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Advances in Geosciences 地球科学前沿, 2013, 3, 347-352
http://dx.doi.org/10.12677/ag.2013.36046 Published Online December 2013 (http://www.hanspub.org/journal/ag.html)
Basin Simulation Technology Development Status*
Wenguang Wang1, Shuangfang Lu2, Min Wang2, Bingyan Zeng1, Lei Shi3
1Geoscience College, Northeast Petroleum University, Daqing
2Institute of Unconventional Hydrocarbon and New Energy, China University of Petroleum, Qingdao
3No.3 Oil Factory of Daqing Oilfield Limited Company, Daqing
Email: wangwenguang.0@163.com
Received: Sep. 28th, 2013; revised: Oct. 17th, 2013; accepted: Nov. 3rd, 2013
Copyright © 2013 Wenguang Wang et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits
unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. In accordance of the Creative Commons
Attribution License all Copyrights © 2013 are reserved for Hans and the owner of the intellectual property Wenguang Wang et al. All Copyright ©
2013 are guarded by law and by Hans as a guardian
Abstract: Basin simulation technology, which has entered the stage of integration and 3D visualization, closely com-
bines computer technology and geological model and realizes full-automatic simulation. Petroleum geologist can con-
veniently input geological parameter to correct simulation results, and improve the simulation accuracy. The basin
simulation softwares of Schlumberger Ltd., French BeicipFranLab Company and America PRA Company have visual
and integrative operation interface. However, each company basin simulation software has its own characteristics:
PetroMod synthetically takes advantage of seismic, wells separate layer, geological data and so on, to establish simula-
tion model of oil- and gas-bearing basin, and to realize the simulation of 3D visualization migration-accumulation of
time and space; Open Flow Suite 2012 software released by French BeicipFranLab Company, on the basis of basin
simulation, carries out the study of natural fracture reservoirs and reservoir simulation; American PRA Company opens
up the basin simulation in unconventional resources’ trap.
Keywords: Basin Simulation; Petromod Software; Basinmod Software
盆地模拟技术发展现状*
王文广 1,卢双舫 2,王 民2,曾冰艳 1,师 磊3
1东北石油大学地球科学学院,大庆
2中国石油大学(华东)非常规油气与新能源研究院,青岛
3大庆油田有限责任公司第三采油厂,大庆
Email: wangwenguang.0@163.com
收稿日期:2013 年9月28 日;修回日期:2013年10月17日;录用日期:2013年11 月3日
摘 要:盆地模拟技术已进入集成化和三维可视化阶段,紧密地将计算机与地质模型结合起来,实现全自动模
拟,使石油地质家能便捷地输入地质参数修正模拟结果,提高模拟精度。斯伦贝谢公司、法国BeicipFranLab 公
司和美国PRA 公司的盆地模拟软件均具有可视化、集成一体化操作界面;然而各公司盆地模拟软件各具特色:
PetroMod 软件综合利用地震、井分层和地质等数据建立含油气盆地模拟模型,实现时空三维可视化运聚模拟;
法国的 BeicipFranLab公司释放的 Open Flow Suite 2012软件,基于盆地模拟的基础上,向天然裂缝油气藏、油
气藏模拟等方面进行研究;美国PRA 公司开辟了非常规资源圈闭方面的盆地模拟。
关键词:盆地模拟;Petromod 软件;Basinmod 软件
*基金项目:泥页岩油气资源 潜力 评价方 法研 究(1252-NCET-012),黑龙江省普通高等学校新世纪优秀人才培养 计划;泥页 岩非 均质 性评价
及其与页岩油气富集关系(41172134),国家自然基金。
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盆地模拟技术发展现状
Open Access
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1. 引言 院的盆地综合模拟系统 BASIMS 等。进入 21世纪以
来,盆地模拟技术具有多运移方式、多相态、多对象
的特点,进入集成与三维可视化阶段,主要围绕油气
运聚模拟研究,与裂缝网状体、相加密技术、热流矫
正技术、Teclink 技术等多种技术相结合,并且向非常
规领域迈进[1-18]。
盆地模拟技术发展历程分为萌芽阶段、试验性应
用阶段、
实际应用阶段、集成化和三维可视化阶段(图
1)。萌芽阶段主要发生在 20 世纪 40 年代到20 世纪
70 年代;试验性应用阶段主要发生在 20 世纪80年代;
实际应用阶段主要发生在 20世纪 90年代;集成和三
维可视化阶段主要发生在 21 世纪以后,盆地模拟技
术的发展进程,如图 1所示。
2. 盆地模拟软件发展现状
本次盆地模拟软件研究主要针对德国的 IES 公司
(斯伦贝谢公司)、法 国 的BeicipFranLab 公司和美国的
PRA 公司为例进行说明,通过查阅文献和公司的最新
产品介绍进行查阅研究,调查研究盆地模拟软件的发
展现状[19-32],阐述介绍如下。
20 世纪 90 年代是盆地模拟技术发展的黄金时期,
是从软件系统开发走向生产应用、走向商品化发展的
最好时期。在这一时期,盆地模拟技术方法发展快速,
盆地模拟软件系统逐步实现商品化,真正走入实际生
产应用。当时世界上主要的商品化软件有法国石油研
究院(IFP)的TEMISPACK 软件包、德国有机地化研究
所(IES)的PetroMod 系列软件、美国Platte River 公司
的BasinMod 系列软件,以及中国石油勘探开发研究
2.1. 德国的 IES 公司
IES 公司是商务活动与新功能开发活跃的一家,
于2007年5月释放 PetroMod10 版本,是1D、2D和
Figure 1. Basin simulation technology development course
图1. 盆地模拟技术发展历程
盆地模拟技术发展现状
3D 软件一体化集成的软件平台。其专 用于 油气运 聚
模拟的 3D 产品PetroMod3D 包括 PetroCharge Ex-
press、PetroCharge 和PetroFlow3D 等3个模块。
PetroCharge Express是一个基于单个层面的快速流线
模拟工具;PetroCharge 是在对矩形网格节点进行1D
“四史”模拟的基础上,采用流线(Flowpath)模拟技
术进行多烃源层、多储层油气运移聚集的模拟模块;
PetroFlow3D 是IES 公司自称为“全世界唯一实用的”
三维模拟软件产品,采用完全PVT 控制的多组分、三
相态油气运移模拟模型[23,24,33]。于 2009 年2月释放了
PetroMod11 版本。
斯伦贝谢公司于2012 年12 月释放 PetroMod12
版本,该版的油气运移模拟技术具有最先进独特的性
能,在以前版本基础上升级、整合新模块,包括 1D、
2D 和3D 温度和压力模拟器以及整个油气运移过程和
地质历史的 n组分/3 相态全PVT 控制的模拟。为了确
定API 重力、GOR 值和其他属性,还可以对选定的
聚集(已知的或预测的)进行地表条件下性质预测的闪
蒸计算,更好地了解和预测油气特性、更好地评估储
层内含油–气的概率。3D 工作流程适用于利用空间
数据尤其是利用 2D 或3D 地震数据创建的数据模型。
高级 3D石油运移建模技术是根据地质模型的属性、
模型的分辨率和分析目标,各种石油运移技术都可用
于相同的 3D 数据模型,可选用的4种不同油气运移
技术有:达西法(Darcy)、流线法(Flowpath)、侵入渗
流法(Invasion Percolation)、混合法(达西法、流程法、
侵入渗流法)(Hybrid(Darcy, Flowpath, IP));PetroMod12
版软件整合了Crustal Heat Flow(地壳热流工具)、Heat
Flow Calibration(热流校准工具)、Facies Refinement(相
加密工具)、Local Grid Refinement(局部网格加密工
具)、PetroRisk(风险管理系统)、TecLink、BioPets Risk
等特殊技术模块(表1)。
此外,斯伦贝谢公司的 PetroMod12 版软件实现
了三维地震数据体与三维数值模拟结果相结合,通过
Petrel 数据模型直接构建PetroMod 初始模型,并可以
在一个坐标系统内展示三维数值模拟结果与三维地
震数据,并进行对比分析,实现对所有可用数据综合
应用分析。
2.2. 法国的 BeicipFranLab 公司
BeicipFranLab 公司在盆地模拟方面于 2006年10
月发布的Temis suite 2006。该版本在一体化软件平台
上整合了Temis1D、Temis2D及Temis3D产品;
Temis3D利用有限体积法,提供了一个耦合压力和多
相流体的运移模拟器,用于模拟压力演化、流体流动
和运移路径,估算油藏充注时间、圈闭内可能的油气
充注体积等[10,34-37]。
2012 年11 月发布了最新版本的 OpenFlow Suite
2012。该版本在一体化软件平台上整合了盆地模拟、
天然裂缝油气藏、油气藏模拟及不确定性和地震反演
四部分。OpenFlow Suite 2012 版软件包括动态射线追
踪模拟模块、源岩追踪性能、新Rock Eval输出、简
单岩体恢复的动态路线、远程工作站的发射计算等功
能。
此外,法国 BeicipFranLab公司还出版 TemisFlow、
CobraFlow 、PumaFlow 、FracaFlow 、PumaFlow 、
CougarFlow、Interwell、Dionisos 等软件模块,具体功
能如表 2。
Table 1. The integration of spec ial technical modules of Schlumberger Company PetroMod12 version
表1. 斯伦贝谢公司Petromod12版整合的特殊技术模块
软件特色 模块 条件 功能
Crustal Heat Flow 确保边界条件的最佳设置 地壳热流史模拟工具
Heat Flow Calibration 钻井获得的实测温度和 Ro 校准空间古热流场
Facies Refinement 结合高分辨率资料 高度详细刻画储层
特有技术
Local Grid Refinement 小模型嵌套在大模型中 高分辨率的油藏模型
PetroRisk 技术功能和先进分析工具 实现不确定性数据校准
TecLink 2D或3D 构造发育建模 应用于复杂逆冲断层模型
全集成附加软件
BioPetS Risk 储层的热史演化历程 量化生物降解
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盆地模拟技术发展现状
Table 2. F rench BeicipFranLab company latest software module
statistical table
表2. 法国的BeicipFranLab公司最新软件模块统计表
软件模块 功能描述
TemisFlow 给勘探家提供了一个解决新勘探挑战的方法
CobraFlow 实现地质模型与数值模拟模型的一致性
PumaFlow 适合所有油田的油气藏模拟模块
FracaFlow 从区域断层到最小的微构造,
创建出最具有地质一致性的裂缝网状
CougarFlow 将地质模型和油藏工程紧密结合
Interwell 推测储层属性(岩性、孔隙度和流体)
Dionisos
定量评价复杂的可容纳空间、沉积物供给、
运移之间的关系
给出一个以层系厚度、古地形和相图为特征的定量的 4D
沉积地层模型
2.3. 美国 PRA 公司
Platte River公司的最新一套盆地模拟软件包括 5
个程序包:BasinMod2012,BasinView,Basin Fl ow ,
BasinMod2D 和BasinModRisk ,BasinMod1D 、
Calibrator(校正器)、PetroAnalyst(区带风险分析)[19,
38-42]。此外,从公司最新的介绍资料看,PRA 公司是
采用一体化的数据资源与统一的评价标准,完成了对
全球范围内油公司的区带评价及风险分析。
BasinMod2012 是模拟出多口井随着时间生 成和排出
的烃量,常规资源与非常规资源圈闭都可以模拟,模
拟需要设置的参数有成熟度、孔隙度、渗透率、压力
和温度等数据;BasinView在石油系统软件中起链接
BasinMod、BasinMod Risk和BasinFlow等模块的作
用;BasinFlow 是一个在有利远景区、圈闭或盆地级
别上结合源岩、装载层和流体动力学去模拟油气运
移、潜在滞留的迁移路径的模拟程序,定义了运移路
径和有利区,识别出构造、地层、断层、流体动力学
和圈闭,模拟圈闭的充注和溢出,在迁移过程中或密
封的情况,模拟泄漏损失的烃量。在一个石油系统内,
BasinMod2D 模拟动态的地质状况,在圈闭中二次运
移和聚集是通过检测源岩中烃的生成得知的。与确定
性建模程序不同,BasinMod Risk 结合有利区、圈闭、
石油系统的元素和地质作用,使用一个统计学方法模
拟数千个假设,并且产生一个范围或一个可能的结果
分布。
BasinMod 盆地模拟软件具有Windows 图形用户
界面,操作简单灵活,使用方便。此外BasinMod201 2
版新增/提高了平面图、测井交汇图、矿物混合功能、
剥蚀量估计、Select Logs、Determination of TOC from
logs-ΔlogR、原始TOC 的计算、Flash Caculator、Graph
Scenarios、Heat Flow Data Base 等功能。BasinMod
2012 版实现了在 1D工区内模拟多口单井,井之间的
空间关系实现可视化。
BasinMod 2012 Modules 版本包含了新的功能,包
括非常规资源模块(URM)2012、CRS + 2012、BasinMod
Bridge 2012、页岩气产量模块(SGPM)2012、SGPM 不
确定模块2012 等模块;非常规资源是利用声波时差、
密度测井和矿物数据评价地层脆性,利用 Langmuir
等温吸附线决定甲烷吸附、有机质的降解评价孔隙
度,计算天然气膨胀压力、有机质体积率,应用沉积
动力学。
3. 国外三家盆地模拟技术对比分析
综合分析德国 IES 公司(斯伦贝谢公司)、法国
BeicipFranLab 公司和美国 PRA公司开发的软件功能,
三家盆地模拟软件界面具有共同的特点:全集成的操
作(1D、2D 或3D)界面和模拟器、人机联作的图形编
辑及三维可视化界面、人机联作的参数设置界面、开
放式信息管理系统;总体实现对各种地质单元体的综
合模拟评价;主要是烃源岩体、输导体、聚集体的空
间分布及结构参数的空间变化,地质历史时间构造、
地层形成演化过程,盆地“五场”(成岩场、温度场、
压力场、流体场、应力场)形成演化过程,油气生、排、
运、聚、散演化过程。
然而各家软件在盆地模拟功能上各具所长,由表
1及Petromod12 版软件的技术性能,可知斯伦贝谢公
司,重视高级三维石油运移建模技术,根据地质模型
的属性、模型的分辨率和分析目标,各种石油运移技
术都可用于相同的三维数据模型。运移模拟技术包括
流线法、达西法、侵入逾渗法和 PetroMod软件特有
的混合运移技术。提供一个真三维的温度/压力模拟
器,是最先进的三维油气运移技术,而不同的运移技
术都可用于相同的三维数据模型。同时,具有一个用
于根据钻井获得的温度和镜质体反射率测量值校准
3D 模型的、快捷而高效的工具,相加 密工 具、局 部
网格加密工具等实现创造更高分辨率的油气藏模型
Open Access
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盆地模拟技术发展现状
的可能性,实现三维时空可视化运移模拟。
由表 2及法国BeicipFranLab 公司释放最新版本
的OpenFlow Suite 2012版软件,可知法国BeicipFran
Lab 公司除在盆地模拟方向上有所专长,还致力天然
裂缝油气藏、油气藏模拟及不确定性和地震反演等方
面研究。此外,该公司具有独特的功能:实现地质模
型与模拟模型的一致性,从区域断层到最小的微构
造,能创建出最具有地质一致性的裂缝网状体系,将
地质模型和油藏工程紧密结合,推测储层属性(岩性、
孔隙度和流体),一个定量地评价复杂的可容纳空间、
沉积物供给、运移之间的关系,给出一个以层系厚度、
古地形和相图为特征的定量的4D 沉积地层模型。
由表 3及美国 PRA 公司投放的最新版本的软件
包,可知迄今为止 PRA 公司尚未推出三维产品。该
公司软件可以同时模拟出多口井随着时间生成和排
出的烃量,常规资源与非常规资源圈闭都可以模拟,
BasinMod 2012版实现了在 1D 工区内模拟多口单井,
井之间的空间关系实现可视化。
4. 结论
1) 盆地模拟技术发展历程大致分为萌芽阶段、试
验性应用阶段、实际应用阶段、集成化和三维可视化
阶段。
2) 盆地模拟软件操作界面具有共同的特点:全集
成的操作(1D、2D 或3D)界面和模拟器、人机联作的
图形编辑及三维可视化界面、开放式信息管理系统。
3) 盆地模拟技术发展的主攻方向,仍然是不断完
善油气运聚史模拟,使之逐步达到三维可视化水平,
从而最终实现从地史模拟、热史模拟、生烃史模拟、
排烃史模拟和运聚史模拟一体化的三维可视化盆地
Table 3. America PRA the company add ed new function software
module statistical table
表3. 美国PRA公司新增新功能软件模块统计表
软件模块 模块功能
非常规资源模块
(URM)2012 考虑了页岩的生烃潜力和页岩的可采性
CRS + 2012 依据地质条件的特征,在低风险的
高档地区淘汰不利地区
BasinMod Bridge 2012 充当标准工业数据库与
Basinmod模型的数据接口
页岩气产量模块
(SGPM)2012 识别“甜点中的甜点”
SGPM 不确定模块 2012 合并地质模型数据和油藏工程模型数据
模拟,再现油气在三维可视化时空内运移聚集情况;
此外,盆地模拟技术与三维地震体、裂缝网状体和
Teclink 技术相结合,并且向非常规领域开拓,取得了
相当大的进展。
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