裂缝建模技术

xuxingan2010pet

Petrel 裂缝分析与裂缝建模技术
1．        裂缝型油气藏分布及裂缝认识方法
1）        低渗油藏的主要特点
2）        裂缝认识方法：通常我们容易在岩心描述数据中获得厘米级的裂缝数据，在地震断层数据中获得公里级的裂缝数据，在露头数据中获得米级、十米级的裂缝数据。
2．        裂缝建模理论基础
3．        裂缝建模理论难点
4．        Petrel软件裂缝建模
1）裂缝强度曲线生成
2）裂缝古构造挠曲度分析
3）裂缝与断层距离分析
4）开发动态对裂缝发育的认识
5）裂缝发育方向分析
6）裂缝强度属性模拟
7）裂缝强度约束下的DFN模拟
8）模型粗化
5.        影响裂缝发育的地质因素很多，各种因素互相作用，使裂缝分布难以预测。一般从三个角度来进行，一是针对构造应力场和曲率，二是用统计地质学预测井间裂缝分布，三是充分利用地震资料预测裂缝的空间分布。



裂缝性储层地质建模技术
1、        裂缝表征参数描述
1）        裂缝的倾角频率分布图
2）        裂缝的间距分布图
3）        裂缝的方位分布图
2、        裂缝的测井识别
3、        裂缝的空间分布预测
1）        构造恢复法
2）        有限元法
3）        光弹模拟实验

裂缝建模软件ReFract简介
1、        目前有哪些裂缝建模技术
1）        地质力学模拟（Geomechanical Modeling）
模拟过程极为复杂。
主要依据是构造恢复。
过分简化了裂缝成因，只考虑构造变形，而忽视了岩性分布、岩石物性、和其他复杂地质现象对裂缝发育的影响。
2）        离散裂缝网络（Discrete Fracture Network，DFN）
对裂缝的模拟采用离散的方法。
非常依赖井中成像数据。
可以较精确的模拟近井位置的裂缝分布，对远离井位的裂缝描述精度较差。
只能使用地质与地震属性的二维分布图来制约裂缝模型的生成。
因此，只适合有大量成像井的区域，而不适合少井的勘探区域。

3）        连续裂缝分布模型（ Continuous Fracture Models，CFM）
与传统地质建模相同的三维空间网格。
裂缝属性分布在整个三维空间，是真正意义上的三维裂缝分布模型。
任何裂缝描述数据类型都可用在裂缝描述和建模中。
可以直接应用现存的地质模型，充分利用已知的裂缝地质要素属性（例如岩性分布、孔隙度分布、相分布等），进行裂缝描述与建模。
充分利用三维地震属性对裂缝描述和模型进行约束。
并非一定需要井中成象数据，有岩芯或测井数据即可。个别情况下甚至可以不用井数据。

2、        ReFract裂缝描述与建模工作流程
1）        第一步：井数据的解释
2）        第二步，筛选与裂缝发育有关的地质与地震属性，并对它们的重要性进行分级。
3）        第三步：用地质和地震属性训练和试验非线性神经网络，确定裂缝要素（地质与地震属性）与裂缝分布参数之间的非线性关系。
4）        第四步：计算裂缝分布的各参数，生成三维裂缝连续分布模型，以及据此推出的三维裂缝离散分布模型，和各种裂缝分布的平面、剖面图。
5）        第五步：如有必要，可将生成的裂缝三维模型输出至地质建模软件（例如Petrel）或直接输出至数模软件（例如Eclipse）。
3、        SPE92031


裂缝软件：
1、        Fraca,FRS(Fracture),RC,
2、        MDI,IES,TerraStation,EPS,SMT软件,
3、        裂缝建模流程储层裂缝发育具有极强非均质性，其描述和预测难度非常大。FracPerm提供了一种便捷且有效的解决方案。它是一个基于Windows的裂缝网络随机模拟程序，同RMS软件完全的整合在一起；用户可以根据裂缝成因的不同，选择合适的算法自动产生裂缝趋势模型，包括与断层的距离、曲率计算或应力模型等；同时，用户可以根据已有的裂缝分布认识自定义趋势模型；然后利用趋势、井点数据及裂缝知识库对离散裂缝网络进行随机模拟；它能快速地对裂缝对井的影响进行储层连通性评估。

1.        关于用成像测井资料建立裂缝模型的问题
各位高手，这里请教个问题！

在裂缝建模过程中，涉及到了很多裂缝的参数，这里有一些疑问，请高手指教：

1：在第一步输入数据的时候，Azimuth（字面意思是方位角）到底是倾向还是走向？

2：在建立裂缝密度的过程中，SETTING对话框里有Log sample interval 和Window length一直没搞懂是什么意思，如果这2个默认值1和5改变的话，若改成0.1和20，那么密度值也会发生变化，请问是什么意思这2个参数。

3：在create dfn的时候，geometry里的shape2个参数，分别表示什么意思，延伸率？是由露头确定么，对裂缝属性的计算影响大不大？

4：在create dfn的时候，同样在geometry里的裂缝长度参数设定，默认值是mean=500m，这个是从露头观察出来的吧？那我们工区露头观察的裂缝范围为0.1—10m，平均也就5m，如果按这个数据输入的话，那基本都是些很小很小的裂缝，速度也会受很大的影响，请问这种情况怎么办？

5：在粗化DFN模型的时候，先要用计算器计算开度和渗透率的值，Aperture和Permeability,通常这里有个关系式，如:Aperture=sqrt(surface_area)/5000,渗透率通常只是开度的一个关系式。这些公式如何获得呢，我们这边得到的是成像测井的解释结果，中间计算公式向测井询问后给出这样的公式：

W=a*A*RXOb*RM(1-b)

其中：W=裂缝宽度



A=由裂缝造成的电导异常的面积



RXO=地层电导率（一般情况下是侵入带电阻率）



RM=泥浆电阻率



a, b=与仪器有关的常数，其中b接近为零



A, RXO都是基于标定到浅侧向电阻LLS后的图像计算的。

这个公式与电阻率有关了，请问这个情况怎么计算出裂缝开度和渗透率呢？？

6：粗化后得到IJK三个方向的渗透率，手上有个试井解释的渗透率，那么IJK三个方向的渗透率和试井解释的渗透率有什么关系么，可以这样做不，三个方向的渗透率之和就是试井解释的渗透率，不考虑矢量和。渗流力学学得不好，还请多多见谅：）

2.        裂缝建模中成像测井的数据格式是什么样子的呀  
我用的格式如下：well  md  dip  azi
采用 point well data format导入应该没问题。


3.        有100口井在平面上一组裂缝线，井和井间知道动态链接的裂缝线，怎么能投影到模型里做裂缝模型，遵守裂缝线走向：
突然想到的，似乎可以实现，但是没有经过测试：
1、老套路，把Polygons做Surface，算法还是Artificial algorithms，参数已经给你说过。结果我们暂称SurfaceA
2、Make simple grid，做一个方盒子网格，垂向和横向要足够精细。结果我们暂称GridB
3、在GridB基础上构建Facies Model，使用Assign value的办法，输入Surface就是SurfaceA。结果我们暂称FaciesC
4、把FaciesC转换为Seismic（这需要一个地震数据作Template）。结果我们暂称SeismicD
5、把SeismicD改成Ant模板，然后使用SeismicD做Automatic fault extraction。其结果断片数据我们暂称FPatchesE
6、Create discrete fracture network，使用Deterministic算法，数据源使用FPatchesE
另一个可能性方案：
1、创建一个新模型
2、利用Polygons直接作垂直断层
3、把垂直断层转换为Fault Surfaces
4、然后从上面方案一所作步骤6，输入为这些Fault Surfaces
方案一的优点在于我们可以对于裂缝的倾角、方位角作一些变化或者朦胧化处理。缺点就是要应用到地震模块还有Ant Tracking许可的问题也比较突出。

4.        我注意到这个工作流程是从FMI的解释中统计一个裂缝密度或者裂缝发育强度开始，然后把这个强度使用一种普通的建模插值算法进行内查外推到整个三维工区范围。把发育强度转换为离散的断片儿。通过经验公式从断片儿大致推算出开度，并假设了开度和渗透率的直接线性关系。所以这个强度的分布最终决定了渗透率、孔隙度的基本分布。


5.        RC2油藏描述地质建模软件是集多年从事油藏描述地质建模服务的经验而发展起来的专业性油藏地质建模软件。
　　RC2油藏地质建模软件是以地质统计学为基础的油藏描述核心技术，突出综合，能利用已有的各种已知资料，提高钻井成功率，最大程度提高收益。

主要特点：

　　RC2软件不同于其他地质建模软件，常规的地质建模软件都只能利用测井资料、地震构造资料，使用克里金等地质统计手段进行地质建模，而在井少的地区或构造比较复杂的地区，由于没有很好地利用地震资料的岩性信息，因此效果往往不好。RC2软件在利用测井、地震、钻井等信息上，走在了别的公司的前面。其特点主要有：

随机地震反演的垂向分辨率可达2至3米，远远高于其他确定性地震反演的分辨率，可以满足精细油藏模型的约束要求。特别适宜于薄夹层油藏描述和地质建模。该随机地震反演软件由于有高达2至3米的分辨率，为在地质建模中充分使用地震信息提供了可能。尤其在海上井少的地区，能否用好地震资料对于地质建模是个关键。
独创的神经网络裂缝模拟已获得满意的实际应用效果，为同类软件所不具有。目前还没有见到同类的技术来预测裂缝。该裂缝模拟模块通过神经网络和模糊逻辑技术综合考虑各种与裂缝有关的因素，对裂缝性油气藏进行描述。通过该模块，用户可以将地质、地球物理和油藏工程资料综合到裂缝性油气藏中。
地质统计建模功能远远多于任何其他地质建模软件。RC2软件有多达近20种的地质统计和模拟算法。尤其在孔隙度建模中能利用地震反演所得的密度资料来区分岩相，采用两步法建模技术，通过岩相约束建立孔隙度模型，使孔隙度模型更加可靠。
　　　　

RC2独一无二的云变换技术在从孔隙度模型建立渗透率模型的过程中独辟蹊径，更加尊重数据间的非线性特点，保留了最感兴趣的高渗透率和低渗透率数据，使结果更加可靠。
RC2软件是一体化的产品，在RC2软件中从随机地震反演，地质统计建模到用流线流动模拟器评价所建油藏模型，整个过程都是综合可调的，这将大大地提高工作效率。另外，流动模拟结果用于帮助我们验证最终的油藏模型，最终提供具有充分的可信度和高质量的结果。
软件应用情况

　　RC2软件系统是一套完整的一体化油藏地质建模软件，包括10个应用模块，涵盖构造建模、属性建模、裂缝建模、地震反演、空间数据分析、模型分析、储量计算、三维可视化到流线流动模拟等各个功能。RC2软件适用于各种类型的油气藏建模，在世界各地都获得了巨大的成功。
由于我国大部分油田及含油气坳陷的地质环境很复杂，迫切需要先进的技术，尤其是裂缝性油气藏。RC2软件在解决裂缝性油气藏以及充分利用地震资料将其加入到地质建模中等方面都具有独到之处，适用于勘探、油藏精细描述和开发的各个阶段。

6.        断裂构造的一类，指岩石裂开而裂面两侧无明显相对位移者（与有明显位移的断层相对）。
　　节理是很常见的一种构造地质现象，就是我们在岩石露头上所见的裂缝，或称岩石的裂缝。这是由于岩石受力而出现的裂隙，但裂开面的两侧没有发生明显的（眼睛能看清楚的）位移，地质学上将这类裂缝称为节理，在岩石露头上，到处都能见到节理。
　　按节理的成因，节理包括原生节理和次生节理两大类。
　　原生节理是指成岩过程中形成的节理。例如沉积岩中的泥裂，火花熔岩冷凝收缩形成的柱状节理，岩浆入侵过程中由于流动作用及冷凝收缩产生的各种原生节理等。
　　次生节理是指岩石成岩后形成的节理，包括非构造节理（风化节理）和构造节理。
　　其中构造节理是所有节理中最常见的，它根据力学性质又可分两类：张节理和剪切节理。前者即岩石受张应力形成的裂隙，后者即岩石受切应力形成的裂隙。沿最大切应力方向发育的细而密集的剪切节理，称为“劈理”。
　　通常，以节理与岩层的产状要素的关系而划分为四种节理：
　　走向节理：节理的走向与岩层的走向一致或大体一致。
　　倾向节理：节理的走向大致与岩层的走向垂直，即与岩层的倾向一致。
　　斜向节理：节理的走向与岩层的走向既非平行，亦非垂直，而是斜交。
　　顺层节理：节理面大致平行于岩层层面。
　　前三种最为常见。
　　其次，节理的分类还可以节理的走向与区域褶皱主要方向、断层的主要走向或其他线形构造的延伸方向等关系而进行，可划分为三种：
　　纵节理：两者的关系大致平行。
　　横节理：二者大致垂直。
　　斜节理：二者大致斜交。
　　如果褶皱轴延伸稳定，不发生倾伏的话（水平褶皱），则走向节理相当于纵节理，倾向节理相当于横节理，斜向节理相当于斜节理。
　　在认识节理的形态及其名称以后，也可以适当地作些力学分析研究，如节理与褶皱的关系，节理的形态与受力的关系等。

　地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层。

剪裂缝是由剪切应力形成的裂缝，多成对成群出现，裂缝面平整、光滑、裂缝面两壁常闭合，裂缝延伸较远，分布希密有规则。

　　张裂缝是由张应力形成的裂缝，多分布于背斜构造的轴部，垂直于最大应力方向，平行于压缩方向，裂缝面较粗糙、不平整，裂缝两壁常张开被矿脉所填充，裂缝延伸距离较短，常成组出现，分布希密不规则。

在形成构造的营力作用下产生的裂缝叫构造裂缝。在溶蚀、风化、热胀、冷缩、压实、失水等因素作用下形成的裂缝叫非构造裂缝。

原生裂缝是指岩石在成岩过程中产生的裂缝。如沉积岩在成岩过程中因失水收缩而产生的裂缝；岩浆岩在岩浆冷凝过程中产生的裂缝等。

7.        MVE裂缝预测软件

8.        目前世界一半以上的石油天然气产自天然裂缝性油气藏。21世纪裂缝性油气藏将是油气增储上产的主要领域之一。在我国，裂缝性油气藏分布也非常广，在我国油气生产中占有非常重要的地位。然而，裂缝性油气藏由于孔隙度低，非均质性强且裂缝分布复杂，与孔隙性油气藏有本质的区别，使得裂缝性油气藏的开发成为当今世界石油界公认的难题。随着对裂缝性油气藏研究的不断深入，对裂缝性油气藏的认识也越来越深入，积累的经验也越来越丰富。裂缝性油气藏开发的关键问题是天然裂缝的研究和处理。对裂缝的几何、地质参数分布及渗流特征进行较全面而准确的了解，是有效开发裂缝性油气藏的基础。

9.        什么是裂缝？根据不同的观点能给出各种定义，但从严格的地质力学的观点看，裂缝是失去结合力的表面。天然裂缝的产生归因于各种地质因素如：（1）形成褶皱和断层时的地壳变动；（2）覆盖层的深度侵蚀，将通过各个薄弱面形成一个差异应力；（3）当岩石属于页岩或泥质砂岩时，由于失水而引起的岩石体积收缩；（4）火成岩在温度变化时体积的收缩。

裂缝的分类方法很多，基点不同，结果形式也不同。

（1）根据应力方向和裂缝扩展形式，可将裂缝划分为三种基本类型：扩张裂缝、剪裂缝、拉张裂缝。

（2）按地质力学的观点，天然裂缝分为两大类：构造裂缝与非构造裂缝。构造裂缝又可细分为区域构造裂缝和局域构造裂缝。非构造裂缝中，将干燥失水收缩、脱水、热收缩、矿物相变等形成的裂缝归为原生裂缝；由于风化、剥蚀、岩熔等表面作用产生的裂缝称为次生裂缝。

（3）按水动力学观点，裂缝开度既能反映裂缝的导流性质，也能间接反应裂缝规模，所以在油藏工程中是依据裂缝开度来划分裂缝级别的。大裂缝：开度>100μm；小裂缝：开度50～100μm；微裂缝：开度10～50μm；毛细裂缝：开度<10μm。

（4）基于地质准则的裂缝分类：一个油藏地质史是直接与破裂过程有关的。因为在裂缝的形成过程中构造作用和地质环境(岩性)起了主要作用，所以任何一种裂缝分类必须考虑到这些准则。它们又可分为如下几种。

①与褶皱相联系的裂缝。  

a.纵向裂缝：沿着褶皱轴。

b.横向裂缝：垂直于褶皱轴。

c.对角裂缝：与褶皱轴有关。

②与应力状态有关的裂缝。

a.共轭裂缝。

b.非共轭(正交的)裂缝。

③与地层有关的裂缝。裂缝的大小和密度的变化取决于其所在层的岩性和厚度。根据获得的结果把裂缝划分为两类。

a.一级裂缝，指切穿若干层岩石的裂缝。

b.二级裂缝，指局限于一层岩石里的裂缝。

裂缝分类与描述的研究建立了天然裂缝的基本形态、宏观地质特征、流动特点等的直观认识和基本概念。生产中，描述裂缝的主要参数包括裂缝孔隙度、裂缝宽度与长度、裂缝密度、裂缝面倾角和方向、裂缝间距等。一般讨论裂缝的各种特征，诸如大小、方向和种类等，在空间的变化是如此的不规则和复杂，以致描述这样的一个油藏要比常规的油藏困难得多。因此，对裂缝油藏的研究必须遵循特殊的方式，从考虑单一裂缝的局部基本特征开始，以后再继续考察多裂缝系统。在各组裂缝中间建立关系时，使用对比、确定趋势和参数外推等方法，在油藏范围上考察局部的相互关系。单一裂缝参数指的是裂缝固有的特征，诸如裂缝的张开度(宽度)、长度和形态等。如果单一裂缝是与油藏的环境有关，将得出另一种基本特征即裂缝的方向。多重裂缝参数是指裂缝的排列（几何状态），它将进一步导出称为基质岩块的体积单元。裂缝的数目以及它们的方向直接与裂缝的分布和密度有关。当裂缝密度与岩性有关时，可以得到一个称为裂缝强度的参数。

目前油藏地应力与裂缝系统定量描述技术的研究已取得较大进展。这些方法按其功能大致可分为三类：静态测试、力学模拟和动态分析。

    ⑴静态测试方法。譬如：露头观测、岩心分析、古地磁测试、声发射微地震、测井解释等。该类方法可直接获得裂缝的宽度、缝高、倾角、走向等几何特征，也可观测到裂缝面的粗糙度、充填性、受剪类型等裂缝性质。但是，由于井的限制、穿透度的限制和工程施工的影响，这类方法只能给出油藏表层介质应力及裂缝的统计分布特征。

    ⑵力学模型法。该方法基本原理是建立岩体的力学模型，拟合构造应力场，并应用岩石破裂准则定量预测裂缝分布。此类方法主要包括有限单元法（弹–粘–塑性模型）、板壳模型法等。

    ⑶动态分析法。主要包括干扰试井分析、示踪剂检测分析、开采动态数据分析等方法。此类方法常利用现代数学统计、神经网络、聚类分析、模糊数学等，研究生产数据并勾画水动力学意义上的井间连通性。


10.        前面已经提到地质模型是各种信息和解释结果汇总的地方，那么地质建模的输入数据就要尽量包括已有的资料。通常这些资料有：

１、震资料和解释结果这包括地震层位，断层，地震相，岩石类型，岩石属性；

２、测井/ 岩心资料和解释结果这包括ｔｏｐｓ，连井剖面，岩性，岩相，岩石物性；渗透率；油气水界面；各种分布图比如直方图，散点图；空间连续性，比如垂向半变谱（ｓｅｍｉｖａｒｉｏｇｒａｍ）。

３、概念模型/ ａｎａｌｏｇ资料包括沉积相模型；沉积体叠置关系；泥岩分布特征；沉积体的大小，百分比以及属性直方图；空间连续性- 横向半变谱（ｓｅｍｉｖａｒｉｏｇｒａｍ）。

11.        裂缝型油气藏主要分为三类，一类是低渗透油气藏，这类油气藏占到了我国探明储量的三分之一左右，主要典型的油田为长庆油田的大部分、大庆油田的外围、胜利油田的低渗透等，这类油田的典型特征是沉积物物源距离短，具有快速堆积性，投产方式以人工压裂为主，注水开发效果差，注入水容易造成快速水淹等。由于该类油气藏也是以碎屑岩沉积为主，所以在裂缝描述上，可以采取细分层系的方式，逐层建立。

第二类是碳酸盐岩油气藏，这类油气藏在国内占的比重相对较小，但也起着非常关键的作用，该类油气藏的分布主要有以下一些：环渤海湾的有渤海分公司的锦州20-2、9-3凝析油气田、南堡油田的深层、大港的千米桥、华北的古潜山、胜利桩古潜山、草桥油田等，中西部的长庆油田下古、塔河油田、塔里木油田、普光的白云岩气田等。
随着中石油等大石油公司战略转移，这类油气田逐渐被充分重视，因为大家都知道，世界上油气储量排行前五名的老大哥，也就是中东的沙特阿拉伯、伊拉克、阿联酋、科威特、伊朗，这些国家的油气储量都主要在碳酸盐岩中，这五个国家的发现石油地质储量为875亿吨，占到了全世界的52%。碳酸盐岩中裂缝的分布具有以下特点，裂缝在垂向上具有明显的分区性，即靠近古风化壳的地方裂缝发育好，向潜山内幕，裂缝发育频率降低，另外，中东的裂缝发育还在平面分布上具有差异性，对于这类油气藏，在垂向上，最好是根据裂缝发育的强度分区带来描述，由于块状油藏很难按照小层来进行。
第三类是火山岩油气藏，由于油藏的特殊性，而受到广泛关注，目前在国内开发效果最好的应该是辽河油田，辽河的黄沙坨、热河台油田，以及新发现的兴古潜山，都是开发效果非常好的粗面岩油气藏。在大庆油田、吉林油田深层天然气也获得了突破，新疆、江苏等油田也有火山岩油气藏的广泛发育。这类油气藏在分布上主要受火山岩喷发相得限制，在平面分布上差异性比较大，这主要是受火山岩喷发规模的限制，对于这类油气藏的裂缝建模，主要应该考虑平面上的裂缝分布差异性。
12.        对于你提到的裂缝分级，我们在建模过程中确实是这样来实现的，因为DFN技术实际上是对具有相同裂缝特征裂缝片集团的描述，那么相同特征就包括裂缝的形状、产状以及规模等，对于裂缝的规模，实际上文献描述的差异性非常大，有的裂缝是厘米级的，也有的是公里级的，我好象在以前的帖子上描述过我的观点，那么我们裂缝建模也是可以分级别来逐步实现的，一般来说，对于较小的或中等的裂缝，我们可以通过井上的成像测井、取芯分析以及常规测井解释等方式来认识裂缝，通过Petrel软件的裂缝随机建模流程来实现。第二步是对大裂缝的描述，我们主要是参照露头以及地震资料来认识，通过Petrel软件的地震属性分析及处理程序、蚂蚁体追踪技术等，可以实现一些裂缝的识别，从而采取确定性裂缝建模来实现，最后通过粗化方式，将其统一。
13.        NTG=IF(渗透率>*** and 孔隙度>***,1,0 )