CN113638721B - 一种基于图论的油气运移最优路径生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于图论的油气运移最优路径生成方法，其包括：获取三维地质体网格结构和各个属性信息，所述的三维地质体包括烃源层、储层和盖层，烃源层可以是最底层或者是中间某一层，储层可以位于烃源层的上方、下方或者是烃源层本身（即烃源层同时也可以作为一种特殊的“储层”），盖层位于储层的上方；所述的属性信息包括孔隙度、生烃强度等所有网格数据。根据给定的边界条件（孔隙度阈值p_min）利用图论法搜索得到与烃源层相邻的储层内或烃源层内孔隙度大于孔隙度阈值p_min的可流通网格；在可流通网格范围内搜索油气运移最优路径；根据油气运移路径计算油气聚集量。

Description

一种基于图论的油气运移最优路径生成方法

技术领域

本发明涉及油气运移技术领域，具体为一种基于图论的油气运移最优路径生成方法。

背景技术

现有技术中，有一种油气运移路径生成方法（ZL 2017 1 0706172.4），该方法包括：生成三维地质体层面结构信息，三维地质体最底层为烃源层，最顶层为盖层，中间为多层储层；获取储层的孔隙度信息；根据孔隙度下限φmin获取与烃源层接触的储层中孔隙度大于孔隙度下限φmin的储层连通体，每个连通体对应一个三维岩性圈闭；在三维岩性圈闭中获取油气运移顶点；根据油气运移顶点生成油气运移路径信息。但该方法把烃源层固定在最底层、储层在烃源层的上面，同时烃源层也不能同时作为储层。当实际地质模型中储层在烃源层下方或者烃源层同时为储层时就无法进行模拟；所用的运移追踪方法是深度搜索的逐网格比较法，当三维网格数很大时，模拟耗时会很长。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于图论的油气运移最优路径生成方法。

本发明提供一种基于图论的油气运移最优路径生成方法，所述的方法包括：获取三维地质体网格结构和各个属性信息，所述的三维地质体包括烃源层、储层和盖层，烃源层可以是最底层或者是中间某一层，储层可以是位于烃源层上方、下方或者是烃源层本身，盖层位于储层的上面；所述的属性信息包括孔隙度、生烃强度等所有网格数据。根据给定的边界条件（孔隙度阈值p_min）利用图论法搜索得到与烃源层相邻的储层内或烃源层内孔隙度大于孔隙度阈值p_min的可流通网格；在可流通网格范围内搜索油气运移最优路径；根据油气运移路径计算油气聚集量。

本发明提供的一种基于图论的油气运移最优路径生成方法，解决了实际地质模型中当储层位于烃源层下方或者烃源层同时为储层时无法进行油气运移路径模拟的难题；同时采用基于图论的广度搜索法，大大提高模拟速度，当遇到复杂地质体或网格数很大的地质模型时也能快速模拟出油气运移路径。

本发明的上述技术目的是通过如下技术方案得以实现：

（1）获取三维地质体网格结构。

本发明所述的三维地质体包括烃源层、储层和盖层。烃源层可以是三维地质体的最底层，也可以是中间某一层；储层可以是位于烃源层的上方，也可以位于烃源层的下方，或者是烃源层本身，即储层也可以同时包括烃源层；盖层位于储层的上面。

（2）获取三维地质体属性信息。

所述的属性信息包括生烃强度、排烃系数、孔隙度、砂岩百分含量所有网格数据。其中生烃强度、排烃系数为烃源层参数；一般情况下，排烃系数、砂岩百分含量也可用单值代替网格数据，即所有网格的参数值相等。

（3）根据给定的边界条件（孔隙度阈值p_min）利用图论法搜索得到与烃源层相邻的储层内或烃源层内中孔隙度大于孔隙度阈值p_min的储层可流通网格。

所述的边界条件是指搜索可流通网格的孔隙度阈值p_min。

搜索可流通网格分为两个阶段，第一阶段是采用顺序扫描的方式对所有网格进行扫描，去除掉无效网格；计算有效网格的体积、面积、有效体积、运聚散失量基本参数；建立“图”。

所述建立“图”的过程是指沿一定方向顺序扫描。假设网格编号采用三元数组（i，j，k），沿网格编号减小方向扫描。

每个有效网络作为“图”的“顶点”，全部有效网格构成整个“图”。如果两个有效网格之间相邻，则认为该两个“顶点”之间存在“边”彼此连接。将两个相邻网格之间驱动油气运移的力的相反数作为二者之间“边”的“权”，则油气运移将沿权重最小的“边”进行。

第二阶段是通过广度搜索遍历算法查找“子图”（即可流通网格体）。

第一阶段所建立“图”具有稀疏的特征，即每个“顶点”（即有效网格）只与其相邻的“顶点”存在“边”，而与图中的所有其他“顶点”是不“连通”的。所建立的“图”为查找可流通网格的全部范围，该查找范围仅包含有效网格。第二阶段利用广度搜索算法对前述“图”进行遍历，即可查找到全部“子图”，每个“子图”即为一个“可流通网格体”。

第一阶段对网格进行顺序扫描，时间复杂度为0(N)，其中N为网格数目。第二阶段，广度搜索算法的时间复杂度为O(N0 +E)，其中， N0与E分别表示有效“顶点”与“边”的数目。因此，查找可流通网格体的整个算法时间复杂度为线性。

（4）在每个“子图”（即可流通网格体中）搜索油气运移最优路径。油气从起始“节点”开始，沿着“权”最小的“边”运移至聚集“节点”，在聚集“节点”聚集后沿“权”最大的“边”回填，然后继续沿“权”最小的“边”运移，重复上述过程，直到遇到终止条件，停止运移。基于图论的油气运移路径的搜索和油气聚集的具体过程包括以下步骤：

步骤1：计算与可流通网格接触的烃源层网格的油气量，以与烃源层接触的储层网格为路径起点。

步骤2：计算当前网格的散失量。

步骤3：比较油气量与当前网格的散失量。如果油气量小于网格散失量，则进入步骤8；反之，进入步骤4。

步骤4：查找当前网格的最小权值相邻网格，判断是否存在有效相邻网格。如果存在有效的最小权值相邻网格，则重复步骤2-3；反之，则进入步骤5。导致不存在有效相邻网格可能有两个原因：1）当前网格为边界点，其相邻网格均已经被油气填充；2）当前网格与相邻网格的驱动力均指向当前网格。所述的最小权值是指油气从当前网格运移到相邻网格的阻力最小的值。

步骤5：聚集。计算当前网格的有效聚集量。

步骤6：比较油气量与当前网格的有效聚集量。如果油气量小于网格聚集量，则进入步骤8；反之，进入步骤7。

步骤7：查找权值最大相邻网格，判断是否存在有效相邻网格。如果存在有效的最大权值相邻网格，则重复步骤2-6；反之；则进入步骤8。所述的最大权值是指油气从当前网格运移到相邻网格的阻力最大的值。

步骤8：结束运聚过程。

每次通过步骤3-6经过的网格，构成一条子路径；通过步骤7，重复步骤2-6则组成新的子路径；不同子路径拼接起来形成当前烃源层网格的完整路径。所有的烃源层网格均采用上述过程模拟油气运移路径和聚集。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明能够根据给定的边界条件利用图论法搜索得到与烃源层相邻的储层内或烃源层内孔隙度大于孔隙度阈值p_min的储层可流通网格；在可流通网格范围内搜索油气运移最优路径；根据油气运移路径计算油气聚集量。解决了实际地质模型中当储层位于烃源层下方或者烃源层同时为储层时无法进行油气运移路径模拟的难题；同时采用基于图论的广度搜索法，大大提高模拟速度，当遇到复杂地质体或网格数很大的地质模型时也能快速模拟出油气运移路径。

附图说明

图1为本发明的油气运移最优路径生成方法流程示意图；

图2为地质模型与“图”的对应关系示意图；

图3为广度搜索算法示意图；

图4为搜索油气运移最优路径（油气运聚模拟）过程图；

图5为三维地质体模型图；

图6为生烃强度（烃源层Layer5）图；

图7为孔隙度图；

图8为可流通网格图；

图9为油气运移最优路径图；

图10为油气聚集量（上储层Layer1）图；

图11为油气聚集量（作为储层的烃源层Layer5）图；

图12为油气聚集量（下储层Layer8）图。

实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。

实施例

本实施例为某油田基于层序地层学和沉积学模拟的结果，显示不同岩性、不同孔隙度的空间分布，具有非均质性特性，能够较好地反映地下真实情况。该三维地质体X方向长度250km，Y方向宽度260km，Z方向深度约2000m。

本实施例提供一种基于图论的油气运移最优路径生成方法，其可以按照图1所示的流程进行，具体包括以下步骤：

1、获取三维地质体网格结构，该三维地质体分为10个层：Layer0~ Layer9，其中Layer5为烃源层，Layer1~Layer4为上储层，Layer6~Layer9为下储层，烃源层Layer5同时作为储层，Layer0为盖层。X方向顶点数101，网格数100；Y方向顶点数105，网格数104；Z方向顶点数20，网格数10；总节点数212100，总网格数104000，三维地质体如图5所示。

2、获取三维地质体属性信息，包括生烃强度、孔隙度的所有网格数据。其中生烃强度（图6）为烃源层网格数据，孔隙度（图7）为所有层的网格数据；烃源层所有网格的排烃系数为50％、储层所有网格的砂岩百分含量为70%。

3、设定的边界条件：孔隙度阈值p_min＝0.06；利用图论法搜索得到与烃源层相邻的储层内及烃源层内孔隙度大于p_min的储层可流通网格（图8）。

4、在可流通网格范围内搜索油气运移最优路径，将所有路径在三维地质体上绘制，并可动态显示（图9）。同时在计算油气在运移路径上的聚集量，图10为上储层Layer1的油气聚集量，图11为烃源层Layer5（同时作为储层）的油气聚集量，图12为下储层Layer8的油气聚集量。

上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于图论的油气运移最优路径生成方法，其特征在于：采用以下顺序的步骤：

步骤一、获取三维地质体网格结构；

步骤二、获取三维地质体属性信息；

步骤三、根据给定的边界条件利用图论法搜索得到与烃源层相邻的储层内或烃源层内孔隙度大于孔隙度阈值p_min的储层可流通网格；搜索可流通网格分为两个阶段：

步骤a、第一阶段是采用顺序扫描的方式对所有网格进行扫描，去除掉无效网格；计算有效网格的体积、面积、有效体积、运聚散失量基本参数；建立“图”；建立“图”的过程是指沿一定方向顺序扫描，网格编号采用三元数组（i，j，k），沿网格编号减小方向扫描；

步骤b、第二阶段是通过广度搜索遍历算法查找“子图”，“子图”即可流通网格体；

步骤四、在可流通网格范围内搜索油气运移最优路径；

步骤四中的单条油气运移路径的搜索和油气聚集的过程包括以下步骤：

步骤1：计算与可流通网格接触的烃源层网格的油气量，以与烃源层接触的储层网格为路径起点；

步骤2：计算当前网格的散失量；

步骤3：比较油气量与当前网格的散失量；如果油气量小于网格散失量，则进入步骤8；反之，进入步骤4；

步骤4：查找当前网格的最小权值相邻网格，判断是否存在有效相邻网格；如果存在有效的最小权值相邻网格，则重复步骤2-3；反之，则进入步骤5；所述的最小权值是指油气从当前网格运移到相邻网格的阻力最小的值；

步骤5：聚集，计算当前网格的有效聚集量；

步骤6：比较油气量与当前网格的有效聚集量，如果油气量小于网格聚集量，则进入步骤8；反之，进入步骤7；

步骤7：查找权值最大相邻网格，判断是否存在有效相邻网格；如果存在有效的最大权值相邻网格，则重复步骤2-6；反之；则进入步骤8；所述的最大权值是指油气从当前网格运移到相邻网格的阻力最大的值；

步骤8：结束运聚过程；

每次通过步骤3-6经过的网格，构成一条子路径；通过步骤7，重复步骤2-6则组成新的子路径；不同子路径拼接起来形成当前烃源层网格的完整路径，所有的烃源层网格均采用上述过程模拟油气运移路径和聚集。

2.根据权利要求1所述的一种基于图论的油气运移最优路径生成方法，其特征在于：步骤一中的三维地质体包括烃源层、储层和盖层。

3.根据权利要求1所述的一种基于图论的油气运移最优路径生成方法，其特征在于：步骤二中的属性信息包括生烃强度、排烃系数、孔隙度、砂岩百分含量所有网格数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于图论的油气运移最优路径生成方法，其特征在于：其中生烃强度、排烃系数为烃源层参数；排烃系数、砂岩百分含量可用单值代替网格数据，即所有网格的参数值相等。

5.根据权利要求1所述的一种基于图论的油气运移最优路径生成方法，其特征在于：步骤三中的边界条件是指搜索可流通网格的储层孔隙度阈值p_min。

6.根据权利要求1所述的一种基于图论的油气运移最优路径生成方法，其特征在于：所述步骤a中的第一阶段对网格进行顺序扫描，时间复杂度为O(N)，其中N为网格数目；第二阶段，广度搜索算法的时间复杂度为O(N0 +E)，其中，N0与E分别表示有效“顶点”与“边”的数目。