測井在油田開發(fā)可視化研究中的應(yīng)用

張春雨，李 響

（東北石油大學， 黑龍江 大慶 163000）

測井在油田開發(fā)可視化研究中的應(yīng)用

張春雨，李 響

（東北石油大學， 黑龍江 大慶 163000）

油田開發(fā)可視化研究是一項系統(tǒng)工程，它包含油田開發(fā)的方方面面。根據(jù)油田開發(fā)實際，分別從儲層參數(shù)分布研究、油藏動態(tài)歷史擬合、油藏地質(zhì)建模、油藏數(shù)值模擬等四個方面開展此項研究工作。在儲層參數(shù)分布研究方面，采用新井資料與老井二次解釋資料進行對比分析建模的方法，提高參數(shù)預測精度。油藏動態(tài)歷史擬合、油藏數(shù)值模擬則采用動靜態(tài)相結(jié)合的方式，以改善傳統(tǒng)方法的不足。在地質(zhì)建模方面，根據(jù)油田的開發(fā)信息，結(jié)合測井資料的響應(yīng)特征，運用現(xiàn)代數(shù)學理論，將所需要的地質(zhì)信息提取出來，進行地質(zhì)建模。只有采用動靜態(tài)相結(jié)合的方法，才能夠更好地實現(xiàn)油田開發(fā)的可視化。

可視化開發(fā)；參數(shù)分布；歷史擬合；數(shù)值模擬

油田可視化開發(fā)實質(zhì)是人們對油田地質(zhì)、油藏開發(fā)等的認識、研究成果，通過技術(shù)手段，以可視化的方式，展現(xiàn)出來。其目的就是讓人們可以直觀看到油田開發(fā)的過去、現(xiàn)在和未來。油田開發(fā)可視化研究，包含油田開發(fā)過程的方方面面，除了一些基本問題外，還包括儲層參數(shù)分布研究[1]、油藏動態(tài)歷史擬合[2]、油藏地質(zhì)建模[3]、油藏數(shù)值模擬[4，5]等內(nèi)容。在儲層參數(shù)分布研究中，常用的方法有數(shù)理統(tǒng)計學的估值方法、地質(zhì)統(tǒng)計學方法等。歷史擬合是油藏模擬中一項重要的工作。因為一個油藏模型被建立起來以后，是否完全反映油氣藏實際，并未經(jīng)過檢驗。只有利用將生產(chǎn)和注入的歷史數(shù)據(jù)輸入模型并運行模擬器，再將計算結(jié)果與油氣藏實際動態(tài)相比，才能確定模型中采用的油氣藏描述是否有效。但由于人們對油藏地質(zhì)狀況認識不足以及油藏參數(shù)求取不準確，擬合的效果與實際投產(chǎn)資料存在較大差異。油藏地質(zhì)建模是指反應(yīng)油氣藏分布的基本特征和空間分布規(guī)律的地質(zhì)實體。包括地質(zhì)模型、滲透層模型、流動單元模型、定量的流體動態(tài)模型等。油藏數(shù)值模擬是隨著電子計算機的出現(xiàn)和發(fā)展而成長的一門新學科，在國內(nèi)外都取得了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。油藏數(shù)值模擬方法是迄今為止定量地描述在非均質(zhì)地層中多相流體流動規(guī)律的惟一方法。數(shù)值模擬給動態(tài)分析提供了一種快速、精確的綜合性方法；但數(shù)值模擬效果的好壞，一方面取決于數(shù)模的好壞，另一方面，還取決于靜態(tài)資料的質(zhì)量，只有在保證模型和資料質(zhì)量及代表性的情況下，采用動靜態(tài)相結(jié)合的方法，才能達到滿意的效果。

1 儲層參數(shù)分布研究

在精細地質(zhì)研究、油藏數(shù)值模擬及流動單元劃分中，孔隙度、滲透率是兩個非常重要的參數(shù)，直接影響建模的精度及注采方案的調(diào)整。對這兩個參數(shù)的求取，主要存在以下幾個問題：

（1）受測井系列及測井解釋技術(shù)的影響，基礎(chǔ)井、一次加密井、二次加密井（新系列測井除外）的薄差油層，均未解釋孔隙度和滲透率。在小層數(shù)據(jù)庫的建立、精細地質(zhì)建模中，只能靠硬性賦值，誤差很大。

（2）在厚油層中，采用加權(quán)平均的方式確定一總孔隙度和總滲透率，未能充分描繪出單一儲層內(nèi)的滲透率和孔隙度的變化趨勢，給油田開發(fā)及動態(tài)分析帶來很大影響。

（3）不同開發(fā)時期所解釋的孔隙度、滲透率存在較大差異，尤其是滲透率，不同時期采用的測井系列和解釋方法不同，造成各套井網(wǎng)間滲透率的分布差異顯著?；A(chǔ)井網(wǎng)主要采用橫向測井系列，解釋的有效滲透率普遍偏低；一、二次加密調(diào)整井分別采用水淹層測井系列和數(shù)字化測井系列，解釋的有效滲透率高且比較接近，給儲層描述帶來很大困難。

（4）長期注水沖刷厚油層孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導致滲透率增大。巖心實驗表明，巖心經(jīng)過長期注水沖刷后，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的變化，導致孔隙度略有增加，泥質(zhì)含量下降，滲透率明顯增大。一方面需要對老測井資料進行二次解釋，以統(tǒng)一解釋方法，規(guī)范誤差范圍；另一方面，對孔隙度、滲透率進行實時校正，以確保這兩個參數(shù)的變化能夠與油田開發(fā)進程相適應(yīng)，確保油藏精細地質(zhì)建模及數(shù)值模擬的可靠性。

（5）油藏描述的不確定性，主要是指井間參數(shù)的不確定性。目前對井間參數(shù)分布及變化規(guī)律的預測，尚沒有較好辦法。通常采用插值方法，包括對參數(shù)分布有一定反應(yīng)能力的Kriging插值方法，都是在統(tǒng)計意義上給出的無偏估計，由于它們沒有反映出實際儲層的局部個性化的沉積生成條件，所以不能給出具有因果意義下的預測結(jié)果。測井行業(yè)在儲層參數(shù)分布預測方面，具有明顯優(yōu)勢，在儲層參數(shù)解釋方面有數(shù)十年的歷史，形成了多種行之有效的方法，雖然研究結(jié)果有待進一步驗證，但它們畢竟是一種對儲層分布規(guī)律研究更深一步的認識。

2 油藏動態(tài)歷史擬合

歷史擬合是通過修改初始的油藏模型，使模型計算的井的產(chǎn)注指標與實際觀測值靠近，來實現(xiàn)完善油藏數(shù)值模型的過程。油藏動態(tài)歷史擬合從動態(tài)和靜態(tài)資料相容性方面，全面檢查了我們以往對于油藏的認識，并與生產(chǎn)數(shù)據(jù)、監(jiān)測資料的統(tǒng)計分析相結(jié)合，可以做到對于油藏地質(zhì)、油藏動用情況、目前存在的主要問題和剩余潛力認識的深化。目前所使用油藏動態(tài)歷史擬合模型，是研究院開發(fā)的黑油模型，該模型所擬合的結(jié)果，與已有的對油藏(動靜態(tài))的認識不一致，誤差較大。如果通過動靜態(tài)結(jié)合的方式，利用不同井網(wǎng)間鄰井測井資料間的差異，結(jié)合油田開發(fā)數(shù)據(jù)進行綜合分析，運用現(xiàn)代數(shù)學手段，將能有效解決這一問題。

3 油藏地質(zhì)建模

我國陸上油田進入高含水后期開發(fā)以來，以儲層研究為主線，立足于搞清各類砂體的剩余油分布特征，為調(diào)整挖潛和三次采油提高采收率技術(shù)提供依據(jù)，開展了全面深入的開發(fā)精細地質(zhì)研究。以密井網(wǎng)測井資料為基礎(chǔ)，將露頭研究分層次建模的思路大規(guī)模應(yīng)用于地下，并結(jié)合其它數(shù)學方法，如模式識別方法，進行精細地質(zhì)建模。在建模過程中，一維井剖面的各種地質(zhì)參數(shù)，是整個油藏描述工作的基礎(chǔ)，油層厚度、孔滲飽、水淹等級等參數(shù)的解釋精度，直接影響儲層描述、剩余油描述、地質(zhì)建模以及數(shù)值模擬的精度。目前影響儲層地質(zhì)建模精度的主要是反映儲層滲流能力和滲流特征的滲透率參數(shù)和有效厚度，由于不同開發(fā)時期采用的測井系列、解釋方法及電性標準各不相同，造成滲透率解釋精度及厚度劃分存在較大差異，給儲層對比、參數(shù)預測、連通性分析等帶來很大困難。在此方面，測井公司具有得天獨厚的優(yōu)勢，一方面通過對原測井系列的測井資料與新系列測井資料進行匹配處理，使其各項性能達到新系列指標，并進行二次解釋或進行相應(yīng)校正（研究院在此方面已取得一定成績），使得不同開發(fā)時期的測井解釋參數(shù)具有可比性；另一方面根據(jù)測井資料的曲線形態(tài)，運用過程辨識、系統(tǒng)辨識、模式識別等現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理手段，進行沉積相、沉積微相的識別。在相約束條件下，與單井儲層參數(shù)解釋及井間儲層參數(shù)分布預測相結(jié)合，進行確定性精細地質(zhì)建模，其效果將會更好。在軟件方面，現(xiàn)在的精細地質(zhì)建模正朝著三維可視化方向發(fā)展，常用的建模軟件有：EarthVision、Gasor、FCM、Petrel等四種。其中相控三維地質(zhì)建模軟件FCM能夠充分利用現(xiàn)有的精細地質(zhì)研究成果，實現(xiàn)相約束儲層建模和建立VIP數(shù)模接口，并可為Petrel提供數(shù)據(jù)接口，缺點是三維可視化功能不強。Petrel建模軟件具有比較先進的構(gòu)造建模、儲層建模（隨機建模）以及可視化功能，缺點是很難利用現(xiàn)有的沉積相帶圖和構(gòu)造圖，隨機建模方法需要改進。EarthVision 軟件構(gòu)造建模及可視化功能相對較強，但儲層建模能力不足。Gasor在隨機模擬算法方面具有一定的優(yōu)勢，可以接受EarthVision斷層網(wǎng)格數(shù)據(jù)實現(xiàn)可視化，但三維可視化功能不強。所有這些軟件都是在UNIX系統(tǒng)下開發(fā)完成的，只有FCM軟件通過LINUX操作系統(tǒng)，借助MPI應(yīng)用軟件，實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)交換的微機運行。而采油廠的地質(zhì)工作人員很少接觸工作站或不熟，使得這些軟件很難發(fā)揮其真正效力。目前計算機的發(fā)展速度很快，測井行業(yè)擁有大量的計算機軟件人才和地質(zhì)分析人員，他們的敬業(yè)精神及對參與未來市場競爭的渴望，十分令人欽佩。通過開發(fā)適合本地區(qū)的微機版儲層地質(zhì)建模系統(tǒng)，將能夠進一步展示他們的才華，發(fā)揮他們的作用，對油田及測井行業(yè)的發(fā)展均有好處。油藏數(shù)值模擬是對于油藏描述結(jié)果和我們對于油藏開采過程認識的一個全面體現(xiàn)，它是取得對于油藏動態(tài)認識和預測調(diào)整措施效果的基礎(chǔ)。油藏數(shù)值模型通常包括儲層地質(zhì)描述、油氣水巖石物理性質(zhì)、井的生產(chǎn)歷史、井工藝措施等諸多方面的內(nèi)容，它是實現(xiàn)油藏可視化開發(fā)的最綜環(huán)節(jié)。建立一個精細的實際油藏數(shù)值模型，需要考慮以下幾方面的內(nèi)容：

（1）模擬區(qū)邊界劃定和邊井處理

研究區(qū)邊界劃定本來只是圈定一個研究范圍，但是采用數(shù)值模擬方法研究，需要在模型中反映出油藏的開采方式，如果是靠天然能量開采，就要把天然能量反映出來；如果是人工補充能量開采，就要包括完整的注采關(guān)系，并且邊界盡可能選在壓力的平衡線上。對于多套井網(wǎng)綜合開采的開放式模擬區(qū)，邊界的選擇主要考慮對于油藏動態(tài)影響最大的井網(wǎng)形式。

（2）模擬區(qū)平面網(wǎng)格剖分

模擬區(qū)平面網(wǎng)格剖分主要考慮對于壓力、飽和度、剩余油等描述的細致程度；縱向網(wǎng)格剖分除考慮縱向壓力和飽和度變化描述外，還要考慮到井的射孔精細程度和調(diào)整對象，這需要靜態(tài)地質(zhì)研究人員、動態(tài)分析人員和數(shù)值模擬人員共同分析，或者做一些數(shù)值實驗才能最終確定。

（3）數(shù)值模型對儲層地質(zhì)特征的體現(xiàn)

在油藏數(shù)值模型中，對于儲層構(gòu)造主要應(yīng)體現(xiàn)出各砂體頂部深度的變化、厚度變化、連通情況，以及孔隙度、初始油氣分布等。這也是地質(zhì)建模的難點，因為目前尚沒有那種方法能夠給出具有因果意義下的預測結(jié)果。

（4）油藏初始壓力描述

首先要搞清模擬油藏是一個統(tǒng)一的水動力系統(tǒng)還是多個水動力系統(tǒng)，然后采用相應(yīng)的方法模擬。

（5）對油藏巖石、流體的物理性質(zhì)及其相互作用的描述

主要包括地層巖石的壓縮系數(shù)、標準狀態(tài)下水的密度、地層水的體積系數(shù)、地層水的壓縮系數(shù)，油水、油氣相對滲透率和油氣高壓物性曲線等。這些巖石流體性質(zhì)描述資料使用的準確與否，對于油藏模擬結(jié)果影響很大。

（6）模擬井的射孔、產(chǎn)注狀況和井措施的體現(xiàn)

井的射孔情況是決定井開采對象最關(guān)鍵的因素。所以，數(shù)值模型中井的射孔、補孔、堵孔過程必須與實際情況在時間和層位上完全一致。模擬層和模擬實踐階段的細分，是保證開采對象和時間準確的重要手段。

油藏數(shù)值模擬是動態(tài)分析的研究內(nèi)容，理論研究難度及工作量均很大，并且我們從未涉及，但不能因為未研究或陌生而望而卻步。油藏開發(fā)是一項系統(tǒng)性工程，在油田開發(fā)過程中，提出的進行“多學科油藏研究”，測井解釋及資料處理占據(jù)非常重要位置，排在第二位。我們應(yīng)該積極主動地去參與這方面的研究，而不應(yīng)被拒之門外，對未研究的項目，進行深入細致的研究；對已有的成果，進行綜合整理，形成一項系統(tǒng)工程，為油田開發(fā)服好務(wù)。在油藏數(shù)值模擬方面，通過對流動單元的劃分、儲層參數(shù)預測、精細地質(zhì)建模等的研究，逐漸接觸動態(tài)、了解動態(tài)、研究動態(tài)、應(yīng)用動態(tài)，最終通過與油田密切合作，共同研究，形成一套可視化的油藏開發(fā)系統(tǒng)。

4 結(jié) 論

油藏開發(fā)是一項系統(tǒng)性工程，其中大部分技術(shù)實力都已具備，應(yīng)該將它們綜合在一起，進行深入細致地研究整理，形成一套系統(tǒng)，加以充分利用，只有這樣才能從多角度、全方位地為油田提供技術(shù)服務(wù)，在技術(shù)上引領(lǐng)油田開發(fā)市場。在研究過程中，從測井資料的用途及現(xiàn)有的技術(shù)實力出發(fā)，較為深入地分析了在整個油田開發(fā)過程中，測井資料所起的作用，可以顯見，在油田開發(fā)的各個環(huán)節(jié)均離不開測井資料，在不同的研究領(lǐng)域有不同的作用。而對測井資料的理解、掌握和使用方面，測井技術(shù)人員應(yīng)該更具優(yōu)勢。按照目前的發(fā)展趨勢及研究結(jié)果，分別從流動單元的劃分、儲層參數(shù)預測、剩余油分布研究、精細地質(zhì)建模、油藏動靜態(tài)擬合，以及油藏數(shù)值模擬等不同角度開展不同的研究，滿足油田不同研究的需要，最終形成一套以“動靜態(tài)綜合分析可視化系統(tǒng)”為主體的油田開發(fā)可視化系統(tǒng)。

［1］樂友喜，王永剛，張華軍. 儲層參數(shù)平面預測方法評價［J］. 地質(zhì)與勘探，2001, 3(5): 56-60.

［2］唐仁選. 歷史擬合的方法原理及其應(yīng)用［J］. 油氣井測試，1995(01)：48-60.

［3］林克湘，張昌民，等. 地面——地下對比建立儲層精細地質(zhì)模型[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1995.

［4］周賢文，湯達幀，張春書. 精細油藏數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］. 特種油氣藏，2008(04)：12-24 .

［5］靳彥欣，肖馳俊，楊景輝. 流動單元約束的油藏數(shù)值模擬研究[J].石油天然氣學報，2005(S6): 64-78.

Applications of Logging in Visual Study on Oilfield Development

ZHANG Chun-yu, LI Xiang

（Northeast Petroleum University，Heilongjiang Daqing 163000，China）

Visual study on oilfield development is system engineering; it includes all aspects of oilfield development. According to the actual oilfield development conditions，this research work should be carried out from four aspects of reservoir parameters distribution research, dynamic reservoir history matching and reservoir geological modeling and reservoir numerical simulation. In the study of reservoir parameters，new wells data and old well secondary interpretation data should be compared and analyzed for modeling in order to improve parameter prediction precision. The dynamic reservoir history matching and reservoir numerical simulation should adopt the method of the static and dynamic combination, which can improve the deficiency of the traditional method. In terms of geological modeling，based on development data of the oilfield, combined with the response characteristics of logging data, geological information can be extracted by modern mathematical theory to conduct geological modeling. Only by using the dynamic and static combination method, better visualization development of oil field can be achieved.

Visualization development；Parameter distribution；History matching；Numerical simulation

TE 122

： A

： 1671-0460（2015）03-0639-03

2014-09-26

張春雨（1988-），男，黑龍江大慶人，碩士學位，研究方向：油氣田的開發(fā)。E-mail：zhangchunyuhahah@126.com。