溶洞区域模型在格式上可能会发生与数值模拟软件的不兼容。这会导致所建立的模型存在曲面破损、交叉等一系列错误，无法将基质、裂缝和溶洞区域组装到一起，难以用于数值模拟计算。目前的研究中，裂缝和溶洞区域多采用几何形态的简化处理，例如球形或椭球形等。虽然可避免几何模型出现错误，然而简化的模型与真实的缝洞结构相差甚远，难以反映出实际地下裂缝和溶洞复杂的几何形态和空间伸展。但这往往是压力传播和饱和度分布的重要影响因素。
因此，缝洞型碳酸盐岩储层模型要想进一步应用于数值模拟分析，有效模拟储层生产动态，所建立的模型就必须满足还原裂缝和溶洞区域的真实三维形态，并且能够减少裂缝和溶洞区域模型的几何错误。因此，提出了一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法。通过上述方法能够还原裂缝和溶洞区域的真实三维形态，并且无需组装各个储集空间，能够有效避免模型的几何错误，便于用于后续的数值模拟分析。
本发明的技术方案是，一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法，包括以下步骤：
（1）针对研究区域的地震属性图片，按照储集空间类型划分为基质区域、裂缝带区域和溶洞区域；
（2）在上述各个区域对应生成各自的三维几何模型，得到基质模型、裂缝模型和溶洞模型；
（3）对各个三维几何模型进行网格化剖分，输出网格节点空间坐标，并对应模型类别给节点分配相应的渗透率数值；
（4）将裂缝模型中的每个网格节点与基质模型网格节点相匹配，并将裂缝带的渗透率按照匹配结果一一对应分配至所有基质模型网格节点中得出的匹配网格节点，得到包含基质、裂缝带渗透率物性参数的裂缝-基质模型网格节点；
（5）将溶洞模型中的每个网格节点与前步中裂缝-基质模型网格节点相匹配，并将溶洞带的渗透率按照匹配结果一一对应分配至所有裂缝-基质模型网格节点中得出的匹配网格节点，得到包含基质、裂缝带、溶洞渗透率物性参数的裂缝-溶洞-基质模型网格节点；
（6）基于前步中得到的裂缝-溶洞-基质模型网格节点，构建网格节点空间坐标对应渗透率的插值函数，建立缝洞型碳酸盐储层模型
本发明的一种实施方式在于，所述裂缝模型与溶洞模型中划分的网格均小于基质模型中所划分的网格。
进一步的，所述步骤（4）中裂缝模型网格节点与基质模型网格节点采用最小欧式距离法进行匹配。
进一步的，所述步骤（5）中溶洞模型网格节点与裂缝-基质模型网格节点采用最小欧式距离法进行匹配。
进一步的，所述最小欧式距离法匹配裂缝模型网格节点的具体方法如下，
1）选取裂缝模型网格上任一节点作为裂缝待匹配节点；
2）计算裂缝待匹配节点与所有基质模型网格节点的欧氏距离ED；
3）选取基质模型网格节点中与裂缝待匹配节点欧氏距离ED最小的节点，作为裂缝待匹配节点的匹配网格节点；
4）重复前述步骤至所有裂缝待匹配节点均获得一组对应的匹配网格节点。
进一步的，所述最小欧式距离法匹配裂缝-基质模型网格节点的具体方法如下，
1）选取裂缝-基质模型网格上任一节点作为溶洞待匹配节点；
2）计算溶洞待匹配节点与所有裂缝-基质模型网格节点的欧氏距离ED；
3）选取裂缝-基质模型网格节点中与溶洞待匹配节点欧氏距离ED最小的节点，作为溶洞待匹配节点的匹配网格节点；
4）重复前述步骤至所有溶洞待匹配节点均获得一组对应的匹配网格节点。
进一步的，所述插值函数的构建方法为邻近插值法。
本发明的技术效果在于：
（1）本发明利用渗透率物性参数插值的方法还原了真实裂缝带和溶洞的三维形态。
（2）此模型基于一个基质模型网格，构建了包含基质、裂缝带和溶洞的缝洞型储层模型，避免了多套网格间的嵌套与装配，大大减少了由此产生的网格错误。
（3）此方法建立的模型在网格上避免了在不同储集空间边界处的网格细化问题，大大减少了网格数量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明中储集空间类型分割状况示意图；
图2为本发明中储集空间分割后生成的基质模型、裂缝模型和溶洞模型三维几何模型示意图；
图3为本发明中几何模型四面体网格剖分结果示意图；
图4为本发明中基于本发明方法建立的缝洞型碳酸盐岩储层模型示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
实施例：
一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法，具体包括如下步骤：
步骤1：
针对研究区域的地震属性图片，如图1所示，按照储集空间类型，将其分割为基质、裂缝带和溶洞区域。
步骤2：
如图2所示，依照步骤1中得到的基质、裂缝带和溶洞区域，分别建立三个三维几何模型，得到基质模型、裂缝模型、溶洞模型，其中，针对研究区域进行三维建模的方法参照现有技术进行，如申请号为CN201510065198.6的中国专利中公开的三维模型建立方法；此外，现有技术中任何可用于实现本专利中针对研究区域进行三维建模的方法均可用于本发明的实施当中，在此不做赘述。
步骤3：
参见图3，对步骤2中得到的不同类别的三维几何模型采用四面体网格进行网格化剖分，输出网格节点的空间坐标，并对应模型类别给网格节点分配相应的渗透率数值，其具体过程为：
S1、以文本格式文件输出基质模型、裂缝模型以及溶洞模型中各个网格节点的坐标数据，其中，以坐标数据第一列设为节点网格节点的x坐标，第二列设为网格节点的y坐标，第三列设为网格节点的z坐标；
S2、定义基质、裂缝带和溶洞区域各自的渗透率物性参数取值分别为kp、kf和kv，且假设基质区域的渗透率为均匀分布，将kp、kf和kv分别作为一列数据添加至基质模型、裂缝模型和溶洞模型的网格节点坐标数据文本文件的第四列，使其作为各个模型所各自对应的渗透率物性参数信息。
此外，本步骤中所采用的网格化剖分方法为现有技术，可根据研究需要划分任意类型、数量和大小的网格，并获得网格上的相应节点，因此现有技术中任何可用于实现本专利中网格化剖分的方法均可用于本发明的实施当中，在此不做赘述。
另外值得注意的是，在本实施例中，网格化剖分得到裂缝模型与溶洞模型中的网格大小均小于基质模型的网格大小，即两者的网格细化程度高于基质模型的网格细化程度，以此保证模型中的裂缝区域和溶洞区域具有足够的精细度。
步骤4：
将每个裂缝模型网格节点与基质模型网格节点采用最小欧式距离法进行匹配，并将裂缝带的渗透率按照匹配结果一一对应分配至所有基质模型网格节点中得出的匹配网格节点，得到包含基质、裂缝带渗透率物性参数的裂缝-基质模型网格节点，其中：
本步骤中的欧式距离ED的表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，xfi——任一裂缝模型网格节点的x坐标；
yfi——任一裂缝模型网格节点的y坐标；
zfi——任一裂缝模型网格节点的z坐标；
xj——任一基质模型网格节点的x坐标；
yj——任一基质模型网格节点的y坐标；
zj——任一基质模型网格节点的z坐标。
在对裂缝模型网格节点和基质模型网格节点进行匹配时，首先计算出某一个裂缝模型中网格节点与所有基质模型网格节点的ED值，并选取其中最小的ED值，然后将ED值最小时所对应的基质模型网格节点，作为该裂缝模型网格节点的匹配网格节点，之后重复该步骤，直至将裂缝模型中的所有网格节点全部完成计算，从而得到裂缝模型中所有网格节点的匹配网格节点。
接着，将裂缝模型中所有节点的渗透率kf对应分配给各自对应的匹配网格节点，反映在文本格式文件中时，则是采用渗透率kf取代匹配网格节点的原渗透率kp，最终得到包括基质和裂缝带渗透率物性参数的裂缝-基质模型网格节点。
步骤5：
基于前述步骤所得到的裂缝-基质模型网格节点，采用同样的最小欧式距离法对每个溶洞模型网格节点与裂缝-基质模型网格节点进行匹配，并将溶洞的渗透率按照匹配结果一一对应分配至所有裂缝-基质模型网格节点中得出的匹配网格节点，得到包含基质、裂缝带、溶洞渗透率物性参数的裂缝-溶洞-基质模型网格节点，具体计算过程为：
对溶洞模型中某一网格节点与所有裂缝-基质模型网格节点的欧氏距离ED的值进行计算，选取其中最小的欧氏距离ED值，然后将欧氏距离ED值最小时所对应的裂缝-基质模型网格节点，作为该溶洞模型网格节点的匹配网格节点，之后重复该步骤，直至将溶洞模型中的所有网格节点全部完成计算，从而得到溶洞模型中所有网格节点的匹配网格节点。
接着，将溶洞模型中所有节点的渗透率kv对应分配给各自对应的匹配网格节点，反映在文本格式文件中时，则是采用渗透率kv取代匹配网格节点的原渗透率kf以及kp，最终得到包括溶洞、裂缝带和基质渗透率物性参数的裂缝-溶洞-基质模型网格节点。
此时，裂缝-溶洞-基质模型网格节点中各个类型节点所对应的渗透率k包括以下三类：
Figure 798855DEST_PATH_IMAGE002
此外，应当注意的是，在此步骤中，只需将前述步骤欧氏距离ED表达式中的计算因子对应替换为溶洞模型与裂缝-基质模型网格节点坐标，即可用于对裂缝-溶洞-基质模型网格节点中欧氏距离ED进行计算。
步骤6：
基于前步骤中得到的裂缝-溶洞-基质模型网格节点，利用邻近插值法，以裂缝-溶洞-基质模型网格节点的空间坐标为参数，构建储层渗透率k的插值函数，此时储层的渗透率为空间坐标的函数k(x,y,z)，即可得到本发明方法所建立的缝洞型碳酸盐岩储层模型。
图4为基于本发明建立的缝洞型碳酸盐岩储层示意图，可以看出与真实形态具有一致性。
此外，本步骤中所采用的邻近插值法为现有技术，因此现有技术中任何可用于实现本专利中插值函数构建的方法均可用于本发明的实施当中，在此不做赘述。
综上，本发明利用渗透率物性参数插值的方法还原了真实裂缝带和溶洞的三维形态，同时避免了多套网格间的嵌套与装配，大大减少了由此产生的网格错误，还避免了在不同储集空间边界处的网格细化问题，大大减少了网格数量。
基于本发明方法所建立的缝洞型碳酸盐岩储层模型可进一步开展后续的数值模拟工作，模拟结果显示储层压力分布上具有与缝洞分布一致的非均质性，说明本发明专利的方法所建立的模型具有良好的效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）针对研究区域的地震属性图片，按照储集空间类型划分为基质区域、裂缝带区域和溶洞区域；
（2）在上述各个区域对应生成各自的三维几何模型，得到基质模型、裂缝模型和溶洞模型；
（3）对各个三维几何模型进行网格化剖分，输出网格节点空间坐标，并对应模型类别给节点分配相应的渗透率数值；
（4）将裂缝模型中的每个网格节点采用最小欧式距离法与基质模型网格节点相匹配，并将裂缝带的渗透率按照匹配结果一一对应分配至所有基质模型中得出的匹配网格节点，得到包含基质、裂缝带渗透率物性参数的裂缝-基质模型网格节点；
（5）将溶洞模型中的每个网格节点采用最小欧式距离法与前步中裂缝-基质模型网格节点相匹配，并将溶洞带的渗透率按照匹配结果一一对应分配至所有裂缝-基质模型网格节点中得出的匹配网格节点，得到包含基质、裂缝带、溶洞渗透率物性参数的裂缝-溶洞-基质模型网格节点；
（6）基于前步中得到的裂缝-溶洞-基质模型网格节点，构建网格节点空间坐标对应渗透率的插值函数，建立缝洞型碳酸盐储层模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法，其特征在于：所述裂缝模型与溶洞模型中划分的网格均小于基质模型中所划分的网格。
3.根据权利要求2所述的一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法，其特征在于：所述最小欧式距离法匹配裂缝模型中的每个网格节点与基质模型网格节点的具体方法如下，
1）选取裂缝模型网格上任一节点作为裂缝待匹配节点；
2）计算裂缝待匹配节点与所有基质模型网格节点的欧氏距离；
3）选取基质模型网格节点中与裂缝待匹配节点欧氏距离最小的节点，作为裂缝待匹配节点的匹配网格节点；
4）重复前述步骤至裂缝模型网格中所有节点均获得一组对应的匹配网格节点。
4.根据权利要求3所述的一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法，其特征在于：所述最小欧式距离法匹配溶洞模型中的每个网格节点与裂缝-基质模型网格节点的具体方法如下，
1）选取溶洞模型网格上任一节点作为溶洞待匹配节点；
2）计算溶洞待匹配节点与所有裂缝-基质模型网格节点的欧氏距离；
3）选取裂缝-基质模型网格节点中与溶洞待匹配节点欧氏距离最小的节点，作为溶洞待匹配节点的匹配网格节点；
4）重复前述步骤至所有溶洞待匹配节点均获得一组对应的匹配网格节点。
5.根据权利要求4中所述的一种基于几何网格化和参数分配的缝洞型储层建立方法，其特征在于：所述插值函数的构建方法为邻近插值法。
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