基于仿生学模拟的致密砂体润湿性变化规律与油气运聚研究

Tight sandstone oil has become a hotspot in the past few decades as an alternative target in global hydrocarbon exploration. However, the exploration and development in tight sandstone reservoirs are limited by the complex distribution patterns. The migration and accumulation in tight sandstone are greatly influenced by the wettability change during the accumulation process. However, the current study can not be used effectively about the size of the oil sands which exploration and development focus on. In this project, the tight sand body at the top of Chang 8 section of Yanchang formation in the dense wells area, Huaqing area in Ordos basin was selected as a research object. A variety of data are comprehensively used to restore a high-precision 3D model with the reservoir period, which was used as the reference of numerical simulation. Based on the similarity analysis of bionics, this project presents a numerical simulation method based on Artificial Immune Ant Colony Algorithm (AIACA) to simulate the hydrocarbon migration and wettability change in tight reservoir. This project will explore the bionics practice of dynamic geological process. By using the self-learning function of ant system, a highly self-consistent numerical simulation method of hydrocarbon migration in tight sandstone reservoir under the constraint of multiple factors and big data will be established. Through this project, the relationship between the wettability change and hydrocarbon migration in tight sand body will be defined.

致密砂岩油已成为十多年来全球勘探开发的热点。然而致密砂岩储层内石油的分布和成藏过程十分复杂，成藏过程中润湿性变化深刻影响着油气的运移和聚集。在目前勘探和开发重点关注的含油砂体规模，尚未就这一问题深入展开研究。本项目选取鄂尔多斯盆地华庆地区密集井区的延长组长8段顶部致密砂体作为研究实例，综合利用多种资料，还原成藏时期起高精度的三维模型，将其作为数值模拟的标尺。从仿生学角度的相似性分析出发，提出一种基于人工蚂蚁游走的方法对致密储层砂岩中油气运移和润湿性变化进行数值模拟的研究思路。本项目将探索动态地质过程的仿生学实践，利用蚂蚁系统的自我学习功能，建立一种在多要素、大数据条件约束下，原始数据与模拟结果高度自洽的致密砂岩储层油气运移数值模拟方法。在此基础上，将明确成藏过程中砂体尺度的致密砂岩储层润湿性变化规律与油气运聚关系。

致密砂岩油已成为近十年来全球油气勘探开发的热点。随着研究的深入，致密砂岩油藏显现出石油分布样式复杂的特征，目前已有的表征精度和成藏数值模拟方式无法有效表征致密砂岩成藏过程。本项目从对精细描述地下沉积非均质性角度出发对地下致密砂岩进行精细表征，从仿生学角度建立了综合非均质性及润湿性变化的成藏数值模拟方法，表征了砂体尺度油气展布规律。截止目前，项目1.建立了基于精细沉积地质学的古河道多级次理论，形成了一套地下古河道分析描述方法，从而对浅层地下空间表征提供借鉴，在此基础上探索了基于三角洲储层非均性条件下剩余油分布机理及规律，可对相似油田的剩余油挖潜具有一定指导意义；2. 分析了强构造活动背景下致密砂岩的差异演化，明确了不同构造挤压应力在断裂带不同位置地层中产生了不同程度的变形，受控于应力期次、应力方向和地层及岩性组合因素的影响，造成不同地区沉积及成岩差异，从而从宏观上控制致密砂岩形成及油气差异展布。3.初步明确了不同砂体尺度致密油差异分布规律，认为宏观上含油砂体的富集程度受控于优质烃源岩的发育程度，砂体含油性受控于源储距离及储层质量，继承性的石油运移样式强化了以上趋势。4. 建立了一种基于人工蚂蚁游的致密砂岩油气数值模拟方法。包括三个核心部分：基于生烃强度的人工蚂蚁释放方式，基于动力场和信息素场控制的随机游走方式；基于润湿性变化的信息素更新方式，实现了致密砂岩储层中模拟油气运移的目的。5.针对致密岩层内部非均质性，提出了相关测试及工艺装置及其工作方法，有效解决了试验与真实地层环境存在差异的难题，为油气勘查中准确检测岩体参数提供了技术支持，同时，提出了一种致密岩沉积岩层地质勘探取样钻井系统及其工作方法设想。通过上述工作，提供一系列针对我国致密砂岩的描述、分析、模拟、测试的技术，同时丰富了非常规成藏相关理论，以期能够有效的推动致密砂岩油气勘探开发。。