基于几何形态的准确刻画夹层三维分布的表征方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地指一种基于几何形态的准确刻画夹层三维分布的表征方法。
【背景技术】
[0002]伴随着油田勘探开发的深化，我国大多数油田已进入高含水开发阶段，这时仅靠传统的油藏描述方法已不能满足现代油田开发的要求，人们迫切需要更加精细、有效的油藏描述技术和方法。夹层岩性致密，孔隙度、渗透率都非常低，夹层把厚油、气层分成多个独立的流体流动单元，是影响开发过程中流体运动和分布的主要因素，是影响储层流体流动的关键因素。作为储层精细表征的重要内容，夹层的几何形态为准确确定夹层分布提供了依据，对剩余油的分布具有重要的影响和控制作用。现有的建模技术，多采用统计的方法对夹层分布进行表征，不能准确刻画夹层的几何形态，如夹层的产状、分布规模等，更不能对不同环境下形成的夹层进行成因解释和准确预测，影响了剩余油的准确预测。
[0003]基于这一背景，需要找出一种既能反映夹层空间展布特征，又能进行沉积学解释和应用的夹层预测方法已成为油藏描述中的一项难题和近切需求。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于几何形态的准确刻画夹层三维分布的表征方法。该方法在统计夹层的几何形态参数、夹层类型等形成知识库的基础上，预测夹层类型，建立标准夹层三维面方程。对钻遇夹层进行逐一识别，依据钻遇井点的夹层的组合，表征夹层的几何形态，优选夹层的模型函数；根据函数拟合夹层数学模拟参数，建立夹层三维空间分布模型，再将夹层模拟结果镶嵌在地质模型中。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供的一种基于几何形态的准确刻画夹层三维分布的表征方法:包括以下步骤:
[0006]I)建立夹层的知识库
[0007]根据前人的研究、露头调查结果和物理实验模拟，对夹层几何形态参数进行了统计分析，建立夹层的知识库；
[0008]2)根据建立夹层的知识库预测夹层类型；
[0009]按照知识库中的夹层特点，给出可能的夹层几何形态类型，包括板状、梯形状、阶梯状、曲面状、曲梯状，以及夹层的对称性，包括对称，上优、下优、左优和右优；
[0010]3)建立标准夹层三维面方程
[0011]根据数学函数回归法建立夹层纵向模型的函数，利用形态相似的原型函数来拟合特定的夹层形态特征，给出不同类夹层的数学原型函数；
[0012]4)井中夹层识别
[0013]根据岩心、测井资料对预测区内的各井点的情况，对目标区内多个井中的目标小层内的夹层进行识别，确定不同井中的夹层的位置、厚度，初步确定了各夹层在夹层面中的位置；
[0014]5)井间夹层预测
[0015](a)根据不同井点钻遇的夹层情况，对不同夹层间的关系进行初步分析，将不同离散的夹层点纳入到不同的夹层面中去，实现由点到面的初步转化；
[0016](b)确定夹层的三维形态，选取相应的形态参数方程
[0017]依据钻遇井点的夹层的组合，表征夹层的几何形态，选取步骤3)已建立的符合该夹层的模型函数；
[0018](c)根据函数拟合夹层数学模拟参数，建立夹层三维空间面
[0019]针对夹层钻遇情况，结合步骤I)统计所得的夹层形态参数如走向、倾向、倾角、形态统计参数，优选出与之相对应的函数方程，通过函数拟合夹层数学模拟参数，确定最终的夹层数学函数模型，利用上述函数并结合井点夹层的识别情况，基于沉积成因，拟合基于单井钻遇夹层点、多井钻遇夹层点时的夹层三维表面，预测夹层的三维分布；
[0020]6)夹层面镶嵌与夹层模型
[0021]基于建模软件将步骤2)所确定的夹层类型用步骤5)得到夹层的空间面网格化为空间点，通过夹层厚度知识库确定网格点的夹层属性特征；将带有属性点的夹层空间描述数据加载到建模软件中建立的三维地质模型中，利用替代的方法将原来模型中的砂质网格替换为夹层网格，实现夹层在砂层模型中的套合，最终形成模型中夹层的三维空间表征。
[0022]进一步地，所述步骤I)中，几何形态参数为大小、形态、对称性、倾向与流线的关系、倾角、厚度、宽度、延伸长度和空间。
[0023]再进一步地，所述步骤3)的第(a)小步中，数学原型函数为5个，分别为:
[0024]a) Y = a*exp (b/X)
[0025]b)Y = M(l-ae_bx)3
[0026]c)Y = l/(a+be_x)
[0027]d)Y = M/(l+ae_bx)
[0028]e)Y = a+b/X
[0029]其中:a、b、M均为系数，随夹层几何形态以及规模大小的不同而变化；如a)式中0.8〈a〈9、30〈b〈42 且 X>0 ；b)式中 M>0、b〈l、a>0 ；
[0030]c)式中 a〈l、b>0 ；d)式中 M>0、b〈l、a>0 ；e)式中 1.5<a<4.5、518〈b〈1965、X>0 且Y>0 ；X和Y分别为夹层在纵剖面上的横、纵坐标，单位为米。
[0031]再进一步地，所述步骤5)中夹层数学函数的建立需要以步骤2)、3)，4)为前提，优选出该类型的数学函数方程，并对非线性函数进行预处理，实现了非线性方程到线性方程的转换；通过函数拟合夹层数学模拟参数，确定最终的夹层数学方程。
[0032]再进一步地，所述步骤6)夹层模型在砂体模型中的套合是先将夹层的空间面网格化为空间点，通过夹层厚度知识库确定网格点的夹层属性特征；将带有属性点的夹层空间描述数据加载到建模软件中建立的三维地质模型中，利用替代的方法将原来模型中的砂质网格替换为夹层网格来实现夹层在砂层模型中的套合。
[0033]本发明中基于夹层几何形态的准确刻画夹层在三维地质模型中的分布，创新实现了基于几何形态的夹层空间曲面建模方法，形成了基本的空间数学函数模型。一方面克服了由于空间属性点数据少无法用常规插值方法实现曲面建模的技术限制，另一方面将三维空间问题分解为两个二维平面问题，简化了算法。在构建侧积夹层空间数学模型的过程中，首先根据特定侧积夹层在平面和纵向上的分布及形态特点，分别建立起侧积夹层在平面和纵向上的二维数学表达模型，并通过两者的联合应用实现在三维空间上对侧积夹层面的描述，采用这种方法可满足现有数据资料的要求，并能够精确描述侧积夹层曲面在空间上的形态特征。为后期剩余油的分布研究具有指导性的意义。
【附图说明】
[0034]图1为基于曲梯状数学模型模拟的夹层的空间展布形态图；
[0035]图2为点坝体底图坐标校正图；
[0036]图3为平面投影线及法线标定图；
[0037]图4为侧积夹层纵向模板创建；
[0038]图中，A为点坝体I图、B为点坝体2图、C为点坝底图、D为模型成果图；
[0039]图5为夹层空间分布的镶嵌与模型中的夹层三维分布图；
[0040]图中，A为夹层模型、B为三维地质模型、C为夹层镶嵌模型。
【具体实施方式】
[0041]为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
[0042]大庆油田萨北地区主体油层为曲流河储层，储层内主要由侧积点坝构成，侧积点坝中的侧积体之间有斜向发育的泥岩夹层发育，对提高该区的油气采收率具有很大的影响。但目前的商业化建模软件不能给出砂体内的侧积泥岩夹层的准确位置，从而使得剩余油的预测与提高采收率工艺失效，影响了油田的开发。针对此，必须采用新的方法和技术对夹层的展布进行精细的预测，本发明采用以下思路，来进行夹层的准确表征。
[0043]1、建立夹层的知识库
[0044]根据前人的研究、露头调查结果和物理实验模拟，对夹层几何形态参数进行了统计分析，建立夹层的知识库。其中，夹层几何形态参数包括类型(泥岩和钙质)、大小(20?800米)、形态(平板状、平梯状、阶梯状、弯梯状、曲梯状)、对称性(对称状、左优状、右优状、下优状)、倾向与流线的关系(70?110度)、倾角(5?12度)、厚度(0.2?1.5米)、宽度(50?300米)、延伸长度(50?900米)；
[0045]据大庆油田萨北地区主体油层内夹层几何形态统计数据发现，侧积夹层垂向分布密度约I?2m/条，厚度多数较薄，侧向分布密度约为20?30米/条，倾角约5?12°，延伸长度小于1/2曲流波长，宽度只相当于侧积体宽度的一半左右，约50?300米。
[0046]2、根据建立夹层的知识库预测夹层类型；
[0047]以某井区曲流点坝中的夹层为例，依据岩心观察所得知识库表明，其夹层为泥质夹层，其空间形态为曲梯状形态，下部较上部为宽，整体上倾向与河流流线近垂直，倾角9度，钻遇点位于夹层的中上部、中下部和夹层的右下部，三个夹层其大小随河流的摆动和点坝的迁移而减小，但其形态基本一致，边界以终期废弃河道为界，顶面以点坝顶为界，底界约在点坝砂体的中下三分之一处。其形态基本上为一种曲梯状。
[0048]3、建立标准夹层三维面方程
[0049]根据工区内夹层数据推断，夹层空间几何形态的曲梯状特征，筛选出夹层原型函数有5种，分别为:
[0050]a) Y = a*exp (b/X)
[0051]b)Y = M(l-ae_bx)3
[0052]c)Y = I/ (a+be_x)
[0053]d)Y = M/(l+ae_bx)
[0054]e) Y = a+b/X
[0055]其中:a、b、M均为系数，随夹层几何形态以及规模大小的不同而变化；如a)式中0.8〈a〈9、30〈b〈42 且 X>0 ；b)式中 M>0、b〈l、a>0 ；
[0056]c)式中 a〈l、b>0 ；d)式中 M>0、b〈l、a>0 ；e)式中 1.5<a<4.5、518〈b〈1965、X>0 且Y>0 ；X和Y分别为夹层在纵剖面上的横、纵坐标，单位为米。
[0057]本模拟采用的原型函数为b)式，SP Y = M(l