專利名稱：用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本申請涉及油氣藏開發(fā)的技術領域，特別是涉及一種用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的方法，以及，一種用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的裝置。
背景技術：
我國有66億噸低滲透油氣儲量未動用，近幾年低滲透油氣產(chǎn)能建設規(guī)模占全國總量的70%以上，已成為我國油氣增儲上產(chǎn)的主戰(zhàn)場。而實現(xiàn)低滲透難動用儲量經(jīng)濟有效開發(fā)的核心問題是搞清壓裂后人工裂縫的空間展布與井網(wǎng)的合理匹配，建立起有效驅(qū)動體系，以達到低滲透油氣藏有效開發(fā)。地下油氣藏壓裂形成的裂縫空間展布形態(tài)定量描述是近20年來油氣勘探開發(fā)世界性攻關難題。目前國內(nèi)外僅局限于假設井筒以外數(shù)百米范圍內(nèi)地質(zhì)模型是均質(zhì)的，利用井點測井資料進行井點以外半縫長定量模擬計算。而實際地下油氣藏地質(zhì)特征是非均質(zhì)的。對壓裂縫分布狀態(tài)認識不清是制約低滲透油田有效開發(fā)的瓶頸技術。國內(nèi)外低滲透油田一般具有低豐度、低電阻、低飽和度和天然裂縫發(fā)育的特點，且大多數(shù)油田在投產(chǎn)初期均進行過壓裂改造增產(chǎn)措施，天然裂縫和人工裂縫使地下結構更加復雜化，隨著開發(fā)進程的不斷加深，地下水驅(qū)壓力場不均衡，水竄、水淹及低效井增多，油藏治理難度大。雖然裂縫性油藏研究始終是世界性的難題，但是有關裂縫方面的研究及裂縫建模得技術、方法和理論相當多，歸納總結起來主要有以下幾個方面的技術理論方法一 .傳統(tǒng)地質(zhì)方法主要通過野外露頭觀察描述，總結裂縫發(fā)育規(guī)律，結合井下巖心觀察、描述和統(tǒng)計，建立區(qū)域性裂縫分布規(guī)律，顯然，這種方法十分耗費人力和物力，所花的時間也比較長；二 .多學科綜合手段技術研究通過測井(尤其是成像測井(FMI/EMI))、地震、鉆井取心綜合信息建立裂縫半定量分布模型，該方法是目前較流行、普遍采用的方法，缺點是落實到油田實際中可操作性差，滿足不了油田生產(chǎn)實際增產(chǎn)措施實施的要求；三.數(shù)學統(tǒng)計模擬方法運用地質(zhì)統(tǒng)計學方法，采用現(xiàn)代數(shù)學理論(如分形分維、模糊評判、灰色理論)進行裂縫定量化模擬，得到裂縫三維空間分布。該種方法雖然利用了大量的油田實際資料，但是裂縫預測結果往往與油田實際差別很大，很難在現(xiàn)場中實施。從所能查到的所有文獻看，現(xiàn)有技術中國內(nèi)外壓裂模型均基于井筒測井、鉆井和巖心資料，將井筒以外數(shù)百米壓裂影響范圍內(nèi)地層、巖性、孔隙度、滲透率、巖石力學參數(shù)、構造應力場等信息近似看作與井筒鉆遇的情況一致，從而獲得裂縫的半縫長對稱裂縫模型。目前國內(nèi)外壓裂設計和壓后評估中存在的根本問題是局限于井筒資料，無法獲得井間所需的各項參數(shù)，而地下低滲透儲層非均質(zhì)變化很大，施工設計與地質(zhì)不相符，造成壓裂后實際裂縫展布不清楚。用半縫長模擬計算裂縫參數(shù)，從源頭上就存在很大問題。造成地下實際裂縫的展布形態(tài)與現(xiàn)今國內(nèi)外普遍使用的方法得到的半縫長差別很大，直接影響油氣藏的開發(fā)效果。
因此，目前需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題就是提出一種用于油氣田開發(fā)的壓裂縫數(shù)據(jù)獲取的機制，用以提高壓裂縫數(shù)據(jù)的準確性和有效性。

發(fā)明內(nèi)容
本申請所要解決的技術問題是提供一種用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的方法和裝置，用以提高壓裂縫數(shù)據(jù)的準確性和有效性。為了解決上述問題，本申請公開了一種用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的方法，包括獲取油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的疊前地震數(shù)據(jù)；采用所述疊前地震數(shù)據(jù)進行彈性參數(shù)反演，獲得所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體； 根據(jù)所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體構建基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型；計算所述三維網(wǎng)格節(jié)點上的應力信息，生成三維應力場分布模型；根據(jù)所述巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型進行壓裂過程中裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬。優(yōu)選的，所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體包括巖石泊松比、楊氏模量。優(yōu)選的，所述根據(jù)彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體構建基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型的步驟包括獲取所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的井筒測井數(shù)據(jù)和巖心數(shù)據(jù)；井間采用所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，井點結合所述井筒測井數(shù)據(jù)和巖心數(shù)據(jù)，采用儲層空間展布和各向異性模型約束，建立基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型。優(yōu)選的，所述三維網(wǎng)格節(jié)點上的應力信息包括耦合疊加的重力應力、構造應力、孔隙應力及熱應力。優(yōu)選的，所述的方法，還包括獲取所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的三維地震資料，結合鉆井取心、測井數(shù)據(jù)建立地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型；所述根據(jù)巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型進行壓裂過程中裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬的步驟包括根據(jù)所述地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型，巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型，利用射線追蹤法確定三維空間最大主應力方向，獲得井筒以外地下三維空間上任意一點與壓裂密切相關的各向異性非均質(zhì)三維網(wǎng)格節(jié)點數(shù)值模型；定量計算模擬出井點以外裂縫的實際展布產(chǎn)狀，得到壓裂裂縫全縫長的三維數(shù)值，包括井筒左右兩側不對稱分布的形態(tài)，全縫長的縫高、縫寬、縫長及裂縫面的幾何形態(tài)。優(yōu)選的，所述的方法，還包括對所述壓裂過程中裂縫全縫長的三維數(shù)值進行可視化。優(yōu)選的，所述的方法，還包括根據(jù)單井的裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬結果在油氣藏開發(fā)目標區(qū)域，進行非均質(zhì)油藏矢量化井網(wǎng)部署。
優(yōu)選的，所述根據(jù)單井的裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬結果在油氣藏開發(fā)目標區(qū)域，進行非均質(zhì)油藏矢量化井網(wǎng)部署的步驟包括根據(jù)最大水平主應力方向確定井排方向；根據(jù)裂縫各向異性程度確定井網(wǎng)形式；根據(jù)裂縫延伸規(guī)模確定井距大小。本申請實施例還公開了一種用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的裝置，包括疊前地震彈性參數(shù)獲取模塊，用于獲取油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的疊前地震數(shù)據(jù)；反演模塊，用于采用所述疊前地震數(shù)據(jù)進行彈性參數(shù)反演，獲得所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體； 巖石力學參數(shù)模型構建模塊，用于根據(jù)所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體構建基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型；三維應力場分布模型生成模塊，用于計算所述三維網(wǎng)格節(jié)點上的應力信息，生成三維應力場分布模型；全縫長三維壓裂數(shù)值模擬模塊，用于根據(jù)所述巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型進行壓裂過程中裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬。優(yōu)選的，所述巖石力學參數(shù)模型構建模塊包括單井數(shù)據(jù)獲取子模塊，用于獲取所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的井筒測井數(shù)據(jù)和巖心數(shù)據(jù)；模型建立子模塊，井間采用所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，井點結合所述井筒測井數(shù)據(jù)和巖心數(shù)據(jù)，采用儲層空間展布和各向異性模型約束，建立基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型。優(yōu)選的,所述三維網(wǎng)格節(jié)點上的應力信息包括耦合疊加的重力應力、構造應力、孔隙應力及熱應力。優(yōu)選的，所述的裝置，還包括儲層地質(zhì)模型建立模塊，用于獲取所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的三維地震資料，結合鉆井取心、測井數(shù)據(jù)建立地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型；所述全縫長三維壓裂數(shù)值模擬模塊包括節(jié)點數(shù)值模型生成子模塊，用于根據(jù)所述地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型，巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型，利用射線追蹤法確定三維空間最大主應力方向，獲得井筒以外地下三維空間上任意一點與壓裂密切相關的各向異性非均質(zhì)三維網(wǎng)格節(jié)點數(shù)值模型；定量計算模擬子模塊，用于定量計算模擬出井點以外裂縫的實際展布產(chǎn)狀，得到壓裂裂縫全縫長的三維數(shù)值，包括井筒左右兩側不對稱分布的形態(tài)，全縫長的縫高、縫寬、縫長及裂縫面的幾何形態(tài)。優(yōu)選的，所述的裝置，還包括井網(wǎng)部署模塊，用于根據(jù)單井的裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬結果在油氣藏開發(fā)目標區(qū)域，進行非均質(zhì)油藏矢量化井網(wǎng)部署；所述井網(wǎng)部署的步驟包括根據(jù)最大水平主應力方向確定井排方向；根據(jù)裂縫各向異性程度確定井網(wǎng)形式；根據(jù)裂縫延伸規(guī)模確定井距大小。與現(xiàn)有技術相比，本申請包括以下優(yōu)點I)利用三維地震資料，結合鉆井取心、測井資料建立了油氣藏三維空間儲層任意一點變化的非均質(zhì)地質(zhì)模型；2)從巖石破裂機理上攻克了難關，獲得油氣藏三維空間任意一點巖石力學模型和構造應力場的大小及方向，解決了以往只有井點信息，而不能獲得井間信息的問題；3)定量計算模擬出井點以外裂縫的實際產(chǎn)狀，包括由于井筒周圍儲層、巖石力學及地應力分布的不均勻性造成壓裂縫在井 筒兩側不對稱分布的形態(tài)、全縫長縫高、縫寬、縫長及裂縫面的幾何形態(tài)；4)解決了以往只進行水力壓裂縫半縫長模擬，而不能模擬計算出地下裂縫實際空間展布的難題；5)本申請利用三維地震資料，結合鉆井取心、測井資料建立了地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型、巖石力學模型和構造應力場的大小及方向，獲得井筒以外地下三維空間上任意一點與壓裂密切相關的各向異性非均質(zhì)網(wǎng)格節(jié)點數(shù)值模型，從而定量計算模擬出井點以外裂縫的實際展布產(chǎn)狀，包括井筒兩側裂縫不對稱分布的形態(tài)、全縫長、縫高、縫寬、縫長及裂縫面的幾何形態(tài)，得到井筒左右兩側不對稱裂縫分布(俗稱全縫長)。


圖I是本申請一種用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的方法實施例的步驟流程圖；圖2是采用現(xiàn)有技術模擬計算出來的半縫長形態(tài)的示意圖；圖3是本申請實施例計算模擬出來的全縫長形態(tài)展布的示意圖；圖4是本申請的一種示中裂縫極其發(fā)育區(qū)塊的示意圖；圖5是本申請的一種建立常規(guī)測井與巖石力學參數(shù)關系式分步回歸統(tǒng)計流程示意圖；圖6是本申請進行多信息融合得到的巖石力學參數(shù)模型的一個展示圖例；圖7是本申請進行多信息融合得到的巖石力學參數(shù)模型的一個展示圖例；圖8是本申請進行多信息融合得到的巖石力學參數(shù)模型的一個展示圖例；圖9是本申請三維巖石力學(楊氏模量)模型的一個示意圖例；圖10是本申請一種三維應力網(wǎng)格模型的示意圖；圖11是本申請的一種用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的裝置實施例的結構框圖。
具體實施例方式為使本申請的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本申請作進一步詳細的說明。低滲透油藏的開發(fā)主要通過水力壓裂提高單井產(chǎn)能，以注水保持地層能量，油水井壓裂后油藏內(nèi)的滲流機理和動態(tài)變化在很大程度上取決于水力裂縫的參數(shù)和方位，油井產(chǎn)量(初期產(chǎn)量、穩(wěn)定時間和累積采出量等)除與水力裂縫參數(shù)有關外，還與注水強度、井網(wǎng)格局等因素有關。低滲透油田的開發(fā)不同于常規(guī)油田在于水力裂縫作用的雙重性，一方面水力裂的存在提高了油水井的增產(chǎn)增注能力；另一方面卻加劇了地層的非均質(zhì)性。當裂縫方位不利時可能會導致油井過早水淹，降低開采效益。而水力裂縫的方位是受地層最小主應力控制的，對某一具體區(qū)塊而言，最小主應力方向是一定的，因而水力裂縫的方位也是一定的。但是在不同的井網(wǎng)方位條件下，水力裂縫的方位將可能處于有利或不利方位，所產(chǎn)生的開發(fā)效果卻是截然不同的。因此，在低滲透油田開發(fā)中，首先要根據(jù)裂縫的方位確定出合理的井網(wǎng)方位，在此基礎上優(yōu)化井網(wǎng)類型和井網(wǎng)密度，然后優(yōu)化裂縫長度、導流能力和相應的注采壓力差，最終以經(jīng)濟效益為目標進行整體方案優(yōu)化設計，提出合理的開發(fā)方案，指導油田生產(chǎn)。為了擴大有效波及體積，改善 開發(fā)效果，必須從根本上建立裂縫三維空間定量模型，搞清水淹、水竄通道及剩余油分布，才能提出相應的開發(fā)技術對策。目前，大多數(shù)壓裂設計所用的計算機軟件都是擬三維或者是二維的。現(xiàn)有技術中有進行的真三維的壓裂模擬，也只是基于地質(zhì)模型橫向是均質(zhì)的條件進行壓裂模擬。這里，主要原因是沒有油藏三度空間上任意一點非均質(zhì)的力學模型。通常在壓裂模擬和設計中的基本假設是縫高恒定及隔層應力大于主層應力的。但是，實際壓裂施工中，裂縫的高度不是一個固定的高度，而是在沿最大水平主應力方向推進的過程中，在縱向上受最小水平主應力的變化而變化的動態(tài)高度。因此，在沿最大水平主應力方向，編制最小水平主應力剖面，建立網(wǎng)格模型，并且建立了上、下隔層的井與井之間的(特別是在井距較大情況下)水平面上的分布曲線，對于壓裂的真三維模擬縫高、縫長、縫寬和對于壓后的效果分析及防止裂縫穿透上下隔層、破壞層系開發(fā)、剖面上的注水、注氣的竄通、底水與氣頂進人開發(fā)生產(chǎn)層，都是有現(xiàn)實意義的。正是本專利發(fā)明人注意到以上問題，提出了本申請實施例的核心構思之一在于，利用三維地震資料，結合鉆井取心、測井資料建立了地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型、巖石力學模型和構造應力場的大小及方向；從巖石破裂機理上攻克了難關，定量計算模擬出井點以外裂縫的實際展布產(chǎn)狀。參照圖1，示出了本申請一種用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的方法實施例的步驟流程圖，具體可以包括如下步驟步驟101，獲取油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的疊前地震數(shù)據(jù)；步驟102，采用所述疊前地震數(shù)據(jù)體進行彈性參數(shù)反演，獲得所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體；常規(guī)疊后波阻抗反演技術建立在地震波垂直入射假設的基礎上，而實際地震資料并非自激自收的地震記錄，反射振幅是共中心點道集疊加平均結果，它不能反映地震反射振幅隨偏移距不同或入射角不同而變化的特點，因此，利用常規(guī)疊后波阻抗反演不能得到可靠的波阻抗和其它巖性及流體信息。為了克服疊后反演的不足，要采用能反映反射振幅隨偏移距變化的疊前地震資料進行疊前反演。在具體實現(xiàn)中，所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體可以包括巖石泊松比、楊氏模量。步驟103，根據(jù)所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體構建基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型；在本申請的一種優(yōu)選實施例中，所述步驟103可以包括以下子步驟
子步驟S11、獲取所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的井筒測井數(shù)據(jù)和巖心數(shù)據(jù)；子步驟S12、井間采用所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，井點結合所述井筒測井數(shù)據(jù)和巖心數(shù)據(jù)，采用儲層空間展布和各向異性模型約束，建立基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型。巖石力學是一門具有理論內(nèi)涵、工程實踐性強的科學。現(xiàn)有技術中，“數(shù)據(jù)有限”，“參數(shù)給不準”和“模型給不準”已成為巖石力學理論分析與數(shù)值模擬的瓶頸問題。目前巖石力學特性參數(shù)的測定主要有兩種方法靜態(tài)法和動態(tài)法，靜態(tài)法是通過對巖樣進行加載試驗測得其變形而得到參數(shù)；動態(tài)法是通過測定超聲波穿過巖樣的速度得到參數(shù)。低滲透儲層壓裂后裂縫的形態(tài)展布取決于巖石力學和應力場的大小及方向。從目前國內(nèi)外大量的文獻資料調(diào)研看，油藏中巖石力學的研究和獲取僅局限于井筒，一方面通過鉆井取心巖石力學實驗獲取局部、個別有限的巖石力學靜態(tài)參數(shù)；另一方面利用偶極子橫波成像測井(DSI)、多極陣列聲波測井(X-mac)、雙頻隨鉆聲波測井等特殊的橫波測井獲得巖石力學動態(tài)參數(shù)。這些資料的獲取一方面很昂貴，另一方方面僅能得到井筒信息，無法 獲得井筒以外全油藏力學性質(zhì)的連續(xù)變化信息。低滲透一般具有較強的巖性、物性非均質(zhì)，由此產(chǎn)生巖石力學參數(shù)的非均質(zhì)變化，有限的取心和井筒資料不能反映井間巖石力學性質(zhì)的非均質(zhì)變化。以往壓裂設計中通過井筒取心和測井資料獲取泊松比、楊氏模量等巖石力學參數(shù)(彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體)，開展壓裂施工設計和壓后評估，缺點是無法預知井筒以外巖石力學場變化信息。地震資料具有三維空間連續(xù)變化的彈性波信息，可以獲得多種巖石力學參數(shù)。然而地震資料目前廣泛地被應用于構造解釋、儲層預測及油氣檢測方面，而用于壓裂工程方面的報道幾乎沒有，是一個研究空白。地震資料不但有豐富的波動學信息，而且有更多的動力學特征，可以反映井間巖性、物性、力學性質(zhì)和地應力的連續(xù)變化。尤其是疊前道集含有振幅隨炮檢距變化及橫波信息，較疊后數(shù)據(jù)地層彈性力學信息更豐富。因此，借助彈性波動方程、Zoeppritz方程或其近似式，利用不同炮檢距道集數(shù)據(jù)以及橫波、縱波、密度等測井資料，聯(lián)合反演出泊松比、楊氏模量等彈性參數(shù)。具體而言，巖石的力學性質(zhì)可以通過巖石力學參數(shù)來表征。巖石的力學參數(shù)有許多，常用的巖石力學特性參數(shù)可以包括巖石泊松比、楊氏模量、切變模量、體積模量、體積壓縮系數(shù)、巖石硬度、抗剪強度、抗壓強度、抗鉆強度等。這些參數(shù)依據(jù)求取方法可分為靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)。通過測定超聲波在巖樣中的傳播速度轉換得到的彈性參數(shù)為動態(tài)參數(shù)；通過對巖樣的靜態(tài)加載測其變形得到的彈性參數(shù)為靜態(tài)參數(shù)。靜態(tài)參數(shù)測定的具體方法是用鉆井所得的巖心，在實驗室內(nèi)模擬巖石在地下所處的環(huán)境(溫度、圍壓、孔隙壓力)進行實測。動態(tài)參數(shù)測定的具體方法是利用測井曲線進行反算。利用測井資料確定巖石力學參數(shù)的計算公式可以分為兩大部分，一部分是通過彈性波動理論推導出其理論計算公式，如泊松比、楊氏模量等；另一部分是通過大量實踐和室內(nèi)試驗，發(fā)現(xiàn)其力學參數(shù)與組合測井中的某些參數(shù)有比較直接的關系。通過前人的研究已經(jīng)建立了一些經(jīng)驗公式，如巖石硬度、可鉆性等。利用測井計算模型，求得井筒附近泊松比、楊氏模量、閉合壓力等巖石力學參數(shù)，再通過井間對比，建立井間巖石力學性質(zhì)變化規(guī)律。井點的泊松比、楊氏模量、閉合壓力通過現(xiàn)有的計算公式，利用測井資料計算。井間利用地震求取巖石速度與密度的乘積，建立地震波阻抗模型。將井點和平面結合起來，構造層位模型約數(shù)，地震屬性及波阻抗數(shù)據(jù)體作為引導，建立巖石力學場連續(xù)變化模型。巖石力學三維模型以空間網(wǎng)格結點記錄的形式，反映出了三度空間上連續(xù)變化的信息。實際上，現(xiàn)有方案中，地震資料主要用于地質(zhì)勘探過程，而壓裂施工設計中往往只考慮具有縱向異性的測井數(shù)據(jù)并沒有對地層水平方向的非均質(zhì)性進行研究，地震資料與壓裂這在實際科技研發(fā)領域，屬于完全不相干的兩個技術領域，一個是地質(zhì)領域(油氣田探測)，另一個是油氣田開發(fā)領域，從來沒有人將地震資料用于壓裂施工設計領域。步驟104，計算所述三維網(wǎng)格節(jié)點上的應力信息，生成三維應力場分布模型；在本申請的一種優(yōu)選實施例中，所述步驟104具體可以包括如下步驟子步驟S21、在所述基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型的基礎上，運用總應力計算模型(計算過程中直接考慮各應力疊加耦合的關系)建立三維應力場分布模型，這里的應力主要是由重力應力、構造應力、孔隙應力及熱應力的耦合疊加關系構成。到目前為止，油田地應力的研究方法一般可以分為三大類1)礦場應力測量，如水力壓裂應力測量、井壁崩落應力方向測量、長源距聲波應力測量、地面電位法應力方向測量、井下微地震波法測地應力方向和套心應力解除等。這些方法可以給出比較準確的地應力測量結果，定量地描述應力場特點，缺點是數(shù)據(jù)離散、大多局限于井筒，無法獲知地層中每一個質(zhì)點地應力大小和方向；2)利用地質(zhì)和地震資料進行定性分析的方法，如火山頸、斷層類型、油井井眼穩(wěn)定情況、取心收獲率、地形起伏、地質(zhì)構造、震源機制等，這些資料可以定性地給出大范圍應力場的分布情況與特點，很難進行精確的應力場研究；3)巖心測量，如差應變分析，波速各向異性測定，滯彈性應變分析，聲發(fā)射(Kaiser效應)測定等。但巖心地應力測量只能給出地應力相對于巖心的方位，另外巖心測量時，很難完全模擬井下條件。目前主要有地應力場有限元數(shù)值模擬、地應力剖面解釋、鉆進參數(shù)反演和長源距聲波測井自適應方法計算等。平面上應力的變化目前普遍采用有限元方法計算，局限是數(shù)學插值，特別是對于砂體分布零散的巖性油藏，沒有考慮到地下儲層的非均質(zhì)變化，很難客觀地反映應力變化，其它方法得到的僅是井筒數(shù)據(jù)，無法獲知三度空間上任意一個質(zhì)點地應力的大小和方向，不能反映三度空間應力場的連續(xù)變化特征。油藏三維空間任意一個質(zhì)點地應力大小和方向是決定裂縫展布和井網(wǎng)優(yōu)化的核心，現(xiàn)有的地應力場測量和計算技術滿足不了壓裂施工設計和井網(wǎng)優(yōu)化對地應力場精度要求。而非均質(zhì)復雜地應力場三維模型建立是一個世界性難題，以地下深層沉積巖為主體的每一個質(zhì)點地應力大小和方向求取目前在國內(nèi)外尚未解決。地應力主要由重力應力、構造應力、孔隙壓力、熱應力等耦合所構成，影響因素多。本申請實施例依據(jù)應力計算公式，提出在三維網(wǎng)格節(jié)點上求取出每個節(jié)點上重力應力、構造應力、孔隙壓力、熱應力矢量疊加后的總應力，創(chuàng)立了三維網(wǎng)格化應力耦合疊加原理建立三維應力場的新方法，突破了傳統(tǒng)地應力測量和計算不能得到空間連續(xù)變化的非均質(zhì)應力場模型。利用射線追蹤法判識井筒以外最大應力節(jié)點并依次連接起來，確定三維空間最大主應力方向，從而獲得了非均質(zhì)各向異性儲層三維空間任一個質(zhì)點應力的大小及方向，實現(xiàn)了地下復雜應力場三維可視化。為實現(xiàn)人工裂縫與井排方向的合理匹配提供了依據(jù)。步驟105，根據(jù)所述巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型進行壓裂過程中裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬。在本申請的一種優(yōu)選實施例中，還可以包括如下步驟獲取所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的三維地震資料，結合鉆井取心、測井數(shù)據(jù)建立地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型；在這種情況下，所述步驟105可以包括如下子步驟子步驟S31、根據(jù)所述地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型，巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型，利用射線追蹤法確定三維空間最大主應力方向，獲得井筒以外地下 三維空間上任意一點與壓裂密切相關的各向異性非均質(zhì)三維網(wǎng)格節(jié)點數(shù)值模型；子步驟S32、定量計算模擬出井點以外裂縫的實際展布產(chǎn)狀，得到壓裂裂縫全縫長的三維數(shù)值，包括井筒左右兩側不對稱分布的形態(tài)，全縫長的縫高、縫寬、縫長及裂縫面的幾何形態(tài)。在具體實現(xiàn)中，本申請實施例還可以包括如下步驟對所述壓裂裂縫全縫長的三維數(shù)值進行可視化。目前國內(nèi)外壓裂模型均基于井筒測井、鉆井和巖心資料，將井筒以外數(shù)百米壓裂影響范圍內(nèi)地層、巖性、孔隙度、滲透率、巖石力學參數(shù)、構造應力場等信息近似看作與井筒鉆遇的情況一致，從而獲得裂縫的半縫長對稱裂縫模型。目前國內(nèi)外壓裂設計和壓后評估中存在的根本問題是局限于井筒資料，無法獲得井間所需的各項參數(shù)，而地下低滲透儲層非均質(zhì)變化很大，施工設計與地質(zhì)不相符，造成壓裂后實際裂縫展布不清楚。用半縫長模擬計算裂縫參數(shù)，從源頭上就存在很大問題。造成地下實際裂縫的展布形態(tài)與現(xiàn)今國內(nèi)外普遍使用的方法得到的半縫長差別很大，直接影響油氣藏的開發(fā)效果和開發(fā)技術政策的制定。目前壓裂模擬算法和實現(xiàn)軟件均局限于單井井筒資料，要得到三維空間裂縫展布必須三維儲層展布模型、三維物性模型、三維巖石力學模型和三維應力場模型，這些模型的獲取相當困難，國內(nèi)外沒有先例，而本項目綜合地質(zhì)、地球物理資料獲得了上述模型，為三維裂縫展布模擬奠定了良好的基礎。本申請依據(jù)巖石破裂機理，建立了巖石力學及應力場三維非均質(zhì)變化的巖石破裂模型。首次將儲層地質(zhì)模型與三維巖石力學參數(shù)模型及應力場模型相結合，發(fā)明了人工裂縫全縫長三維數(shù)值模擬方法，定量計算模擬出井點以外裂縫的實際產(chǎn)狀，包括由于井筒周圍儲層、巖石力學及地應力分布的不均勻性造成壓裂縫在井筒兩側不對稱分布的形態(tài)、全縫長縫高、縫寬、縫長及裂縫面的幾何形態(tài)。實現(xiàn)了井點以外人工裂縫全縫長空間幾何形態(tài)的三維可視化。其中，巖石破裂模型即多場應力稱合疊加三維應力場模型?；趲r石破裂機理，材料在復雜應力狀態(tài)下，在材料力學中有多種強度理論解釋，這些理論都是根據(jù)對引起材料危險狀態(tài)的原因做了不同假設而得的。當巖石內(nèi)的正應力或剪應力達到某種極限值時，巖石就會發(fā)生破裂。在電子掃描顯微鏡條件下觀察巖石內(nèi)空隙及微裂紋在受外力條件下其形態(tài)的變化規(guī)律在未經(jīng)受力試件中觀察到各種形狀的微空穴并沒有明顯的方向性，多為獨立的空穴，互相不連通；試件加載后，微空穴發(fā)生變化結晶顆粒邊界上的微裂紋發(fā)展，空穴連通、新生成的微裂紋數(shù)量增多，二者相互交叉，逐漸有方向也大約平行于主應力方向；加載到一定應カ水平，幾乎所有結晶顆粒邊緣都出現(xiàn)晶間裂紋，某些裂紋在接近最大主應力方向上增大了寬度。以ー個網(wǎng)格為中心與其相鄰的8個網(wǎng)格點，找其應力最大值，并依次向下找(ー個方向上的)。井筒點的應カ值可以根據(jù)測井數(shù)據(jù)的各參數(shù)計算所得，而井間部分利用地震解釋出巖石力學的各屬性值，繼而求取各網(wǎng)格點的應カ值。這樣，對于整個研究區(qū)三維空間的應カ場就有明確的定值，然后根據(jù)射線追蹤法來判別井筒以外的最大主應カ方向。射線追蹤法即沿徑向逐點計算結合三維應カ模型求取最大應カ值。在水力壓裂過程中，液體一旦注入地層，地層中的壓カ和應カ分布將發(fā)生變化；注入液與地層進行熱交換，部分液體會經(jīng)濾失流入地層中 去；由于注入液體含有支撐劑顆粒，呈多相流體特征.因此建立壓裂模型是ー項十分復雜的工作.為了使水力壓裂的設計經(jīng)濟有效，必須對裂縫的高度、寬度、長度和方位進行合理的預測，而所有這些裂縫幾何參數(shù)都受應カ狀態(tài)和巖石性質(zhì)影響。在可以進行裂縫模擬計算的壓裂軟件中，將與儲層相關的各屬性參數(shù)值(主要根據(jù)之前所建立的三維巖石力學模型和應カ場模型中得出的結果孔隙度，滲透率，泊松比，楊氏模量，總應カ等)導入，結合壓裂施工參數(shù)軟件裝置即可進行計算，從而得出表征裂縫產(chǎn)狀的各參數(shù)值。參照圖2和圖3，圖2是采用常規(guī)技術模擬計算出來的半縫長形態(tài)，最左邊為井的深度，単位米；第二列為鉆井縱向巖性柱狀剖面；第三列為矩形化測井曲線，圖中彩色部分為裂縫的延伸范圍；顏色深淺表示裂縫的寬度，下部為色標，単位cm。圖3是本申請實施例計算模擬出來的全縫長形態(tài)展布圖，圖中最左邊暗紫紅色為儲層發(fā)育段；是網(wǎng)格框代表計算模擬輸入的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，圖中有彩色顯示部分是裂縫的分布范圍，上下代表縱向裂縫高度，I個網(wǎng)格刻度為I米；東西代表裂縫延伸范圍，I個網(wǎng)格代表10米，彩色圖中帶“X”的部分為井筒所在位置和射孔層段；圖中彩色深淺代表裂縫的寬度，下部為色標刻度，単位cm ;圖中最右邊為鉆井深度，単位米.綜上，本申請實施例通過采用三維地震疊前彈性參數(shù)反演提取三維空間連續(xù)變化的泊松比、楊氏模量等巖石力學參數(shù)，結合井筒測井、巖心資料，在儲層空間展布和物性各向異性模型約束下，首次建立了三維網(wǎng)格巖石力學參數(shù)模型；然后通過求取三維網(wǎng)格任意節(jié)點上耦合疊加總應力，建立總應カ模型的新方法，并利用射線追蹤法確定三維空間最大主應カ方向，從而獲得了非均質(zhì)各向異性儲層三維空間任ー質(zhì)點應力的大小及方向；最后依據(jù)巖石破裂機理，建立了巖石力學及應カ場非均質(zhì)三維連續(xù)間變化的巖石破裂模型，發(fā)明了人工裂縫全縫長三維數(shù)值模擬方法，實現(xiàn)了井點以外人工裂縫全縫長空間幾何形態(tài)的三維可視化。在具體實現(xiàn)中，本申請實施例還可以包括如下步驟步驟106、根據(jù)單井的裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬結果在油氣藏開發(fā)目標區(qū)域，進行非均質(zhì)油藏矢量化井網(wǎng)部署。在本申請的ー種優(yōu)選實施例中，所述步驟106可以包括如下子步驟子步驟S41、根據(jù)最大水平主應カ方向確定井排方向；子步驟S42、根據(jù)裂縫各向異性程度確定井網(wǎng)形式；
子步驟S43、根據(jù)裂縫延伸規(guī)模確定井距大小。目前國內(nèi)外對低滲透油藏井網(wǎng)、井距優(yōu)化主要是局限于均質(zhì)模型，通過確定一個主裂縫方位，選擇合適的井網(wǎng)、井距，而對局部裂縫的變化、裂縫的長度、高度認識不清，多為均勻井網(wǎng)，造成部分井投產(chǎn)初期過早水竄水淹，另一部分井不受效。根據(jù)儲層展布特征，以形成有效驅(qū)動為原則，實施整體壓裂、個性化縫長設計，控制縫高、縫長，達到裂縫空間展布與井網(wǎng)、井距的有效匹配。井排方向和井距主要取決于裂縫及現(xiàn)地應力場造成的滲流各向異性，并與裂縫、基質(zhì)的滲透率比值有關。沿水平最大主應力方向布置油水井排，拉大井距、縮小排距，進行行列注水，建立有效驅(qū)動。通過垂直裂縫導流能力及支撐劑優(yōu)化，有效控制了投資成本；采用矩形井網(wǎng)開發(fā)可拉大井距，縮小排距，降低啟動壓力梯度，通過實施整體壓裂、個性化設計，建立有效驅(qū)動體系，形成低滲透油藏有效的開發(fā)井網(wǎng)形式。本步驟實現(xiàn)的關鍵點在于I)根據(jù)地應力剖面特征進行層次劃分與組合首先用鉆井巖心地應力分析資料、測井資料與三維地震數(shù)據(jù)建立油氣藏應力模型，根據(jù)地應力剖面儲集層物性屬性模型進行層析劃分與組合； 2)地應力方向與井排方向的優(yōu)化用鉆井巖心地應力分析資料、測井資料與三維地震數(shù)據(jù)建立的油氣藏應力模型與油氣藏儲集層巖性、巖相與物性模型進行平面非對稱井網(wǎng)優(yōu)化設計；3)注采井距因油層儲集層巖性與物性非均質(zhì)、應力非均質(zhì)程度平面差異變化、壓裂全縫長展布以及天然裂縫分布而定；4)水平井、直井聯(lián)合立體式井網(wǎng)，根據(jù)油層儲集層巖性與物性非均質(zhì)、應力非均質(zhì)程度，進行井型、井別、注水方式以及井網(wǎng)方向與密度優(yōu)化設計非對稱井網(wǎng)；5)水驅(qū)波及非對稱表征，由于儲集層巖性與物性非均質(zhì)、應力非均質(zhì)，水驅(qū)在任何開發(fā)階段水驅(qū)前緣油水分布更是非均質(zhì)的，在后期調(diào)整時也應綜合考慮。本申請實施例依據(jù)裂縫模擬計算得出裂縫縫高、縫長和縫寬，詳細了解了裂縫的走向、幾何形態(tài)，就可以更清楚的認識水驅(qū)時水流的走向，這樣在后期對油藏進行動態(tài)分析(判別水淹、弄清剩余油分布、提出穩(wěn)油控水對策)與管理具有很重要的實際意義。在開發(fā)中后期進行加密、擴邊、二次開發(fā)等有效開發(fā)對策實施過程中重構油氣藏儲集層多場模型。因此，可以通過單井的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)與模擬計算所得裂縫分布的幾何形態(tài)相結合，給出每口井具體的調(diào)整方案，例如堵水、調(diào)剖、重新射孔或二次壓裂等措施。從而達到建立油藏矢量化井網(wǎng)開發(fā)新模式，最大限度地擴大有效波及體積。形成注水開發(fā)有效驅(qū)動體系，實現(xiàn)特低滲透非達西儲層的有效開發(fā)。參照圖4所示的一裂縫極其發(fā)育區(qū)塊的示意圖，其中，藍色代表水淹位置，紅色代表剩余油飽和度高位置。由于大量裂縫的存在，導致水驅(qū)規(guī)律及其復雜。水驅(qū)過程中，注入水主要沿滲流阻力極小的裂縫流動，從而在注采井組之間形成繞流，導致驅(qū)替效率低，水驅(qū)波及面積的形狀不規(guī)則，呈條形或蛇形。這對提高水驅(qū)采收率極為不利。受到由裂縫貫穿的遠處注水井的影響。由于部分裂縫長度大，沿裂縫線貫穿的井較多，而儲層為低滲透儲層，因此，對于裂縫線上或其附近注水井的注水狀態(tài)必然受到其它注水井(或生產(chǎn)井)工作制度的影響。并且，水流方向和對應油井的水驅(qū)強度也隨之發(fā)生變化。這也是部分油井不受效，而部分油井嚴重水淹的原因。受裂縫展布的影響，裂縫帶上各注水井分別注水時水流的優(yōu)勢方向不同。有些井被高導流裂縫貫穿油井易產(chǎn)生水淹，在這種情況下就應該拉大井距提高油井無水采油期；而有些井之間不存在裂縫帶那樣在初期部署井網(wǎng)的時候即不應該在此處部署要不然在注水增加能量環(huán)節(jié)起不到明顯效果。從圖中也可以看出剩余油主要富集在水井與油井排之間的地區(qū)，由于壓裂裂縫發(fā)育有明顯的方向性，沿裂縫發(fā)育方向的驅(qū) 替系數(shù)較高，垂直裂縫發(fā)育方向驅(qū)替系數(shù)較低，注水不受效的油井利用天然能量開發(fā)，導致地層壓力下降，反而使天然的微孔隙發(fā)生閉合，進一步降低了產(chǎn)能。剩余油分布具有明顯的方向性和條帶性，主要分布在平行注水井裂縫分布的方向上。注水井裂縫延展方向上大部分被水淹，而平行裂縫延展方向上剩余油較富集。另外剩余油飽和度受沉積相影響也比較明顯，主要分布在前緣河道砂上。由于水井排方向水驅(qū)系數(shù)較高，油井排的微裂縫由于壓力下降發(fā)生閉合，因此剩余油主要分布在油井排與水井排之間的區(qū)域。這樣弄清剩余油以及平面上裂縫的分布情況對后期加密、調(diào)整井網(wǎng)具有重要指導意義。下面對巖石力學參數(shù)模型及其建立過程作進一步的說明。本申請遵循巖心刻度橫波測井，橫波測井刻度常規(guī)測井，常規(guī)測井標定地震的原貝U，采用多元回歸算法建立常規(guī)測井巖石力學計算圖版，從而獲得井筒橫波阻抗、縱波阻抗、泊松比、楊氏模量等巖石力學參數(shù)，以此作為井模型約束，在疊前道集上進行彈性參數(shù)反演，得到泊松比、楊氏模量等彈性參數(shù)反演數(shù)據(jù)體。井點以巖心、測井資料為主，井間依靠大量豐富的地震反演數(shù)據(jù)體，將多信息融合，首次應用三維地震資料創(chuàng)建了三維網(wǎng)格巖石力學參數(shù)模型，克服了以往壓裂只用單井點測井資料，無法獲得井筒以外巖石力學場變化的難題，實現(xiàn)了儲層巖石力學參數(shù)的三維可視化。其中，地震反演得到的是相對數(shù)據(jù)場，需要用井數(shù)據(jù)標定(約束)后得到絕對數(shù)據(jù)場。多信息是指以巖心實驗數(shù)據(jù)標定測井數(shù)據(jù)(多元回歸)，以測井信息標定地震反演(井約束)得到空間巖石力學參數(shù)場。巖心、測井和地震反演(疊前反演)這三個信息是多信息的具體。一般在進行多元回歸算法時需要有至少一口井的XMAC(正交偶極聲波測井)測井曲線的數(shù)據(jù)，主要是用來驗證回歸后計算公式的相關程度的；所需要的常規(guī)測井參數(shù)主要是 SP (spontaneous potential 自然電位)、GR(natural gamma-ray 自然伽馬)、AC (acoustic time聲波時差)，這些數(shù)據(jù)都是通過鉆井或完井施工時的測井環(huán)節(jié)所得。利用XMAC測井資料獲得的橫波信息，結合密度、縱波信息計算得到巖石力學參數(shù)，建立巖石力學參數(shù)與常規(guī)測井資料之間的關系，編制常規(guī)測井資料計算巖石力學參數(shù)和地應力參數(shù)的圖板。分析巖石力學參數(shù)與常規(guī)測井曲線的相似性，用多元統(tǒng)計回歸方法求出兩者之間的相關參數(shù)及回歸方程，再利用該回歸方程，求算研究區(qū)內(nèi)具有常規(guī)測井曲線井的“準巖石力學參數(shù)”。采用上述回歸方法，以該井資料為基礎建立常規(guī)測井計算泊松t匕、楊氏模量的測井處理模型。一般從XMAC測井資料來看，YMOD與SMOD (Shear modulus剪切模量)形態(tài)變化也十分相似，近似重合。因此，只選取YMOD(Yc)Ung' s modulus楊氏模量)、POIS(Poissonratio泊松比)這兩種參數(shù)進行多元回歸計算。通過逐項求取各參數(shù)之間的擬和關系或求取常規(guī)測井曲線與巖石物理參數(shù)之間的多元回歸關系來求取研究區(qū)各井的巖石物理參數(shù)。參見圖5，給出了一種建立常規(guī)測井與巖石力學參數(shù)關系式分步回歸統(tǒng)計流程示意圖。
參見圖6，示出了本申請進行多信息融合得到的巖石力學參數(shù)模型的ー個展示圖例三維巖石力學參數(shù)(楊氏模量)井間任意方向連續(xù)剖面圖。參見圖7，示出了本申請進行多信息融合得到的巖石力學參數(shù)模型的ー個展示圖例三維巖石力學參數(shù)(泊松比)井間任意方向連續(xù)剖面圖。參見圖8，示出了本申請進行多信息融合得到的巖石力學參數(shù)模型的ー個展示圖例三維巖石力學參數(shù)(波阻杭)井間任意方向連續(xù)剖面圖。參見圖9，示出了本申請三維巖石力學(楊氏模量)模型的ー個示意圖例。下面對三維應カ網(wǎng)格模型及其建立過程作進ー步的說明。
地應カ主要由重力應力、構造應力、孔隙應力、熱應カ等的耦合所構成。由于地層巖石的非線性特征，地應力的各種成因分量間是不獨立的，在研究油氣田鉆井和開發(fā)中，準確掌握油氣儲集區(qū)域應カ的大小和方位，可以進行油氣田開發(fā)井網(wǎng)布置和優(yōu)選鉆井泥漿的密度來穩(wěn)定井壁，減少或避免諸如漏、噴、塌、卡等事故造成的嚴重經(jīng)濟損失和人身事故等。掌握地應カ的分布規(guī)律，包括其作用的方向和數(shù)值大小是極為重要的。本研究將各應カ綜合考慮，運用應カ計算公式得出總應カ數(shù)值，此計算的結果將應カ綜合體現(xiàn)出來。由于地層要承受上覆巖層的自重而產(chǎn)生的重力應カ；由于地質(zhì)構造、板塊運動、地震活動等地殼動力學方面的原因所附加的構造應力分量；由于各種原因，油層溫度升高，多數(shù)巖石隨溫度的増加而膨脹，受圍巖的限制膨脹應變演變而成的熱應カ；還有由孔隙內(nèi)液體產(chǎn)生的孔隙壓力等。這些地層用于抵抗外力以保持平衡的應力，必須進行疊加才能更真實的反映總地應カ場。這里的總應カ值不是各個應カ計算后疊加的結果而是應用應カ公式直接考慮疊加關系而得的參數(shù)。在本申請之前沒有人采用疊加的方式考慮總地應カ場。本申請所建的三維應カ場模型，綜合考慮對總應カ的影響例如，在水力壓裂中，孔隙彈性會影響到裂縫閉合壓力、破裂壓カ和重張壓カ等?？倯嬎愎娇梢圆捎?br> 權利要求
1.一種用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的方法，其特征在于，包括 獲取油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的疊前地震數(shù)據(jù)； 采用所述疊前地震數(shù)據(jù)進行彈性參數(shù)反演，獲得所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體； 根據(jù)所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體構建基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型； 計算所述三維網(wǎng)格節(jié)點上的應力信息，生成三維應力場分布模型； 根據(jù)所述巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型進行壓裂過程中裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體包括巖石泊松比、楊氏模量。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體構建基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型的步驟包括 獲取所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的井筒測井數(shù)據(jù)和巖心數(shù)據(jù)； 井間采用所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，井點結合所述井筒測井數(shù)據(jù)和巖心數(shù)據(jù)，采用儲層空間展布和各向異性模型約束，建立基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述三維網(wǎng)格節(jié)點上的應力信息包括耦合疊加的重力應力、構造應力、孔隙應力及熱應力。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，還包括 獲取所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的三維地震資料，結合鉆井取心、測井數(shù)據(jù)建立地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型； 所述根據(jù)巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型進行壓裂過程中裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬的步驟包括 根據(jù)所述地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型，巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型，利用射線追蹤法確定三維空間最大主應力方向，獲得井筒以外地下三維空間上任意一點與壓裂密切相關的各向異性非均質(zhì)三維網(wǎng)格節(jié)點數(shù)值模型； 定量計算模擬出井點以外裂縫的實際展布產(chǎn)狀，得到壓裂裂縫全縫長的三維數(shù)值，包括井筒左右兩側不對稱分布的形態(tài)，全縫長的縫高、縫寬、縫長及裂縫面的幾何形態(tài)。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，還包括 對所述壓裂過程中裂縫全縫長的三維數(shù)值進行可視化。
7.根據(jù)權利要求1、2、4、5或6所述的方法，其特征在于，還包括 根據(jù)單井的裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬結果在油氣藏開發(fā)目標區(qū)域，進行非均質(zhì)油藏矢量化井網(wǎng)部署。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)單井的裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬結果在油氣藏開發(fā)目標區(qū)域，進行非均質(zhì)油藏矢量化井網(wǎng)部署的步驟包括 根據(jù)最大水平主應力方向確定井排方向； 根據(jù)裂縫各向異性程度確定井網(wǎng)形式； 根據(jù)裂縫延伸規(guī)模確定井距大小。
9.一種用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的裝置，其特征在于，包括 疊前地震彈性參數(shù)獲取模塊，用于獲取油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的疊前地震數(shù)據(jù)；反演模塊，用于采用所述疊前地震數(shù)據(jù)進行彈性參數(shù)反演，獲得所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體； 巖石力學參數(shù)模型構建模塊，用于根據(jù)所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體構建基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型； 三維應力場分布模型生成模塊，用于計算所述三維網(wǎng)格節(jié)點上的應力信息，生成三維應力場分布模型； 全縫長三維壓裂數(shù)值模擬模塊，用于根據(jù)所述巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型進行壓裂過程中裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法,其特征在于,所述巖石力學參數(shù)模型構建模塊包括 單井數(shù)據(jù)獲取子模塊，用于獲取所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的井筒測井數(shù)據(jù)和巖心數(shù)據(jù)； 模型建立子模塊，井間采用所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，井點結合所述井筒測井數(shù)據(jù)和巖心數(shù)據(jù)，采用儲層空間展布和各向異性模型約束，建立基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述三維網(wǎng)格節(jié)點上的應力信息包括耦合疊加的重力應力、構造應力、孔隙應力及熱應力。
12.根據(jù)權利要求11所述的裝置，其特征在于，還包括 儲層地質(zhì)模型建立模塊，用于獲取所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的三維地震資料，結合鉆井取心、測井數(shù)據(jù)建立地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型； 所述全縫長三維壓裂數(shù)值模擬模塊包括 節(jié)點數(shù)值模型生成子模塊，用于根據(jù)所述地下油氣藏三維空間儲層地質(zhì)模型，巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型，利用射線追蹤法確定三維空間最大主應力方向，獲得井筒以外地下三維空間上任意一點與壓裂密切相關的各向異性非均質(zhì)三維網(wǎng)格節(jié)點數(shù)值模型； 定量計算模擬子模塊，用于定量計算模擬出井點以外裂縫的實際展布產(chǎn)狀，得到壓裂裂縫全縫長的三維數(shù)值，包括井筒左右兩側不對稱分布的形態(tài)，全縫長的縫高、縫寬、縫長及裂縫面的幾何形態(tài)。
13.根據(jù)權利要求9、10、11或12所述的裝置，其特征在于，還包括 井網(wǎng)部署模塊，用于根據(jù)單井的裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬結果在油氣藏開發(fā)目標區(qū)域，進行非均質(zhì)油藏矢量化井網(wǎng)部署；所述井網(wǎng)部署的步驟包括根據(jù)最大水平主應力方向確定井排方向；根據(jù)裂縫各向異性程度確定井網(wǎng)形式；根據(jù)裂縫延伸規(guī)模確定井距大小。
全文摘要
本申請?zhí)峁┝艘环N用于油氣藏開發(fā)的全縫長三維壓裂數(shù)值模擬的方法和裝置，其中，所述方法包括獲取油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的疊前地震數(shù)據(jù)；采用所述疊前地震數(shù)據(jù)進行彈性參數(shù)反演，獲得所述油氣藏開發(fā)目標區(qū)域的彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體；根據(jù)所述彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體構建基于三維網(wǎng)格節(jié)點的巖石力學參數(shù)模型；計算所述三維網(wǎng)格節(jié)點上的應力信息，生成三維應力場分布模型；根據(jù)所述巖石力學參數(shù)模型以及三維應力場分布模型進行壓裂過程中裂縫全縫長的三維數(shù)值模擬。本申請可以提高壓裂縫數(shù)據(jù)的準確性和有效性。
文檔編號E21B47/00GK102852516SQ20121011697
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權日2012年4月19日
發(fā)明者師永民, 張玉廣, 吳文娟, 韓松, 秦小雙, 張永平, 王磊, 師鋒, 李曉敏, 柴智, 郭馨蔚, 吳洛菲, 熊文濤, 徐蕾, 師春愛 申請人:北京大學