Schlumberger Petrel 油藏数值模拟勘探开发一体化平台

一、软件技术说明

Petrel是Schlumberger公司研发的以三维地质模型为中心的一体化油藏工作平台。Petrel 一体化油藏工作平台实现了以地质模型为中心的,从地震综合解释到油藏数值模拟的工作流程。面对当今日益复杂的油气藏的勘探开发技术挑战,Petrel创造了一个允许地质、地震、测井、油藏、钻井、数据管理多专业共享知识和成果的开放环境,Petrel也成为国际油公司解决油气藏勘探开发技术难题的首选。

Petrel平台使用了国际石油勘探开发领域的先进技术,包括断裂系统自动提取、复杂构造建模、多点相建模、裂缝系统分析、全三维可视化显示和解释、不确定性分析、模型自动更新工作流等功能。Petrel以其友好的界面、强大的显示功能、无缝的数据整合为研究人员提供了多用户、多学科协同工作环境。使各学科研究人员更好地共享知识和经验、提高工作效率和成果的准确性。

Petrel作为受到业界广泛应用和认可的软件平台,其一体化的工作理念、开放的研发环境和先进的技术功能已经引领软件发展的潮流,目前已开发到2016.1版本 。

Petrel是一套基于 Windows 平台的三维可视化建模软件,它集地震解释、构造建模岩相建模、油藏属性建模和油藏数值模拟显示及虚拟现实于一体,为地质学家、地球物理学家,岩石物理学家,油藏工程人员提供了一个共享的信息平台。同时,Petrel应用了各种先进技术:强大的构造建模技术、高精度的三维网格化技术、确定性和随机性沉积相模型建立技术、科学的岩石物理建模技术、先进的三维计算机可视化和虚拟现实技术。

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Petrel的功能不仅可以使用户提高对油藏内部细节的认识、精确描述透视油藏属性的空间分布、计算其储量和误差、比较各风险开发模型、设计井位和钻井轨迹、无缝集成油井生产数据和油藏数模数值模拟器、发现剩余油藏和隐蔽油藏,从而极大地降低开发成本。同样重要的是,Petrel提供的数字模型及虚拟现实技术使技术总工和管理决策者不再限于传统方式那样审查报告图集和听取多媒体介绍来综合决策, 他们和专业人员一起,通过声控或其它交互,浸入到工作区的圈闭和油藏周围,甚至沿着要布的井迹,触摸那些储层,亲临其境地检查成果,调看不同思路的建模和模拟结果,从而达到降低风险,优化决策。Petrel以更快、更精确、更为经济的技术手段满足了精细地质研究对软件的需求。

 

Petrel

 

二、  软件模块功能描述

Petrel平台分地学核心系统、地球物理系统、地质建模系统、油藏工程系统等共20多个功能模块,在地学核心系统和高级核心系统的支持下,系统中的每个模块均可独立运行,用户可以根据工作需求合理组合所需功能模块。

 

2.1核心模块

Geoscience Core地学核心系统,是运行Petrel和其它模块的最基本的必要条件包括基本系统和三维网格建立。应用它进行三维断层建模、生成层面图以及加载井数据和井的分层数据。它能用于生成/编辑多边形,同时还可以作为一种方便宜的查询工具。例如,浏览管理、质量检查以及查询PETRELTM工区等,所有信息的在线帮助系统也是这个模块功能的一部分。

 

2.2地球物理

 

(1) Seismic Interpretation地震解释

Seismic Interpretation模块提供了主要的地震解释功能。包括地震数据体二、三维显示和浏览,使解释人员快速浏览地震数据体,优选研究目标区;断层手工解释和自动解释(Automatic Fault Picking功能);层位的二、三维手工解释和自动解释追踪功能;构造模型与地震数据体的同时显示,提高对地下地层和构造的了解。

 

(2) Domain Conversion域转换

Domain Conversion模块主要提供了建立速度场和进行时深转换的功能。在Petrel系统中,应用标准技术建立速度模型,可以实现地震解释成果、散点、多边形线、网格等数据的时深转换;可以对二、三维地震数据进行时深转换;可以对三维地质模型进行时深转换。由于对地质模型进行时深转换时是对三维网格所有节点逐点进行时深转换,因此对整个断层模型可以进行精确的时深转换,从而很好的保障了模型内部各部分之间的一致性和完整性。这种算法处理正、逆断层同样容易,而且能够将层位与井分层联系起来。

 

(3) Seismic Sampling地震采样

Seismic Sampling可以对地震属性数据体进行重新采样。将地震体采样进地质模型,从而将地震体与所建的三维地质模型网格相连接,转换为与三维构造网格相匹配的属性模型,使地震属性体更好地服务于后期的相建模和属性建模,进一步提高储层预测精度。

 

(4) Seismic Volume Rendering & Extraction地震数据透视与提取

地震属性体透视及提取为用户提供高效的地震数据可视化解释功能。快速显示振幅、相位等各种地震属性体,并通过属性值滤波的方式,在三维空间内透视、快速凸显目标、提取各种地震属性,围绕河道或特殊岩体产生外形包络,直接计算目标体的厚度及范围。用户可以综合地震数据体、反射层及测井资料分析修改目标体,从而加深对储层的了解,减少非确定性因素。提取出的异常沉积体可以采样进地质模型,更好地辅助地质建模工作。

 

(5) Multitrace Attributes地震属性提取

地震属性提取支持几十种地震属性的提取。通过属性提取研究人员可以获得更清晰的构造特征和地层特征,从而可更充分地利用地震信息进行油藏分析。目前,Petrel提供的地震属性提取方法包括:地震信号处理、复杂地震属性提取、构造属性提取、地层学地震属性提取。

 

(6) Automated Structural Interpretation (Ant Tracking) 断层自动解释(蚂蚁追踪)

通过我们称之为“智能”蚂蚁的技术,斯伦贝谢推出了断裂系统自动分析、识别系统。该系统的原理是:在地震数据体中播撒大量的“蚂蚁”,在地震属性体中发现满足预设断裂条件的断裂痕迹的蚂蚁将“释放”某种信号,召集其他区域的蚂蚁集中在该断裂处对其进行追踪,直到完成该断裂的追踪和识别。而其他不满足断裂条件的断裂痕迹将不进行标注。最后,通过该技术,我们将获得一个低噪音、具有清晰断裂痕迹的数据体,并在此基础上实现断层的自动追踪解释。

 

2.3地质

(1) Well Correlation 地层对比

快速显示单井、多井数据,支持以地震数据和建模数据以及油藏数模属性为背景与井数据进行更好的对比。地层对比窗口与用户的工作环境是动态连接的,使数据间的交互功能更加方便。在井对比窗口中可编辑或生成新的井分层或进行小层岩性划分,同时可在三维浏览窗中观察产生的变化,反之亦然,这样就可快速地修改地质模型。如:以蝌蚪图的形式显示倾向和方位角;从工区数据库中调用井数据;在地震数据上实时显示井分层;显示合成地震记录;井曲线编辑;交互解释离散属性曲线;沿设计的井轨迹产生伪测井曲线;编辑测井曲线或利用曲线的计算功能生成新的测井曲线等。应用该模块可满足新井资料的快速分层与微相解释及新井数据的加载需要,同时也可满足对新井资料的数据质量控制要求。

 

(2) Facies Modeling相建模

具有先进的储层砂体预测方法,在储层相关知识(沉积体系、沉积模式、成因单元规模等)与井点和地震信息(井点分层、微相解释、波阻抗反演、砂体追踪)约束下通过应用确定+随机的模拟方法建立储层砂体成因单元—沉积微相的空间分布的定量模型(序贯指示模拟、截断高斯模拟、克里金模拟等),可满足各阶段井间储层预测的需要。

 

(3) Petrophysical Modeling岩石物理属性建模

可利用测井数据、钻井数据和趋势数据对储层物性进行模拟,定量描述储层参数的空间变化。确定性和随机建模可以采用岩相模型等作为属性模型的约束条件,从而建立能够反映地下储层非均质性的孔、渗、饱等参数模型,加入云变换、区域化变量均值及协同克里金等方法,使参数的模拟更加精确。此模块可满足储层参数模型的精细描述。

 

(4) Fault Analysis断层封堵性分析

根据建立的储层地质模型,分析断层的封堵特征,从而使断面传导系数由定性提升为定量。断层属性建模允许用户直接产生断层传导率乘数,或通过建立断层属性模型、渗透率模型、计算乘积等产生断层传导率乘积数,定量描述断层的传导性。其结果可用于油藏数值模拟和对断裂影响的直观评估。

 

(5) Discrete Fracture Modeling(裂缝建模)

Petrel具有完整的裂缝油藏建模工作流程,同时,Petrel还支持 ECLIPSE* 双孔隙度模型。

对于裂缝的认知可以帮助我们更加充分的了解和预测油藏特征。根据所建立的精确的裂缝模型,我们可以充分了解相邻网格的空间相关性。Petrel将以离散性数据形式来描述裂缝,并建立‘离散裂缝模型’。其主要的宗旨是基于地质概念,充分利用基底解释、断层和成像测井的裂缝知识、通过类比野外露头建立的裂缝概念模型、可预测裂缝成因的地震属性等等,并将这些资料转换成裂缝强度等参数,建立三维的裂缝模型。

 

(6) Data Analysis (数据分析)

数据分析功能给用户提供丰富的数据分析和质控功能。可以对建模前后的数据进行统计、查看和对比。分析数据统计学特征,进行必要的数据变换、变差函数分析,形成关键的地质认识。支持相数据与地震属性等其他辅助属性的联合分析,从而更好地利用数据预测相展布规律;可以分地质单元、分相进行数据分析。

 

(7) Classification and Estimation (分类和预测)

使用神经网络的方法对数据进行分类和预测。可以使用测井曲线进行快速的自动岩性解释;可以使用地震体数据、散点数据或是沿层地震属性等数据进行快速的聚类分析;可以对测井曲线进行预测重构,基于已知数据的规律去计算生成缺失的测井曲线。生成的神经网络计算方案可以在建模时调用。

 

2.4 油藏工程

(1)Advanced Gridding & Upscaling 地质模型高级网格化及粗化技术

Petrel RE特有的网格和粗化模块用多种网格粗化及属性粗化技术,进行高级地质模型网格及属性粗化,确保精细地质模型到粗化模拟模型的一致性,从而形成标准的油藏数值模拟模型。Petrel RE中具有非常多的属性粗化方法,包括各类型平均化粗化方法(算术、调和、几何、指数、最大值、最小值)、方向型平均粗化方法 (算术调和、调和算术、算术几何、几何算术、Cardwell-Parsons)以及基于流动的渗透率粗化方法、张量渗透率粗化方法。 利用Petrel RE中局部网格加密技术,可以快速对井轨迹或射孔附近区域、Surface面附近(如油水界面)区域、断层周围以及不规则区域内(基于多边形polygon圈定范围)进行网格加密。加密可以采用均匀加密,也可以采用渐变的局部网格加密(井或surface周围), 从井眼开始网格尺寸以线性或对数级递增,从而实现对地质构造及地层非均质性的精细描述、裂缝精细描述及水平井轨迹准确表征,从而更好的模拟近井地带的地层非均质性和大幅度压降变化、底水锥进现象以及凝析油析出和滞留。对于倾斜度非常大的断层或Y-字型断层,阶梯状网格技术在保留断层倾斜度的同时,确保网格的正交性。

(2)Petrel RE Core System 油藏工程核心模块

Petrel RE 油藏工程核心模块提供了全新的一体化油藏数值模拟前后处理平台,在地质模型基础上直接建立ECLIPSE数值模拟模型,加载流体属性、完井数据、生产历史数据以及井事件等,设计不同地质及开发条件下的方案,选择适当的ECLIPSE 模拟器进行模拟运算,预测和分析模拟结果。在Petrel RE上提供了多种图形显示窗口,具有丰富的显示功能,可以实现对地震、测井、地层对比、剖面、构造、函数及动态场数据进行全面展示。Petrel RE 允许用户从全区大模型中提取局部模型,并对局部模型进行快速模拟,通过局部网格加密进行网格精细化处理,对井位进行调整,添加新井,调整产、注量优化生产等精细模拟。在Petrel RE中可以定义水力压裂裂缝的缝长、缝宽、渗透率和走向等,自动修改井的采油指数PI和井周围网格的传导率。Petrel提供工作流程管理工具,可以基于更新的原始数据运行此工作流从而重新实现从建模到数模的整个过程,实现模型的更新。

(3)Well Path Design 井轨迹设计

在Petrel RE 3D环境中,依据所获得的信息,如构造,储层特征、岩相划分及油藏模拟等结果,直接提出井位部署方案,产生井轨迹坐标,指导钻井生产。同时可对设计井轨迹和实钻井轨迹、井曲线进行可视化显示。根据地震剖面、属性模型、储量丰度平面图和剩余油分布等进行井轨迹设计。 手动设计井轨迹,在三维窗口进行井位设计时,对于狗腿度过大的井段会提示警告,并突出显示,从而使得设计出的井轨迹更加符合实际钻井要求;自动优化设计井轨迹,基于靶点和目标平台位置,根据钻井费用和风险及狗腿度限制,对井轨迹进行自动优化设计。同时可以基于地质体自动优化生成井轨迹。提供多分支井快速设计功能。

(4)History Match Analysis 历史拟合分析

而在Petrel RE 历史拟合分析模块里,用户可以方便、快捷地对数百次油藏模拟运算结果进行比较分析,量化历史拟合质量,识别可能的最佳历史拟合模型。历史拟合质量可与地质构造信息叠加显示,能快速识别出在模型在历史拟合中的问题所在,从而锁定下一步历史拟合所需调整的目标。与Petrel完全整合,可以回到地质建模过程快速对地质模型进行调整,并基于调整后的地质模型对所有数模模型重新进行模拟运算。

(5)Sensitivity Analysis 敏感性分析

Petrel RE提供了多种取样方法,如蒙特卡罗取样、Box-Behnken取样、中心组合取样等六种方法;同时提供了响应面及克里金代理模型。不确定性参数可以是构造的不确定性、速度模型的不确定性、油水/油气界面的不确定性、水体大小的不确定性、测井解释或离散参数场的不确定性、流体PVT数据的不确定性、开发方案的不确定性等等。可以考虑所有这些参数的变化对油气藏储量的影响及对油藏数值模拟结果的影响。不确定性分析的工作流可以从不确定性参数对储量的影响一直延伸到油藏数值模拟研究,考虑各种参数的变化对油田开发动态产量的影响,可以给出P10、P50、P90下油田的产量分别是多少。不确定性参数对模型结果影响力的大小进行量化,确定其敏感性,从而快速找到最重要的影响参数,重点进行研究。也可以帮助找到历史拟合过程中最敏感的调整参数,加速历史拟合的进程。敏感直方图允许用户快速分析不确定因素的分布范围,用户可以任意选择任意结果显示在这个直方图组上,敏感直方图是分析不确定因素敏感性的最佳方法。

(6)Optimization优化分析

全新的油藏优化工作流(Reservoir Optimization)提供了三种优化方法,如Simplex、Neural Net及Simplex Non-Linear方法,通过定义目标函数,如累计产量、净现值、油气水产量关系、稳产时间、含水率、采收率等目标函数,可以帮助您优化油藏数值模拟模型中的开发方案,从而达到开发指标的最优化。

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