油气运聚定量模拟技术现状、问题及设想.pdf

第3 0卷第 1 期 油- 5 天然乞地 0 I L＆ G A S G E O L 0 G Y 2 0 0 9年 2月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 0 9 0 1 0 0 0 1 1 0 油气运聚定量模拟技术现状 、 问题及设想 广仁 中国石油天然气股份有限公司 石油勘探开发研究院， 北京 1 0 0 0 8 3 摘要 对于定量模拟技术的研发及应用 ， 首先简要讨论初次运移 排烃 ， 然后主要重点放在二次运移 烃类运移聚集 。关 于初次运移， 建议采用简单但争议少的方法计算排烃， 其正确性由二次运移的模拟结果是否接近勘探实际来判别。关于 二次运移， 目前有4种运聚定量模拟技术 多相达西流法、 流径法、 混合法 多相达西流法流径法 和侵入逾渗法。然而， 这4个技术近 1 0年来虽然各 自有了较大的改进， 但在克服各 自的最大缺点问题上基本上没有突破 ①多相达西流法虽有 完整的时间模拟功能， 但因受计算机资源所限而实用价值较差； ②流径法和侵入逾渗法基本上没有时间模拟功能， 即模拟 对象通常仅是现今 0 Ma 的地质体， 而能在关键时间 ≠0 Ma 进行模拟尚在探索中； ③ 由于混合法的实用价值主要来源 于流径法， 故严格来说混合法也基本上没有时间模拟功能。对于每一技术， 概要介绍其技术背景、 技术方法和应用效果； 通过对比， 指出各 自的优缺点和适用条件， 为未来研发提出改进方案。通过上述分析研究， 提出了一个具有时间模拟功能 的运聚定量模拟技术方案 在全时空的三维网格上， 采用单相 水 达西流法技术计算超压， 在数据稀少时采用流径法， 在 数据 密集时采 用侵 入逾 渗法。 关键词 达西流法 ； 流径 法； 混合法 ； 侵 入逾 渗法 ； 初次运 移； 二次运移 ； 盆地模 拟 中图分类号 T E l 2 1 ． 1 文献标识码 A S t a t us ， pr o b l e ms a nd p r o p o s a l s o f t he q ua nt i t a t i v e mo d e l i ng t e c h ni q u e s f o r h y dr o c a r bo n m i g r a t i o n a n d a c c umul a t i o n S h i Gua n g r e n P e t r o C h i n a E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t R e s e a r c h mH 抬， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Abs t r a c t Afte r a b rie f d i s c u s s i o n o f t h e de v e l o p me n t a n d a pp l i c a t i o n o f q u a n t i t a t i v e mo d e l i n g t e c hn i q u e s f o r p ri ma r y m i g r a t i o n h y d r o c a r b o n e x p u l s i o n ， a n d t h i s p a p e r f o c u s e s o n t h e s t u d y o f m o d e l i n g t e c h n i q u e s i n s e c o n d a r y m i gra t i o n h y d r o c a r b o n mi gra t i o n - a c c u mu l a t i o n ． F o r p r i m a r y mi gr a t i o n ， i t i s p r o p o s e d t o a d o p t s i m p l i - fle d b u t l e s s d e b a t e d me t h o d s for h y d r o c a r bo n e x p u l s i o n c a l c u l a t i o n a n d v e rif y t h e i r v a l i di t y t hr o u g h c o mp a rin g mo d e l i n g r e s u l t s o f s e c o nd a r y mi gr a t i o n wi t h r e a l e x p l o r a t i o n d a t a ． As for s e c o nd a ry mi gra t i o n， a t p r e s e n t t h e r e a r e f o u r q u a n t i t a t i v e m o d e l i n g t e c h n i q u e s a v a i l a b l e m u l t i p h a s e D a r c y fl o w， fl a w p a t h ， h y b r i d m e t h o d m u l t i p h a s e D a r c y fl o wfl o w p a t h ， a n d i n v a s i o n p e r c o l a t i o n ． T h o u g h gre a t i m p r o v e me n t s h a v e b e e n m a d e i n t h e s e f o u r t e c hn i q ue s i n t h e p a s t 1 0 y e a r s， t he i r pa r t i c u l a r d i s a d v a nt a g e s h a v e n o t b e e n b y a n d l a r g e o v e r c o me． Th e i r d i s a d v a n t a g e s i n c l u d e 1 t h o u g h t h e m u l t i p h a s e D a r c y fl o w h a s e x c e l l e n t a b i l i t y t o mo d e l v a r i o u s t i me s ， i t c a n n o t g e n e r a l l y b e e f f e c t i v e l y a p p l i e d d u e t o l i mi t e d c o m p u t e r r e s o u r c e s ； 2 b o t h fl o w p a t h a n d i n v a s i o n p e r c o l a t i o n a r e b a s i c al l y u n a b l e t o m o d e l d i f f e r e n t g e o l o g i c t i me s ， i ． e ． ， u s u a l l y t h e m o d e l e d o b j e c t i s o n l y t h e p r e s e n t d a y 0 M a g e o l o g i c b o d y ， w h i l e t h e m o d e l i n g o f o t h e r g e o l o g i c t i m e s ≠0 M a i s s t i l l u n d e r r e s e a r c h ； 3 s i n c e t h e p r a c t i c a l v a l u e o f t h e h y b rid me t h o d r e s ul t s mo s t l y f r o m t h e flo wpa t h me t h o d， s t ric t l y s p e a k i n g t h e h y - b ri d me t h o d a l s o b a s i c a l l y h a s n o a b i l i t y t o mo d e l d i f f e r e n t g e o l o g i c t i me s ． He r e i n s u mma ri z e s t h e b a c k gro u n d ， me t h o d a n d a p p l i c a t i o n o f e a c h t e c h n i q u e ， e x p o u n d s t h e a d v a n t a g e s ， d i s a d v a n t a g e s ， a n d a p p l i c a b i l i t y o f e a c h me t ho d， a n d p r o p o s e s a p l a n for t h e i r f u t u r e mo d i f i c a t i o n a n d d e v e l o pme n t ． Th e p a pe r r e c o mme n d s a c o mpr e h e n- 收稿 日期 2 0 0 8 -0 8 3 1 。 作者简介 石广仁 1 9 4 O 一 ， 男 ， 教授级高级工程师 、 博士生导师 ， 地学定量 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 0卷 s i v e s c h e me u t i l i z i n g q u a n t i t a t i v e mo d e l i n g t e c h ni q ue s wi t h t h e a b i l i t y t o mo d e l v a rio u s g e o l o g i c t i me s ．I t u s e s s i n g l e p h a s e w a t e r D a r c y fl o w f o r c a l c u l a t i n g o v e r p r e s s u r e i n f u l l s p a c e t i m e ． T h e fl o w p a t h m o d e l i n g i s a d o p t e d wh e n t h e d a t a i s s p a r s e a n d i n v a s i o n p e r c o l a t i o n i s e mp l o y e d whe n t h e d a t a i s d e n s e ． Ke y wo r d s Da r c y flo w；fl o wp a t h；h y b rid me t h o d；i n v a s i o n p e r c o l a t i o n；p rima r y mi g r a t i o n；s e c o n d a ry mi g r a t i o n；ba s i n mo d e l i n g 油气运聚模拟系统 也可称之为盆地模拟系 统 自1 9 7 8年世界上第一个一维盆地模拟系统 建立以来取得了很大进展 ， 2 0世纪 8 0年代先后出 现了二维盆地模拟系统 I 3 J ， 2 0世纪 9 0年代开始 了三维盆地模拟系统的研发。目前作为一个完整 的油气运聚模 拟系统是 由如下 5个模 型有机组 成 地史模型、 热史模型 含成岩史 、 生烃史模型、 排烃史模型 初次运移 和烃类运移聚集史模 型 二次运移 。烃类运移聚集史是盆地模拟系统 中 最重要的部分， 也是迄今为止技术上最薄弱 的环 节。2 0 0 0年 We h e 等 评述了当时世界上 4种运 聚定量模拟技术 多相达西流法 m u l t i ． p h a s e D a r c y fl o w 、 流径法[ 国外不 同研发者赋予不同的称呼 fl o w p a t h或 p a t h w a y 或 r a y t r a c i n g ； 本文取 fl o w p a t h ， 译为流径法， 以示与油藏模拟的类似技术 s t r e a m l i n e 译 为流线 法 之 区别 ] 、 混 合法 h y b ri d m e t h o d 及侵入逾 渗 法 i n v a s i o n p e r c o l a t i o n 。2 0 0 9 年 H a n t s c h e l 和 K a u e r a u f 对上述 4种技术进行 了 详细的介绍。笔者试 图通过本文进行新 的评述 ， 并对运移聚集史模型的 目标进行定位 ， 提 出未来 研发及应用的设想。 在油气初次运移的研究 中， 排烃史模型是盆 地模拟和油气资源评价的非常重要 的部分 ， 其精 度又直接影响后面的运移聚集史模 型的精度。很 多学者就此问题进行 了研究 ， 提出了不少方法 ， 如 烃类成熟度 R 法、 降解率法 、 生烃量门限法、 饱 和度门限法及扩散法。由于难于采用试验手段来 弄清复杂的排烃机理 问题 ， 上述的 5类方法至今 备受争议 ， 所 以有的盆模软件干脆跳过排烃计算 直接由生烃量 进行二 次运移 的模 拟。笔者 也认 为， 既然排烃量的正确性无法检验 ， 可采用简单但 争议少的方法计算排烃 ’7 _ ， 其正确性由二次运移 的模拟结果是否接近勘探 实际来判别 J 。因此 ， 本文主要研究二次运移的地质模型及技术方法 。 1 油气二次运移的地质模型 关于油气二次运移的过程仍在讨论 中， 了解 也尚不够。但通过物理模型试验的地质研究， 2 O 多年来逐渐形成了如下 7点认识 ①烃源岩在盆 地内的分布是较大范 围的 ， 生烃时间持续几十甚 至几百个百万年； ②排烃后的运移通道的分布是聚 焦式 的， 油 气沿 着通道 运移 在时 间上是 脉搏 式 的 ， 导致最大烃类运移速率在局部可能是很高 的； ③油气运移聚集在时空上是非常小的； ④借助 浮力， 油气在运载层和储集层内的运移总体上是沿 着垂直方向 ； ⑤低渗高毛细管力的构造在足够的 油气压力下可被侵入 ， “ ’ ； ⑥随压力变化 的油气 密度是一个重要因素 ； ⑦扩散作用可以忽略 j 。 上述油气二次运移的地质认识是侵入逾渗法 的主要理论基础， 也是流径法的部分理论基础， 但 不是多相达西流法 的理论基 础。从物理 意义来 看 ， 侵入逾渗法与流径法没有明显的区别 ， 都是认 为油气二次运移是微观 的、 不连续的油气线 串沿 着优势通道的非均一的运动 ， 且可瞬时完成， 故可 不考虑时间模拟功能， 虽 然两者技术方法的计算 实现完全不同。多相达西流法是 由油藏模拟技术 移植改造而来， 虽然其物理模型完整， 但其数值解 法确定 了其固有特点 考虑时间模拟功能 ， 在时间 上平缓连续运行、 宏观空 间上 网格 内取近似平均 值。故其地质模型是与上述的油气二次运移的地 质模型不相容的。 上述认识 表明， 当前 的油气二次运移 的地质 模型还存在以下几个问题尚不清楚 ①假设油气 是在间 断的“ 线 串” s t ri n g e r 或称 “ 灯 丝” fi l a ． m e n t 里流动 的 ’ ～ 1 8 ] 以下取用 s t ri n g e r 的译名 “ 线串” ， 那么这些线串的形状是什么尺寸有多 大它们能否覆盖许多微观孔 隙②脉搏式的油 气流动是发生在空间的微观尺度还是宏观尺度 这种脉搏运移持续多长时问一个线 串的移动速 率有多大③油气在空间的流动模式是否都属同 一 类型或者说 它在宏观尺度上是否 自相似 分 形 ④从室 内实验 、 岩心分析和逾渗模型所得到 的观察结果支持这个分形观点 ， 那么这样的分形 行为是否也发生在宏观大尺度 的岩石性质变化 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 石广仁． 油气运聚定量模拟技术现状、 问题及设想 3 上或者说它是否由于孔隙尺寸的随机变化通过 自相似 分形结 构 的尺度放 大 u p s c a l i n g 进 行演 化这 4个问题在侵入逾渗法的技术实践中也没 有完全给予 回答。 2 油气二次运移的技术方法 运移聚集史模型建立在地史、 热史 、 生烃史和 排烃史等 4个模型的计算结果的基础上。它是盆 地模拟的最 重要部分 ， 也是油气资源评价 的最 重 要部分， 因此石油地质家虽然关心前 4个史 ， 但更 注意运移聚集史 的结果 ， 以便确定油气聚集 的位 置及数量 ， 进而预测有利勘探地带 初 级 目标 和 有利钻探位置 高级 目标 。然而， 运移 聚集史模 拟迄今仍是技术上最薄弱的环节。在盆地模拟 3 0 年的发展史中， 总体上来说取得了长足的进步 ， 形 成了上述 4种运 聚定量模 拟技术 ， 但这 4个技术 基本上没有新 的重大 突破 ， 没有能克服各 自的最 大缺点。例如 ①多相达西流法虽有完整的时间 模拟功能 ， 但 因受计算 机资源所 限而实用价值较 差 ； ②流径法 和侵入逾渗法基本上没 有时间模拟 功能， 即模拟对象通常仅是现今 O Ma 的地质体 ， 而能在关键时间 某些重要地质年代 ， ≠0 M a 进 行模拟尚在探索中； ③混合法主要来源于流径法 ， 故严格来说混合法也基本上没有时间模拟功能。 表 1 列 出了各技术的主要功能。 表 1 4种运聚技术的 比较 Ta b l e 1 Co m p a r i s o n s a mo n g f o u r mi g r a t i o n - a c c u m u l a t i o n mo d e l i n g t e c h n i q u e s 注 全空间整个模 拟域 ； 高渗空 间运 载层和储集层 ； 低 渗空 间全 空 间一高渗空 间 ； 全 时 间计 算是在 每个 时间步长 进行 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 0卷 2 ． 1 多相达西流法 2 ． 1 ． 1 技术背景 多相达西流法 m u l t i p h a s e D a r e y f l o w 的引人 背景是 ①单相 水 达西流法 比较成功地描述 了 盆地内的水流动史及其相关 的压实史 ； ②油藏模 拟技术 多相达西流法 比较成功地模拟了油田开 发过程中油、 气 、 水的压力史和饱和度史。由此启 发了采用油藏模拟技术进行 二次运移模 拟的想 法， 并付诸于实践。 载层和储集层 内进行， 这是 两者在模拟空间尺寸 上的显著 区别。储集层 只 占盆地的很小部分 ； 运 载层占盆地的一部分 ， 而运载层 中二次运移有效 通道只占很小部分 例如 ， 歧 口凹陷为 0 ． 1 2 ％ ～ 1 2 ． 5 7 ％ 。所以， 盆地流体运动 的主要形式是 水的流动。据此 ， 改进的方案是 整个盆地内采用 单相 水 达西流法， 而只在运载层和储集层 内采 用多相达西流法。这样 ， 计算机的开销 容量和机 时 可降低到原来的几分之一。 2 ． 2 流径法 2 ． 1 ． 2技 术方 法 2 ．2 ． 1 技 术背景 多相达西流法在上述 4种技术 中是技术最复 杂也是采用最早的方法口 ’ ， 被称之谓 “ 全物 理方法” ， 因为它考虑了各种力 浮力 、 毛细管力和 粘滞力 的总和与平衡 ， 描述油 、 气 、 水 的“ 烃源一 圈闭” 的运动； 它又曾被誉为“ 主力技术” l 4 j 。它采 用的模拟器与油藏模拟完全相同 多数为黑油模 型， 个别甚至为组分模型 ， 只是两者的模拟条件 不同。这些模型都是偏微分方程组 ， 可借助近似 解法求 出油 、 气、 水的压力史和饱和度史 对 于黑 油模型 ， 并根据时间步长， 考虑生烃、 排烃在各个 地质时问间隔的量 ， 进行各个地质时间间隔 内的 运聚模拟， 故是全时间模拟。模拟在全时空 全空 间 全时问 及粗网格上运行 ， 计算 机耗时量 巨 大。近似解法 的复杂性不仅体 现在数学 问题上， 而且还存在计算 中必须解决的收敛性及稳定性 问 题。故采用多相达西流法和混合法要 比采用流径 法和侵人逾渗法复杂得多。 2 ． 1 ． 3应 用效 果 从理论上来看 ， 三维技术能够在全时空管理 二次运移的各种所 需过程 。但是 ， 即使在引入并 行算法的条件下 ， 如果像在油藏模拟常用 的细 网 格 几至几十米 上运行三维技术 ， 估计将耗 费巨 大机时 几至几十天 ； 这是估计时间， 实际上由于 计算机资源有限而不能运行。所 以， 三维技术 只 能在粗网格上运行 表 1 ， 这导致不可能获得像 油藏模拟要求的拟合率 一般为 8 0 ％ ， 所 以实用 价值较差 模型太复杂、 计算太低效 。 2 ． 1 ． 4改进 意 见 油藏模拟在储集层 内进行 ， 而二次运移在运 流径法 fl o w p a t h 的引入背景是 ①多相达西 流法的实用价值较差 ， 致使寻求另一种模拟技术 ； ②为了解决多相达西流法耗 时量大 的问题 ， 采用 耗时量小的类似于流线法的流径法 ； ③可借鉴油 藏模拟及油藏描述较成功的地质建模技术 比盆 地模拟精细得多 ， 可为流径法进行二次运移模拟 建立地质数据环境， 所以流径法又称为油藏分析； ④上述物理模型 7点认识 为建立流径法提供了 油气运移的部分理论基础。 2 ． 2 ． 2技 术方 法 流径法是继 多相 达西流法之后 的第二个 方 法 H ， 卫 引， 实际应用较广。该技术类似于油 藏模拟的流线法 ， 但两者的模拟条件不 同。它与 多相达西流法不 同的是 其基本模拟器 以浮力为 主要驱动力， 并假设毛细管力已超过门限； 采用的 几个方程 含达西公式 都借助分析解法计算； 在 高渗空间、 现今 、 关键时间及 细网格上运行 ， 计算 机耗时量小 。它与油藏模拟的流线法也不同 油 藏模拟的流线是根据流体势变化梯度画出， 即油、 气沿着流体势等值线 的法线方向； 而流径是根据 深度变化梯度画出， 即油、 气沿着深度等值线的法 线方向， 进行“ 烃源一圈闭” 的运动。故流径法又 称为“ 图基” m a p b a s e d 法 ， 并认 为油 、 气分别具 有各 自的运移路径 ， 不相互作用。流径法分如下 3 步进行 流径分析 、 流域 d r a i n a g e a r e a 分析 和聚 集分析。 1 流径分析 由烃源层进 入运载层 的烃类 向上流 动直至 到达盖 层 ， 然 后 在 盖 层 下 沿 着 最 大 的 正倾 角 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 石广仁． 油气运聚定量模拟技术现状、 问题及设想 5 0 。 方向继续流动时， 则可画出紧靠盖层的流 径； 当某点无正倾 角 ≤0 。 时 ， 则流动停 止。几 个不 同的流径经过长距离后终止在一个圈闭 内， 其烃量要累加。计算每一圈闭内烃类的高度和 体积 ， 这时可画出圈闭与盖层 的界面。在有烃类 进入的网格 内， 根 据深度变化 梯度 ， 使用 平滑 的 内插法画出相邻 网格烃类 进人该 网格后 的 内部 流径。故 即使在网格较粗 的情 况下 ， 也能表达复 杂的运移模式。 2 流域分析 运载层可分成若干个流域 ， 一个 圈闭仅属 于 一 个流域。关于流域、 溢出点和闭合体积的实际 计算也是复杂的， 这都 归因于图基的复杂几何学 计算。 3 聚集分析 当烃柱压力 浮力 不超过盖层岩石 的毛细管 力 即两者压差 ≤0 时 ， 圈闭聚集量的保存没有破 坏 ； 否则 即两者 压差 0 ， 烃 类就 突 破 b r e a k t h r o u g h 盖层溢 出圈闭。若有几个方 向 垂 向、 侧 向 可突破时， 只选压差最大的方 向进行突破。不 同的封盖岩性具有不 同的毛细管力 ， 故 这种突破 与封盖岩性密切相关。 2 ． 2 ． 3应 用 效 果 该技术适用于中、 高勘探程度阶段。其优点 是 ①能有效地确定流域 ， 减少 了其他模 拟技术在 确定边界条件时所出现的 问题 ； ②能详 细地处理 复杂的充注及溢流史、 弯月形 高度和油 藏 内流体 的混合， 这是其他模拟技术所不能做到的； ③在数 据稀少的情况下， 可采用较粗 网格； ④计算速度 快， 故可进行数据不确定性的交互风险分析。其 缺点是 ①物理模 型不完整 ， 没有使用体积 系统 ； ②因图基法的缘故， 几乎是二维概念， 不适用于地 层几何形状复杂 的条件 如连接几个油藏的垂向 砂岩通道 、 可渗透断层等 。 2 ． 3混合法 2 ． 3 ． 1 技 术背景 混合法 h y b r i d m e t h o d 是指上述的多相达西 流法与流径法 的混合 使用 。其 引入背景 容易理 解 ， 即克服这两种模拟技术各 自的缺点 ， 并保持各 自的优点。 2 ． 3 ． 2技 术 方法 混合法是第三个方法 ， 实际应用稍晚 ， 迄 今只有德 国 I E S公司 已属 S e h l u m b e r g e r 公司 研 发了该技术 。其思路 十分清 晰 在高渗 空间 、 现 今 、 关键时间及细网格上运行时采用流径法 ； 而在 低渗空间、 全时间及 粗 网格上运行时采用多相达 西流法， 这增加了在区域分解条件下的数学求解 和并行计算等的难度 。 2 ． 3 ． 3应 用效果 该技术适用于 中、 高勘 探程度阶段。一般来 说 ， 其应用效果 比单 独使 用多相达 西流法 或流径 法好些 ， 而且 计算机耗 时量 比多相 达西流法有所 下降。其缺点是 ①计算机耗时量仍很大； ②继续 保 留了流径法因几何学计算 引起 的固有缺点 见 2 ． 2 ． 3 。 2 ． 3 ． 4改进 意见 综合上述 对 多相 达 西流 法 的 改进 意见 见 2 ． 1 ． 4 及对流径法的改进意见 见 2 ． 2 ． 4 ， 改进 的方案是 在全时空的三维 网格上采用单相 水 达西流法技术计算超压 ， 在此基础上进行流径 法计算。该方法既克服了多相达西流法和混合法 共有的致命缺点 计算机耗时量大 ， 又能使流径 法保持 原 有 的 特 点。此 改 进 方 案 已有 部 分 实 施 。 2 2 4改进 意 见 2 ．4 侵入逾渗法 针对流径法存在的上述缺点， 改进的方案是 在全时空的三维网格上 运行 ， 除 了考虑 浮力 驱动 外， 还要考虑毛细管力的阻尼作用， 并借助达西公 式计算运移损失量 、 充注量 、 溢流量及 聚集量。此 改进方案已有部分实施 ， 。 或提出 。 。 。 2 ． 4 ． 1 技术背景 前述物理模型 7点认识 是侵人逾渗法 in - v a s io n p e r c o l a t i o n 引入的主要背景。而侵入逾渗 法引入的次要背景是 ①多相达西流法的实用价 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 0卷 值较差 ； ②流径法的应用仅限于高渗空间， 且不适 用于地层几何形状复杂的条件； ③可借鉴油藏模 拟及油藏描述较成功的地质建模技术 比盆地模 拟精细得多 ， 可为侵入逾渗法进行二次运移模拟 建立地质数据环境 。 2 ． 4 ． 2技 术方 法 侵入逾渗法是第 四个方法 ， “ 埘] ， 实 际 应用较晚。由于二次运移是低流速 ， 可忽略粘滞 力， 这样基本模拟器就是基于考虑浮力与毛细管 力之间平衡的几个方程 ， 根据侵入逾渗 的物理法 则 ， 描述油 、 气线串的“ 烃源一圈闭” 的运动。侵入 逾渗法与流径法一样 ①是在油气互不混溶的近 似假设下， 认为油、 气分别具有各 自的运移路径 ， 不相互作用； ②可借助 分析解法计算 ； ③在现今 、 关键时间及细网格上运行； ④考虑烃类对盖层可 能发生的突破作用 ； ⑤计算机耗时量小 但 比流径 法大 ， 故可进行数据不确定性的交互风险分析。 所不同的是 ①流径法只在高渗空间运行， 而侵入 逾渗法在全空间运行 ， 故不需要区域分解； ②也包 括烃类在低渗空间可能发生的突破作用。侵人逾 渗法中的突破算法 。 3 与流径法中所述的一 样 ， 但使用 比流径法频繁。 解决好微观实验的数据 和模型与宏观盆地的 数据和模型之间的等价 问题 ， 是盆地模拟的关键 ， 也是侵入逾 渗法与其他 3种 运聚技术 的明显区 别 。通过侵入逾渗的宏观过程与微观方法之间的 各种 比较， 证 明尺度 放大 u p s c a l i n g 的效果 是 ①在宏观尺度上 ， 运移可处理为线 串的随机行走， 运移过程中各线 串之间互不连接 ； ②在没有浮力 但优势垂 向运移方向有偏差 b i a s 时， 侵入逾渗 的宏观图像等价于微观 图像 ； ③在 回注过程 中， 线 串因压力而连接 ， 在有浮力时侵入逾 渗的宏观 图 像也等价于微观图像。 侵入逾渗法分如下 4步进行 门限压力赋值、 侵入、 回注和停止 。 1 门限压力赋值 根据各流动单元 副内各向异化引起的毛细管 力变化和水相超压 的分布 ， 随机地确定 每个 网格 以下有 时将 网格称 为“ 点 ” 的 门限压 力 t h r e s h o l d p r e s s u r e ， 它是有 偏差 的注入 压力 b i a s e d e n t r y p r e s s u r e 。 2 侵入 烃类沿着毛细管力 下降 的优势路 径 向上运 移 。当一个点首次被注入烃类 ， 称该点被侵入 ； 其 中第一个侵入点就是这根线串的头。 3 回注 若找不到毛细管 力下降或相等的路径 ， 就 开 始 回注 ， 回注后的烃柱压力 浮力 增大， 就要检查 是否产生突破。若找到一个突破点 线 串加长 ， 运移从该点按 2 继续进行 ； 若找不到一个突破点 ， 就按侵人次序观察其最后一个突破点 当前线串 的尾 ， 检查 它周 围是否存在 门限压力下降的点 。 若存在 ， 运移就在该方 向继续进行 ； 若不存在 ， 这 个突破点就被回注， 按 3 继续进行。 4 停止 当该排烃点的排烃量全部分布在这根线 串上 时， 运移停止。必须指 出， 两根不同的线串出发于 两个不同的排烃点 ， 在运移 中如果某一点都被它 们侵入 ， 则两根线串合一， 这 时合成的线 串就有两 个排烃点的供烃 。 由于该技术不存在流径法 因几何学计算引起 的固有缺点 见 2 ． 2 ． 3 ， 因此烃柱 高度和烃类运 移损失的计算比流径法容易且精度高。 2 ． 4 ． 3应 用效果 该技术适用于高勘探程度 阶段 ， 使用像油藏 模拟及油藏描述那样 的较精细的地质建模技术， 模拟二次运移的过程 。其优点是 ① 在尺度上没 有像流径法和混合法所受 的限制， 可像多相达西 流法那样在全空 问运行 ； ②能满足从 岩心尺度至 盆地尺度范围内力平衡和流动均衡 的条件 。其缺 点是 由于该技术研发较晚， 在功能上极大多数侵 入逾渗软件尚不能进行关键时间模拟。 2 ． 4 ． 4改进 意见 针对侵入逾渗法存在的上述缺点 ， 改进 的方 案是 在高精度地震资料直接介入下有效提高地 史、 热史、 生烃史和排烃史 的恢复精 度， 使侵 入逾 渗法能进行关键时间模拟。此改进方案 已有部分 实施 J 。 2 ． 5 小结 在上述的 4种运聚定量模拟技术 中， 就 比较 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第】期石广仁 ．油气运聚定量模拟技术现状 、问题及设想 7 而言，多相达西流法是最综合、最复杂及采用最早 的技术，但实用价值最低；流径法是之 后研发的最 高效技术，当数据稀少时应用效果最好；混合法是 前两个方法 的混合使用，是最精确的技术，应用效 果好；侵入逾渗法是最晚研发的技术，当地层几何 形状复杂但高精度地 震资料 直 接介入时，应 用效 果最好。 图1是北海油田的 一 个二维剖面实例现今， 即0 M a，展示了4种技术的模拟结果。虽说该图 是精心计算的结 果，但在 一 定程度上说明了上面 的评述。图中地层 10和12是 烃源层 ，油气聚集 主要在地层5，9和 11 内。通过分析发现① 流径 法、混合法和侵入逾渗法模拟 的油气聚集结果 相 当类似，惟有多相达西流法与它们有较大区别； ②流径法和侵入逾渗法的结果几乎 相 同，但多相 达西流法和混合法没有在地层5的左边构造内进 行油气充注，这是 由于后 两种 技术没有模拟出可 以通往该构造的油气突破通道 的缘故；③在地层 5 一 地层8的右边，混合法 和侵入逾渗法模拟出大 范围的运移活动，但流径法却忽略了；④虽然多相 达西流法模拟的油气聚集位置与其他 3种模拟技 术十分类似，但它模拟的油气聚集范围过大 、饱和 度过低从不超过 4 0％，这是由于粗网格计算及 毛细管力过大造成的。 图1 4种模拟技术在北海油田应用的 一 个简化实例 ”。 F i g ．1A sim pl ifiedcasestudyofthefourm odelingtechniques ofmigrati on acum ulationinNorthSea a多相达西流法；b ． 流径法；c ．混合法；d．侵入逾渗法 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油 与天然气地质第30卷 3 油气运聚定量模拟技术的定位及 改进 由图1和表1可以看出这4种技术的优缺点， 从实用价值角度衡量，都基本上缺乏时 间模拟功 能。这表明，目前在盆地模 拟 系统 中尚没有 一 个 模拟功能较齐全、实用价值较好的