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[CougarFlow] 参数敏感性与不确定性分析在沉积正演模拟中的作用

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发表于 2018-12-3 14:43:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
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品质源于技术 服务源于态度
这是阿什卡微信公众号的第589篇原创文章
首发于2018年12月1日
作者:刘敏珠 姚同云


地层沉积正演模拟是以沉积学和层序地层学的原理为指导,通过地质概念的数学化和沉积过程定量化,利用模拟的方法重现沉积地貌发育过程。对于原型盆地开展沉积正演模拟研究,首先需要搞清楚影响地层沉积的影响因素,如物源供应、海平面升降、水动力条件等,沉积正演模拟时需要定义参数非常多,如果全部手工调整,要耗费大量时间和精力,并且随机性较大。如何快速确定哪些参数对模型结果影响较大?参数数值范围给多少比较合理?工区里哪些区域是不确定性最大的地方?这些问题都是地层沉积演化研究必须考虑的。

针对这些难题,法国石油研究院IFP推出了基于OpenFlow平台下的DionisosFlow沉积正演模拟和CougarFlow 不确定性分析两个软件联合应用方案。CougarFlow不确定性分析采用蒙特卡罗采样方法,建立响应面模型,通过实验设计方法,组合优化参数,应用目标函数优选方案参数组合,快速实现开发方案调整、措施优化等方面,该技术已成功应用于油藏数值模拟领域。近年来,法国石油研究将CougarFlow不确定性分析技术和盆地模拟、沉积演化等技术联合应用,加速模拟计算进程,搞清了模型的主控因素,有效降低模型的不确定性,帮助地质工作者降低决策风险。

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DionisosFlow与CougarFlow联合应用的工作流程:首先利用DionisosFlow软件建立一个初始地质演化模型,通过单井资料对地质模型进行校准。针对不同的沉积环境,通过把地质概念的数学化,分析沉积正演参数的敏感性和不确定性,例如:碎屑岩沉积过程中分析物源供应、沉积搬运、沉降对碎屑岩模型的影响;碳酸盐岩沉积模拟分析碳酸盐岩产率、波浪参数和生态因素对碳酸盐岩模型的影响。通过CougarFlow多次实现的方法,对不同参数模型对比分析,给出不同参数对模型的影响比例。针对影响最大的参数,优化调整,最后得到符合地质规律和单井匹配度最高的沉积演化模型,对参数敏感性和参数数值分布范围进行合理评估,减少不确定性。

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下面以阿布扎比早白垩统碳酸盐岩储层沉积演化为例,介绍敏感性与不确定性分析技术在地层沉积演化中的应用:

阿联酋阿布扎比地区的早白垩统是中东地区主要的含油储层,该区域属于稳定的碳酸盐岩台地。该区域有三套主力储层,由于其储层非均质性强,碳酸盐岩成因和构造又存在其特殊性,建立一个精准的沉积正演模型是非常必要的。针对这些问题,在DionisosFlow进行了初步的沉积模拟之后,我们定义了影响正演的(相对海平面的变化、波浪参数和碳酸盐岩产率)等参数的变化范围,应用参数敏感性和不确定性分析技术进行了如下研究:

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定义影响碳酸盐岩沉积的多种地质参数范围

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地层沉积正演参数敏感性分析

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多次实现模拟地层厚度与岩性比例吻合度图

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模型不确定性分析分布范围图

在沉积正演参数敏感性分析的基础上,优选厚度、岩性分布吻合度最高的五个模型,并对模拟结果开展不确定性分析,确定模拟风险较大的区域。

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厚度值的响应面分布范围

通过利用CougarFlow参数敏感性与不确定性分析技术对阿布扎比三个主要储层沉积演化模型研究,得到了能精确表征碳酸盐岩储层非均质性,岩性分布和厚度与井吻合度高的模型,解决了储层沉积演化模拟过程中地质参数调整的问题。

1.选取多个定义模型中的不确定参数(相对海平面、碳酸盐岩生产速率、波浪参数),定义参数数值的变化范围,采用拉丁超立方体抽样法,通过多次实现的方法(multi-realization),进行300个方案同步模拟,大大节省模型修改时间,且成功的覆盖各种参数组合方案,优于人工试错的模拟方案。

2.从多个模型中选择与响应面参数(厚度、岩性分布等)对应最好的模型,确定了影响该模型响应面的主控因素为波浪搬运参数。

3.通过再次对主控因素(波浪搬运)进行多次实现的模型计算,优选出五个最符合地质情况的模型,并且得出模型敏感性分析图件,确定出哪些位置的模拟结果是可靠性高的,哪些位置是不确定性比较强的,并提出厚度模拟结果的P10、P50、P90的数值,P50的厚度数值被认为是最合理准确的厚度预测图。

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