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基于油气成藏模拟的圈闭定量评价研究

任建四  
【摘要】:圈闭评价是油气资源评价中具体而重要的工作,其工作重点集中体现在对圈闭地质风险的准确评估上。随着科学技术的进步,各种探测和勘探技术对地下数据的获得带来有益的帮助,圈闭评价的准确性也相对提高。但随着油气的开采程度的增加,容易发现的构造特征明显的圈闭已经陆续发现,构造特征不是很明显的圈闭将难以准确地发现,油气勘探的风险在逐渐增加,也不利于国民经济的发展,勘探成熟区的新的油气圈闭的准确勘探的重要性逐渐被石油地质工作者所认识,对勘探成熟区的新的油气圈闭的勘探和预测已经成为油气资源评价领域的重点研究内容。 目前在圈闭评价预测领域,多数圈闭评价是直接根据地质勘探数据,采用地质评价方法对圈闭进行分析和预测,这些评价方法能够比较直接的描述圈闭实际情况,但不能有效的动态分析圈闭的发展变化情况。在盆地及油气成藏模拟方面,模拟结果能够提供模拟区域的油气整体分布情况,基本上起到区带评价的作用,但对于圈闭级的评价,仍然需要根据盆地及油气成藏的模拟结果单独进行分析。目前的圈闭评价没有充分地利用盆地模拟的数据,更没有以油气成藏模拟结果为基础,需要重新设定参数、重新建模、重新组织数据,评价的准确性和有效性没有保证。以三维油气成藏动力学模拟结果为基础,建立圈闭定量综合评价系统,不仅可以获取大量与圈闭和成藏条件相关的静态参数,而且可以获取大量与圈闭及油气藏形成演化相关的动态参数,同时避免了重新组织数据所带来的完整性和一致性问题,从而可以减少人为影响,增强评价客观性,提高评价结果的可靠性和准确性。 本论文在国家重大科学技术研究专项“大型油气田及煤层气开发——渤海湾盆地东营凹陷勘探成熟区精细评价示范工程”的资助下,以提高圈闭评价的准确性和方法的相对通用性为目的,在油气成藏模拟的基础上,对圈闭定量评价模式和评价方法方面开展了系统深入的研究,所做的主要工作和创新成果有: 1、建立了基于油气成藏模拟的圈闭定量评价模型 传统的圈闭评价都是石油地质专家在已有勘探资料的基础上进行分析和评价,也可以根据盆地及油气成藏模拟的结果对圈闭进行分析和评价。传统评价思路与油气成藏模拟无关或者与油气成藏模拟结合不紧密,对数据的利用效率相对较低。基于油气成藏模拟的圈闭评价能够对提高数据的利用效率,降低数据转换的损失,增强数据挖掘的程度,可以为圈闭定量评价提供更多且可靠的信息。现有的文献均没有建立在油气成藏模拟基础上的圈闭定量评价。论文的第二章说明了油气资源评价的层次及圈闭评价所处的重要层次和常用常规方法,研究了圈闭定量评价和油气成藏模拟的关系,建立了基于油气成藏模拟的圈闭定量评价模型。常规的圈闭评价主要是在具体的勘探资料的基础上,专家根据自己的知识对圈闭进行评价,这样的评价主观性较强,带来的风险也随之增加。在油气成藏模拟基础上的圈闭定量评价可以根据油气成藏模拟的数据,通过计算机数据处理和分析技术,得到圈闭级的数据,对圈闭进行定量的评价。在油气成藏模拟基础上的圈闭定量评价,可以有效地减少专家评价的主观性,得到比较客观的定量评价结果。现在没有具体的在油气成藏模拟基础上圈闭定量评价模式,需要根据实际情况建立具体的模型,然后才可以有效地完成后续的工作。在油气成藏模拟基础上的圈闭定量评价不同于传统的圈闭评价,其评价过程基本上都需要遵循模型中的核心步骤。盆地及油气成藏模拟是基础,必须满足圈闭定量评价的基本要求。三维地质建模的精度和计算机的运算能力要能够满足基本需求。圈闭搜索和圈闭信息识别是圈闭定量评价部分的基础,也可以在此基础上进行圈闭动态评价。在圈闭搜索和圈闭信息识别的基础上可以选用合适的方法进行圈闭地质评价、经济评价和综合评价,最后对结果进行有效地输出和显示。圈闭搜索和圈闭信息识别是在油气成藏模拟基础上的圈闭定量评价的核心步骤,与油气成藏模拟结合紧密的圈闭定量评价都需要实现这两个步骤。圈闭动态评价是重要特点和优势,可以对圈闭的动态变化趋势进行分析。地质评价、经济评价和综合评价和传统的评价不同之处在于其评价数据来源于圈闭信息识别的参数。 2、实现了基于角点网格的圈闭搜索、圈闭信息识别和圈闭动态评价 传统的圈闭评价的资料呈现在专家面前,没有圈闭搜索的需要。盆地及其油气成藏模拟的三维建模数据是海量的数据体,在巨大的三维空间数据中搜索圈闭数据本身就是一个复杂的工作。三维建模数据的精度和建模方式是圈闭搜索的基础要求,过于粗劣的建模对于盆地及油气成藏模拟或圈闭评价来说都是无效,精度过高计算机的性能不能满足实际需要。采用角点网格进行三维地质建模可以适应地质条件下的实际的不规则地质实体。角点网格是不规则六面体,增加了圈闭搜索的困难。由于精度的需要,角点网格也需要进行局部的加密,圈闭搜索的过程也需要对加密网格进行处理。圈闭信息识别主要是解决对圈闭信息的计算和提取的问题,涉及的参数比较多,计算方式各有不同,对技术要求也不一样。根据三维建模的实际精度、建模方式和已经搜索定位的圈闭,参考圈闭地质评价的圈闭条件、油源条件、保存条件、储层条件和匹配关系的基本地质要素,对圈闭信息进行计算和提取。由于各种条件的限制,部分参数可能不能完全满足实际的要求,可以根据对盆地及油气成藏模拟的数据,直接输入。常规的圈闭评价不具备圈闭动态评价的基本条件,只能靠专家进行人为的分析,给出发展趋势。通过对三维地质历史数据的研究和分析对比可以恢复圈闭的地质历史形态,从而进行圈闭的三维动态展示,便于对圈闭的发展变化情况进行有效地分析,判断圈闭的油气聚集和散失的情况是否符合实际的地质变化规律,有利于专家作出合理的判断。 3、提出了圈闭定量评价对油气成藏模拟的反馈约束机制 由于三维建模技术的限制和对计算机性能要求很高等原因,在油气成藏模拟的基础上进行圈闭级的定量评价比较困难。如果能够实现圈闭的定位和圈闭参数的获取,就更有利于分析整个油气成藏模拟过程。由于圈闭定量评价位于整个盆地及油气成藏模拟的末端,可以全面获得各种模拟数据,圈闭本身也可以提取很多数据,这样便可以对整个评价过程进行系统性的考虑。整个盆地及油气成藏模拟过程中,从三维地质建模到构造史、热史、生排烃和运聚史,考虑微观因素相对较多,对模拟过程的系统性和整体性约束不足。从圈闭提取数据和获得的模拟数据出发,通过对各个模拟阶段的数据和圈闭参数的分析,可以对整个盆地及油气成藏模拟的过程的合理性进行分析和反馈,形成对其模拟过程的约束。通过不断地反馈再模拟,直到形成合理的、整体上符合地质认识的评价结果,有助于对模拟过程的完善和模拟准确程度的提高。盆地及油气成藏模拟的各个阶段的模拟结果对最后的模拟结果都有较大的影响,油气运聚模拟是关键,对整个模拟结果的影响也最大,圈闭评价部分对其要求也比较高。 4、分析了圈闭地质评价方法的特点和适用性 在油气成藏模拟基础上的圈闭定量评价的数据来源、评价流程和方法完全不同于传统的圈闭评价,是全新的评价模式。地质评价的数据来源是圈闭信息识别的参数,地质评价的方法是现有的定量评价方法。在地质评价方法方面圈闭地质评价作为圈闭评价的关键内容,有很多的评价方法,其效果和适用性各不相同。圈闭地质评价是油气资源评价中比较具体的局部的工作,有其自己的特点和要求。在进行圈闭地质评价前需要选择适合的评价方法,以便于得到较好的评价效果。论文第三章对现有的主要地质评价方法进行了分析和对比,按照对数据的依赖程度进行了分类分析说明。 5、实现了基于油气成藏模拟的圈闭定量评价系统 在油气成藏模拟基础上的圈闭定量评价是完全不同于常规圈闭评价的新的评价理论体系,其评价数据主要来源于油气成藏模拟,其评价过程需要经过圈闭定位搜索、信息识别、动态评价、地质评价、经济评价和综合评价,根据评价结果找到最有利的圈闭,为预探提供指导。在基于油气成藏模拟的圈闭定量评价的理论指引基础上,建立圈闭定量评价模型,进行系统分析和设计,具体实现了基于油气成藏模拟的圈闭定量评价系统,对实现的基本流程和基本功能进行了说明。实现的主要技术要求是圈闭搜索、信息识别、动态评价和圈闭地质评价。圈闭搜索部分必须实现圈闭坐标的准确定位,划分出圈闭的具体范围。信息识别主要是在圈闭搜索定位的基础上对圈闭参数进行提取和计算。动态评价主要恢复圈闭的地质历史,动态显示其变化过程。圈闭地质评价部分采用了四种适合油气勘探成熟区域的评价法,分别是风险概率法、加权平均法、模糊综合评判法和人工神经网络法。各个方法各有优劣,可以对各个方法的评价结果进行分析对比,以便得到更为准确的评价结论。系统也实现了经济评价和综合评价,最后给出综合评价的结果。 6、验证了基于油气成藏模拟的圈闭定量评价的有效性 以中国东营凹陷牛庄-王家岗地区为典型原型,充分利用现有的盆地地质研究成果,在对牛庄-王家岗地区进行盆地及油气成藏模拟的基础上,综合分析地热演化和油气生成、排放、运移、聚集和逸散的模拟结果,对勘探程度较高的对牛庄-王家岗地区进行了模拟试验,所得出的圈闭位置和资源量都接近实际勘探结果,不但可以自动追索油气的聚集区域,还可以较为准确地区分出圈闭边界、圈闭基本类型和圈闭资源量。模拟结果验证了所建立的基于油气成藏模拟的圈闭定量评价模型的可靠性和所选用的地质评价方法的正确性。 本论文的研究内容是对圈闭定量评价的模式一种新的探索,也是对盆地及油气成藏模拟的一种延伸。本文的主要创新之处是建立了基于油气成藏模拟的圈闭定量评价模型;实现了在三维地质模型下的圈闭自动搜索和圈闭的信息识别,自动确定圈闭的位置和坐标,对圈闭的评价参数进行计算和提取;通过对三维地质历史的恢复,可以对圈闭进行动态评价,展示圈闭的三维动态变化情况,便于对圈闭的发展变化情况进行有效地分析,判断圈闭的油气聚集和散失的情况:通过对所有模拟数据的分析和整合,提出对油气成藏模拟过程的反馈和约束机制,增强模拟过程的合理性,提高模拟结果的可靠性。


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