不同构造区特殊油藏数值模拟的地震信息约束机制研究

发布时间：2018-03-28 10:41

本文选题：地震属性　切入点：油藏数值模拟　出处：《中国矿业大学(北京)》2017年博士论文

【摘要】：中国大大小小的沉积盆地约236个,各地质构造演化阶段沉积盆地特征存在较大差异;不同构造区沉积盆地蕴含的油气资源也不尽相同。位于渤海湾裂谷系东北隅辽河盆地西部凹陷特殊的构造演化与沉积作用,形成了强还原碱性湖泊沉积环境,生成的生油岩具有较高的原生沥青含量;特殊的断裂性质控制原油更加稠化,加上构造运动对油气运移、成藏及后期的改造作用,形成了曙一区超稠油油藏的特殊性。位于渤海湾盆地南部的东营凹陷为复合断陷盆地,火山喷发活动在各个拉张、沉陷时期均有发生;火山活动与盆地构造演化、油藏之间关系密切;在为油藏生油期提供热源的同时,火山活动还为油藏提供了储集空间;多期次喷发的火山岩储层具有很强的非均质性,构造运动致使断裂系统更加复杂化,形成了孔、缝、洞广泛发育的滨三区火山岩油藏的特殊性。本文以辽河盆地曙一区超稠油油藏以及东营凹陷滨三区火山岩油藏为例,分别对不同构造区的特殊油藏进行研究。油藏三维空间动态变化模拟是油藏数值模拟的关键,但如何提高数值模拟的预测精度一直是传统油藏数值模拟面临的一个难题。随着三维地震技术的日趋成熟与发展,地震技术应用于解决油田开发后期剩余油分布问题逐渐引起学者的重视。本文为探索地震信息在特殊油气藏数值模拟研究中的应用,以石油地质、油藏工程、油层物理、采油工程、地球物理、测井、数学、计算机技术等为理论基础,通过地质综合分析、油藏工程分析、地球物理分析、油藏数值模拟与地震信息融合等方法,开展了油藏数值模拟地震信息约束机制研究;在此基础上,以中国东部的曙一区超稠油油藏和滨三区西部火山岩油藏为研究对象,开展了融合地震监测信息的超稠油油藏热采数值模拟、地震信息辅助下的火山岩油藏数值模拟与措施方案部署等研究。针对研究区的超稠油油藏,在油藏地质分析、三维地质建模基础上进行了地震资料与油藏工程综合分析,开展了地震信息约束的超稠油油藏热采数值模拟,模拟了SAGD蒸汽腔发育动态变化,并分析了蒸汽吞吐转SAGD开采方式后的剩余油分布情况,提出了措施方案进行优选预测。针对研究区的火山岩油藏,在地质综合分析的基础上,进行了地震敏感属性分析及油藏工程分析,开展了地震信息辅助下的火山岩油藏数值模拟和流线流管模拟,分析了剩余油分布情况,提出的措施方案在油田现场应用获得了高产稳产效果。利用岩石物理模型,通过地震正演,开展了油藏数值模拟地震信息约束机制研究。油藏属性变化与地震响应特征相关关系分析表明,油藏开发过程中孔隙中流体、孔隙压力、油藏温度等油藏参数的变化会导致地震响应特征的变化。基于地震岩石物理理论,地震响应信号与储层岩石物理性质之间存在一定的相关关系,据此,在建立岩石物理模型基础上,对油藏模型进行叠后地震正演,将油藏模型的静态、动态数据转换为弹性、声学参数,合成地震响应信号,并将合成地震响应信号与实测地震资料进行对比。由于油藏模型中井间储层、流体等属性的不确定性,合成地震响应信号与实测地震资料会存在差异,需要通过不断修正油藏模型井间属性参数,直到合成地震响应信号与实测地震资料接近一致。由此地震约束得到的油藏数值模型被认为是反映地下真实情况的油藏模型,从而提高油藏数值模拟的预测精度。基于油藏数值模拟地震信息约束机制,建立了地震信息约束下的油藏数值模拟流程,明确了关键技术。地震信息约束下的油藏数值模拟流程有别于常规油藏数值模拟,在三维地质模型建立基础上,确定合适的岩石物理模型,然后开展地震属性与油藏模型参数相关性分析、油藏模型叠后地震正演及特征分析,继而同步开展历史拟合及地震拟合,得到与生产历史数据、地震信息相一致的油藏模型,并以此为依据,研究剩余油分布规律。上述流程的关键步骤在于同步开展历史拟合及地震拟合,即采用整合地震和生产动态数据的历史拟合方法来演绎油藏历史,提高油藏数值模拟精度。应用时移地震约束下的油藏数值模拟方法,对曙一区超稠油油藏开展SAGD蒸汽腔数值模拟研究,模拟出SAGD蒸汽腔发育形态在三维空间里的变化情况。曙一区超稠油油藏位于辽河盆地西部凹陷西部斜坡带中段,经过多年的热采,蒸汽腔发育空间不断扩大,蒸汽腔的顶面越来越靠近油藏顶部,可能会使顶部的沥青壳融化,出现“开天窗”现象,使油藏开发陷入被动局面。因此,如何准确模拟出油藏中蒸汽腔形态的三维空间动态变化情况成为关注的焦点。针对常规数值模拟存在油藏三维空间动态变化模拟精度较低的难题,利用时移地震约束下的油藏数值模拟方法,开展SAGD蒸汽腔数值模拟研究。地震属性与油藏模型参数相关性分析表明,油藏热采过程中温度变化、流体置换、储层物性变化均会导致地震响应的变化,基于两期时移地震数据,找到了与蒸汽腔发育形态相关的信息。根据时移地震差异与油藏开发信息综合解释,地震振幅属性能直接反映地下蒸汽扰动引起的速度和振幅变化,不同时期地震振幅属性的差异反映了油藏蒸汽腔形态的动态变化。以此为依据,把常规生产数据和时移地震数据共同作为约束历史拟合的参数,同时开展生产拟合和地震拟合。在以生产数据约束保证井点拟合精度的前提下,利用时移地震数据提供的油藏井间动态变化信息,确定模型调整参数、调整位置及调整幅度,降低井间不确定性,通过修正得到更加逼近真实油藏的开发动态结果,既有效缩短了历史拟合周期,又精细模拟出SAGD蒸汽腔发育形态在三维空间里的变化情况。油藏观察井测温资料及实际生产数据验证了模拟结果的准确性。曙一区SAGD蒸汽腔数值模拟结果有效指导了油藏开发调整决策及开发调整方案编制。根据数值模拟剩余油分布结果及蒸汽腔空间展布情况,结合生产动态,在油藏剩余油富集区完善注采井网、优化工作制度能够取得较好的开发效果。设计了包含补孔、恢复注汽井、生产井提液、优化注汽量及注采比等内容的综合调整方案。数值模拟预测结果表明,推荐方案在8年后比基础方案增油7×104m3,提高采出程度2%;13年后比基础方案增油27×104m3,提高采出程度9%。应用地震属性约束的油藏数值模拟方法,对滨三区西部火山岩油藏开展数值模拟研究,认清了裂缝发育带在三维空间的分布规律。滨三区西部火山岩油藏位于济阳坳陷东营凹陷北缘,构造断裂系统复杂,裂缝发育认识不清。动态分析发现,该区开采过程中呈现典型的裂缝型油藏生产特征,即一旦含水突破,含水率上升速度快,油产量迅速递减。但由于油藏投产较早,裂缝测井资料缺乏,难以定量描述油藏和进行裂缝建模,油藏数值模拟精度较低,导致对油藏开采规律认识不清、方案部署调整方向不明确等难题。针对上述问题,开展了地震属性约束的油藏数值模拟研究。地震属性与油藏模型参数关系分析表明,本征值相干属性与火山岩储层分布及裂缝发育程度关系密切。综合分析研究区火山岩发育特点以及测井四性关系、岩心观察结果、开采曲线特征等,发现本征值相干体属性高值区一般发育致密玄武岩,是裂缝较密集的裂缝破碎带;相对低值区,裂缝发育较稀疏。地震反演属性与油藏模型参数关系分析表明,岩性越致密波阻抗值越高,高角度裂缝越发育;波阻抗属性在三维空间里的分布存在非均质性,与火山岩物性的非均质性有很好的对应关系。由于火山岩储层非均质性严重,地质模型精度较低,难以精确描述裂缝分布,因此将地震属性应用于滨三区西部火山岩油藏数值模拟,通过地震信息与油藏动态分析相结合的方法,正确认识裂缝分布与油藏开采规律。采用地震信息约束下的流线模拟方法,追踪油、气、水沿着压力梯度降落方向的运移轨迹,找出裂缝破碎带发育的优势方向。模拟结果表明,在逐步认清裂缝发育带在三维空间内分布规律的同时也改善了历史拟合,提高了油藏数值模拟精度。滨三区西部火山岩油藏数值模拟结果有效指导了油藏开发调整方案编制及钻井轨迹设计。根据地震属性约束的油藏数值模拟结果,滨674-21井区、滨674-19井区以及滨674-3井的西部剩余储量丰度较高,为优势潜力区。通过水平井挖潜剩余油、注水补充能量、蒸汽吞吐提高采收率等可行性研究,确定调整方案宜采用水平井挖潜剩余油为主;由于油藏非均质性强,水平井段应避开裂缝发育带。同时考虑井网部署,合理加密井网;尽量避开边水,优先考虑油藏中部和储层顶部位置,采取顶密边稀的原则部署井位。依据上述原则,提出了新井井位,并依据预测的裂缝发育带,引导井轨迹设计。本次研究成果在油田现场得到了实施和验证。目前完钻的水平井B674-P1投产初期日产油17t,为该区块其他老井平均产能的8-10倍,并且实现了高产、稳产,为该区块的产能接替做出了很大贡献。
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【学位授予单位】：中国矿业大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P618.13;P631.4

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