[发明专利]用于最佳油田开发的三维多模式岩芯及地质建模

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年5月1日提交的美国临时申请No.61/640,790的优先权。为了美国专利实践的目的，该临时申请的内容通过引用整体合并于本申请。

技术领域

本发明涉及地下油气储层的岩石物理结构的计算机化仿真，尤其涉及基于来自储层中的井的岩芯样本和关于储层的其他油田数据而进行的储层的岩石物理模型的确定。

背景技术

在石油和天然气工业中，地下油气储层的开发通常包括计算机仿真模型的开发和分析。这些地下油气储层通常为既含有石油流体混合物又含有水的复杂岩层。这样的储层模型的一个形式已公知为储层属性模型。对于这些模型，储层已被组织成单元的三维网格。

石油和天然气公司也已经开始依赖地质模型作为重要工具以增强开采石油储层的能力。储层和油田/气田的地质模型已变得日益庞大和复杂。在地质模型中，储层还被组织成多个独立单元的三维网格。

精确度越来越高的地震数据已允许两种类型的储层模型中的单元均处于25米面(x和y轴)间距的量级。对于公知为巨型储层的储层而言，单元的数量至少为数亿，并且会遇到公知为千兆单元大小(十亿单元或更多)的储层。

通常在3D模型属性计算上要花费数天或数周的计算机处理。然而，还没有很好地将引导地质相(guiding geological facies)数字地并入模型。来自初始模型引导的不适当算法会导致浪费数十亿的单元属性计算。

当表征并且开发储层油田时，已要求将涵盖整个3D储层的储层3D地质模型构建为提供用于储层规划的精确模型。岩相的精确表示是3D地质建模系统中的根本性输出。岩相基于来自于井的数据，并且建立为基础来预测不具有井数据的单元中的储层属性。多组可用数据中的一组已经是公知的由分析人员基于从井芯样本进行的观测而作出的地层岩石描述或表征。

传统上，已经基于从井芯样本获得的测量值和观测值来汇集和分析井芯数据，其中井芯样本是从井中感兴趣的多个深度处与井钻孔相邻的地层岩石得到的。就目前所知的是，已经手工绘制了岩芯描述，并且此后岩芯描述可通过手工绘图的纸件副本(或最好是扫描的图形图像)的形式来使用。用于储层模型的重要地质信息以各种各样的型式和形式呈现。该信息包括数字信息、文本串、图形图像、关联关系和绘图。这些已提出了通过总能以其它数据来操作的形式结合到储层模型中的挑战。

另外，这些类型的井描述数据的手工制备带来了如下挑战：基于井芯样本在井孔的整个长度上重复地绘制矿物成分、纹理、沉积结构的标准化图案十分繁重乏味。已由不同的人利用不同比例和大小的手工绘图来描述的不同井之间的相关岩芯描述数据通常也是个问题。在针对储层中数十个事件并且涵盖若干个井的绘图中的感兴趣的地层岩石特征的精确形状和大小的准确表示难以通过可靠且代表性的方式来得到。

井芯数据描述的图像或示意图本身不适宜于数字解释和建模应用。这些图像经常被扫描成图形图像文件以便后续使用，但是仍然基于对这种信息的原始分析和格式化来对分析人员提供表示了井芯数据描述的可视图像。这些图像仅能够以可视参考图片或图像的形式显示。

已发现油气储层中的地层岩石表现出两个级别的多孔性，其已被识别为大孔隙度和微孔隙度。基于大孔隙度和微孔隙度的相关存在，岩石中的油流特性显著不同。储层岩石中的这些多孔性级别中的每一个的识别和相关存在已经基于来自储层中的各井的岩芯样本的分析和实验室测量，尤其是充满油的类型1的微孔隙度。Clerke等在GeoArabia 2008,Vol.13,No.4,Application of Thomeer Hyperbolas to Decode the Pore Systems,Facies,and Reservoir Properties of the Upper Jurassic Arab D Limestone,Ghawar Field,Saudi Arabia:A“Rosetta Stone”Aproach中、以及Clerke在SPE Journal 2009,Permeability,Relative Permeability,Microscopic Displacement Efficiency,and Pore Geometry of M_1Bimodal Pore Systems in Arab D Limestone中描述了这一点。多孔性级别存在的识别与岩石空间架构的理解相联系。