油藏工程技术

在我国经济飞速发展过程中，石油作为一种重要的化石能源是功不可没的。如今，石油的开采逐渐遇到了越来越多的瓶颈，这也给油藏工程的研究带来了更多的挑战。近年来，我国在油藏工程的研究过程中，已经将众多先进的技术手段运用到了其中。有储层精细描述技术、储层自动识别技术、多学科油藏描述技术、剩余油综合描述技术、油藏数值描述技术以及油田开发规划方案优化技术。本文主要以油藏精细描述技术、多学科油藏描述技术为主，介绍它们的应用和发展。

精细油藏描述技术

主要内容

精细油藏描述是指油田进入高含水期后,对油田挖潜和提高采收率,以搞清剩余油分布特征、规律及其控制因素为目标所进行的油藏多学科综合研究[1 ] 。其主要任务是以剩余油分布研究为核心,充分利用各种静态和动态资料,研究油藏范围内井间储集层参数和油藏参数的三维分布,以及水驱过程中储集层参数和流体性质及其分布的动态变化,建立精细的油藏属性定量模型,并通过对水驱油规律、剩余油形成机制及其分布规律的深入研究,建立剩余油分布模型,为下一步调整挖潜及三次采油提供准确的地质依据[2 ] 。

发展前景

精细油藏描述研究是全球油田开发领域中的一个关键问题。自油藏地质师和工程师们集中地质、地球物理和油藏工程等多学科多专业联合攻关以来,取得了较大进展,从此油藏描述研究的发展方向,可以用“精细化”来形象地概括。“精”就是要定量化和提高精确度;“细”是描述的内容和尺寸愈来愈细,也就是分辨率要求愈来愈高。在新技术和新方法的推动下,精细油藏描述研究开始了由定性到定量、由宏观向微观、由单一学科向多学科综合发展的历程。现状

目前国内外精细油藏描述研究的主要内容一般包括: ①井间储集层分布及精细储集层地质

模型; ②开发过程中储集层性质的动态变化特征; ③开发过程中流体性质的动态变化特征;

④剩余油分布特征,关键问题是建立精细储集层地质模型,确定剩余油分布特征。

1. 2 国内外精细油藏描述技术水平

由于国内外精细油藏描述研究发展的历史过程不同,所需解决的具体问题也各有侧重,故形

成的研究技术也各有特点。

在沉积学方面国内外研究水平大致相当,但由于中国油气田以陆相储集层为主,在湖盆沉积

学方面形成了具有自己特色的沉积学理论和工作方法,并在石油行业制定了油藏描述沉积学研究规范,在油田开发工作中得到了很好的运用。

在地质学定量研究方面,国内外水平接近,都建立了几个定量地质学与原型模型研究基地,国外以美国Gyp sy剖面为代表,国内以滦平扇三角洲和大同辫状河露头为代表,通过定量地质

知识库的建立,为在更精细的尺度上描述和预测储集层的空间分布提供了可供参考的模板

[3 ] 。

在测井技术方面,国外公司在测井系列新技术的开发和应用上占有领先地位,而国内主要是

引进和开发利用国外测井技术。近几年来,国内在利用常规测井解决裂缝问题、进行水淹层和低电阻率油层解释等方面逐渐形成了自己的特色[ 4 ] 。

在开发地震技术上,国外有完整的技术体系,在新技术的开发和应用上处于领先水平,但在预测精度上仍然存在技术瓶颈,特别是对薄层的预测较难。国内仅部分地建立了自己的技术体系,对6m 以下的薄储集层还难以准确预测。

地质建模中的随机算法是目前的主要发展方向之一,国外已经建立了一套较成熟的算法体系,并形成了比较成熟的商业性软件,国内则以引进应用为主。

在层序地层学方面,国外以海相层序地层为起源,已经基本形成了较为成熟的理论体系,部分公司还制定了层序地层学的应用规范手册,在生产应用中取得了较高水平。中国层序地层学

研究初期以引进海相层序地层理论为主,近几年来在陆相层序地层学的研究探索中已取得了一系列的研究成果,但仍有一些陆相层序地层的理论问题还有待解决,特别是在应用中不同专家学者形成了不同标准,还未形成统一,给生产应用带来了一定的困难。在精细油藏描述的基础研究中,通过国家重点基础规划发展项目的攻关与研究,针对中国陆相沉积特色的储集层预测精度达到了“10m ×cm”级(平面上为__ 100m 以内,井剖面上为0. 1m 以内) 的水平,这一精度目前处于国际先进水平[5 ] 。

数字化油藏技术

数字化油藏是在统一的数据平台上, 利用多学科、多专业研究成果及信息所构建的多维虚拟油藏数据体, 对油藏进行数字化、可视化、智能化研究和管理的一项新兴技术。具体应用可表现为“四个平台”,即数据管理平台、综合研究平台、多学科成果展示平台和协同决策平台。数字化油藏是现代油藏管理技术在信息网络时代的延伸和发展, 建设数字化油藏可提高油田开发管理水平, 便于老油田开发调整部署, 实现油藏管理的现代化。

3数字化油藏体系结构设计

3. 1 系统结构设计

数字化油藏的体系结构按照功能模块化、应用层次化的原则进行设计, 充分考虑到以后的发展与扩充, 考虑到数据传输效率的影响。整个系统采用应用客户端和数据服务器的c/ s 模式进行开发, 采用模块化的分层结构, 从数据结构和可视化方式的差异上, 大体可划分为油藏地下三维可视化子系统( 简称地下系统) 、地面三维可视化子系统( 简称地面系

统) 和MIS 子系统。

3. 1. 1油藏地下三维可视化子系统搭建一个多学科共享的海量信息平台, 提供数据接口模块, 可以加载来自不同软件的勘探、开发专业数据, 共享多学科海量信息。地下系统的作用一方面真正实现勘探开发一体化, 对地震、地质、沉积、储层等多方面成果进行综合分析, 减少不确定性、实现多学科协同一体化研究; 另一方面可进行三维决策与汇报, 将三维数据体加载到多媒体汇报系统中, 实时对三维地震数据、解释成果、波阻抗反演、测井曲线、分层数据、油藏模型等成果进行交互可视化显示和汇报。

3. 1. 2地面三维可视化子系统应用先进的3DGIS技术集成地表相关信息, 可以实现在高清晰度卫星图片上实时观察设计井位目标的地理位置和地表情况, 避开村庄、河流、湖泊、沼泽等障碍物, 实现地上和地下目标综合分析, 优化井位设计。

3. 1. 3 MIS ( ManagementInformat ion System) ,即管理信息系统, 其接口组件的安装和运行, 可以实现与底层动、静态数据库的联接, 满足对油藏信息查询和数据分析的基本需要, 保证现有资源的最大化应用, 并可以与地下、地面系统中相关的钻井信息进行交互显示, 为研究人员及决策者提供更加准确、高效、全面的决策信息。

3. 2 协同工作环境建立

应用先进的网络办公自动化、信息数据库和三维可视化等相关软硬件技术, 集成一个强大的多学科研究环境, 将三个子系统串联起来协同工作。作用是保证各专业技术人员能够在同一环境下应用各类研究软件和数据库开展协同油藏描述和管理, 建立一个统一的油藏静、动态模型, 在此基础上, 结合高清晰度地表卫星照片辅助钻井地面设计。协同工作环境的建立更好地解决了勘探开发研究中一体化的协同问题、专业技术与信息管理不畅通的问题以及井位决策过程中的信息共享问题。

3. 3 具体实施过程

数字化油藏的具体实施过程可分为三个集成,即信息集成、应用集成和环境集成。信息集成是底层数据基础, 利用现有数据库, 开发通用数据接口, 形成各类信息的综合管理, 加强信息纵、横向的关联;应用集成是以3DGIS 为导航, 将各类专业软件成果进行三维环境下的可视化集成, 最终建立多维油藏数据体, 便于多学科成果检查和决策; 环境集成是在同一环境

下集成地面、地下、生产、研究等多学科信息, 项目团队可进行可视化的协同研究及方案决策。

综合研究后发现，现代油藏工程先进的技术手段有一个明显的发展趋势那就是“细致化、系统化”，而细致化主要就依赖着计算机（尤其是大型计算机）的发展以及先进算法（如神经网络）在油藏工程中越来越多的应用。

为了准确的描述油藏，我们需要从数学的角度，利用渗流力学知识建立地下油、气的流动方程，但是求解解析解费时费力。与此相反，利用计算机和先进的迭代算法对方程进行数值求解，既能满足准确度的要求又能满足工程的需要。除此之外，“细致化”的另一个表现就是油藏描述过程中三维图像处理技术的应用，这也得益于计算机及软件技术的发展。目前最有名的要数国外的PETREL软件。独有的三维可视化地质建模技术通过建立三维储层地质模型、定量形象分布油藏三维参数及几何形态、提高井间地球物理特性的内插精度来提高油藏精细描述的可靠性和准确度。它具有良好的人机界面,可以实现无极缩放,拖动漫游、三维旋转、全屏显示等交互操作,从而达到在三维空间中多角度观察和描述油藏,加深地质研究人员对油藏地质特征和油藏参数分布的认识,为地质、地球物理和油藏开发的一体化、高级可视化应用奠定基础,从而为油田详探、制订和调整开发方案提供重要依据。

“系统化”的发展趋势可以从数字化油藏的发展中明显看出。20世纪80年代，油藏地质研究由地质、物探、测井及油藏工程师相互配合、协同工作，效率较低。而如今的数字化油藏则能够迅速实现地质、地震、测井、开发动态等多专业成果信息的综合，利于一体化研究。再加之网络化的发展，将会为推进系统化打上一针强心剂，也许将改变整个行业的运作方式。