馬美媛，劉 舒，王建偉，陰國鋒，趙 晨

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司研究院，上海 200120）

靜態(tài)地質模型不確定性定量評價技術應用

馬美媛，劉 舒，王建偉，陰國鋒，趙 晨

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司研究院，上海 200120）

針對海外某區(qū)塊三個已發(fā)現(xiàn)油藏無論是儲層砂體規(guī)模還是儲層物性均存在較強的非均質性的地質特點，以該區(qū)塊A油藏為例,詳細闡述了定量評價靜態(tài)地質模型不確定性的技術流程和研究方法，包括關鍵不確定性變量分析、實驗設計、儲量風險評價以及模型優(yōu)選，為類似油氣田靜態(tài)模型不確定性評價提供了一定的借鑒意義。

非均質性；靜態(tài)模型；不確定性；實驗設計；儲量風險評價

本次研究區(qū)為海上區(qū)塊，已發(fā)現(xiàn)油藏有三個，油藏類型均表現(xiàn)為層狀邊水巖性構造型，儲層類型為深海濁積扇砂巖，研究表明無論是儲層砂體規(guī)模還是儲層物性均存在較強的非均質性，因此對所建立的靜態(tài)模型進行不確定性評價成為不可或缺的內容之一。本文以其中的一個油藏為例闡述靜態(tài)地質模型不確定性定量評價的流程和研究方法

1 靜態(tài)模型不確定性評價思路及流程

通過調研，定量評價靜態(tài)模型不確定性的研究思路是在精細模擬基礎上，結合數(shù)理統(tǒng)計學的方法，定量分析不確定性因素( 即隨機變量) 給最終模擬結果帶來的影響，掌握主要不確定性因素的整體統(tǒng)計特征，從而實現(xiàn)對地質儲量預測風險的科學評價[1]。具體評價過程通常分成四個步驟（流程如圖1所示）：（1）關鍵不確定性變量分析，首先通過分析變量的獨立性及變量類型（靜態(tài)參數(shù)還是動態(tài)參數(shù)）進行初步篩選，然后通過確定每個變量的變化范圍計算單個變量對模型儲量的影響程度，最后繪制特納圖檢驗所有不確定性變量對模型儲量的顯著程度。根據(jù)國內外文獻，顯著程度大于5%的變量即認為關鍵變量[2-4]；（2）實驗設計，對篩選出來的關鍵不確定性變量進行實驗設計，以便從大量的可能模型中抽取出少量的模型來描述所有可能的結果[1]。（3）儲量風險評價，利用蒙特卡洛方法描述利用所有關鍵不確定性變量建立的靜態(tài)模型的儲量整體統(tǒng)計特征，通過繪制地質模型概率密度圖和累積概率曲線確定出P10儲量、P50儲量和P90儲量。（4）模型優(yōu)選，通過繪制實驗設計的所有模型儲量值與儲量風險評價得到的P10儲量值、P50儲量值和P90儲量值的交匯圖優(yōu)選出最可能的地質模型，即與P50儲量值接近的那個模型來代表P50模型。

圖1 靜態(tài)模型不確定性評價流程

1.1 關鍵不確定性變量分析

影響靜態(tài)模型儲量的不確定性參數(shù)有很多，因此篩選出主要不確定性變量是描述靜態(tài)模型儲量不確定性的關鍵，篩選過程分成定性分析和定量評價兩步進行，其中定量評價應用了Petrel軟件2011版本的不確定性和優(yōu)化模塊，其背后的原理是地質統(tǒng)計學。

1.1.1 定性評價

眾所周知，根據(jù)儲量計算公式，影響儲量結果的參數(shù)有五個，分別為巖石總體積、凈毛比、孔隙度、含水飽和度和體積系數(shù)，其中凈毛比是根據(jù)孔隙度和含水飽和度等確定的下限計算得到，不是一個獨立變量，本次不確定性分析不考慮該變量；而體積系數(shù)是油藏動態(tài)參數(shù)，也不是靜態(tài)模型里能夠考慮的，因此影響靜態(tài)模型儲量的不確定性參數(shù)有三個，即巖石總體積、孔隙度和含水飽和度。在靜態(tài)模型的建立過程中，這三個參數(shù)又分別受二個方面的因素影響（表1），下節(jié)詳細闡述各個變量的取值原則和取值范圍。

表1 靜態(tài)模型不確定性評價參數(shù)

1.1.2 定量評價

如表1所示，巖石總體積受儲層構造頂面和油水界面二個因素的影響，而孔隙度和含水飽和度這兩個參數(shù)均受儲層空間分布和參數(shù)本身分布這二個因素影響。

（1）儲層頂面構造不確定性分析

儲層頂面構造通常是用少量井分層數(shù)據(jù)校正地震資料上拾取的層面得到，因此存在因速度變化和拾取誤差造成的不確定性。對儲層頂面構造的不確定性評價是通過以下公式來實現(xiàn)的：

式中：Sbc — 不考慮誤差進行井點校正后的構造面；

Serror — 誤差面，該面在已知井點處（控制點）為0，其他位置則與控制點成反距離平方圓滑變化；

Sunc — 考慮誤差進行井點校正后的構造面。

誤差面采用序貫高斯模擬算法生成，誤差變化范圍則根據(jù)井點實際鉆遇數(shù)據(jù)與地震解釋層面的誤差統(tǒng)計得到。誤差面受隨機種子數(shù)的不同而面貌不同。

（2）油水界面

根據(jù)鉆井揭示結果，A油藏只揭示了最低油底和最高水頂，實際油水界面在這二個數(shù)據(jù)之間，因此將這二個數(shù)據(jù)的中間值作為油水界面最可能值。

（3）儲層空間分布參數(shù)

影響儲層空間分布參數(shù)主要有兩類，即變程及兩個屬性間的相關系數(shù)，這兩類參數(shù)控制了儲層物性的宏觀分布，因此在研究中給定了一個最可能的變化范圍（25% ～ -25%)。

（4）巖石物理分布函數(shù)

在巖石物理屬性模擬過程中，均采用了序貫高斯模擬算法，根據(jù)算法特點均值是影響屬性分布的最重要參數(shù)，孔隙度的最大值和含水飽和度的最小值也是影響巖石物理分布函數(shù)的重要參數(shù)，而A油藏只有兩口井的測井解釋數(shù)據(jù)和少量的巖心數(shù)據(jù)，因此這些參數(shù)均存在一定的不確定性。經(jīng)統(tǒng)計，10% ～ -10%的變化范圍能夠涵蓋這些參數(shù)的不確定性。

（5）定量不確定性評價結果

給定了每個變量的基礎值和變化范圍后，即可以借助Petrel軟件的自動工作流程功能依次改變一個變量進行地質建模，每個變量生成三個不同的模型儲量結果，最后繪制特納圖展示各個變量對模型儲量影響的顯著程度。如圖2所示，在A油藏中，油水界面是最主要的不確定性變量，其次是含水飽和度均值，其他三個變量的影響也超過了5%，最終篩選出五個關鍵變量。

圖2 A油藏不確定性變量對儲量顯著性影響排列圖

2 實驗設計

依據(jù)統(tǒng)計學的要求，隨機模擬需要考慮變量的所有取值結果，但每個變量在其變化范圍內可以取無數(shù)個值，這些變量的組合更是無限多個，這在實際模擬過程中是不可能實現(xiàn)的。實驗設計是從隨機樣本總體抽取少量樣本代表樣本總體的一種科學統(tǒng)籌方法[1]，實驗設計方法有很多，其中常用的經(jīng)濟有效的是Plackett-Burman采樣法，該方法抽樣后用9個模型來代表樣本總體，表2即展示了A油藏利用實驗設計方法建立的9個代表性模型關鍵變量取值。

表2 A油藏實驗設計

3 儲量風險評價

在儲量風險評價中采用了概率儲量的概念。概率儲量不僅能提供更準確的儲量計算結果，還能更好地描述儲量的不確定性，因此可以獲得關于儲量的準確判斷，從而更合理地評價儲量風險和潛力，給開發(fā)決策者提供有用的信息，根據(jù)儲量累積概率分布圖可以求出三個概率儲量P10、P50和P90，分別為“悲觀”、“最可能”和“樂觀”儲量。由于實際地下地質體的復雜性和所獲取資料的不完備性，一個油（氣）藏的真實儲量無法精確求得，而概率密度曲線可以反映這個真實儲量落入某一區(qū)間的可能性。真實儲量大于P90的概率只有10%，說明P90是相對樂觀的估計；真實儲量小于P10的概率只有10%，說明P10是相對悲觀的估計；P50表示大于和小于真實儲量的可能性都是50%，因此是最可能的估計。圖3展示A油藏五個關鍵變量三個概率儲量及密度分布[5]。

4 模型優(yōu)選

將實驗設計的所有模型儲量值與儲量風險評價得到的P10儲量值、P50儲量值和P90儲量值進行交匯，即可優(yōu)選出最可能的地質模型。圖4展示的是A油藏概率儲量與實驗設計模型儲量交匯圖，模型1與P50儲量值接近，即用它來代表P50模型。

圖3 A油藏概率儲量累積分布曲線及密度分布圖

圖4 概率儲量與實驗設計模型儲量交匯圖

5 結論

以地質儲量為靜態(tài)模型不確定性定量指標的評價方法，結合實驗設計、蒙特卡洛法等統(tǒng)計學方法，既能篩選出影響靜態(tài)模型結果的關鍵地質參數(shù)，又能為油藏數(shù)值模擬提供概率更高的P50模型，從而為科學風險決策奠定了基礎。這套工作流程的開發(fā)應用也為類似項目的靜態(tài)模型不確定性評價提供了一定的借鑒意義。

[1] 霍春亮，劉松，古莉，等.一種定量評價儲集層地質模型不確定性的方法[J].石油勘探與開發(fā)，2007，34（5）：574-579.

[2] 孫立春，高博禹，李敬功.儲層地質建模參數(shù)不確定性研究方法探討[J].中國海上油氣，2009，21（1）：35-38.

[3] Carreras P E, Turner S E, Wilkinson G T. Tahiti: Development Strategy Assessment Using Design of Experiments and Response Surface Methods [C]. SPE 100656, 2006.

[4] Dehgani K, Fischer D, Skallnskl M. Application of Integrated Reservoir Studies and Probabilistic Techniques to Estimate Oil Volumes and Recovery, Tengiz Field, Republic of Kazakhstan [C]. SPE 102197, 2006.

[5] 唐義疆，馬美媛，達江.東海油氣田儲層地質建模方法研究[J].海洋石油，2006，26（2）：58-62.

納米壓裂材料提高壓裂作業(yè)效率

納米壓裂技術是指用納米壓裂球替代常規(guī)壓裂球，打開滑套進行多級壓裂作業(yè)的技術，有助于在惡劣條件下經(jīng)濟有效地開發(fā)石油資源，降低壓裂成本。目前，很多石油公司和技術服務公司實施了納米技術研發(fā)計劃，如貝克休斯、康菲、沙特阿美、雪佛龍等。

在多級水力壓裂中，當投球速度由44.7/s突變?yōu)?時，尼龍等材料制成的壓裂球會發(fā)生變形，卡在滑套中，造成產(chǎn)量下降。同時，當水平井段長度達到1 828.8 m以上或壓裂達到20級以上時，壓裂球的取出或清除變得困難，如不能快速清理，會降低井的生產(chǎn)能力。

In-Tallic納米壓裂球解決了這些問題。這種壓裂球由鎂、鋁、鎳等合金材料制成，比重小、強度高，可以在井中隨流體運移，打開滑套時能夠承受多重因素的影響，當其使命完成時還可以自動溶解消失。這種球雖然制造成本稍高，但與產(chǎn)量損失相比，這種壓裂球的費用要低得多。

貝克休斯公司應用第一代納米技術開發(fā)In-Tallic壓裂球已用了18個月，目前每周可以生產(chǎn)1 500個壓裂球，已商業(yè)化用于FracPointTM（上）水平井多級壓裂系統(tǒng)中。

納米技術除了可用于壓裂作業(yè)外，未來還可以用于配制新型鉆井液，提高鉆具冷卻效果；用于生產(chǎn)碳納米管，取代制造水下電纜的銅導線，具有更高的電能傳遞效果；以及用于強化采油的化學劑等等。

摘編自《中國石油報》2014年5月27日

Application of Quantitative Method for Evaluation the Uncertainty of Static Model

MA Meiyuan, LIU Shu, WANG Jianwei, YIN Guofeng, ZHAO Chen
（Institute of SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company,Shanghai200120,China）

In view of the strong heterogeneity of both reservoir sandstone distribution and reservoir physical property of three oil reservoirs in one overseas oil field, the quantitative evaluation method has been used to evaluate the uncertainty of static model for one oil reservoir (A reservoir) of this oil field, and specific technical process has been discussed, including analysis of the key uncertainty variables, experimental design, OOIP risk evaluation and model selection. This paper can provide some reference for analyzing the uncertainty of static model in the similar oil fields.

heterogeneity; static model; uncertainty; experimental design; OOIP risk estimation

P628+.3

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.02.042

1008-2336（2014）02-0042-04

2013-12-06；改回日期：2014-03-10

馬美媛，女，1974年生，碩士，高級工程師，主要從事石油天然氣開發(fā)地質工作。E-mail：mamy.shhy@sinopec.com.cn。