測井在油田開發可視化研究中的應用

張春雨，李 響

（東北石油大學， 黑龍江 大慶 163000）

測井在油田開發可視化研究中的應用

張春雨，李 響

（東北石油大學， 黑龍江 大慶 163000）

油田開發可視化研究是一項系統工程，它包含油田開發的方方面面。根據油田開發實際，分別從儲層參數分布研究、油藏動態歷史擬合、油藏地質建模、油藏數值模擬等四個方面開展此項研究工作。在儲層參數分布研究方面，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，提高參數預測精度。油藏動態歷史擬合、油藏數值模擬則采用動靜態相結合的方式，以改善傳統方法的不足。在地質建模方面，根據油田的開發信息，結合測井資料的響應特征，運用現代數學理論，將所需要的地質信息提取出來，進行地質建模。只有采用動靜態相結合的方法，才能夠更好地實現油田開發的可視化。

可視化開發；參數分布；歷史擬合；數值模擬

油田可視化開發實質是人們對油田地質、油藏開發等的認識、研究成果，通過技術手段，以可視化的方式，展現出來。其目的就是讓人們可以直觀看到油田開發的過去、現在和未來。油田開發可視化研究，包含油田開發過程的方方面面，除了一些基本問題外，還包括儲層參數分布研究[1]、油藏動態歷史擬合[2]、油藏地質建模[3]、油藏數值模擬[4，5]等內容。在儲層參數分布研究中，常用的方法有數理統計學的估值方法、地質統計學方法等。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，并未經過檢驗。只有利用將生產和注入的歷史數據輸入模型并運行模擬器，再將計算結果與油氣藏實際動態相比，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狀況認識不足以及油藏參數求取不準確，擬合的效果與實際投產資料存在較大差異。油藏地質建模是指反應油氣藏分布的基本特征和空間分布規律的地質實體。包括地質模型、滲透層模型、流動單元模型、定量的流體動態模型等。油藏數值模擬是隨著電子計算機的出現和發展而成長的一門新學科，在國內外都取得了迅速的發展和廣泛的應用。油藏數值模擬方法是迄今為止定量地描述在非均質地層中多相流體流動規律的惟一方法。數值模擬給動態分析提供了一種快速、精確的綜合性方法；但數值模擬效果的好壞，一方面取決于數模的好壞，另一方面，還取決于靜態資料的質量，只有在保證模型和資料質量及代表性的情況下，采用動靜態相結合的方法，才能達到滿意的效果。

1 儲層參數分布研究

在精細地質研究、油藏數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，直接影響建模的精度及注采方案的調整。對這兩個參數的求取，主要存在以下幾個問題：

（1）受測井系列及測井解釋技術的影響，基礎井、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。在小層數據庫的建立、精細地質建模中，只能靠硬性賦值，誤差很大。

（2）在厚油層中，采用加權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的滲透率和孔隙度的變化趨勢，給油田開發及動態分析帶來很大影響。

（3）不同開發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，造成各套井網間滲透率的分布差異顯著?；A井網主要采用橫向測井系列，解釋的有效滲透率普遍偏低；一、二次加密調整井分別采用水淹層測井系列和數字化測井系列，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構發生變化，導致滲透率增大。巖心實驗表明，巖心經過長期注水沖刷后，孔隙結構發生了一定的變化，導致孔隙度略有增加，泥質含量下降，滲透率明顯增大。一方面需要對老測井資料進行二次解釋，以統一解釋方法，規范誤差范圍；另一方面，對孔隙度、滲透率進行實時校正，以確保這兩個參數的變化能夠與油田開發進程相適應，確保油藏精細地質建模及數值模擬的可靠性。

（5）油藏描述的不確定性，主要是指井間參數的不確定性。目前對井間參數分布及變化規律的預測，尚沒有較好辦法。通常采用插值方法，包括對參數分布有一定反應能力的Kriging插值方法，都是在統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果。測井行業在儲層參數分布預測方面，具有明顯優勢，在儲層參數解釋方面有數十年的歷史，形成了多種行之有效的方法，雖然研究結果有待進一步驗證，但它們畢竟是一種對儲層分布規律研究更深一步的認識。

2 油藏動態歷史擬合

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注指標與實際觀測值靠近，來實現完善油藏數值模型的過程。油藏動態歷史擬合從動態和靜態資料相容性方面，全面檢查了我們以往對于油藏的認識，并與生產數據、監測資料的統計分析相結合，可以做到對于油藏地質、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歷史擬合模型，是研究院開發的黑油模型，該模型所擬合的結果，與已有的對油藏(動靜態)的認識不一致，誤差較大。如果通過動靜態結合的方式，利用不同井網間鄰井測井資料間的差異，結合油田開發數據進行綜合分析，運用現代數學手段，將能有效解決這一問題。

3 油藏地質建模

我國陸上油田進入高含水后期開發以來，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，為調整挖潛和三次采油提高采收率技術提供依據，開展了全面深入的開發精細地質研究。以密井網測井資料為基礎，將露頭研究分層次建模的思路大規模應用于地下，并結合其它數學方法，如模式識別方法，進行精細地質建模。在建模過程中，一維井剖面的各種地質參數，是整個油藏描述工作的基礎，油層厚度、孔滲飽、水淹等級等參數的解釋精度，直接影響儲層描述、剩余油描述、地質建模以及數值模擬的精度。目前影響儲層地質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和有效厚度，由于不同開發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校正（研究院在此方面已取得一定成績），使得不同開發時期的測井解釋參數具有可比性；另一方面根據測井資料的曲線形態，運用過程辨識、系統辨識、模式識別等現代數據處理手段，進行沉積相、沉積微相的識別。在相約束條件下，與單井儲層參數解釋及井間儲層參數分布預測相結合，進行確定性精細地質建模，其效果將會更好。在軟件方面，現在的精細地質建模正朝著三維可視化方向發展，常用的建模軟件有：EarthVision、Gasor、FCM、Petrel等四種。其中相控三維地質建模軟件FCM能夠充分利用現有的精細地質研究成果，實現相約束儲層建模和建立VIP數模接口，并可為Petrel提供數據接口，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，缺點是很難利用現有的沉積相帶圖和構造圖，隨機建模方法需要改進。EarthVision 軟件構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勢，可以接受EarthVision斷層網格數據實現可視化，但三維可視化功能不強。所有這些軟件都是在UNIX系統下開發完成的，只有FCM軟件通過LINUX操作系統，借助MPI應用軟件，實現并行數據交換的微機運行。而采油廠的地質工作人員很少接觸工作站或不熟，使得這些軟件很難發揮其真正效力。目前計算機的發展速度很快，測井行業擁有大量的計算機軟件人才和地質分析人員，他們的敬業精神及對參與未來市場競爭的渴望，十分令人欽佩。通過開發適合本地區的微機版儲層地質建模系統，將能夠進一步展示他們的才華，發揮他們的作用，對油田及測井行業的發展均有好處。油藏數值模擬是對于油藏描述結果和我們對于油藏開采過程認識的一個全面體現，它是取得對于油藏動態認識和預測調整措施效果的基礎。油藏數值模型通常包括儲層地質描述、油氣水巖石物理性質、井的生產歷史、井工藝措施等諸多方面的內容，它是實現油藏可視化開發的最綜環節。建立一個精細的實際油藏數值模型，需要考慮以下幾方面的內容：

（1）模擬區邊界劃定和邊井處理

研究區邊界劃定本來只是圈定一個研究范圍，但是采用數值模擬方法研究，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系，并且邊界盡可能選在壓力的平衡線上。對于多套井網綜合開采的開放式模擬區，邊界的選擇主要考慮對于油藏動態影響最大的井網形式。

（2）模擬區平面網格剖分

模擬區平面網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整對象，這需要靜態地質研究人員、動態分析人員和數值模擬人員共同分析，或者做一些數值實驗才能最終確定。

（3）數值模型對儲層地質特征的體現

在油藏數值模型中，對于儲層構造主要應體現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果。

（4）油藏初始壓力描述

首先要搞清模擬油藏是一個統一的水動力系統還是多個水動力系統，然后采用相應的方法模擬。

（5）對油藏巖石、流體的物理性質及其相互作用的描述

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

（6）模擬井的射孔、產注狀況和井措施的體現

井的射孔情況是決定井開采對象最關鍵的因素。所以，數值模型中井的射孔、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。

油藏數值模擬是動態分析的研究內容，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。油藏開發是一項系統性工程，在油田開發過程中，提出的進行“多學科油藏研究”，測井解釋及資料處理占據非常重要位置，排在第二位。我們應該積極主動地去參與這方面的研究，而不應被拒之門外，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，形成一項系統工程，為油田開發服好務。在油藏數值模擬方面，通過對流動單元的劃分、儲層參數預測、精細地質建模等的研究，逐漸接觸動態、了解動態、研究動態、應用動態，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系統。

4 結 論

油藏開發是一項系統性工程，其中大部分技術實力都已具備，應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，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服務，在技術上引領油田開發市場。在研究過程中，從測井資料的用途及現有的技術實力出發，較為深入地分析了在整個油田開發過程中，測井資料所起的作用，可以顯見，在油田開發的各個環節均離不開測井資料，在不同的研究領域有不同的作用。而對測井資料的理解、掌握和使用方面，測井技術人員應該更具優勢。按照目前的發展趨勢及研究結果，分別從流動單元的劃分、儲層參數預測、剩余油分布研究、精細地質建模、油藏動靜態擬合，以及油藏數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“動靜態綜合分析可視化系統”為主體的油田開發可視化系統。

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

［2］唐仁選. 歷史擬合的方法原理及其應用［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模型[M]. 北京：石油工業出版社，1995.

［4］周賢文，湯達幀，張春書. 精細油藏數值模擬研究現狀及發展趨勢［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。E-mail：zhangchunyuhahah@126.com。