基于DEM的含油气盆地油气运移路径模拟
油气运移路径沿盆地边界断层的变化
油气运移路径沿盆地边界断层的变化：证据来源于断层泥James R. Boles, Peter Eichhubl, Grant Garven, andJim Chen摘要：广泛的钙质断层泥造成了圣特芭芭拉盆地的流体渗漏和油气运移到Refugio-Carneros断层，该断层位于盆地北部边界。
钙质胶结物只在断裂带末端24km长的区域被发现，而且不足正常最大分支的15m.这些钙质交接时是和断层运动期同期生成的，普遍的晶体结构和角砾岩化可以作为证明，同时变形作用也预示了流体的快速幕式的流动和钙质的胶结化。
前言油气运移通道是含油气系统的重要组成部分，如果通道扩展到地面,就可以产生温室气体和影响全球气候((MacDonald,1990; Nisbet, 1990; Kennett et al., 2002).现代地表的油苗可以显示地下油气运移最主要的通道。
油气运移路径的研究越来越多的依赖于地球化学手段的应用，还包括流体包裹体的应用。
碳的稳定碳同位素在钙质胶结物中的分布是甲烷曾经存在的主要的地球化学证据，因为它代表了来自甲烷的的碳的被氧化。
很多情况下，这样的地球化学证据都在已经泄漏的油气藏中被找到。
一些情况下，细菌的土壤也有可能从CO2和方解石中获取C，但是这和液态烃的组成物质不相关。
本文描述了大量方解石矿床充填断裂带的现象，方解石中的碳主要来源于甲烷的氧化作用，这些沉积埋深导致了流体的高温，包括液态烃和气态烃，这些烃来自于一个可能超压的盆地。
这些液体在断裂带的表面聚集，在那里,它们和含氧量大得气喝水混合在一起。
我们的研究看到了在现代近海岸地区的圣特芭芭拉通道中烃的流动，揭示了随着盆地边缘流体压力随着深度的变化。
油气的运移经历了一次变化的画面。
地质构架构造和含油背景从白垩纪到晚更新世之前，圣塔-芭芭拉分沿海地区都处于连续的海相沉积环境，这个时期，本区正经历板块收敛运动，在渐新世开始之后，板块转换导致地壳变形和海盆的开启，新近系初期，东西走向圣伊内斯山和北邻的圣伊内斯断层沿缘圣巴巴拉盆地抬升，这隆起和变形导致了包括Refugio-Carneros断层在内的一系列次级断裂系统的形成，断裂系统大致与大致平行于圣伊内斯山海岸线（图1A），近海岸埋藏到足够深的地方有烃类生成，主要来源于中新世蒙特雷地层，该地层有丰富的硅质沉积。
一种计算油气界面移动距离的新方法
一种计算油气界面移动距离的新方法摘要：对于带气顶的油藏，在开发过程中，随着地层压力的下降，油气界面发生变化，如何判断油气界面移动状况，对于确定开发方案、保护好气顶天然能量、防止油藏开发中油、气互窜等均具有十分重要的意义。
油气界面变化是难以确定，一般需要用数值模拟方法进行分析，但比较复杂，因此本文以物质平衡理论为基础，推导出了一种估算油气界面下移距离的简单计算方法。
现场实例表明，该方法不仅计算简单，而且具有实用性和一定的可靠性，适用于带气顶的油藏。
关键词：气顶油藏油气界面物质平衡带气顶的油藏以采油为主投入开发后，就会破坏原有的平衡状态，气区膨胀压力高于油区压力时，气顶气随压力降低就会向外流动，并依靠气顶的膨胀能推进而驱油，随着地层压力的逐渐降低，最终在油井井底附近形成“气窜”，导致油气界面参差不齐，油井减产；气顶膨胀能损失，开发工作陷于被动。
如果以采气为主，油区压力高于气区压力时，随着气顶压力降低，在井底附近首先形成“油侵”，造成开采困难而损失资源。
因此如何判断油气界面移动状况，对于确定开发方案、保护好气顶、防止油藏开发中油、气互窜等均具有十分重要的意义。
本文以物质平衡理论为基础，推导了一种油、气界面下移距离的估算方法[1][2][3]。
一、油气界面下移距离计算方法在参考文献[4]中以气体状态方程为理论，推导了一种计算油气界面移动的方法，但是该方法在应用过程中发现有以下不足，该方法只适用于油藏中的气顶气没有被采出质量守恒，才能应用气体状态方程，在利用气体状态方程时的气体体积是气体充满的空间，包含气体膨胀的体积和孔隙体积缩小部分体积，不应再考虑岩石孔隙体积的变化以及天然气的膨胀体积，因此在此文章中计算油气界面移动距离具有一定的偏差。
下面利用物质平衡方程推导油气界面移动计算新方法。
油藏在开发过程中，随着累计油量的采出，地层压力下降，油气界面移动，油的饱和度发生变化，油藏的含油面积发生变化，导致油气界面的移动。
北非Ghadames盆地油气生成运移二维模型研究
北非Ghadames盆地石油生成运移二维模型研究Ruth Underdown and Jonathan Redfern摘要：Ghadames盆地主要的石油和天然气储集分布在阿尔及利亚，突尼斯和利比亚。
其区域二维（2-D）模型使用的数据来自30多个油井，并已对盆地中烃类生成的时间和分布进行了评估。
确定了四个潜在的含油气系统：（1）盆地中西部的中上泥盆统（Fraiansn）和三叠系（三叠Arglo[标记一]）; （2）盆地最西部的下志留统（Tannezuft）和三叠系（标记一）;（3）盆地东部和东北部边缘的下志留统（Tannezuft）和上志留统（Acacus）;（4）盆地东南部的下志留统（Tanezzuft）和中上泥盆统（Fraiansn）。
下志留统Tanezzuft 烃源岩经历了两个主要的生烃阶段。
第一阶段发生石炭纪，第二阶段在白垩纪，盆地东部（利比亚）的烃类生成最丰富。
最早在石炭纪时期盆地中央坳陷的的页岩中有少量的烃类生成。
然而，主要生烃时期发生在晚侏罗世到新生代的盆地西部和中央坳陷中。
如今在盆地东部只有低成熟的Frasnian页岩。
模型表明，盆地东部（利比亚）边缘的高山剥蚀作用（始新世）对下志留统烃源岩烃类生成的时间有重要的控制作用。
结合其晚期受剥蚀后并在石炭纪海西造山运动之前的沉降模型可以确定烃源岩成熟数据。
其结果是，中、新生代地层中的Tannezuft页岩具有生烃潜力，并在后期的埋藏过程中重新生成烃类并运移至石炭纪海西运动后期形成的圈闭中，从而有利于烃类的聚集和保存。
引言：Ghadames盆地是位于北非台地的大型克拉通盆地，延伸至阿尔及利亚，突尼斯及利比亚的部分地区（图1）。
由于几乎所有的35亿桶可采石油储量已经在1965年以前被发现，在20世纪90年代以前，该盆地被认为只含有有限的剩余油气(Van de Weerd andWare,1994;Echikh,1998)。
20世纪70年代图1. Ghadames盆地的区域概况图。
含油气盆地输导体系要素时空配置及运移路径模拟进展
含油气盆地输导体系要素时空配置及运移路径模拟进展发布时间：2022-10-14T00:56:25.419Z 来源：《工程建设标准化》2022年6月11期作者：李永钱[导读] 输导体系是含油气盆地内油气由生烃中心向圈闭运移的“桥梁”，李永钱身份证号：45060219861103****摘要：输导体系是含油气盆地内油气由生烃中心向圈闭运移的“桥梁”，本文从输导体系的分类、输导性能研究入手?将油气运移方式分为直接运移和间接运移方式并进一步对间接运移方式进行了分类。
对输导体系的输导性能在空间上的不均一性及其影响要素进行了分析，同时对输导体系的输导性能随时间变化的规律性也进行了探讨。
并以GIS的栅格数据结构为基础,按照油气运移的机理,借鉴地表水流向分析的GIS建模方法,构建了在GIS支持下开展油气运移路径模拟的详细算法,提出了基于DEM的油气运移路径模拟的基本流程，为研究各盆地的成藏有效性，以及含油气盆地的勘探部署提供了有益的参考。
关键词：含油气盆地；输导体系；运移路径；GIS 1.引言输导体系是含油气系统中所有运移通道及其相互配置的总和（张照录等，2000）。
作为油气成藏中连接烃源岩与圈闭之间的“纽带”，其有效性在一定程度上决定着盆地内各种圈闭最终能否成藏，而且还决定着油气的输导样式、运移方向和距离、油气聚集量、油气藏类型和成藏位置（付广等，2001）。
输导体系将成藏要素和成藏作用连结成一个有机整体，控制着油气成藏。
然而，不同类型的含油气盆地在演化过程中发育了多种输导体系模式，决定了油气运移的多期性，也并非所有输导体系都起输导作用，不同研究者依据的分类原则和侧重点有所不同，因此对输导体系有不同的分类和命名（龚再升，1999；姜建群等，2000；张卫海等，2003；梁书义，2005；朱筱敏，2005；卓勤功，2005；蒋有录等，2006）。
谢泰俊等（1997）根据输导体系中不同类型运移通道的作用及其具体地质情况，将南海北部大陆边缘盆地划分出了4类运移通道体系：（1）以断裂带为主的运移通道体系；（2）与古构造脊相关的运移通道体系；（3）与活动热流体底辟作用相关的通道体系；（4）与不整合有关的运移通道体系。
沉积盆地石油地质过程和油气运移聚集模拟系统及其应用
沉积盆地石油地质过程和油气运移聚集模拟系统及其应用沉积盆地是自然界中广泛存在的一种地质构造，其在石油等矿产资源勘探和开采中具有重要的作用。
石油地质过程是沉积盆地中石油形成和富集的关键环节，油气运移和聚集模拟则是石油勘探和开采过程中的重要技术手段。
沉积盆地石油地质过程主要包括有机质的沉积和成熟、烃源岩与储集岩的关系、石油的形成与分布等环节。
有机质的沉积成因主要是由生物生长、死亡和沉积等因素作用所致，其中富含有机质的烃源岩是石油生成的重要基础。
烃源岩和储集岩的关系也是石油富集和探明的关键因素，而石油的形成和分布则与烃源岩的成熟度、渗透性、孔隙度等地质特征有关。
油气运移和聚集模拟则是石油勘探和开采过程中的重要技术手段，其核心是建立沉积盆地内石油运移和聚集的物理数学模型。
这些模型主要基于岩石力学性质、流体力学性质和地球物理性质等因素，通过数学模拟来预测石油的运移和富集情况。
通过研究这些模型，可以有效地指导地质勘探和石油开采工程的决策，提高勘探和开发的成功率和效率。
油气运移和聚集模拟系统的应用涉及广泛，主要应用于石油勘探与开采、能源安全、环境保护等领域。
在石油勘探和开采方面，通过油气运移和聚集模拟，可以准确预测油气富集区域和石油储量，指导石油勘探和开采的决策。
在能源安全方面，通过油气运移和聚集模拟，可以研究石油资源从各地区向需求地流动的模式、规模和路径，为能源安全决策提供有力支持。
在环境保护方面，通过油气运移和聚集模拟，可以预测和评估石油开采对环境的影响，制定有效的环境保护和治理措施。
总之，沉积盆地石油地质过程和油气运移聚集模拟系统及其应用在石油勘探和开采中具有重要的作用，可以有效指导石油资源的勘探、开发和管理工作，为能源安全和环境保护提供有力支持。
盆地模拟关键技术之油气运聚模拟技术进展
文章编号：１００１－６１１２（２０２０）０５－０８４６－１２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｄｏｉ：１０．１１７８１／ｓｙｓｙｄｚ２０２００５８４６盆地模拟关键技术之油气运聚模拟技术进展郭秋麟１，陈宁生１，柳庄小雪１，刘继丰２，于京都１（１．中国石油勘探开发研究院，北京㊀１０００８３；２．北京天腾网格技术开发有限公司，北京㊀１０００９５）摘要：在总结盆地模拟传统的研究内容的基础上，指出新的应用领域及面临的技术难题，重点论述３种油气运聚模拟技术的现状和进展㊂（１）流线模拟技术㊂从油藏数值模拟技术演化而来，该技术是一种快速模拟技术，适用于构造油气藏的模拟，但不能有效模拟岩性地层油气藏㊂通过建立简化的三维地质模型，实现对三维圈闭空间和储层物性的描述，解决了岩性地层油气藏的模拟难题，实现了流线模拟技术的跨跃㊂（２）侵入逾渗模拟技术㊂该技术已经比较实用，但在复杂地质条件下对断面㊁不整合面等输导体系的刻画还不够细化，无法对断面㊁不整合面单独赋参数㊂三维输导体系网格建模方法和基于输导体系网格系统的三维油气追踪技术，能够有效地透视油气运移路径，模拟油气聚集㊁油藏调整和次生油藏的生成过程，使该技术得到较大发展㊂（３）三维达西流模拟技术㊂该技术是一种理论上最先进的技术，但地质参数很难达到其数值模型的精度要求㊂因此，改进地质网格模型，精确刻画地质参数，是三维达西流模型发展的重要内容之一㊂建立顺层柱状ＰＥＢＩ（ＰｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒＢｉｓｅｃｔｉｏｎ）网格三维地质模型，构建变网格条件下的渗流方程，引入矢量渗透率，能够较好地解决复杂地质条件下的渗流问题，使模拟技术得到改进㊂关键词：盆地模拟；运聚模拟；流线模拟；侵入逾渗；达西流；地质建模中图分类号：ＴＥ１２１．１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码：ＡＡｄｖａｎｃｅｏｆｂａｓｉｎｍｏｄｅｌｉｎｇｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ：ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｍｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＧＵＯＱｉｕｌｉｎ１，ＣＨＥＮＮｉｎｇｓｈｅｎｇ１，ＬＩＵＺｈｕａｎｇｘｉａｏｘｕｅ１，ＬＩＵＪｉｆｅｎｇ２，ＹＵＪｉｎｇｄｕ１（１．ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＴｉａｎｔｅｎｇＧｒｉｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｂａｓｉｎｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｐｏｉｎｔｓｏｕｔｎｅｗａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｍｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄａｃｃｕｍｕｌａ⁃ｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．（ａ）Ｆｌｏｗｐａｔｈｍｏｄｅｌｉｎｇ．Ｅｖｏｌｖｅｄｆｒｏｍｒｅｓｅｒｖｏｉｒｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｒａｐｉｄａｎｄｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ；ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｃａｎｎｏｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ．Ｂｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇａｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ３Ｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆ３Ｄｔｒａｐｓｐａｃｅａｎｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｓｒｅａｌｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｓｏｌｖｅｄ，ａｎｄｔｈｅｌｅａｐｏｆｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．（ｂ）Ｉｎｖａｓｉｏｎｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓｎｏｗｐｒａｃｔｉｃａｌ，ｂｕｔｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｆａｕｌｔ，ｕｎｃｏｎｆｏｒｍｉｔｙｓｕｒｆａｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｔｒａｎｓｐｏｒｔｓｙｓｔｅｍｓｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｓｎｏｔｄｅｔａｉｌｅｄｅｎｏｕｇｈｔｏａｓｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｔｈｅｆａｕｌｔｏｒｕｎｃｏｎｆｏｒｍｉｔｙｓｕｒｆａｃｅａｌｏｎｅ．Ｔｈｅ３Ｄｍｅｓｈｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｒａｎｓｐｏｒｔｓｙｓｔｅｍｓａｎｄ３ＤｐａｔｈｔｒａｃｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎａＭｅｓｈＳｙｓｔｅｍｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｔｈｅｏｉｌ－ｇａｓｍｉｇｒａｔｉｏｎｐａｔｈ，ｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｏｉｌ－ｇａｓａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，ｒｅｓｅｒｖｏｉｒａｄｊｕｓｔｍｅｎｔａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｒｅｓｅｒｖｏｉｒｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｅｃｈ⁃ｎｏｌｏｇｙｇｒｅａｔｌｙ．（ｃ）３ＤＤａｒｃｙｆｌｏｗ．Ｔｈｉｓｉｓｔｈｅｍｏｓｔａｄｖａｎｃｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｏｒｙ，ｂｕｔｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｉｔｈｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｇｒｉｄｍｏｄｅｌａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａ３ＤＤａｒｃｙｆｌｏｗｍｏｄｅｌ．Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇａ３ＤｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｂｅｄｄｉｎｇｃｏｌｕｍｎａｒＰＥＢＩ（ＰｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒＢｉｓｅｃｔｉｏｎ）ｇｒｉｄ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｔｈｅｓｅｅｐａｇｅｅｑｕａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｖａｒｉａｂｌｅｇｒｉｄ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｖｅｃｔｏｒｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，ｃａｎｓｏｌｖｅｔｈｅｓｅｅｐａｇｅｐｒｏｂｌｅｍｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｓｉｎｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｍｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｆｌｏｗｐａｔｈｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｉｎｖａｓｉｏｎｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ；Ｄａｒｃｙｆｌｏｗ；ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ收稿日期：２０２０－０５－２１；修订日期：２０２０－０８－０１．作者简介：郭秋麟（１９６３ ），男，教授级高级工程师，博士，主要从事盆地模拟与油气资源评价研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｑｌｇｕｏ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ㊂通信作者：柳庄小雪（１９９３ ），女，工程师，从事油气资源评价研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｕｚｘｘ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ㊂基金项目：国家科技重大专项（２０１７ＺＸ０５００８－００６）和中国石油天然气股份有限公司重大科技项目（２０１９Ｂ－０３０１，２０１９Ｅ－２６０１）联合资助㊂㊀第４２卷第５期２０２０年９月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＧＥＯＬＯＧＹ＆ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．５Ｓｅｐ．，２０２０㊀㊀上世纪７０年代以来，著名地质学家ＢＡＬＬＹ［１］和朱夏［２］总结了含油气盆地研究的总体思路，即从盆地的整体出发，通过对３Ｔ（ｔｉｍｅ，ｔｅｃｔｏｎｉｃｓｅｔｔｉｎｇ，ｔｈｅｒｍａｌｒｅｇｉｍｅ） ４Ｓ（ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ，ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｓｔｙｌｅ） ４Ｍ（ｍａｔｅｒｉａｌ，ｍａｔｕｒｉｔｙ，ｍｉｇｒａｔｉｏｎ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）等因素分析研究，预测油气资源潜力及分布㊂盆地模拟技术正是在相关学术背景下，受生烃动力学定量模型和计算机技术的驱动，逐步发展起来的㊂盆地模拟涉及的内容极为广泛，包括地史㊁热史㊁生烃史㊁排烃史和运聚史等［３－９］㊂除了以上传统的研究内容外，目前盆地模拟技术也被应用于非常规储层 火山岩储层天然气运聚成藏模拟［１０－１１］和流体充注历史模拟［１２］，非常规油气 页岩气系统模拟［１３－１６］㊁生物气系统模拟［１７］和生物降解作用模拟［１８］㊁天然气水合物油气系统模拟［１９］等领域㊂由于含油气盆地演化过程的多样性及油气成藏历史的复杂性，盆地模拟技术的发展正面临着巨大的挑战㊂罗晓容［２０］指出了油气运聚动力学研究中存在的动力㊁阻力㊁通道的认识问题；石广仁［２１］认为油气运聚定量模拟关键技术难以突破，存在模型过于简单㊁地质参数和计算机运算能力还未达到要求等问题；刘可禹等［２２］认为许多模型还需进一步完善，如流体动力模型㊁断层封闭性模型㊁孔隙流体压力模型㊁成岩作用模型㊁构造模型㊁地质模型等；ＢＡＵＲ等［２３］回顾了盆地与油气系统的过去㊁现状，指出了风险评价技术及与地球物理技术的结合是未来的发展方向；ＣＵＲＲＹ［２４］通过调查发现，非常规油气模拟和油气运聚模拟技术具有较大的应用需求，是今后攻关的方向㊂综上所述，目前盆地模拟面临最大的难题是复杂地质条件下的油气运聚模拟问题，需要攻克的关键技术之一是油气运聚数值模拟技术㊂因此，本文聚焦在油气运聚模拟技术的进展，包括流线模拟技术（ＦｌｏｗｐａｔｈＭｏｄｅｌｉｎｇ）㊁侵入逾渗模拟技术（ＩｎｖａｓｉｏｎＰｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ）和三维三相达西流模拟技术（ＤａｒｃｙＦｌｏｗ）㊂取得了３方面进展：（１）在流线技术方面，提出一种简化三维地质模型的流线模拟技术㊂新技术基于目的层构造面，通过建立简化的三维地质模型，实现对三维圈闭空间和储层物性的描述，解决了岩性地层油气藏的模拟难题，实现了流线模拟技术的跨跃；（２）在侵入逾渗模拟技术方面，提出一种三维输导体系混合网格建模方法和一种基于输导体系混合维数网格系统的三维油气追踪技术，为透视油气运移路径，模拟石油聚集㊁油藏调整和次生油藏的生成过程奠定了基础；（３）在三维达西流技术方面，建立了顺层柱状ＰＥＢＩ网格三维动态地质模型，精细刻画了地层与流体的演化，构建了变网格条件下的渗流方程，引入了全张量渗透率，解决复杂地质条件下的渗流问题，使模拟效果得到改进㊂１㊀流线模拟技术现状与进展１．１㊀流线模拟技术现状目前，流线模拟技术在油藏数值模拟中得到了广泛应用［２５－２７］㊂盆地模拟中的流线模拟技术是一种借鉴油藏模拟的地质建模技术与二次运移模拟技术，又称为油藏分析法［２１］㊂流线模拟技术主要基于二维构造面的地质高程特征，采用法线法（沿最陡方向），并结合砂岩百分比等因素确定油气的运移方向［５］㊂采用流线模拟技术，能完成对盆地油气流动过程和运移路径的模拟，模拟结果具有良好的可视化效果（图１），常被用于含油气区带评价㊁圈闭评价和油气资源评价，为油气勘探部署提供决策依据㊂在２０００年前后，流线模拟技术才开始被引入到盆地模拟技术中［７，２８］，并在国外的一些商业软件中率先推出㊂２００５年，乔永富等［２９］介绍了流线模拟技术的原理，提出了实现过程，并用研究实例展示了模拟结果；２００９年，石广仁［２１］论述了流线模拟的技术背景㊁方法㊁应用效果㊁存在不足及改进意见；同年，ＨＡＮＴＳＣＨＥＬ等［７］阐述了流线模拟技术与达西流模型㊁侵入逾渗模型三者之间的区别，指出了流线模拟技术的优点，即模拟过程非常快，在大范围和全盆地范围的模拟方面具有明显的优势；２０１２年，周东延［３０］认为，早期的油气运移流量流线图曾采用 收敛系数法 等进行过几何编制，现已完成流量流线图㊁运移量等值线图计算机模拟；并提出了 运聚分配样式 ㊁ 分割槽 ㊁ 汇聚梁 等概念；２０１３年，万涛等［３１］采用流线模拟技术对渤海湾盆地南堡凹陷成藏关键时刻油气运移过程进行了模拟，揭示了油气运移关键时刻和有利的勘探方向；２０１８年，郭秋麟等［５］介绍了流线模拟技术的前提条件㊁追踪法则㊁模拟步骤，展示了模拟实例图㊂１．２㊀简化三维地质模型的流线模拟技术１．２．１㊀现有流线模拟技术的优点与不足流线模拟技术是一种基于二维构造面的模拟技术，具有操作过程简便㊁参数少和模拟速度快等优势，得到了广泛的应用㊂但也正因为其基于二维㊃７４８㊃㊀第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀郭秋麟，等．盆地模拟关键技术之油气运聚模拟技术进展㊀图１㊀塔里木盆地满加尔坳陷下古生界流线模拟Ｆｉｇ．１㊀ＳｔｒｅａｍｌｉｎｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＬｏｗｅｒＰａｌｅｏｚｏｉｃｉｎＭａｎｊｉａｅｒＤｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＴａｒｉｍＢａｓｉｎ构造面的地质模型，无法描述三维圈闭的实际空间和储层物性特点，只能近似模拟构造型油气藏聚集，无法模拟岩性地层型油气藏的聚集㊂１．２．２㊀地质模型由二维到三维针对二维构造面无法描述三维圈闭空间和储层物性的难题，本文提出用简化三维地质模型替代二维构造面模型研究思路㊂简化三维地质模型由４个要素组成：（１）要素１：构造面，是指海拔高程等值图，这是流线模拟的关键参数，不能简化㊂（２）要素２：盖层，需要简化㊂除了明确的溢出点和被断裂等破坏的部分，其他位置均简化为封闭状态，不用详细描述其他盖层信息㊂（３）要素３：储层，也需要简化㊂除了描述与圈闭有相关的孔隙度㊁孔喉半径外，其他部分的孔隙度㊁孔喉半径等均采用随机值（根据统计数据的分布区间随机抽样赋值），不用详细描述其他储层信息㊂（４）要素４：烃源岩层，只需要指定源岩分布范围和相对生烃强度及生烃总量（如果有已知的生烃强度图就不需要生烃总量参数）㊂１．２．３㊀形成三维流线快速模拟技术通过对地质模型的改进和运聚模拟算法的升级，形成的新技术具有以下４个特点：（１）用三维模型替代二维模型，不仅能够完成流线追踪模拟，还能够计算圈闭内油气聚集量；（２）用侵入逾渗追踪算法替代浮力流追踪算法，既能满足构造型油气藏的模拟，也能适用于 礁滩 ㊁ 砂体 ㊁不整合带等岩性地层型油气藏的模拟；（３）通过软件系统设置的回剥处理（标志层拉平）技术，恢复古构造面貌，进而模拟古油气藏的形成过程；（４）继承了原流线模拟技术的优点 技术容易掌握，操作便捷，适用于盆地尺度，易于大批量和工业化推广㊂新技术在塔西南玉龙构造带寒武系盐底构造层的应用展示了良好的效果，模拟了石炭纪（图２ａ）和现今（图２ｂ）２个关键时刻的油气运聚结果，揭示了油气不仅在构造相对高部位的构造圈闭聚集，也在斜坡区的岩性圈闭聚集，为岩性地层领域风险探井的部署提供参考㊂２㊀侵入逾渗模拟技术现状与进展２．１㊀简要发展历程侵入逾渗模拟技术与达西流模拟技术相比，发展历程相对较短，还不到４０年㊂１９８３年，ＷＩＬＫＩＮＳＯＮ等［３２］首先提出了一种新的逾渗理论（ＰｅｒｃｏｌａｔｉｏｎＴｈｅｏｒｙ）；１９９２年 ２０００年期间，ＭＥＡＫＩＮ等［３３－３４］从实验和数值模拟两方面研究了油气侵入逾渗机理，并将该技术应用于三维非均质地质体的运移聚集模拟；２０００年，ＣＡＲＲＵＴＨＥＲＳ等［３５］运用改进的侵入逾渗技术模拟了流体的运移过程；２００３年，ＣＡＲＲＵＴＨＥＲＳ［３６］详细介绍了侵入逾渗技术的背景㊁原理㊁算法实现过程和适用性，探讨了发展方向；２００７年，周波等［３７］运用侵入逾渗模型探讨了油气运移路径的变化规律；２０００年 ２００９年，ＨＡＮＴＳＣＨＥＬ等［３８，７］详细介绍了侵入逾渗技术，同时给出了翔实的应用实例；２００９年，石广仁［２１］介绍了侵入逾渗模拟技术的背景㊁技术方法㊁应用㊃８４８㊃㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷㊀㊀图２㊀塔里木盆地西南部玉龙构造带寒武系油气聚集模拟结果Ｆｉｇ．２㊀ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｏｉｌａｎｄｇａｓａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＣａｍｂｒｉａｎ，Ｙｕｌｏｎｇｔｅｃｔｏｎｉｃｂｅｌｔ，ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＴａｒｉｍＢａｓｉｎ效果和存在不足，提出了改进意见；２０１３年，郭秋麟等［３９］研发了一种三维侵入逾渗模拟软件系统（３Ｄ－ＩＰ模型），模拟了塔里木盆地塔中地区奥陶系油气运聚过程，展示了良好的应用效果；２０１８年，郭秋麟等［４０］在建立输导体系网格系统的基础上，提出一种特殊的侵入逾渗模型，在准噶尔盆地陆西地区侏罗系 白垩系的应用，揭示了古油藏与次生油藏的动态运聚过程㊂２．２㊀基于输导体系网格系统的侵入逾渗模拟技术２．２．１㊀断面网格的提出为了模拟油气在断面中的运聚过程，需要建立特殊的断面网格㊂传统的三维网格为地层体网格，即三维地质体（地层实体），适用于常规的油气运聚模拟技术，不适用于油气在断面上运移的模拟技术㊂因此，提出了断面网格，即一种 面状 网格，非三维实体网格㊂这种面网格既可以描述断面，也可以描述不整合面㊂为了形象地解释断面网格，给出了图３㊂图３ａ为一个常规三维地质网格（地层实体）被一条断层切割的情形㊂在三维空间上，一个网格变成Ａ和Ｂ两个网格，同时多出了断面Ｃ㊂断层就是一个曲面，将曲面划分成若干个模拟网格，就是断面网格㊂图３ｂ为平面投影的地层体网格和断面网格示意图㊂在三维地质建模时，断面网格是 面 ，无体积㊂２．２．２㊀三维输导体系网格系统的建立通常的三维地质网格体系是由许多独立的三维地层网格体㊁网格体外表面（侧面或顶底面）㊁面之间的交线和线与线之间的交点等几何要素构成㊃９４８㊃㊀第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀郭秋麟，等．盆地模拟关键技术之油气运聚模拟技术进展㊀图３㊀断面网格概念示意据郭秋麟等［３５］修改㊂Ｆｉｇ．３㊀Ｃｏｎｃｅｐｔｏｆｆａｕｌｔｓｅｃｔｉｏｎｇｒｉｄ（图４）㊂这些几何要素构成了多种类型的网格，包括地层体网格（常规的三维体网格）㊁面网格㊁线网格和点网格㊂这些网格在输导体系中都起到各自的作用，特别是面网格㊂（１）面网格，是由断面或不整合面构成，建模初始时，断面或不整合面都没有厚度，只是三维地层网格体的侧面或顶底面，这样在地质建模时就避开了许多复杂的技术难题㊂但油气运聚模拟要求面网格有实体，这时需要赋予面网格一定厚度（根据实际厚度给定），使面网格具有体积，此时面网格类似于薄板（图４）㊂（２）线网格，可称为面网格的副产品，它是任意２个面网格相交出现的线段㊂当面网格被给定厚度后，线网格就变成了体网格，即类似于管线，是沟通两个相交的面网格（断层）的通道，是油气从一个断面通向另一个断面的交汇处㊂（３）点网格，则是两个线网格相交形成的交汇点，在两条相交的断层共同和一个不整合面再相交时（３个面相交时），会出现这种情况㊂线网格类似于管线 四通 的转换接口，它是沟通两个线网格单元的纽带，是沟通油气在不同断面或不整合面之间运聚的重要交汇点㊂以地层体网格为基础构架，采用计算机技术遍历搜索并建立面网格体系；在面网格体系下，建立线网格；在线网格体系下，建立点网格㊂将体网格㊁面网格㊁线网格和点网格，在三维空间上有机地联合在一起，就形成了输导体系网格体系统（图４）㊂其中，体网格用于描述运载层（如砂体）输导体；面网格用于描述断面和不整合输导体；线网格和点网格用于描述输导体之间的交接线和点㊂这套体系是模拟油气在砂体（或运载层）㊁断面㊁不整合面输导体中运聚的重要网格框架和关联组织㊂２．２．３㊀基于三维输导体系网格框架的侵入逾渗模拟技术由于输导体系网格系统具有断面网格等特点，因此基于三维输导体系网格框架的侵入逾渗模拟技术与传统的侵入逾渗模拟技术相比，数值模型就具有进一步发展的前景㊂侵入逾渗模拟技术，主要用于追踪油气运移路径㊂追踪的基本法则是油气运移的阻力与驱动力之间的关系㊂当驱动力大于阻力时，油气就可以向前运移；否则就停止运移㊂在实际地层中，输导体的渗透性能是不断变化的，油珠或气泡在输导体中运移的过程，时而畅通，时而遇阻㊂当受阻时就要图４㊀输导体系三维网格形成过程示意据郭秋麟等［３５］修改㊂Ｆｉｇ．４㊀Ｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｅｓｈｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ㊃０５８㊃㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷㊀㊀等待后续的油气流体的补充以增大油气柱高度，提高其驱动力（浮力），才能克服路径上的毛细管阻力，继续向前运移㊂这一过程中的关键点，一是阻力，二是原有驱动力，三是后续的油气流体补充量㊂阻力由多种力构成，传统的侵入逾渗模型中，主要考虑毛细管阻力㊂阻力的算式如下：Ｆｚ＝２σｃｏｓθ（１／ｒ２－１／ｒ１）（１）式中：Ｆｚ为通道毛细管力，ＭＰａ；σ为岩石界面张力，Ｎ／ｍ；θ为润湿角，（ʎ）；ｒ１和ｒ２分别为当前网格单元和待流入网格单元的岩石孔喉半径，ｍ㊂驱动力一般只考虑油气柱高度的浮力，其算式如下：Ｆｑ＝Ｖ（ρｗａｔｅｒ－ρｏｉｌ）ｇ（２）式中：Ｆｑ为油气浮力，Ｎ；Ｖ为连续油气的体积，ｍ３；ρｗａｔｅｒ为地层水的密度，ｋｇ／ｍ３；ρｏｉｌ为地下油气的密度，ｋｇ／ｍ３；ｇ为重力加速度，９．８ｍ／ｓ２㊂后续的油气流体补充量与烃源岩的生烃动力学有关㊂油气能否在断面网格中运移，可用驱动力与毛细管阻力的关系来判断，还可以用其他参数判断，比如断层泥比例系数ＳＧＲ（ＳｈａｌｅＧｏｕｇｅＲａｔｉｏ）［４１］㊂断面的输导能力或封堵性能与ＳＧＲ有关，其表达式如下：Ｋｍｉｇ＝０㊀ＳＧＲ＞ＳＧＲｃｌｏｓｅ１㊀ＳＧＲ＜ＳＧＲｏｐｅｎ１－ＳＧＲ－ＳＧＲｏｐｅｎＳＧＲｃｌｏｓｅ－ＳＧＲｏｐｅｎìîíïïïïïï（３）式中：Ｋｍｉｇ的值为０ １，０代表封闭的，１代表连通的；ＳＧＲ为断距范围内泥页岩累计厚度占地层厚度的比例，值为０ １之间，值越大封闭性越好，即连通性越差；ＳＧＲｃｌｏｓｅ为封堵的ＳＧＲ值下限；ＳＧＲｏｐｅｎ为连通的ＳＧＲ值上限；不同地区ＳＧＲｃｌｏｓｅ和ＳＧＲｏｐｅｎ的值有所差异，以渤海湾盆地沙河街组为例，ＳＧＲｃｌｏｓｅ约为０．８５，ＳＧＲｏｐｅｎ约为０．２５㊂图５，图６分别为准噶尔盆地腹部侏罗系 白垩系油气运移路径追踪结果和油气聚集模拟结果㊂图５主要展示了砂体㊁断面和不整面３种不同通道相互衔接的效果，彰显了输导体系建模的重要作用；图６展示了三维地质模型中层面㊁断面㊁含油砂体㊁运移路径和聚集区等重要模拟成果，验证了基于三维输导体系网格系统的侵入逾渗模拟技术的有效性㊂２．２．４㊀运移路径上原油含蜡量的模拟原油含蜡量是验证油气运移过程的重要示踪物，是从微观角度和地球化学领域研究油气运移的可靠指标㊂将原油含蜡量（或其他示踪物）与数值模型结合在一起，可为解决油气动态运聚模拟和验证数值模拟效果提供一种重要的技术手段㊂油气从源岩到圈闭的运移过程中，由于挥发㊁残留以及受到温压㊁盐度等地层环境变化的影响，原油含蜡量也会发生变化，其过程非常复杂，很难用固定的数学公式表示㊂但是，基本规律还是可以确定的，要么递增，要么递减，不变化的情况很少㊂本文提出２种原油含蜡量随运移距离变化的定量模型㊂（１）反比变化模型：描述原油含蜡量随运移距离增加而快速变小的模型，表达式如下：图５㊀准噶尔盆地腹部含油饱和度分布与运移通道模拟结果Ｆｉｇ．５㊀Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｏｉｌｓａｔｕｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｍｉｇｒａｔｉｏｎｐａｔｈｗａｙｓｉｎｈｉｎｔｅｒｌａｎｄ，ＪｕｎｇｇａｒＢａｓｉｎ㊃１５８㊃㊀第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀郭秋麟，等．盆地模拟关键技术之油气运聚模拟技术进展㊀图６㊀准噶尔盆地腹部石油聚集区与运移通道透视图Ｆｉｇ．６㊀Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｉｇｒａｔｉｏｎｐａｔｈｗａｙｓｉｎｈｉｎｔｅｒｌａｎｄ，ＪｕｎｇｇａｒＢａｓｉｎｙ＝ｙ０１＋ａｘ（４）式中：ｙ为原油含蜡量，％；ｙ０为初始原油含蜡量，％；ｘ为运移距离，ｋｍ；ａ为回归系数，无量纲，大于０㊂（２）线性变化模型：描述原油含蜡量与运移距离的变化呈线性递减（或递增）的模型，表达式如下：ｙ＝ｙ０＋ｂｘ（５）式中：ｂ为回归系数，无量纲；当ｂ＞０时，为递增模型；当ｂ＜０时，为递减模型㊂图７为准噶尔盆地腹部侏罗系 白垩系油气运移路径上原油含蜡量模拟结果，该图展示了从南部地区到北部地区的运移路径上原油含蜡量从５％到１１％的递增过程㊂数据揭示：从源到聚集区，原油含蜡量由绿色㊁蓝色向红色呈逐渐增大的趋势；在南部近烃源区，受古油藏的影响，存在混源现象，原油含蜡量变化规律不太明显；远离烃源区，原油含蜡量变化更有规律㊂图８为准噶尔盆地腹部侏罗系 白垩系油气运移路径上实测原油含蜡量与模拟值对比图，该图图７㊀准噶尔盆地腹部原油含蜡量模拟结果Ｆｉｇ．７㊀Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗａｘｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｕｄｅｏｉｌｓｉｎｈｉｎｔｅｒｌａｎｄ，ＪｕｎｇｇａｒＢａｓｉｎ㊃２５８㊃㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷㊀㊀图８㊀准噶尔盆地腹部原油含蜡量模拟值与实测值对比Ｆｉｇ．８㊀Ｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓｏｆｃｒｕｄｅｏｉｌｗａｘｃｏｎｔｅｎｔｉｎｈｉｎｔｅｒｌａｎｄ，ＪｕｎｇｇａｒＢａｓｉｎ展示了夏盐２３井㊁陆１５６井等９口井实测原油含蜡量与模拟含蜡量的对比情况㊂数据揭示，模拟值与实测值比较接近，说明所采用的线性变化模型是有效的㊂３㊀三维达西流模拟技术３．１㊀技术研究现状目前，三维多相达西流模型的核心算法包括以下３种：（１）有限元法：德国的ＰｅｔｒｏＭｏｄ㊁挪威的３ＤＳＥＭＩ㊁ＩＢＭ公司的软件等均采用这种方法㊂该方法适用于规则或不规则角点网格体系，如矩形网格㊁角点网格㊁四面体网格等体系㊂（２）有限体积法：法国的Ｔｅｍｉｓｐａｃｋ软件采用此种方法，适用于规则或不规则中心网格体系，如矩形网格㊁ＰＥＢＩ（ＰｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒＢｉｓｅｃｔｉｏｎ）网格等体系㊂（３）有限差分法：美国的ＢａｓｉｎＭｏｄ软件采用这种方法，仅适用于规则的中心网格体系，如矩形网格体系㊂不同算法的三维网格体系各有不同特点㊂规则的网格体系便于计算搜索，不规则的网格体系便于精细刻画地质模型㊂随着勘探生产的发展和地质数据资料的增加，生产人员对三维地质模型精度的要求越来越高，早期较常用的规则网格体系（如矩形网格体系）已很难满足复杂地区的建模需要㊂基于不规则网格体系的ＰＥＢＩ网格建模技术，适用范围更宽，模型精度更高，因此也成了目前流行的建模技术㊂２０００年以来，基于有限体积法的三维油气运聚模拟技术已有较大进展㊂２００１年，冯勇等［４２］研究了ＰＥＢＩ网格和有限体积法相结合的方法；２００３年，石广仁等［４３］对冯勇的方法［４２］进行了改进；２００９年，ＨＡＮＴＳＣＨＥＬ等［７］对有限体积法进行了深入的论述，推导了数学算法过程，给出了应用实例，展示了模拟效果图；同年，ＩＢＭ公司Ｗａｔｓｏｎ实验室ＭＥＬＬＯ等［４４］提出了一种三维控制体积有限元法，用来模拟沉积物的沉积与变形㊁油气生成㊁多相渗流及变形孔隙介质中的热传导过程；２０１０年，石广仁等［４５］发展了基于ＰＥＢＩ网格的有限体积法，并在塔里木盆地库车坳陷古生界得到了应用，取得了初步的应用实效；２０１５年，郭秋麟等［４６］提出了一种基于有限体积法的三维油气运聚模拟技术，该技术在渤海湾盆地南堡凹陷的应用，展示了油气运聚过程㊁不同时期含油饱和度与油气资源丰度的模拟结果㊂总之，在各种运聚定量模拟技术中，三维多相达西流模拟技术是考虑因素最全面㊁较成熟的技术之一㊂该技术综合了浮力㊁毛细管力和黏滞力的总和与流体势的作用，采用连续方程㊁流动势㊁达西定律和状态方程等流体运动基本方程组，运用牛顿迭㊃３５８㊃㊀第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀郭秋麟，等．盆地模拟关键技术之油气运聚模拟技术进展㊀代法等数学技术，计算不同历史时期的水势㊁油势㊁气势㊁压力及饱和度，从而实现了三维多相全时间的参数模拟，计算了烃类聚集量［２１］㊂三维达西流模拟技术在理论上最先进，但地质参数很难达到数值模型的精度要求，实际应用较少㊂因此，通过改善地质网格模型，精确刻画地质参数，提高三维达西流模型实际应用水平，是今后重要研究方向之一㊂３．２㊀基于有限体积法的三维油气运聚模拟技术３．２．１㊀三维地质体网格划分方法基于优先考虑地质模型的精确刻画的原则，本文采用不规则网格体系，即顺层柱状ＰＥＢＩ网格体系㊂该体系平面为二维ＰＥＢＩ网格，垂向为自然地层界面（横网格）㊂这种网格体系在平面上能够根据已知数据点的分布构建最优平面ＰＥＢＩ网格，最大化地提高模拟运行效率；在垂向上按地层界面划分，保持网格面与地层界面一致（顺层划分），避免了 穿时 ，更符合地质特点㊂３．２．２㊀关键地质问题的处理方法包括地质参数非均质性㊁特定方向渗透率等问题㊂首先，采用随机抽样解决非均质性问题㊂（１）统计建模㊂按沉积相类型分别统计孔隙度㊁渗透率和孔喉半径等参数的最大值㊁最小值㊁均值和方差，得到参数分布模型；（２）抽样赋值㊂按参数分布模型，通过随机抽样获得不同网格的孔隙度㊁渗透率和孔喉半径等参数㊂其次，采用全张量（矢量）渗透率解决特定方向的渗透率问题㊂①将渗透率分为主方向渗透率（Ｋｘ）㊁副方向渗透率（Ｋｙ）和垂向渗透率（Ｋｚ）３种特定方向㊂其中，河道㊁断层的走向设为主方向，副方向与主方向垂直（相差９０ʎ），垂向是指垂直地层面的方向（地层倾向）；②用矢量或方位角表示主方向；③将河道㊁断层带等所在的网格分别对Ｋｘ㊁Ｋｙ㊁Ｋｚ赋值㊂３．２．３㊀三维数值模型的研究内容包括：（１）质量守恒方程㊁渗流运动方程㊁黑油模型流动方程的建立；（２）初始条件和边界条件的设置；（３）全张量渗透率的分解与计算㊁传导率的计算；（４）模型稳定性与计算效率提高的处理方法等内容㊂由于这部分内容涉及较多的数学方程，本文不详细论述㊂３．２．４㊀应用效果以渤海湾盆地南堡凹陷古近系东营组为例展示应用效果㊂三维油气运聚模拟结果揭示，东营组在１５Ｍａ时已开始有石油聚集；在８Ｍａ时南部聚集量增多；现今时刻达到最大聚集量，共聚集石油４．１ˑ１０８ｔ（图９）㊂将石油聚集量换算成石油资源丰度（图１０），将凹陷划分为４个区㊂图１０揭示，石油主要聚集在Ｂ区的ＮＰ１井㊁Ｃ区的ＬＰＮ１井和ＮＰ２井附近，在北部Ａ区只有少量聚集，在东部Ｄ区没有聚集㊂（１）从源到圈闭运移路径追踪结果揭示，在东部盖层不好的位置运移路径（绿色线）直接向上进入出水口，直接出了模拟范围，说明石油不在东营组聚集；在盖层与圈闭配合良好的西南部及北部地区出现了较多的石油聚集（图１１ａ）；图１１ｃ为路径追踪结果的另一种表示方法，记录了石油通过侧向运移进入到各聚集区的路径（蓝色流线，即运移路径），为理解路径与聚集的连接关系提供更佳的视角㊂（２）从聚集区到源的路径溯源结果（图１１ｂ）揭示，主要聚集区的运移路径（绿色线）均来源于下部烃源层的生烃中心（紫色区域）㊂不管是正向路径追踪结果还是反向路径溯源结果，都为油源跟踪分析和油气成藏研究提供了重要定量化和可视化数据㊂４㊀结论（１）流线模拟技术存在的主要问题是只有层面研究对象，没有地质体的概念㊂因而，不能有效模拟岩性地层油气藏㊂基于目的层构造面，通过建立简化的三维地质模型，替代二维构造面，实现对图９㊀渤海湾盆地南堡凹陷东营组含油饱和度模拟结果Ｆｉｇ．９㊀ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｏｉｌｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｆＤｏｎｇｙｉｎｇＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＮａｎｂａｏＳａｇ，ＢｏｈａｉＢａｙＢａｓｉｎ㊃４５８㊃㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷㊀㊀。
致密储层孔隙介质内石油运移的物理模拟试验
收稿日期:2019-07-14基金项目:国家重点基础研究发展计划 973”项目(2014CB239005);致密油气地质与勘探创新引智计划(B16045);国家青年科学基金项目(41702143);山东省自然科学基金项目(ZR2016DL06)作者简介:查明(1958-),男,教授,博士,博士生导师,研究方向为油气成藏机理㊁油气分布规律及评价㊂E-mail:mzha@㊂通信作者:苏阳(1991-),女,博士,研究方向为油气成藏机理与分布规律㊂E-mail:suyangupc@㊂ 文章编号:1673⁃5005(2019)05⁃0001⁃10 doi:10.3969/j.issn.1673⁃5005.2019.05.001致密储层孔隙介质内石油运移的物理模拟试验查 明1,苏 阳1,曲江秀1,丁修建1,朱玉双2(1.中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;2.西北大学大陆动力学国家重点实验室,陕西西安710069)摘要:通过真实砂岩微观模型油驱水试验,结合铸体薄片㊁微米CT 等图像分析,对不同驱替压力条件下致密油运移过程及其影响因素进行研究㊂结果表明:低驱替压力下石油在孔隙间的运移呈 跳跃式”,单个跳跃性事件表现为石油突破喉道㊁充填孔隙和发生卡断,跳跃式事件多次重复发生使油水界面不断向前推移;在运移方向上无统一油水界面,其推进速度存在差异,石油优先选择充填连通大孔隙,发育优势运移路径,石油主要呈孤立状和多孔状分布;高驱替压力下优势运移路径发生分叉与合并,石油主要呈网络状分布;石油运移主要受局部毛细管力(与孔隙结构有关)控制,外界驱替压力为石油运移提供必要的动力㊂关键词:致密储层;石油运移;真实砂岩微观模型;微观孔隙介质中图分类号:TE 122.1 文献标志码:A引用格式:查明,苏阳,曲江秀,等.致密储层孔隙介质内石油运移的物理模拟试验[J].中国石油大学学报(自然科学版),2019,43(5):1⁃10.ZHA Ming,SU Yang,QU Jiangxiu,et al.Physical simulation experiment of oil migration in porous media of tight reservoir[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science),2019,43(5):1⁃10.Physical simulation experiment of oil migration in porous mediaof tight reservoirZHA Ming 1,SU Yang 1,QU Jiangxiu 1,DING Xiujian 1,ZHU Yushuang 2(1.School of Geosciences in China University of Petroleum (East China ),Qingdao 266580,China2.State Key Laboratory of Continental Dynamics ,Northwest University ,Xi′an 710069,China )Abstract :Experiments of oil displacing water in authentic sandstone micro⁃models were conducted under various injectionpressures,aiming to visualize the process of oil migration in tight reservoirs.Factors controlling the oil migration process in tight reservoirs were elucidated in combination with thin sections and micro⁃CT image analyses.The results suggest that oilmigration in the porous media shows an obvious jump pattern at low injection pressure.The jump event occurs with breakingthrough throat,filling pore body and occurring snap⁃off.Multiple and repeated jump events result in the movement of the oil⁃water interface.However,there is no uniform oil-water interface,and the displacing rate of water by oil varies in the direc⁃tion of migration.Oil preferentially enters into the connected large pores,forming the dominant migration path.As a result,the majority of oil clusters are isolated in single pores or distribute in several connected pores.The divergence and conver⁃gence of these migration paths result in these isolated oil clusters converging slowly into continuous phases under high injec⁃tion pressure,and oil clusters present as the mesh network.The oil migration pattern in the porous media is dominantly con⁃trolled by local capillary pressure,which is associated with the pore structure.Meanwhile,the external driving force providesnecessary energy supply for oil migration.2019年 第43卷 中国石油大学学报(自然科学版) Vol.43 No.5 第5期 Journal of China University of Petroleum Oct.2019Keywords:tight reservoir;oil migration;authentic sandstone micro-model;micro porous media 油气运移由于其复杂性一直是石油地质研究中的薄弱环节,物理模拟试验在油气运移机制研究中具有重要作用和意义[1⁃5]㊂油气在储层中的运移方式受储层孔喉结构控制,真实砂岩微观模型保留了岩心的孔隙结构特征㊁岩石表面物理性质及大部分的填隙物,能够记录驱替过程中流体在二维孔隙网络中的运移方式㊁运移路径㊁分布特征及渗流规律[6⁃7]㊂目前真实砂岩微观模型主要应用在低渗透储层微观非均质性[8⁃9]㊁微观渗流特征及驱油效率等方面[10⁃11],对致密储层孔隙介质内油驱水过程鲜有报道㊂笔者利用真实砂岩微观模型,开展不同驱替压力条件下油驱水试验,对致密储层中石油的运移过程及主控因素进行研究,旨在丰富致密油运聚机制㊂1 地质背景吉木萨尔凹陷位于准噶尔盆地西南缘,是中国西部重要的非常规油气资源富集区[12⁃13]㊂凹陷南㊁北㊁西三面边界均为断裂,吉木萨尔断裂为北边界,与沙奇凸起毗邻,老庄湾断裂和西地断裂为西边界,紧邻北三台凸起,三台断裂为南边界,而东边沉积地层逐渐尖灭于古西凸起,面积约为1300km2(图1)㊂吉木萨尔凹陷经历了多次构造抬升与沉降,受周边边界断裂和石炭系基底构造格局的控制,形成了一西断东超的箕状凹陷[14]㊂研究区中二叠统芦草沟组是一套细粒混合沉积岩,岩石组分多样,岩石类型复杂[15⁃16]㊂储集层主要分布于芦草沟组一段二层组(P2l12)和二段二层组(P2l22)内的 甜点段”,气测孔隙度主要分布在6.09%~25.79%,气测渗透率以小于1×10-3μm2为主,气测孔隙度和渗透率相关性较差,属于典型的致密储层[17]㊂油源对比结果表明 甜点段”原油来源于紧邻烃源岩,烃源岩与储集层紧密接触,这种配置组合对石油的运聚十分有利[18⁃19]㊂图1 吉木萨尔凹陷区域位置与芦草沟组岩性综合柱状图Fig.1 Location of Jimsar sag and lithological histogram of Lucaogou formation2 试验样品与试验方法2.1 试验装置油水驱替试验系统包括真实砂岩模型㊁抽真空系统㊁加压系统㊁显微观察系统和图像采集系统[8,20]㊂首先对岩心进行抽提和烘干预处理,经切片和磨平后固定在两片透明玻璃间,制作真实砂岩微观孔隙模型㊂该微观模型直径约为2.5cm,厚度约为0.06cm,最大承受压力0.25MPa,耐温200℃㊂利用抽真空压力泵将模型抽真空,以减少试验过程中气体对试验结果造成的误差㊂利用氮气瓶对模型施加驱替压力,数字压力仪控制压力大小㊂通过显微镜和图象采集系统组成的可视化界面,观察流体在实际储层岩石孔隙空间的流动特征[9,20],对油水驱替过程㊁压力等重要信息进行记录和采集(图2)㊂㊃2㊃中国石油大学学报(自然科学版) 2019年10月图2 真实砂岩微观模型示意图Fig.2 Schematic diagram of authenticsandstone micro⁃model2.2 试验条件与参数试验样品来自于芦草沟组甜点段,孔隙度为11.26%,渗透率为0.012×10-3μm 2㊂地层水水型主要为NaHCO 3型,矿化度平均为12g /L,根据地层水中各离子的平均浓度配置试验用水,为便于观察,配制时加入少量甲基兰,使水呈现蓝色㊂试验用油为模拟油,黏度约为8.5mPa㊃s(20℃),为便于观察,试验用油中加入少量油溶红,使油呈现红色㊂2.3 试验方法首先利用抽真空压力泵对模型抽真空,随后将模型一端封闭(图2),试验用水依靠抽真空时产生的低压由另一端进入模型㊂保持模型出水端封闭,进水端与刻度管相连,使刻度管中的试验用水在压力差下进入模型至饱和㊂在模型充分饱和水后,将模型置于显微镜工作台,利用图像采集系统对模型全视域及局部视域进行录像和拍照㊂随后在进水端接装有试验用油的刻度管(最小刻度为0.2mL),并通过压力系统对模型施加压力,开展油驱水试验㊂试验过程中不断加大压力,在记录压力的同时实时观测试验进程,直至模型内波及面积不再扩大且模型两端进出油量相等时结束试验㊂3 结果分析3.1 孔隙结构特征选取样品的岩石类型为含凝灰质粉砂岩,主要由石英㊁长石㊁白云石等矿物组成,粉砂级长英质矿物与火山碎屑组分混积,其中陆源碎屑组分约占80%,火山碎屑组分约占15%,碳酸盐组分约占5%㊂凝灰质㊁钾长石等不稳定组分易发生溶蚀,形成了大量粒间㊁粒内溶孔,局部发育铸模孔,孔喉形状多不规则(图3)㊂样品的气测孔隙度为11.26%,渗透率为0.012×10-3μm 2,根据镜下鉴定及微米CT 二维切片分析,其面孔率主要分布在9.20%~16.30%,平均为12.33%㊂孔喉半径呈双峰式分布,具有微纳米孔喉共存的特点,其中孔隙半径多小于5μm,半径大于10μm 的孔隙对总孔隙体积贡献度大于90%(图4(a))㊂由微米CT 数字岩心孔隙网络模型可知,样品孔喉连通性较好,连片状孔隙发育,孔隙连通率大于70%,配位数主要分布在1~10,最大配位数为25(图4(b))㊂图3 芦草沟组致密储层孔隙结构特征Fig.3 Pore structure characteristics of tight reservoirs in Lucaogou Formation㊃3㊃第43卷 第5期 查 明,等:致密储层孔隙介质内石油运移的物理模拟试验图4 芦草沟组致密储层孔喉半径及配位数分布Fig.4 Pore throat size and coordination number distribution of tight reservoir in Lucaogou Formation3.2 模型含油饱和度变化特征真实砂岩微观模型油驱水过程代表在一定驱替压力条件下石油在储层中的运聚过程,实现储层孔隙和喉道内石油运移过程及分布特征的可视化㊂通过对比模型全视域及局部图像,分析二维运移方向上石油的推进方式及含油饱和度变化特征[21],探讨孔隙介质中石油的运移过程[7,22]㊂由图5模型中油水分布特征可知,由于微观孔隙结构的差异,在孔隙结构差㊁渗透率低的区域进水(油)很少甚至不进水(油),表明储层微观孔隙结构对石油运移具有重要的控制作用㊂在持续油源供给和驱替压力不断增大的条件下,在孔隙结构好㊁渗透率高的区域,模型含油性好,含油饱和度可高达75%(图5)㊂图5 真实砂岩微观模型含油饱和度变化特征Fig.5 Changes of oil saturation of authentic sandstone micro⁃model3.3 石油运移特征通过观察不同时刻不同压力条件下模型油驱水过程,认为石油运移过程具有以下特征:石油在孔隙间呈跳跃式前进㊁发育优势运移路径㊁石油沿优势运移路径向四周运移;由同一局部视域在不同压力条件下的油水分布特征可知,在驱替压力较低的条件下,石油主要沿着储层中孔隙半径较大且连通性较好的粒间孔隙网络前行,在石油运移方向上油驱水速度存在差异,跳跃式运移现象明显,发育优势运移路径,储层含油饱和度低(图6(a)㊁(b)和图7(a)㊁(b));驱替压力增大导致石油逐渐进入储层中的微孔隙,孤立状或多孔状油珠逐渐与后续油柱汇合,在网状运移路径上形成连续油柱,储层含油饱和度增加(图6(c)㊁(d)和图7(c)㊁(d))㊂㊃4㊃中国石油大学学报(自然科学版) 2019年10月图6真实砂岩微观模型局部视域(区域a )Fig.6 Partial view of authentic sandstone micro⁃model (area a)图7 真实砂岩微观模型局部视域(区域b )Fig.7 Partial view of authentic sandstone micro⁃model (area b ) 在p =105kPa 压力条件下对模型中不同时刻油水分布进行实时记录发现,石油在孔隙间的移动呈跳跃式,跳跃式运移过程表现为石油突破喉道㊁充注孔隙并发生卡断,石油呈孤立状分布在单个孔隙中,或呈多孔状分布在相连通的多个孔隙中(图8)㊂跳跃式运移的速度很快,通常石油从一个孔隙运移至紧邻孔隙中仅需要几毫秒,具有瞬时性㊂在油驱水试验初期,在初始压力条件下(p =105kPa),石油进入储层孔隙后,优先选择毛细管阻力最小的孔喉进入,油珠多分布在孔隙中央,后续石油不断进入孔隙,油珠体积逐渐增大,并为下一次 跳跃”事件积攒能量和物质条件㊂随着充注时间的推移,分布在优势运移路径上的孤立油珠逐渐合并,形成多孔状或网络状油簇㊂在外界驱替压力不变的情况下,油驱水过程中发生的跳跃式运移现象说明石油在微观孔隙中的流动受局部毛细管力控制,而且由于储层孔隙结构的强非均质性,这种现象在运移过程中多次出现㊂外界驱替压力较低时,储层孔隙充满程度较低,石油易沿着孔径较大的孔喉形成优势运移路径,优势运移路径上孔隙充满程度较高(图8)㊂在增大驱替压力(如170kPa)后,储层喉道处㊃5㊃第43卷 第5期 查 明,等:致密储层孔隙介质内石油运移的物理模拟试验卡断现象发生的频率变低,石油主要以连续相发生流动㊂石油可沿一条或多条路径同时向前推进,若某一条运移路径前方孔喉半径变小,因油水界面处毛细管压差不足以克服喉道的临界毛细管力,石油暂时停止沿该路径向前运移(图9(a)㊁(b)),外界压力驱使石油不断进入储层,油水界面前缘压力的聚集使得石油突破喉道,继续向前移动(图9(c)㊁(d))㊂这些运移路径在向前推移过程中形成多个分支,分支交叉合并使得石油的运移路径迂回曲折,呈网状式分布(图9(d)),继续增大驱替压力,石油主要沿已形成的路径网络运移至周边孔隙中,提高储层整体的含油饱和度(图6(d))㊂图8 压力p =105kPa 条件下不同时刻真实砂岩微观模型中油水分布Fig.8 Oil and water distribution of authentic sandstone micro⁃model at different moments under pressure of 105kPa图9 压力p =170kPa 条件下不同时刻真实砂岩微观模型中油水分布Fig.9 Oil and water distribution of authentic sandstone micro⁃model at differentmoments under pressure of 170kPa㊃6㊃中国石油大学学报(自然科学版) 2019年10月4 讨 论4.1 石油流动机制孔隙介质中两相流体流动受多种因素影响,如流体物理性质㊁界面张力㊁孔隙结构㊁岩石润湿性及孔隙表面粗糙程度等[23⁃24]㊂Lenormand R 等[23]认为毛细管数和黏度比是影响二维微观模型中两相流驱替过程的两个最为重要的因素,根据毛细管数和黏度比图版将流体驱替方式划分为稳定驱替㊁黏性指进和毛细管指进[23]㊂若毛细管数很小时(一般小于10-6),孔隙介质中流体流动主要受控于毛细管力,孔隙尺度表面张力不稳定导致流体驱替过程变得不连续,且流体向模型的各个方向发生移动,流体流动机制为毛细管指进㊂芦草沟组致密储层中石油的流动机制为 毛细管指进”,孔隙介质中石油的流动主要受毛细管力控制,其典型特征为 逾渗式”侵入,表现为非润湿性流体(即石油)按照连通孔喉的大小次序先后进入孔隙,优先进入大孔喉㊂石油在流动时表现为不连续的突破式流动,正如真实砂岩微观模型中油水界面前缘处石油发生跳跃式运移㊂石油空间分布特征表明油水界面前缘的移动不仅仅与充注方向一致,在局部还与充注方向相反,即石油从大孔隙中向四周小孔隙中发生移动,这也说明石油运移主要受局部流体动力学控制㊂根据毛细管指进与 逾渗式”侵入的概念模式,随着石油注入孔隙过程的推进,不连续的非润湿相(石油)团簇逐渐汇聚合并至连续的非润湿相主体中[25]㊂在芦草沟组致密储层中,随着驱替压力的不断增大,石油不断向已充注孔隙的周边连通孔隙中运移,由低压力条件下相互独立的小油簇逐渐形成连通的大油簇(图6㊁8)㊂在石油运移过程中,外界驱替压力可转换成能量从岩心入口端不断向油水接触界面方向传递,在石油运移状态达到准静态平衡时,可认为外界驱替压力与油水界面前缘毛细管压差大致相同,外界驱替压力不断增大导致孔隙中油水界面前缘毛细管压差逐渐增大,根据Young -La⁃place 方程,石油会优先驱替与岩心入口端相连通大孔中的地层水,随后缓慢驱替连通小孔中的地层水,储层整体含油性随着驱替压力的增大而增大(图5)㊂由于石油在孔隙中的流动受局部毛细管力控制,根据Young-Laplace 方程,毛细管力与界面张力呈正相关,与孔喉有效半径呈负相关㊂在油水界面前缘抵达狭窄喉道时,油水界面前缘处毛细管压差会有一个持续增加的过程,直至两相流体间的毛细管压差大于喉道临界毛细管力,油水界面会迅速穿过喉道进入邻近孔隙中,发生跳跃式运移(图10(a)㊁(b)),此时由于油水界面前缘曲率减小,非润湿相的毛细管力骤然降低㊂图10 孔隙介质中流体充注次序示意图Fig.10 Schematic diagram of sequence of fluid filling porous media 根据能量守恒原则,油水界面前缘部分与主体分离引起的能量不平衡势必会导致孔喉中流体的重新分布,喉道重新被水占据,界面前缘油滴与主体分离,即发生卡断,分离后的油滴充填孔隙的中间部㊃7㊃第43卷 第5期 查 明,等:致密储层孔隙介质内石油运移的物理模拟试验分,形成不连续油簇(图10(c))㊂喉道处的油水界面前缘继续累积能量,直至下一次卡断事件发生,石油不断充填孔隙(图10(d)~(f)),为进入下一个喉道做准备,因此孔隙中石油的运移具有瞬时性和阶段性㊂真实砂岩微观模型试验结果表明石油运移过程中存在的 瞬时”现象在很短的时间和很小的尺度上就可发生,其对石油连续性分布及孔隙占有率影响较大㊂4.2 石油运移过程的主控因素根据真实砂岩微观模型试验分析结果,致密油的运移过程主要受孔隙结构和外界驱替压力的控制㊂孔隙结构,尤其是局部孔隙几何结构,对流体流动机制具有明显的控制作用㊂根据几何形态学定义将孔隙空间划分为孔隙和喉道,真实砂岩微观模型试验结果表明石油跳跃式运移既可发生在单孔中也可发生在多个相连通的孔隙中(图6㊁8),后者的发生可能是协同式的,包含多个单孔(几何形态学孔隙),这种跳跃式运移主要受孔喉结构控制,多发生在孔喉比较小的区域(图8)㊂致密储层孔隙结构具有很强的非均质性(图3㊁5),其孔喉尺寸分布范围较广(图4),在油驱水过程中,非润湿相(油相)穿过狭窄孔隙喉道时需要克服较高的临界毛细管力,正是由于狭窄喉道的 限流”作用导致油水前缘在运移过程中发生跳跃式运移㊂而且狭窄喉道极不均匀地分布在储层中,受狭窄喉道控制,非润湿相呈孤立状或多孔状极不均匀地分布在孔隙系统中(图8)㊂在孔隙结构一定的情况下,外界施加的驱替压力和局部压力场以特定方式影响石油运移过程㊂在石油运移过程中常发生跳跃性事件,油水界面前缘发生跳跃的过程会引起油水界面附近局部应力场的不稳定,这种局部压力场的变化反过来也会影响孔隙尺度非稳定事件发生的数量和次序㊂在一次跳跃性事件中,油水界面具有的弹性能转化为充填孔隙的动能,受惯性力和黏性力影响,动能最终被损耗掉,油珠会停止运动,充填在孔隙中(图8),同时喉道处油水界面毛细管压差(局部)的不断积累为下一次跳跃性事件的发生做准备;而外界施加的驱替压力可决定单位横截面积在单位时间内发生跳跃性事件的数量[26],影响岩心中石油的运移方式㊂在低压力条件下,石油驱替孔隙中的地层水多以快速不可逆的方式(跳跃式)进行,因跳跃事件的发生将损耗大部分能量,所以石油运移范围小;而增大压力后,跳跃性事件发生的频率变缓,石油缓慢充填孔喉驱替地层水,运移范围变大(图6~8)㊂在准静态条件下,认为外界驱替压力是局部油水毛细管压差的最大值,控制着油水界面所能突破的最小孔喉半径㊂另外油水驱替过程中孔隙的充填过程不仅受控于孔隙自身的结构特征,还受邻近孔隙网络中流体分布特征的影响,即油水界面处 缓冲”的石油体积是否足以触发下一次局部流体重新分配的发生㊂由于快速孔隙充填事件的发生将消耗系统能量,外界施加持续不断的驱替压力会提供持续的油源补给,进而能够增大油水界面的毛细管压差,提高喉道处油相相对于水相的竞争能力,控制油水相对渗透率变化,有利于孔隙介质中油驱水过程的进行㊂5 结 论(1)芦草沟组岩性为含凝灰质粉砂岩的致密储层中溶孔发育,微纳米孔喉共存,孔喉连通性较好,但孔隙结构非均质性较强,导致真实砂岩微观模型中油水分布的不均一性,孔隙发育,渗透率高的区域,含油性好,整体上含油饱和度可高达75%㊂(2)低驱替压力条件下石油运移呈明显 跳跃式”,石油优先选择孔隙半径较大且连通性较好的粒间孔隙网络向前推进,发育优势运移路径,石油呈孤立状分布在孔隙中央,或呈多孔状分布㊂ 跳跃式”运移具有瞬时性,且在运移过程中多次发生,整体上储层含油饱和度低㊂驱替压力增大使得孤立状分布的油簇逐渐发生合并,发育多条运移路径,油水界面前缘仍呈现跳跃式移动,运移路径发生交叉合并,石油沿优势运移路径向四周运移㊂(3)芦草沟组致密储层中石油的流动机制为 毛细管指进”,石油运移过程主要受控于孔隙结构和外界驱替压力㊂油驱水过程中 跳跃式”运移会消耗系统能量,外界施加的压力可为 跳跃式”运移提供能量和物质补给,增大油水界面的毛细管压差,不断突破孔径较小的喉道,扩大石油的分布范围㊂参考文献:[1] 侯平,周波,罗晓容.石油二次运移路径的模式分析[J].中国科学(地球科学),2004,34(增1):162⁃168.HOU Ping,ZHOU Bo,LUO Xiaorong.Pattern analysisof secondary oil migration path[J].Science China:EarthSciences,2004,34(sup1):162⁃168.[2] 曾溅辉,金之钧,王伟华.油气二次运移和聚集实验模拟研究现状与发展[J].石油大学学报(自然科学版),1997,21(5):94⁃97.ZENG Jianhui,JIN Zhijun,WANG Weihua.Status and㊃8㊃中国石油大学学报(自然科学版) 2019年10月advances of the studies on the experimental simulation ofsecondary hydrocarbon migration and accumulation[J].Journal of the University of Petroleum,China(Edition ofNatural Science),1997,21(5):94⁃97.[3] 公言杰,柳少波,姜林,等.油气二次运移可视化物理模拟实验技术研究进展[J].断块油气田,2014,21(4):458⁃462.GONG Yanjie,LIU Shaobo,JIANG Lin,et al.Researchprogress in visual physical simulation experiment technol⁃ogy of secondary hydrocarbon 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沉积盆地石油地质过程和油气运移聚集模拟系统及其应用
沉积盆地石油地质过程和油气运移聚集模拟系统及其应用
沉积盆地是最常见的石油地质形成场所。
在沉积盆地内，沉积物的堆积和沉积环境的不断变化形成了各种各样的岩石类型和矿物资源，其中包括石油和天然气等化石燃料。
在石油地质学中，了解沉积盆地的地质过程对于预测油气资源分布和开发利用非常重要。
石油地质过程一般分为三个阶段：源岩形成、油气生成和成藏。
源岩是供应油气的母岩，通常是有机质含量丰富、湿度和质地适宜的海相或湖泊沉积岩。
当源岩被埋藏并加热时，其中的有机质开始分解，产生大量的可燃气体，即石油和天然气。
这些气体通过岩石孔隙、裂缝和构造缝隙等方式向地表运移，并在地质缝合体处聚集形成石油气藏。
石油气藏的开采需要了解油气运移聚集的规律和运动机制，这是油气地质学的研究重点之一。
为了对油气的运移过程进行模拟，可以建立油气运移聚集分析系统。
这种分析系统包括了多种数学模型、计算算法和可视化工具，在石油地质勘探过程中被广泛应用。
油气运移和聚集分析系统的应用可以帮助石油勘探人员更好地了解油气资源的分布和储量情况，并为石油勘探提供更准确的预测结果。
此外，油气运移和聚集分析系统还可以用于优化油气勘探方案、评估油气资源的开采前景和制定合理的油田管理策略，是石油地质学的重要工具之一。
总之，沉积盆地石油地质过程和油气运移聚集模拟系统是石油
勘探与开发中非常重要的领域，对于有效发现和利用油气资源至关重要。
通过不断深入的研究和技术创新，石油勘探和开发工作将会迎来更多新的发展和突破。
运移路径模拟和应用尝试
运移路径模拟和应用尝试江兴歌;吕剑虹;樊云鹤【期刊名称】《石油实验地质》【年(卷),期】2002(024)005【摘要】油气二次运移的方式和方向对具体指出盆地油气资源量所赋存的位置有决定性的意义.在运载层中推动油气运动的作用力主要是浮力和毛细管力,而盖层则起着毛细管阻力作用.因此盖层的形状及空间分布就成了影响运移路径重要的封盖因素.该文试图根据盖层的几何形状特性,建立运移路径模拟模型,开发微机软件运行实施.在一个具体盆地进行运移路径模拟应用的结果反映,与已知勘探情况基本符合,能够检验油气期次性运移的地质概念,可以揭示运移过程,预测可能的运移聚集位置.【总页数】5页(P455-459)【作者】江兴歌;吕剑虹;樊云鹤【作者单位】同济大学,海洋地质与地球物理系,上海,200092;中国石化,石油勘探开发研究院,无锡实验地质研究所,江苏,无锡,214151;中国石化,石油勘探开发研究院,无锡实验地质研究所,江苏,无锡,214151;中国石化,石油勘探开发研究院,无锡实验地质研究所,江苏,无锡,214151【正文语种】中文【中图分类】TE121.1【相关文献】1.网格嵌套技术在模拟海底沙波运移中的应用Ⅱ——南海北部沙波运移 [J], 江文滨;林缅;李勇;范奉鑫;闫军2.网格嵌套技术在模拟海底沙波运移中的应用Ⅰ——超高分辨率海洋三维流场模拟[J], 江文滨;林缅3.朝阳沟油田扶余油层油源及运移路径模拟 [J], 赵荣;祁树玖4.苏北浒苔生长期运移路径及温盐环境的数值模拟 [J], 高丽萍;范德江;宋德海;仲毅;毕乃双;迟万清5.数值模拟在砂岩型铀矿流体运移机制研究中的应用 [J], 韦晓艳;李增华;杜鹏飞;严兆彬;于炳飞;李胜苗;刘传东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
油气成藏动力学定量方法之盆地模型方法
Summary
The physical concepts Pressure and overpressure Temperature Hydrocarbon migration
What have we learned ? From the use of 1D, 2D and 3D models From the point of view of the building of softwares
沉积速度趋势法
1 2 3 4 5 6 7
深度
时间
沉积速率＋再沉积速度
328m 演3
数值盆地模型方法－应用方向
直接应用于含油气盆地的定量分析： 1、一维
埋藏史 盆地沉降史 热史 成烃史 排烃史
油气勘探工具系列 - 盆地模型
综合的地质、地球物理、地球化学模拟分析:
沉积埋藏及压实作用 : Terzaghy 及 Darcy 定律 热传递: 瞬时的热动力学方程 烃类生成作用: 一级组分动力学 烃类运移与聚集成藏: 多相 Darcy 定律
• 通常在1D、1D联井和2D等分析之后开展 • 将油气运移过程和动态的温度场和压力场偶合起来 • 油气运移明显受盆地形态演化和沉积相分布特征的控制和影
响 • 利用3D的盆地模型分析结果获得了与先前认识类似的结果：
已生成是油气中只有很少一部分聚集在具经济价值的圈闭中。 • 有望成为含油气盆地勘探研究的核心
可实现性 关键：地质认识、相似性的论证和结果分
析
定量方法的优点、问题和关键
数学模型
优点：简洁、准确、可获得特征参数 问题：过度简化 关键：地质认识、模型建立、主控参数的选
择
定量方法的优点、问题和关键
数值模型
优点：准确、适应性强、可建立各个方面的耦 合关系
石油运移路径和聚集:三维模拟
石油运移路径和聚集：三维模拟Andrew D.Hindle;温宽如【期刊名称】《国外油气勘探》【年(卷),期】1998(10)6【摘要】盆地内石油运移路径由不连续封闭面(通常平行于层理面)的三维空间展布决定。
在封闭面下面石油选择构造上最为有利的路径运移。
我们采用本文讨论的参数,编制相应的程序,利用个人计算机模拟含油气系统内石油运移路径的空间展布。
通过把这种模型应用于巴黎盆地和威利斯顿盆地来展示预测的运移路径和己发现的油气聚集区之间的良好相关关系。
在盆地中部生烃区的上面石油运移路径为致密的网状。
向盆地边缘,由于封闭面形态变化,这些运移路径汇集成分离的通道。
最终,这些运移通道出露地表成为油苗。
在石油运移模拟中结合地表出露的运移通道非常重要。
封闭面下面石油输导层岩相变化、断层并置和穿层封闭(如盐体侵入等)形成横向封闭遮挡,这会引起在封闭面下面石油的运移偏离构造上最为有利的运移路线。
在水动力条件下由于地形驱动地下水的流动,也可以使油气运移的路径发生改变。
石油垂直运移带通常和岩相变化有关,如从封闭面沿水平方向过渡到非封闭面,或者由断层导致封闭面与非封闭面地层并置。
在正常或异常压力地层中石油最有可能向盆内较高部位(这里石油可以聚集,也可以由于临时封闭的破裂而发生运移)的正常或低压地层中垂直运移。
从油田和油苗到可能源岩的单一路径的反演是一种强有力的勘探工具。
它有助于预测油气聚集的泄漏边界或石油排出区。
【总页数】14页(P707-720)【关键词】石油运移;聚焦;三维模拟;反演;油气运移;油气勘探【作者】Andrew D.Hindle;温宽如【作者单位】石油大学(北京)地球科学系【正文语种】中文【中图分类】P618.13;TE12【相关文献】1.东营凹陷博兴洼陷石油生成、运移和聚集史数值模拟 [J], 王冰洁;罗胜元;陈艳红;吴旺林2.石油运移和聚集物理模拟实验及机理分析 [J], 周仁杰3.石油运移和聚集物理模拟实验及机理分析 [J], 周仁杰4.石油运移路径和聚焦：三维模拟 [J], AndrewD.Hindle;温宛如5.三维油资源运移聚集的模拟和应用 [J], 袁益让;赵卫东;程爱杰;韩玉笈因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
盆地模拟水动力油气二次运移隐式多重网格法
盆地模拟水动力油气二次运移隐式多重网格法
刘伊克;常旭
【期刊名称】《地球物理学报》
【年(卷),期】1998(41)3
【摘要】本文提出一种高效率求解油气二次运移的方法，以水动力为油气运移模型，采用多重网格加速方法。
典型油气二次的计算表明：该多重网格加速方法极大地提高了求解油气二次运移的偏微分方程速度，其计算工作量为Ｏ（Ｎ）（Ｎ为网格节点），解的收敛速度与网格尺度无关，当网格密度增加时，仍能保证偏微分方程解的稳定性。
本文在数值模拟之后，对东营凹陷的实际资料进行了处理，其计算结果表明本文提出的提出的多重网格方法对油气运移的计
【总页数】1页(P342)
【作者】刘伊克;常旭
【作者单位】中国科学院地球物理研究所;中国科学院地球物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P618.130.1
【相关文献】
1.鄂尔多斯盆地柴窑区延长组油气二次运移动力 [J], 王乃军;赵靖舟;罗静兰
2.油气二次运移的LSQR迭代多重网格法及其应用 [J], 刘伊克;王超
3.油气二次运移动力学分析及实验研究 [J], 杨磊;綦耀光;孙志信;任旭虎;刘新福
4.油气系统动力学的概念模型与方法原理：盆地模拟和油气成藏动？… [J], 吴冲
龙;杨甲明
5.鄂尔多斯盆地富黄探区中生界油气二次运移动力研究 [J], 刘政坤
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含油气盆地数值模拟_电脑基础知识_IT计算机_专业资料
盆地模拟方法涉及盆地的沉降史、地史、热史、生烃史、排烃史和二次运移聚集史等多 个地质概念模型。而作为盆地模拟总体的地质概念模型则可用图表模型（图1一1）来描 述。
让我们来考虑盆地中某单元的地质体，并假设此地质体是由砂岩和泥岩层组成的。在地 质历史中，盆地内将发生一系列的地质事件：沉积盆地由于拉张作用及沉积物负荷的增 加而发生沉降，在盆地沉降和盆地内沉积物不断增加的情况下，上述地质体不断发生变 化，它们包括：
1.2 盆地模拟的概念与内涵
盆地模拟是通过计算机技术把地质、地球物理、地球化学、地球热力一动力学、地质流 体动力学等学科的概念、知识和方法结合进来，首先在盆地分析的基础上建立描述和表 征盆地内与油气生成、运移、聚集有关的各基本地质过程的概念模型（地质模型）。然 后，根据概念模型的特点，用适当的物理、化学和动力学等方程来描述相关的地质过程， 即建立相应的数学模型。最后，根据盆地类型及地质特征确定定解条件、选择合理的数 值解法，输入恰当的模拟参数，从时间一空间上对盆地的地质演化、有机质热成熟以及 油气的生成、排驱、运移乃至聚集过程进行历史分析和定量描述。
4.1 成熟史 4.2生烃史 4.3 排烃史
4. 源岩成熟史及生排烃史
5.运移聚集史模拟
5.1 概述 5.2 超压分析 5.3 流体势模拟 5.4 古水动力学概念模型 5.5 油气运聚模拟专家系统
6．盆地模拟的工作流程
6.1 盆地模拟参数 6.2 石油地质综合研究 6.3 盆地模拟计算
地质模型（ ）是地质学家根据对盆地大量地质资料的实际观察和理论研究所作的关于 盆地形成、演化及其石油地质过程的概括描述。将地质模型的物理特征用一系列的数字、 符号来表征，同时用一定的数学表达式去描述或逼近这些特征间的定量关系，这种数学 表达式就称为数学模型。
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收稿日期:2004 01 12。
项目来源:国家自然科学基金资助项目(40272060)。
第29卷第4期2004年4月武汉大学学报 信息科学版Geomatics and Information Science of Wuhan U niversity V ol.29No.4Apr.2004文章编号:1671 8860(2004)04 0371 05文献标识码:A基于DEM 的含油气盆地油气运移路径模拟刘学锋1,2 孟令奎1 赵春宇1(1 武汉大学遥感信息工程学院,武汉市珞喻路129号,430079)(2 长江大学地球科学学院,荆州市南环路1号,434023)摘 要:以G IS 的栅格数据结构为基础,按照油气运移的机理,借鉴地表水流向分析的G IS 建模方法,构建了在GIS 支持下开展油气运移路径模拟的详细算法,提出了基于DEM 的油气运移路径模拟的基本流程。
以我国北方某盆地为例,成功地模拟了该盆地深层天然气的运移路径。
关键词:GI S;含油气盆地;运移路径;数字高程模型;可视化中图法分类号:P208油气运移路径是指油气从生油气区生成后到达聚集区所经过的路线,是连接生油气区和聚集区的纽带。
如何准确模拟出地质历史时期油气的运移路线,并将其可视化,是当前含油气盆地研究的重要课题之一。
GIS 作为存储、管理、分析和可视化表达地理空间信息的软件系统,近年来在社会生活各领域得到了广泛的应用。
然而,作为GIS 核心的空间分析功能所提供的应用模型是有限的,在GIS 环境下开展特定领域的复杂问题分析,需要通过二次开发将领域专家的知识嵌入到GIS 中,以扩展其空间分析功能。
油气的运移有着复杂的机理,不能通过GIS 提供的通用空间分析功能来模拟。
本文基于GIS 的栅格数据结构,从油气运移聚集的机理出发,探讨了在GIS 支持下的油气运移路径模拟的原理、方法及其实现途径,构建相应的数学模型,并将该模型与GIS 集成,模拟出特定时期的油气运移路径。
1 油气运移的基本过程油气生成后,通常并不在原地聚集,而是要经过一定距离的运移在合适的场所 圈闭中聚集。
油气的运移可以分为初次运移和二次运移两个阶段[1]。
文献[2]认为,输导层油气的运移路径受控于输导层顶面或封闭层底面的三维几何形态。
油气在沉积盆地中极有可能沿着输导格架中输导层的顶面运移并经过多次聚集。
因此,确定构造顶面的形态及油气再次聚集的条件是研究的关键。
如果烃源岩生成烃类的体积不足以填充整个圈闭,则不会发生再次运移;反之,则会沿着封闭面寻找合适的路径经过再次运移而形成新的油气藏。
由此而言,确定流体沿封闭层底面运移的三维网络是非常必要的。
一般来说,封闭层底面构造脊是流体再次运移最理想的通道。
如果烃源岩的生烃能力很强,那么,所产生的烃类流体很可能沿着构造脊作长距离运移,并最终在合适的区域聚集成藏[3]。
本文所研究的重点正是借鉴GIS 的数字高程模型(DEM),构建一种模拟油气沿上述输导层顶面构造脊的运移路径算法。
2 基于G IS 的油气运移路径分析建模在GIS 的应用模型中,有一个常用的模型为基于格网DEM 的地表水流向分析模型[4,5]。
油气的运移也可以视为流体在地下的流动过程,因此,在一定程度上可以借鉴地表水的流向分析模型。
但由于两者的流动机理不同,需要在吸收地表水流向分析的基本思想的基础上构建专门的油气运移路径模拟模型。
借鉴地表水流向分析的基本思想(图1(a)),以输导层顶面DEM 为基础,用3!3的窗口按8方向搜索确定油气运移路径(图1(b))。
图1 地表水流向确定模型与油气运移路径模拟模型对比F ig.1 Comparison of Surface Water Flow DirectionM odel w ith Oil and Gas M ig ration Model2.1 点状油气源运移模型首先考虑最简单的情形,即点状油气源。
虽然这在实际中不可能,因为油气源区通常为一个面状区域(一个烃源区或生油凹陷),但可以将一个烃源区视作若干点状油气源的集合。
如图1(b)所示,假设油气供给源为像元(5,4),首先记录该像元的行列号,并将3!3的窗口中心置于像元(5,4)上,比较该像元与窗口中心各邻域像元的高程值。
显然,像元(4,3)的高程(21)最大,且比中心像元高程高。
记录该像元行列号,将窗口中心移到像元(4,3)上,比较该像元与窗口中心各邻域像元的高程值,则像元(3,2)的高程(55)最大,且比中心像元高程高。
再记录该像元行列号,将窗口中心移到该像元上。
重复以上过程,直到窗口中心移到边界像元(2,0)上。
最后,将窗口移动过程中记录的各中心像元的行列号转变为地图坐标系中的x 、y 值,构成一条矢量线,叠加显示在原始DEM 矩阵或等高线图上,构成以像元(5,4)为油气供给源的油气运移路径(如图1(b)中黑色箭头线所示)。
将上述过程一般化,油气运移的下一目标像元的搜索算法可表述如下。
定义A 为中心像元,A ∀为该像元对应的高程,B 1、B 2、B 3、B 4、B 5、B 6、B 7、B 8为中心像元8邻域像元高程值,C 为8邻域像元中高程最大的像元,C ∀为该像元对应的高程,即C ∀=max (B 1,B 2,B 3,B 4,B 5,B 6,B 7,B 8)如果C ∀#A ∀,则C 为油气运移的下一目标像元(即窗口移到该像元上);否则,A 为凸点,运移路径终止,窗口移动结束。
有如下几个问题需要考虑。
1)运移路径终止的判别。
如果没有给定算法终止的条件,程序将无法结束:或出现死循环,或死机。
最常见的程序终止条件为搜索到上面算法识别的凸点时,该条运移路径终止,表明研究区内存在聚集区(聚集区以凸点为中心)(图2(a));当搜索到格网DEM 边界像元仍无凸点时,表明沿该条路径运移的油气在研究区外聚集,此时可以事先标记边界像元;如果当前搜索到的像元为边界像元,窗口移动停止,运移路径终止于边缘像元(事实上,运移路径可能并没有真正终止,而是超出了研究区的范围)(图2(b))。
图2 两种运移路径终止的情形Fig.2 T wo Cases of M igration Pathw ay T erminatio n2)如果中心像元的邻域像元中有两个或两个以上的像元高程相等,可记录所有高程相等的像元,以这些像元中的每一个像元作为新的搜索起点的中心像元,寻找下一个目标像元,此时油气运移路径分叉,油气沿多个路径分散运移(图3)。
3)多路径汇合的处理。
运移路径分成几条分支路径后,一方面可能不再汇聚,油气沿各分路径进入不同的圈闭(图3(a));另一方面,这些分支路径可能重新汇合,进入同一圈闭(图3(b))。
在后一种情形下,为了避免多余的重复运算,可以在窗口移到下一像元后,首先判断该中心像元是否是此前已作为路径记录的像元。
如果是,该路径终止;否则,继续按原算法判断下一中心像元(图3(b))。
372武汉大学学报 信息科学版2004年图3 多像元同高程的处理Fig.3 Processing M ult i pix els with the Same Elevation2.2 面状油气源运移模型在实际情形中,生油气烃源区在二维平面上的投影为一面状区域,油气从烃源区沿输导层向聚集区运移时,油气首先自烃源区的边缘向周围扩散,因此,面状油气源的运移可以视作多个点状油气源的运移路径的集合。
具体处理方法是:首先提取烃源区的边界像元,然后自每一像元开始,按点状油气源的运移模型搜索以每一边界像元为起始点的运移路径。
这里需要解决一个问题:油气自烃源区向圈闭的运移总体上是一个向构造脊的汇聚过程,自多个边界像元出发的油气运移路径最终的总趋势是汇聚成一条主路径(构造脊)向圈闭运移。
此时,为了优化算法,可以将一些运移路径的终止点既不设在凸点,也不设在研究区边界像元点,而是终止于与另一路径的交汇点。
算法的处理类似于点状源区的多路径处理,事先存储已搜索到的所有路径行列号,在窗口移到下一中心像元后,首先判断该中心像元是否是此前已作为路径存储的像元。
如果是,该路径终止;否则,继续按原算法判断下一中心像元(图4)。
图4 面状油气源运移路径模型F ig.4 M igr atio n Pathway M odel o f P lannar Oil and Gas Sour ces总结以上各种情况,判断搜索路径是否终止和在什么地方终止的条件如下。
定义A 为运移路径经过的当前像元,A ∀为该像元的高程值,C 为已搜索到的所有位于路径上的像元的集合,D 为原始DEM 矩阵边界像元的集合,B 1、B 2、B 3、B 4、B 5、B 6、B 7、B 8为中心像元8邻域的像元高程值,即C ={已搜索到的所有位于路径上的像元},D ={原始DEM 矩阵边界像元}。
如果A C ,或A D ,或A ∀>max (B 1,B 2,B 3,B 4,B 5,B 6,B 7,B 8),则A 为当前路径的终止点;否则,继续搜索下一目标像元。
2.3 油气从一个圈闭到另一个圈闭的再运移在地表水流向分析中,需要处理凹点问题。
在油气的运移模拟中,则需要处理凸点问题,即油气运移路径到达凸点后,路径终止。
这里的凸点代表一个圈闭的最高点,表示油气在该圈闭中聚集。
如果烃源区油气供给足够充足,则该圈闭充满后,剩余的油气必然会从圈闭中溢出,继续向邻近的圈闭运移,在新的圈闭中聚集。
因此,需要确定油气自凸点所在圈闭溢出的位置。
在油气地质学中,将流体充满圈闭后开始溢出的点称为该圈闭的溢出点[1](图5)。
通常确定溢出点的方法是:在输导层顶面构造图上,将两个圈闭之间的鞍部视为溢出点(图5)。
因此,可以在输导层顶面DEM 上,在两个圈闭的相邻区域内,通过比较每一栅格像元与其周围8邻域像元值的大小,搜索较8邻域任一像元值都低的中心像元,记录此像元作为溢出点,并将此点作为油气自圈闭1向圈闭2再运移的路径起点,按点状油气源运移路径模拟算法模拟油气自溢出点流出向圈闭2运移的路径。
为了避免油气自溢出点向圈闭1回流(当溢出点周围8邻域高程最大的像元位于圈闭1一侧时,模拟的路径将回流到圈闭1中),可采取以下措施:事先确定圈闭1的闭合范围,记录闭合范围内的所有像元,在比较溢出点周围8邻域高程之前,剔除8邻域中属于圈闭1的闭合范围的像373第4期刘学锋等:基于DEM 的含油气盆地油气运移路径模拟元,然后比较剩余像元,以其中高程最大的像元作为窗口移动(或路径经过)的下一个目标中心像元。
即定义A 为溢出点对应的像元,A ∀为该像元的高程值,C 为圈闭1闭合范围内所有像元的集合,B 为中心像元8邻域的像元集合,D 为集合B 中不属于集合C 的像元集合,D ∀为D 中所有像元对应的高程集合,E ∀为D ∀中的最大高程,E 为E ∀对应的像元,即C ={圈闭1闭合范围内的所有像元},B ={中心像元8邻域像元},D =C ∃B,D ∀={D 中所有像元对应的高程}。