4D油藏模拟 提高油藏预测准确性
在油田开发策略的制定阶段，油藏模拟模型至关重要。这些模型需要先进行历史数据拟合，才能用于可靠的预测。油藏历史数据拟合的传统方法是，在可接受的范围内改变油藏模型中的不确定参数，以匹配该井位处观察到的产量与压力数据。参数可以大致分为两类：静态与动态。静态参数包括渗透率、孔隙度、产层有效厚度等。动态参数则包括油/水界面、断层传导性、相对渗透率曲线以及流动路径。确定性建模只侧重于油藏模型的单一情景，忽略了所考虑参数中不确定性的影响。概率历史拟合是通过改变不确定的静态与动态参数，来选择非唯一的、多历史拟合的储层模型，从而获得一系列可能的预测结果。
通常，在概率拟合工作流程中，目标函数是由井底压力模拟值与测量值之间的差异，以及各个单相流的流量组成，用于识别重要因素或不确定性。这些函数通常是基于井位处获得的监测数据，因此可能对远离油井的关键储层的不确定性不敏感。对于给定的油藏模型，与生产数据的良好拟合并不能确保井动态预测的稳健性。储层非均质性可显著影响排水型式、波及形态、井产量的预测。特别是在油田生产的早期阶段，与压力、流量等生产数据相匹配的历史数据，往往缺乏必要的信息，来充分解决这些关键的非均质性，进而可能会对产量造成重大影响。即使再优秀的概率历史拟合方法也无法包含非均质性的多样性与复杂性。
由于缺乏远离油井的数据，而且存在可能会影响产量的静态与动态不确定性，因此非均质性对后期产量会造成重大影响。监视地震数据或4D地震数据可提供井间动态流体与压力分布的空间解释，便于准确选择出井间区域的流体分布模型。为了准确获取水、气前缘的相对位置，可将4D地震数据集成到油藏模拟模型中，以提高模拟的可靠性。通常，用于解释饱和度与压力变化的4D地震数据，已被用于辅助油藏模型的定性与确定性更新。孔隙度与渗透率一般是更新的主要变量，以拟合出井位之间驱替前缘的变化。随机建模技术，包括基于聚类与基于流线的方法。其利用4D地震数据来更新油藏模型，在业内得到了广泛的应用。然而，这些方法需要大量模拟才能有效工作并避免崩溃，从而增加了所需的计算资源与时间。目前，业内已经提出了一种基于相关性的自适应分布方案。该方法使用相关性的空间分布来更新储层模型。近年来，一般都采用基于流线的数据集成方法，通过在模拟网格单元级别上校准渗透率场，将4D地震数据吸纳到油藏模拟模型中。
定量方法减少不确定性
有人提出了一种基于历史数据拟合的油藏模拟模型与过滤工作流程（4DHAM），利用4D地震数据生成空间约束，以减少不确定性，改善生产动态。该方法综合了驱替前缘的空间位置，在全范围内处理静态与动态参数的不确定性，并对历史数据拟合进行了定量与概率分析。与其他方法相比，该方法的主要优点之一是能够以相对较少的工作量或时间，来减少不确定性。若是知晓了***中流动特性的不确定性，那么，将地震数据集成到概率历史数据拟合工作流程中就相对简单了。地震数据可以通过以下三种不同的方法集成到储层模型中：1. 通过正演地震模型拟合地震响应；2. 弹性性质变化与地震反演的拟合；3. 拟合解释压力与解释饱和度的变化。第一种方法计算量大，需要地震正演模拟，通常会增加地震数据相关的不确定性。第二种方法也是计算密集型，需要将模型与给定的石油弹性模型耦合，利用地震数据的反演，来预估弹性性质的变化。在这两种方法中，储层模型都必须转换成与地震数据相对比的空间，这限制了历史数据拟合的速度与效率。
多数情况下，都使用正演模拟技术来计算阻抗变化或地震属性变化，这些变化可表示为储层性质（如孔隙度、孔隙压力、饱和度）的函数。上述两种方法都会产生非唯一解，这使得约束油藏模拟模型成为了具有计算量的迭代过程。地震数据与综合模型数据带来的分辨率差异，也增加了实现历史数据拟合的难度。第三种方法假设地震数据可以解释或反演为压力与饱和度的变化，避免了必须修改油藏模型以拟合地震数据的额外步骤。该方法可以快速分析数据间的不匹配，并有助于推进模型的更改或选择，以改善历史数据的拟合。其使用4D地震数据来解释压力与饱和度变化，并将其与模拟结果进行比较，从而无需为历史数据拟合建立完整的耦合模型。首先利用实验设计方法，通过改变不确定参数的范围，生成概率历史数据拟合模型。从生产历史数据拟合出的模型中提取饱和度图，再将之与4D预测的波及异常进行比较。然后，建立一种自动提取方法，用于协调4D地震数据与模拟结果之间的空间采样差异。将解释的4D地震数据与模拟结果进行比较，并将产生的不匹配用作为4D滤波器，对油藏模拟模型进行优化。所选择的模型用于识别油藏模拟参数，这些参数对形成良好的拟合非常敏感。
案例分析
在两个非洲海上深水油藏采用4DAHM过滤工作流程，不仅降低了不确定性，还提供了关键性能指标的信息，有助于获得可靠的历史数据拟合，为加密井的钻井决策提供更详细的信息。历史数据拟合是通过改变静态与动态特性来实现的。利用4DAHM工作流程，建立了侵蚀接触面与砂面之间的联系。同时，测试了孔隙体积、流动系数以及倍增范围。采用拉丁超立方体采样，生成了500个概率模拟，并且在水饱和度发生变化之后，提取了压力变化。产量与压力的拟合，将500个模拟减少至77个子集，应用4D地震滤波器后，进一步减少到20个模拟模型。利用4D过滤之前和之后的模拟，分别分析原始地质储量）、预估最终采收率、初始参数分布，并进行量化对比。分析表明，4D过滤使P50模型的原始地质储量增加了24%，并增加了P10模型的预估最终采收率，有助于可靠分析出靶点位置处的波及形态。除了降低原始地质储量的不确定性之外，该工作流程还通过提供校正后的饱和度变化S曲线，来帮助量化加密井的最佳靶点位置。它还节省了大量周期时间。
来源：石油圈
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