專利名稱：一種基于油氣成藏過程模擬的圈閉自動評價系統和方法
技術領域：
本發明主要涉及含油氣圈閉評價領域，尤其是針對成熟勘探區進行油氣成藏過程的三維模擬后，基于模擬的各種成果數據進行圈閉評價，優選出有利的勘探目標，為勘探開發部署提供決策依據。
背景技術：
多年來，國內、外各油氣勘探開發公司和相關研究單位的圈閉評價都采用兩種方法，一種是直接基于地質分析的手工分析評價，另一種是基于地質分析和盆地模擬采用獨立而單一的評價軟件，例如單一的地質條件、經濟效益和工程風險評價軟件進行評價。 對于后一種情況而言，目前市場上只有局限于經濟評價、風險分析的單個軟件產品，如 LANDMARK公司的TERAS，斯倫貝謝公司的Pe印和PetroDesk等，還沒有見到與油氣成藏過程模擬相匹配的勘探目標評價與選優決策支持系統產品，更沒有見到與油氣成藏過程三維動態模擬系統相匹配的勘探目標評價與選優決策支持系統產品。目前，國內外的成藏模擬系統一般只是給出油氣的運移路線和油氣聚集區域，還沒有達到自動進行圈閉評價的地
止
少ο此外，圈閉可靠性和有效性是圈閉地質評價的重要內容，對于正確評價圈閉地質風險具有重要作用。但多年來，國內圈閉地質評價研究對資料可靠性和圈閉有效性研究一直未開展針對性研究，圈閉資料可靠性評價仍然延用上世紀八、九十年代的評價方法和標準，已經不能適應隱蔽圈閉評價需要。在這個階段中，一些圈閉要素有效性評價專項技術發展也很迅速并取得較好效果，然而，國內外現有的圈閉評價技術和方法也未能吸收這些技術成果，并將其納入評價體系中作為地質風險計算的依據，而仍然僅僅通過對圈閉周圍鉆探情況的統計分析來實現對目標圈閉有效性的評價，使得評價結果的依據不足。為此，有必要研究一種新型的方法和技術，既能夠繼承多年來國內外在圈閉評價研究中所取得的方法和技術成果，又能夠克服其中存在的問題，以便更好地為油田勘探決策工作提供科學依據。本項發明便是基于上述背景和設想研發出來的，并且已經通過實際應用證明是可行的、有效的。
發明內容
本發明要解決的問題是針對目前油氣圈閉評價方法和技術發展現狀，提出一種基于油氣成藏過程模擬的圈閉自動評價系統和方法。本發明能充分利用油氣成藏過程模擬產生的各種成果數據，為圈閉評價提供良好的數據接口，形成一種全新的圈閉自動評價思路、方法和技術系統，提高圈閉評價的有效性和可靠性。本發明所采用的技術方案是一種基于油氣成藏過程模擬的圈閉自動評價系統， 包括聚集單元搜索模塊、聚集單元信息識別模塊、聚集單元風險評價模塊、經濟評價模塊、 綜合評價模塊和報表輸出模塊，上述六個模塊依次相連；聚集單元搜索模塊根據油氣成藏模擬系統的輸出結果自動搜索出油氣聚集單元，聚集單元信息識別模塊將評價參數賦予油氣聚集單元，聚集單元風險評價模塊自動對油氣聚集單元進行地質風險評價和油氣藏可能性論證，經濟評價模塊對油氣聚集單元進行勘探經濟評價，綜合評價模塊對進行了風險評價、經濟評價的模擬圈閉進行有利等級劃分和排序，報表輸出模塊以三維可視化數字地質體和表格的形式輸出各個模擬圈閉的相關信息。— 種基于油氣成藏過程模擬的圈閉自動評價方法，包括首先將油氣成藏模擬得到的成果數據輸入到圈閉評價系統；然后基于油氣成藏動態模擬的成果，搜索和判斷出勘探區域油氣聚集單元；最后對油氣聚集單元進行地質風險評價、經濟評價、綜合評價和優劣排序。進一步地，所述的方法具體包括以下步驟Si)將油氣成藏模擬得到的運聚模擬數據文件和三維網格數據文件輸入到聚集單元搜索模塊；S2)聚集單元搜索模塊自動搜索出模擬形成的油氣聚集單元位置、大小和資源量的相關信息；S3)在搜索出的油氣聚集單元的基礎上，聚集單元信息識別模塊自動將運聚模擬所得的評價參數值賦予相關油氣聚集單元，并對油氣聚集單元的歷史演化過程進行動態評價；S4)聚集單元風險評價模塊自動對油氣聚集單元進行風險評價，回答圈閉中油氣藏存在可能性的大小；S5)經濟評價模塊自動采用簡化的經濟模型，對模擬圈閉進行勘探方面的經濟評價，建立戰略型和概要型的經濟評價體系；S6)綜合評價模塊自動采用二因素排隊法，對進行了風險評價、經濟評價的模擬圈閉進行模擬圈閉的有利等級劃分，并給出勘探目標的綜合排序；S7)報表輸出模塊自動地基于以上對模擬圈閉的評價等級和排序，分別以三維可視化數字地質體和表格的形式輸出各個模擬圈閉的相關信息。進一步地，所述的方法中，步驟S2搜索油氣聚集單元的方法為讀取運聚模擬數據和三維網格數據，獲取三維網格的每個單元格的有效性和油氣資源量，以遞歸的方式搜索出含油氣的單元格，并把它們作為有效單元格，再判斷每一個單元格是否與其它單元格相鄰，然后將所有相鄰有效單元格合并成一個整體的油氣聚集單元；然后讀取油氣聚集單元的單元格，判斷油氣聚集單元的頂層單元格是否可做為蓋層，將能作為蓋層的單元記錄下來作為蓋層。進一步地，所述的方法中，步驟S3中，評價參數包括圈閉條件、油源條件、儲集條件和保存條件。進一步地，所述的方法中，步驟S3中，對油氣聚集單元的歷史演化過程進行動態評價的方法為讀取現今油氣聚集單元的單元格，將其與前一期次的油氣聚集單元的單元格范圍進行對比，判斷前后兩個期次的油氣聚集單元單元格之間是否存在交集，如果存在交集說明現今的模擬圈閉是由前一期次的模擬圈閉演變而來，然后對歷史期次的模擬圈閉按照同樣的方法尋找交集；如果不存在交集則讀取下一個前一期次的油氣聚集單元的單元格范圍，并同樣判斷是否存在交集，直至找到為止；當找到從最開始到現今的所有期次的油氣聚集單元的單元格范圍之后，獲取油氣聚集單元在不同地質時期的幾何形態。
進一步地，所述的方法中，步驟S4中，聚集單元風險評價模塊采用條件概率法、力口權平均法、模糊數學綜合評判法和人工神經網絡法四種方法進行具體的評價過程進一步地，所述的方法中，步驟S5的評價方法具體為對油氣聚集單元的勘探、開發和生產過程中發生的投資、成本和收益進行全面的計算和評價，最后得到油氣聚集單元的圈閉經濟評價值M，其計算公式如下 M = Q0P0R0P0JQgPgRgPsn-NHPp (11)Q0表示油資源量，P。表示油氣聚集單元含油概率，R0表示預探最終油探明率，P。m表示油價，Qg表示氣資源量，Pg表示油氣聚集單元含氣概率，Rg表示預探最終氣探明率，P511表示氣價，N表示探井數，H表示平均井深，Pp表示每米探井費用。進一步地，所述的方法中，步驟S6的二因素排隊法根據下式進行R=\--a)2+ ew(l - β)2(12)式中，R代表聚集單元綜合評價系數，R越大，油氣聚集單元的評價越好；α代表步驟S4得到的油氣聚集單元風險評價值，α值越大，含油氣性越好；gw代表風險評價的權重； β代表步驟S5得到的油氣聚集單元經濟評價值，β值越大，經濟價值越大；ew代表經濟評價的權重；gw+ew = 1。本發明具有以下主要優點其一、以油氣成藏過程模擬的結果為基礎進行評價，有完整的油氣成藏理論的支持，圈閉評價結果的可靠性高；其二、自動識別圈閉的各項重要信息(位置、資源量、面積、蓋層厚度等)并進行綜合評價，提高工作效率。
圖1是油氣圈閉自動評價技術流程圖。圖2是聚集單元搜索算法流程圖。圖3是模擬圈閉蓋層搜索算法流程圖。圖4是聚集單元信息識別參數。圖5是聚集單元動態評價算法流程圖。圖6是地質風險概率法算法流程圖。圖7是加權平均法算法流程圖。圖8是模糊數學綜合評判法算法流程圖。圖9是BP算法流程圖。圖10是某勘探區油氣聚集單元(模擬圈閉)的三維可視化表達。
具體實施例方式本發明以三維可視化數字體和平面圖形、表格方式，自動地給出對圈閉的優劣等級和勘探目標擇優排序。用戶可以在三維數字體中，直觀而自由地進行評價結果的可視化空間查詢、可視化空間分析和多目標選優決策。本發明是在如下背景上出現的，即國內、外各油氣勘探開發公司和相關研究單位的圈閉評價或者是直接基于地質分析的手工分析評價，或者是基于地質分析和盆地模擬采用獨立而單一的評價軟件進行評價。同時，國內、外的成藏模擬系統一般只是給出油氣的運移路線和油氣聚集區域，還沒有達到自動進行圈閉評價的地步。由于評價結果都是以平面圖和表格形式表達的，也無法很好地顯示勘探區域中圈閉的三維空間形態和分布，并提供三維空間分析功能。本發明是一項具有可操作性的方法和技術成果，其實施的技術路線是以油氣成藏過程三維動態模擬的結果為基礎，再造研究區油氣圈閉的形成演化歷史和現狀，然后自動地對所模擬出的圈閉進行選優評價，并且以三維可視化數字體和平面圖形、表格方式，自動地給出對圈閉的優劣等級和勘探目標擇優排序。用戶可以在三維數字體中，直觀而自由地進行評價結果的可視化空間查詢、可視化空間分析和多目標選優決策，具有顯著的可行性和有效性。本發明的發明內容主要包括三個方面 1.研究從油氣成藏過程模擬的各種成果數據中獲取模擬圈閉的相關信息，包括圈閉的位置、油氣資源量、類型、蓋層性質等等。2.研究模擬圈閉的地質風險評價、經濟評價和綜合評價的方法模型和數學模型， 以及模擬圈閉評價的整體實施流程，并開發出能夠對所搜索出的全部模擬圈閉自動進行地質風險評價、經濟評價和綜合評價的工具型軟件。3.評價結果以三維可視化數字體和平面圖形、表格方式表達，能自動給出圈閉的優劣等級和勘探目標排序，用戶可以在三維數字體中，直觀而自由地進行評價結果的可視化空間查詢、可視化空間分析和多目標選優決策。下面結合具體實施例子對本發明提供的方法作進一步說明，但不限定本發明。本項發明的具體實施方式
，是將所研發的方法及其軟件系統產品化并加以推廣應用。該軟件產品以油氣成藏過程三維動態模擬為基礎，在模擬出研究區域的油氣圈閉(即油氣聚集單元)之后，自動地進行圈閉搜索并對其進行風險評價、經濟評價和綜合評價，然后以三維可視化數字體和平面圖形、表格方式，自動地給出對圈閉的優劣等級和勘探目標擇優排序。用戶可以在三維數字體中，直觀而自由地進行評價結果的可視化空間查詢、可視化空間分析和多目標選優決策。基于油氣成藏過程模擬的油氣圈閉定量評價方法首先以油氣成藏模擬的各種成果數據(三維地質模型、油氣運聚模擬成果等)，將油氣成藏模擬得到的成果數據輸入到圈閉評價系統。三維含油氣系統模擬可以使用德國 IES公司的PetroMod軟件進行模擬，使用的網格類型為正六面體網格。然后圈閉評價系統對油氣圈閉進行地質風險評價、經濟評價、綜合評價和優劣排序。其評價步驟如下本發明以油氣成藏模擬為基礎，其數據來源就是油氣成藏模擬的計算結果。計算結果應包括三維地質體模型數據、巖性屬性數據、斷層數據、地層分層數據，運聚模擬成果數據。步驟1.在三維地質體模型數據和運聚模擬成果數據的基礎上進行聚集單元(模擬圈閉)的搜索及對應的蓋層搜索。聚集單元搜索算法的實現思路讀取三維地質體數據和運聚模擬成果數據，獲取每個單元格的有效性和油氣資源量，以遞歸的方式搜索出含油氣的單元格，并把它們作為有效單元格，再判斷每一個單元格是否與其它單元格相鄰，然后將所有相鄰有效單元格合并成一個整體的油氣聚集單元。聚集單元搜索算法流程圖見圖2。 蓋層搜索算法的實現思路讀取模擬圈閉的單元格，判斷模擬圈閉單元格的頂層單元格是否可做為蓋層，將能作為蓋層的單元記錄下來作為蓋層。蓋層搜索算法實現流程圖見圖3。 步驟2.在搜索出模擬圈閉的基礎上，計算模擬圈閉的相關評價參數值。這些與模擬圈閉相關的評價參數值統稱為圈閉信息，其中包括圈閉條件(高點埋深、圈閉面積、閉合度、圈閉類型)、油源條件(運聚資源量)、保存條件(蓋層厚度、蓋層巖性、斷裂性質、斷距)、儲層條件(包括聚集單元厚度、儲層孔隙度、儲層滲透率、儲層巖性)，如圖4所示。下面介紹部分參數的獲取方式a)圈閉面積將模擬圈閉投影到地面，計算其投影面積作為模擬圈閉面積。b)高點埋深搜索模擬圈閉最高點的埋深。c)閉合度計算模擬圈閉頂層單元格的最高點與最低點的差值。d)圈閉類型主要區分為構造圈閉、巖性圈閉、地層圈閉、構造_巖性復合圈閉、構造-地層復合圈閉。e)運聚資源量將模擬圈閉中單元格的資源量進行累加計算獲得的。f)蓋層厚度選取蓋層單元格中的最小厚度。g)聚集單元厚度計算聚集單元格的平均厚度。h)儲層孔隙度和儲層滲透率均是選取模擬圈閉區域的平均值。蓋層/儲層巖性、斷裂性質、斷距的參數則分別通過油氣成藏模擬計算結果中的巖性屬性數據、斷層數據、地層分層數據獲得。步驟3.聚集單元動態評價是指，圈閉從形成到現今狀態的演化過程是一個復雜的、多因素控制的地質演化過程，它不僅受到地層內部演化的影響，也受到外部構造應力的影響。通過三維盆地模擬進行圈閉的四維(時間和三維空間)歷史恢復，從而獲取圈閉在不同地質時期的幾何形態，為后續的研究奠定數據及技術基礎。聚集單元評價算法的實現思路是讀取現今模擬圈閉的單元格與前一期次的模擬圈閉的單元格范圍進行對比，判斷前后兩個期次的模擬圈閉單元格之間是否存在交集，如果存在交集說明現今的模擬圈閉是由前一期次的模擬圈閉演變而來，這樣就能對模擬圈閉的形態隨時間變化有一定的了解。算法實現流程圖見圖5。步驟4.圈閉地質評價(聚集單元風險評價)。本系統提供了四種評價方法地質風險概率法、加權平均法、模糊數學綜合評判法、人工神經網絡法。待用戶確定了權重及分級標準后，可按需求選擇評價方法。a)地質風險概率法地質風險概率法是根據概率論中“相互獨立事件同時發生的概率等于它們各自發生概率的乘積”原則，以含油氣系統理論把圈閉、油源、儲層、保存、配套史這五項條件看成是相互獨立的事件，如果圈閉含有油氣，則這五項條件缺一不可，并且圈閉含油的概率就是五項條件的概率的乘積。由于各項地質條件的概率均為W，l]之間的數值，如果采用簡單地相乘其計算的數值會變的更小，不利于評價。為了提高地質評價精度，采用五項系數相乘后再開五次方，從而使偏小的數值變大，具體公式為Z5 = ^p⑴
其中P表示圈閉地質評價結果，Pi表示各項地質條件的地質評價值。單項地質條件PiW評分值取決于其子項地質因素的好壞，例如保存條件由蓋層厚度、蓋層巖性、斷裂性質、斷距等決定。對于這些子項因素可以建立一套評價標準，依據其大小、發育程度或相對優劣劃分不同等級，并賦予一個定量的評價值來表示不同等級的優劣。 因此，可用各子項地質因素評價系數的加權和來表示其母項地質條件的評價值，即
權利要求
1.一種基于油氣成藏過程模擬的圈閉自動評價系統，其特征在于包括聚集單元搜索模塊、聚集單元信息識別模塊、聚集單元風險評價模塊、經濟評價模塊、綜合評價模塊和報表輸出模塊，上述六個模塊依次相連；聚集單元搜索模塊根據油氣成藏模擬系統的輸出結果自動搜索出油氣聚集單元，聚集單元信息識別模塊將評價參數賦予油氣聚集單元，聚集單元風險評價模塊自動對油氣聚集單元進行地質風險評價和油氣藏可能性論證，經濟評價模塊對油氣聚集單元進行勘探經濟評價，綜合評價模塊對進行了風險評價、經濟評價的模擬圈閉進行有利等級劃分和排序，報表輸出模塊以三維可視化數字地質體和表格的形式輸出各個模擬圈閉的相關信息。
2.根據權利要求1所述的系統的自動評價方法，其特征在于首先將油氣成藏模擬得到的成果數據輸入到圈閉評價系統；然后基于油氣成藏動態模擬的成果，搜索和判斷出勘探區域油氣聚集單元；最后對油氣聚集單元進行地質風險評價、經濟評價、綜合評價和優劣排序。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，具體包括以下步驟51)將油氣成藏模擬得到的運聚模擬數據文件和三維網格數據文件輸入到聚集單元搜索模塊；52)聚集單元搜索模塊自動搜索出模擬形成的油氣聚集單元位置、大小和資源量的相關信息；53)在搜索出的油氣聚集單元的基礎上，聚集單元信息識別模塊自動將運聚模擬所得的評價參數值賦予相關油氣聚集單元，并對油氣聚集單元的歷史演化過程進行動態評價；54)聚集單元風險評價模塊自動對油氣聚集單元進行風險評價，回答圈閉中油氣藏存在可能性的大小；55)經濟評價模塊自動采用簡化的經濟模型，對模擬圈閉進行勘探方面的經濟評價，建立戰略型和概要型的經濟評價體系；56)綜合評價模塊自動采用二因素排隊法，對進行了風險評價、經濟評價的模擬圈閉進行模擬圈閉的有利等級劃分，并給出勘探目標的綜合排序；57)報表輸出模塊自動地基于以上對模擬圈閉的評價等級和排序，分別以三維可視化數字地質體和表格的形式輸出各個模擬圈閉的相關信息。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S2搜索油氣聚集單元的方法為讀取運聚模擬數據和三維網格數據，獲取三維網格的每個單元格的有效性和油氣資源量，以遞歸的方式搜索出含油氣的單元格，并把它們作為有效單元格，再判斷每一個單元格是否與其它單元格相鄰，然后將所有相鄰有效單元格合并成一個整體的油氣聚集單元；然后讀取油氣聚集單元的單元格，判斷油氣聚集單元的頂層單元格是否可做為蓋層，將能作為蓋層的單元記錄下來作為蓋層。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于步驟S3中，評價參數包括圈閉條件、油源條件、儲集條件和保存條件。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S3中，對油氣聚集單元的歷史演化過程進行動態評價的方法為讀取現今油氣聚集單元的單元格，將其與前一期次的油氣聚集單元的單元格范圍進行對比，判斷前后兩個期次的油氣聚集單元單元格之間是否存在交集，如果存在交集說明現今的模擬圈閉是由前一期次的模擬圈閉演變而來，然后對歷史期次的模擬圈閉按照同樣的方法尋找交集；如果不存在交集則讀取下一個前一期次的油氣聚集單元的單元格范圍，并同樣判斷是否存在交集，直至找到為止；當找到從最開始到現今的所有期次的油氣聚集單元的單元格范圍之后，獲取油氣聚集單元在不同地質時期的幾何形態。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于步驟S4中，聚集單元風險評價模塊采用條件概率法、加權平均法、模糊數學綜合評判法和人工神經網絡法四種方法進行具體的評價過程。
8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S5的評價方法具體為對油氣聚集單元的勘探、開發和生產過程中發生的投資、成本和收益進行全面的計算和評價，最后得到油氣聚集單元的圈閉經濟評價值M，其計算公式如下M = Q0P0R0P0^QgPgRgPsn-NHPp (11)Q。表示油資源量，P。表示油氣聚集單元含油概率，R。表示預探最終油探明率，P。m表示油價，Qg表示氣資源量，Pg表示油氣聚集單元含氣概率，Rg表示預探最終氣探明率，P511表示氣價，N表示探井數，H表示平均井深，Pp表示每米探井費用。
9.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S6的二因素排隊法根據下式進行R = I- -a)2 + ew(l - β)2(12)式中，R代表聚集單元綜合評價系數，R越大，油氣聚集單元的評價越好；α代表步驟S4 得到的油氣聚集單元風險評價值，α值越大，含油氣性越好；gw代表風險評價的權重；β代表步驟S5得到的油氣聚集單元經濟評價值，β值越大，經濟價值越大；ew代表經濟評價的權重；gw+ew = I0
全文摘要
本發明提供了一種基于油氣成藏過程模擬的圈閉自動評價系統和方法，該系統包括聚集單元搜索模塊、聚集單元信息識別模塊、聚集單元風險評價模塊、經濟評價模塊、綜合評價模塊和報表輸出模塊，上述六個模塊依次相連。本發明的方法是首先將油氣成藏模擬得到的成果數據輸入到圈閉評價系統；然后基于油氣成藏動態模擬的成果，搜索和判斷出勘探區域油氣聚集單元；最后對油氣聚集單元進行地質風險評價、經濟評價、綜合評價和優劣排序。本發明能充分利用油氣成藏過程模擬產生的各種成果數據，為圈閉評價提供良好的數據接口，形成一種全新的圈閉自動評價思路、方法和技術系統，提高圈閉評價的有效性和可靠性。
文檔編號G06Q50/00GK102222277SQ20111013067
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者任建四, 劉志峰, 劉雄, 印傳奇, 吳沖龍, 唐丙寅, 廖莎莎, 張志庭, 張鵬, 晏秀梅, 沈建業, 田宜平, 豆桂芳, 馬利, 黃文娟 申請人:中國地質大學(武漢)