Petrel 的“前世今生”

时间:2019-11-18 10:28 来源:未知


1996 年,挪威 Technoguide 公司最先开始了 Petrel 软件的研发工作,两年后,第一款 Petrel商业化软件成功诞生,并开始面向全球市场销售,以其强大的三维建模方法和显示效果为各大油公 司 所 认 可,1999 年,Petrel软 件 被 成 功 引 进 中 国 市 场; 此后,Schlumberger 公司在历经一 年多的全面评估之后,于 2002 年 成 功 收 购 了 Petrel 软 件 及 Technoguide 公 司, 自 此, 斯 伦 贝谢研发团队更明确了 Petrel 的 技术发展方向——“一体化”。历 经 几 代 斯 伦 贝 谢 人 的 努 力, Petrel 软 件 相 继 整 合 了 数 值 模 拟、地震解释、钻井设计、地震 反演、微地震分析、三维岩石力 学、盆地模拟、沉积正演等多学科功能,并能够基于 IAM 平台 实现与油田生产动态分析、地面 管网优化的综合研究。事实证明,Petrel 的一体化变革是适应当下 油气复杂地质勘探、开发工作的 必然要求,不仅有助于工作效率的大幅提高,更容易搭建起更加 科学、丰富的研究工作流程,也 是驱使油田实现高效决策、科学 研究、综合诊断重要手段,更是 实现油气田智能运维的基础。
 
从盆地到油藏多尺度建模技术精细表征地下的全貌

传统意义上的建模主要是为 了储量计算之用,而一体化技术 为建模赋予了更多的意义。 当地质模型被放大到盆地级 尺度,其意义不单单是用于传统 的静态储量评估,也可用于对油 气运聚历史(含油气系统模拟) 进行模拟分析,允许地质工作者 对模型网格赋予更多的地质、地 化 信 息, 如 TOC、IH、 生 烃 动 力学模型等,并添加边界条件设 置,这样,传统模型就可以一键 转换成用于动态含油气系统模拟 的 初 始 地 质 模 型, 再 通 过 对 模 拟 参 数 和 算 法 设 置, 就 可 以 在 Petrel 中直接调用“幕后”的模 拟器(PetroMod),一气呵成地 完成从构造解释、盆地模拟、目 标优选、探井部署的完整过程,而整合后的盆地模拟工作流程也 更容易地对断层封堵性能力进行 定义,更好地利用地震相的认识 刻画储层的疏导能力,搭建起动 静结合的综合勘探决策工作流程。
 
打破专业壁垒, 让解释与建模相辅相成

与传统的地震解释技术相比, 真正的一体化平台给地球物理更 大的施展空间,Petrel 拥有七大 类上百种地震体属性:构造、层 序、信号、振幅、分频类、AVO 等, 其 中 边 界 检 测 属 性、 蚂 蚁 体属性是可作为三维裂缝建模离 散裂缝表征的重要输入数据,而 Mixer、Mesh、Geobody 等 多 属性融合技术更容易对储层进行 描述,帮助技术人员更准确地从 地震信号中捕捉到砂体的信息, 这些客观的认识结果也可以基于 地震重采样技术,进一步采样到 三维地质模型中,开展如变差函 数的分析、相建模的趋势约束等 工作,真正实现井震结合的建模流程。
 
自 2013 年后,定量解释功能的引入使得地震处理解释与反 演整合形成更广义地球物理解释 分析平台,参数流体置换更好地 实现精细的地震正演分析,岩石 物理参数分析更容易建立地震反 射特征与储层性质的联系,多视 角 AVO 建模和属性分析工具 成 为识别气藏的又一个可选方案, 而不同角道集叠前同步反演针对 地质目标更明确,这些技术都能 够直接、间接地为建模流程所用。
 
GPM 是 Petrel 中的可用于 正演模拟地层和沉积过程的模块,研发始于 1980 年,2017 年成为 Petrel 平台中的固有模块,其功 能上区别于以往对地层沉积岩相 展布特征手绘和数学插值等静态 描述方法,而是采用四维数学模 拟方法,定量研究受复杂地质要 素综合作用下的地层沉积特征,实现对地质演化过程的恢复、地 层叠置过程的恢复和沉积过程的 恢复。可考虑的地质要素包括构 造特征、颗粒大小、海平面的升 降、物源供给特征、剥蚀作用、 搬运作用等,并可以综合考虑多 种地质作用对岩性沉积过程的影 响,如河流、构造活动、重力滑塌、海岸、波浪、潮汐、生物造礁作用、 成岩作用、压实作用等,模拟结 果直观地再现了地层沉积演化的 完整过程。基于对沉积储层发育 空间位置的模拟结果,上可以辅 助地震相的分析、地震同向轴的 追踪,下可以直接用于约束三维 地质建模工作,将地质概念与数 学建模方法充分融合,清晰再现 储层的构型特征。

复杂油气勘探带动精细地质建模技术的飞速发展

随着人们对复杂断块油气藏、隐蔽性油气藏、挤压型油气藏的研究的逐渐深入,传统的角点网格在建模精度、效率上已无法满足油田高效开发的要求,VBM技术的出现成为搭建复杂构造模型的革新方法,其采用的非结构化的三维四面体网格方法,适用于拉张、挤压、火山等各类油藏的复杂构造特征的表征;此外,VBM 边解释边建模的高效工作模式,允许开发地质、地震解释人员快速的搭建起地质模型,并实时地对断层及其接触关系进行优化,进而通过模型反验解释质量,提高了解释与建模的效率与数据一致性。

而后续的属性建模工作也可以不再依赖于传统的 角点网格模型,通过structuregridding 模块能够一键式地将VBM 结果转成角点网格模型,转好的地质模型在断层处有两 种 选 择 模 式: 一 种 是 阶 梯 状 断层 表 征 方 法, 另 一 种 则 是 基 于Depogrid 技术实现的近真实的断层表征方法,可直接为 IX 新一代数值模拟器使用,完成从建 模到数模的一体化工作。

多学科交叉验证有效把控钻井风险

钻井风险往往来自多方面的 因素,既有地质认识的问题,也 有工程施工的影响,Petrel 井位设计流程依托于精细的三维地质模型,能够更丰富的考虑岩石物理、地震、地质等参数指标,确 保钻井工程师可以更容易的对靶 点设计的合理性进行质控,而地 质 - 工程的有效结合,能够保持 地质模型的处于不断更新的状态,通过开展地下与地面一体化井设计和“步步为营”的钻井优化方式,可以避免因为不能准确入靶设计而重钻的损失,更加有利于储层开发与钻井工程设计和安全。在钻井之前,充分考虑岩石应力场的要素无疑是非常重要的,Petrel 地质力学模拟功能底层无缝集成器 VISAGE 模拟,通过在已有的地质模型中定义额外的区域或地质应力特征,例如上覆岩层、侧向岩层、地质层面及断层岩石力学属性、边界条件等。实 现多种辅助井设计的应用,包括 孔隙压力预测、井壁稳定分析、 出砂分析,裂缝性储层分析、储 层改造优化,通过与 Petrel 数模功能的无缝整合,又可以完成四 维地质力学模拟流程,预测井间 压裂对应力场的扰动作用,最优 化压裂设计方案。
 
在井型设计方面,除了手动、 自动井轨迹设计多种方法,允许针对页岩储层特征,设计出各种要求的井组,如丛式井,分支井井等。在此基础上,基于邻近信息,进行必要的误差分析和防碰扫描。对不同的钻井、完井设计方案,还可以利用油藏数值模拟技术实现对产能的评估,并通过经济指标评估优选最佳的钻井设 计方案。而 Petrel 地质导向技术优势在于能够实时更新地质导向 以及油藏模型,提高实时决策效 率、缩短作业周期和降低费用。

动静结合最优化水力压裂设计,完善的工程参数输出

在实际页岩研究中,水力压裂成功与否取决于对断层、天然裂缝位置、地质力学特征的影响,Petrel 平台下,能够允许将地震尺度识别的断裂带(如蚂蚁体分析结果)、天然裂缝建模结果、人工压裂缝模拟结果三个不同尺度的缝网展现在同一界面下。通过 Mangrove 水力压裂设计模块(斯伦贝谢 2017 年释放的内部功能模块)与优化技术可综合考虑储层品质(孔隙度、渗透率、饱和度等)和完井品质(应力场、杨氏模量、泊松比、天然裂缝等),模拟出复杂水力缝网的真实展布形态,优化压裂分级和射孔簇位置,以增大射孔的有效性,实现对储层的充分均匀改造,达到产能最大化。
 
Mangrove 自带压裂液和支 撑剂数据库,能够针对不同压裂工艺,选择相应的压裂液和支撑剂类型进行施工设计。非常规复杂缝网模型(UFM)可精确预测水力压裂缝网真实形态,不仅能Petrel 地质 - 工程一体化工作流程图考虑储层非均质性、应力各向异性和水力裂缝之间相互作用模拟 裂缝扩展机制和支撑剂运输过程,还能考虑实际天然裂缝产状信息,模拟水力裂缝和天然裂缝的相互作用。

开放性的保证平台的长久生命力和实用性重要因素Petrel软件每年都会释放新的版本,融入新的技术,而这些新的功能很多都是从插件中吸取过来的,如断层封堵性分析、GPM 沉积正演模拟技术、二维 正演模拟技术等。Ocean 就是为 Petrel 平台提供开发应用的专属工具,其具有开放性、灵活性、易用性以及先进性等特点。当工 程师手上有了某种功能、算法时,其不需要单独设计软件的界面、 许可管理方式,基于 C++ 语言, Ocean 能够快速地将你的“想法” 转化成“生产“”,并将其整合 在 Petrel 平台下与其它功能模块整合,发挥最大化的应用。目前,许多国际大型石油公司、著名石 油院校以及软件研发销售公司已经利用 Ocean 工具开发了很多实用的前沿技术应用算法。

一体化技术平台应用驱动智能油气田技术发展

今天,人工智能、机器学习、自动计算以及智能感知技术的出现,使得石油技术应用正在步入智能应用时代。基于云技术及敏捷开发方法,将现有的成熟的石 油勘探开发的工作流程与大数据、人工智能充分融合,完全继承了 斯伦贝谢原有的技术产品和服务 内容,统一兼容各专业的计算引 擎,如盆地模拟引擎、地质建模 计算引擎、数值模拟计算引擎、地质力学模拟引擎、井筒状态模拟计算引擎、地面管网流动保障 计算引擎等等,从数据信息管理 角度也将完全兼容目前斯伦贝谢 已有的底层数据信息环境及第三 方应用数据,实现应用的快速升 级迭代与价值交付。1996 年,挪威 Technoguide 公司最先开始了 Petrel 软件的研发工作,两年后,第一款 Petrel商业化软件成功诞生,并开始面向全球市场销售,以其强大的三维建模方法和显示效果为各大油公 司 所 认 可,1999 年,Petrel软 件 被 成 功 引 进 中 国 市 场; 此后,Schlumberger 公司在历经一 年多的全面评估之后,于 2002 年 成 功 收 购 了 Petrel 软 件 及 Technoguide 公 司, 自 此, 斯 伦 贝谢研发团队更明确了 Petrel 的 技术发展方向——“一体化”。历 经 几 代 斯 伦 贝 谢 人 的 努 力, Petrel 软 件 相 继 整 合 了 数 值 模 拟、地震解释、钻井设计、地震 反演、微地震分析、三维岩石力 学、盆地模拟、沉积正演等多学科功能,并能够基于 IAM 平台 实现与油田生产动态分析、地面 管网优化的综合研究。事实证明,Petrel 的一体化变革是适应当下 油气复杂地质勘探、开发工作的 必然要求,不仅有助于工作效率的大幅提高,更容易搭建起更加 科学、丰富的研究工作流程,也 是驱使油田实现高效决策、科学 研究、综合诊断重要手段,更是 实现油气田智能运维的基础。
 
从盆地到油藏多尺度建模技术精细表征地下的全貌

传统意义上的建模主要是为 了储量计算之用,而一体化技术 为建模赋予了更多的意义。 当地质模型被放大到盆地级 尺度,其意义不单单是用于传统 的静态储量评估,也可用于对油 气运聚历史(含油气系统模拟) 进行模拟分析,允许地质工作者 对模型网格赋予更多的地质、地 化 信 息, 如 TOC、IH、 生 烃 动 力学模型等,并添加边界条件设 置,这样,传统模型就可以一键 转换成用于动态含油气系统模拟 的 初 始 地 质 模 型, 再 通 过 对 模 拟 参 数 和 算 法 设 置, 就 可 以 在 Petrel 中直接调用“幕后”的模 拟器(PetroMod),一气呵成地 完成从构造解释、盆地模拟、目 标优选、探井部署的完整过程,而整合后的盆地模拟工作流程也 更容易地对断层封堵性能力进行 定义,更好地利用地震相的认识 刻画储层的疏导能力,搭建起动 静结合的综合勘探决策工作流程。
 
打破专业壁垒, 让解释与建模相辅相成

与传统的地震解释技术相比, 真正的一体化平台给地球物理更 大的施展空间,Petrel 拥有七大 类上百种地震体属性:构造、层 序、信号、振幅、分频类、AVO 等, 其 中 边 界 检 测 属 性、 蚂 蚁 体属性是可作为三维裂缝建模离 散裂缝表征的重要输入数据,而 Mixer、Mesh、Geobody 等 多 属性融合技术更容易对储层进行 描述,帮助技术人员更准确地从 地震信号中捕捉到砂体的信息, 这些客观的认识结果也可以基于 地震重采样技术,进一步采样到 三维地质模型中,开展如变差函 数的分析、相建模的趋势约束等 工作,真正实现井震结合的建模流程。
 
自 2013 年后,定量解释功能的引入使得地震处理解释与反 演整合形成更广义地球物理解释 分析平台,参数流体置换更好地 实现精细的地震正演分析,岩石 物理参数分析更容易建立地震反 射特征与储层性质的联系,多视 角 AVO 建模和属性分析工具 成 为识别气藏的又一个可选方案, 而不同角道集叠前同步反演针对 地质目标更明确,这些技术都能 够直接、间接地为建模流程所用。
 
GPM 是 Petrel 中的可用于 正演模拟地层和沉积过程的模块,研发始于 1980 年,2017 年成为 Petrel 平台中的固有模块,其功 能上区别于以往对地层沉积岩相 展布特征手绘和数学插值等静态 描述方法,而是采用四维数学模 拟方法,定量研究受复杂地质要 素综合作用下的地层沉积特征,实现对地质演化过程的恢复、地 层叠置过程的恢复和沉积过程的 恢复。可考虑的地质要素包括构 造特征、颗粒大小、海平面的升 降、物源供给特征、剥蚀作用、 搬运作用等,并可以综合考虑多 种地质作用对岩性沉积过程的影 响,如河流、构造活动、重力滑塌、海岸、波浪、潮汐、生物造礁作用、 成岩作用、压实作用等,模拟结 果直观地再现了地层沉积演化的 完整过程。基于对沉积储层发育 空间位置的模拟结果,上可以辅 助地震相的分析、地震同向轴的 追踪,下可以直接用于约束三维 地质建模工作,将地质概念与数 学建模方法充分融合,清晰再现 储层的构型特征。

复杂油气勘探带动精细地质建模技术的飞速发展

随着人们对复杂断块油气藏、隐蔽性油气藏、挤压型油气藏的研究的逐渐深入,传统的角点网格在建模精度、效率上已无法满足油田高效开发的要求,VBM技术的出现成为搭建复杂构造模型的革新方法,其采用的非结构化的三维四面体网格方法,适用于拉张、挤压、火山等各类油藏的复杂构造特征的表征;此外,VBM 边解释边建模的高效工作模式,允许开发地质、地震解释人员快速的搭建起地质模型,并实时地对断层及其接触关系进行优化,进而通过模型反验解释质量,提高了解释与建模的效率与数据一致性。

而后续的属性建模工作也可以不再依赖于传统的 角点网格模型,通过structuregridding 模块能够一键式地将VBM 结果转成角点网格模型,转好的地质模型在断层处有两 种 选 择 模 式: 一 种 是 阶 梯 状 断层 表 征 方 法, 另 一 种 则 是 基 于Depogrid 技术实现的近真实的断层表征方法,可直接为 IX 新一代数值模拟器使用,完成从建 模到数模的一体化工作。

多学科交叉验证有效把控钻井风险

钻井风险往往来自多方面的 因素,既有地质认识的问题,也 有工程施工的影响,Petrel 井位设计流程依托于精细的三维地质模型,能够更丰富的考虑岩石物理、地震、地质等参数指标,确 保钻井工程师可以更容易的对靶 点设计的合理性进行质控,而地 质 - 工程的有效结合,能够保持 地质模型的处于不断更新的状态,通过开展地下与地面一体化井设计和“步步为营”的钻井优化方式,可以避免因为不能准确入靶设计而重钻的损失,更加有利于储层开发与钻井工程设计和安全。在钻井之前,充分考虑岩石应力场的要素无疑是非常重要的,Petrel 地质力学模拟功能底层无缝集成器 VISAGE 模拟,通过在已有的地质模型中定义额外的区域或地质应力特征,例如上覆岩层、侧向岩层、地质层面及断层岩石力学属性、边界条件等。实 现多种辅助井设计的应用,包括 孔隙压力预测、井壁稳定分析、 出砂分析,裂缝性储层分析、储 层改造优化,通过与 Petrel 数模功能的无缝整合,又可以完成四 维地质力学模拟流程,预测井间 压裂对应力场的扰动作用,最优 化压裂设计方案。
 
在井型设计方面,除了手动、 自动井轨迹设计多种方法,允许针对页岩储层特征,设计出各种要求的井组,如丛式井,分支井井等。在此基础上,基于邻近信息,进行必要的误差分析和防碰扫描。对不同的钻井、完井设计方案,还可以利用油藏数值模拟技术实现对产能的评估,并通过经济指标评估优选最佳的钻井设 计方案。而 Petrel 地质导向技术优势在于能够实时更新地质导向 以及油藏模型,提高实时决策效 率、缩短作业周期和降低费用。

动静结合最优化水力压裂设计,完善的工程参数输出在实际页岩研究中,水力压裂成功与否取决于对断层、天然裂缝位置、地质力学特征的影响,Petrel 平台下,能够允许将地震尺度识别的断裂带(如蚂蚁体分析结果)、天然裂缝建模结果、人工压裂缝模拟结果三个不同尺度的缝网展现在同一界面下。通过 Mangrove 水力压裂设计模块(斯伦贝谢 2017 年释放的内部功能模块)与优化技术可综合考虑储层品质(孔隙度、渗透率、饱和度等)和完井品质(应力场、杨氏模量、泊松比、天然裂缝等),模拟出复杂水力缝网的真实展布形态,优化压裂分级和射孔簇位置,以增大射孔的有效性,实现对储层的充分均匀改造,达到产能最大化。
 
Mangrove 自带压裂液和支 撑剂数据库,能够针对不同压裂工艺,选择相应的压裂液和支撑剂类型进行施工设计。非常规复杂缝网模型(UFM)可精确预测水力压裂缝网真实形态,不仅能Petrel 地质 - 工程一体化工作流程图考虑储层非均质性、应力各向异性和水力裂缝之间相互作用模拟 裂缝扩展机制和支撑剂运输过程,还能考虑实际天然裂缝产状信息,模拟水力裂缝和天然裂缝的相互作用。
开放性的保证平台的长久生命力和实用性重要因素

Petrel软件每年都会释放新的版本,融入新的技术,而这些新的功能很多都是从插件中吸取过来的,如断层封堵性分析、GPM 沉积正演模拟技术、二维 正演模拟技术等。Ocean 就是为 Petrel 平台提供开发应用的专属工具,其具有开放性、灵活性、易用性以及先进性等特点。当工 程师手上有了某种功能、算法时,其不需要单独设计软件的界面、 许可管理方式,基于 C++ 语言, Ocean 能够快速地将你的“想法” 转化成“生产“”,并将其整合 在 Petrel 平台下与其它功能模块整合,发挥最大化的应用。目前,许多国际大型石油公司、著名石 油院校以及软件研发销售公司已经利用 Ocean 工具开发了很多实用的前沿技术应用算法。

一体化技术平台应用驱动智能油气田技术发展

今天,人工智能、机器学习、自动计算以及智能感知技术的出现,使得石油技术应用正在步入智能应用时代。基于云技术及敏捷开发方法,将现有的成熟的石 油勘探开发的工作流程与大数据、人工智能充分融合,完全继承了 斯伦贝谢原有的技术产品和服务 内容,统一兼容各专业的计算引 擎,如盆地模拟引擎、地质建模 计算引擎、数值模拟计算引擎、地质力学模拟引擎、井筒状态模拟计算引擎、地面管网流动保障 计算引擎等等,从数据信息管理 角度也将完全兼容目前斯伦贝谢 已有的底层数据信息环境及第三 方应用数据,实现应用的快速升 级迭代与价值交付。
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