Sistema de evaluación de recursos de simulación de cuenca TSM

(Instituto de Geología Experimental Sinopec Wuxi, Wuxi 214151, Jiangsu)

La simulación de la cuenca TSM se basa en 3T (medio ambiente)-4S (acción)-4M ( respuesta) ) La simulación numérica bajo la guía de la idea del sistema de cuenca integra la red del sistema desde la cuenca hasta la trampa de acuerdo con los cuatro sistemas históricos de entierro, calefacción, generación de hidrocarburos y migración y acumulación. En la aplicación en la cuenca de Subei, se reprodujo la historia de enterramiento de la superposición del prototipo cinemático bidimensional de falla-falla y, combinado con los cambios del sistema estructural-térmico en diferentes períodos, se pudo ver el proceso cambiante del campo térmico de superposición de falla-depresión. instalado, proporcionando información a la cuenca. Las condiciones de contorno de control del prototipo para los cambios dinámicos del petróleo y el gas P (presión), V (volumen) y T (temperatura) permiten que el sistema genere y expulse razonablemente hidrocarburos hasta. Al ajustar yacimientos de petróleo y gas conocidos, se predice la ubicación de posibles zonas de acumulación de petróleo y gas desconocidas, lo que se verifica en exploraciones posteriores. La aplicación muestra que la simulación TSM encarna la dirección de investigación sistemática, dinámica y cuantitativa de las cuencas de petróleo y gas, enfatizando el estudio de modelos conceptuales geológicos y el análisis de la relación de yuxtaposición y superposición de cuencas prototipo bajo diferentes sistemas tectónico-térmicos como requisitos previos importantes para implementación de simulación. El método de simulación tiene la función de probar el modelo conceptual geológico y revelar el proceso de evolución de la cuenca. El objetivo final es predecir la cantidad y distribución de los recursos de petróleo y gas, y realizar evaluaciones continuas junto con el proceso de exploración para guiar la exploración.

1 La ideología rectora de la investigación de simulación de cuencas TSM

La investigación de cuencas es una ingeniería de sistemas complejos. Para comprender las conexiones intrínsecas entre varios elementos del sistema de cuencas, la investigación de cuencas se está desarrollando rápidamente en tres direcciones: sistemática, cuantitativa y dinámica. Zhu Xia (1982) propuso el procedimiento de trabajo de TSM para la investigación de cuencas en el artículo "El mecanismo de formación y desarrollo de cuencas petroleras en China y su control sobre la generación, migración y acumulación de petróleo y gas" [1]. El programa muestra que los tres elementos principales de la estructura global (3T) controlan la formación de cuencas en diferentes etapas geológicas históricas, y diferentes mecanismos producen diferentes prototipos de cuencas. El conjunto de cuencas es una yuxtaposición y superposición de cuencas arquetípicas. Dado que la cuenca en sí es un prototipo de combinación de diferentes mecanismos de formación y evolución, los cuatro factores geológicos principales (4S) y los cuatro factores principales de respuesta del petróleo y el gas (4M) en la cuenca tienen sus propias características. La naturaleza sistemática de la investigación de cuencas hace que la investigación de cuencas involucre múltiples disciplinas. Varios parámetros relacionados con la formación de cuencas de petróleo y gas forman una enorme red en cadena. Los cambios en casi cualquier factor afectarán los cambios en la red del sistema. En esta red, cada elemento está integrado de acuerdo con la relación del modelo cuantitativo formado por hechos geológicos conocidos, es decir, interconectados y bloqueados en toda la red coincidente, revelando así el efecto de acumulación de petróleo y gas. Por lo tanto, es necesario realizar aproximaciones razonables o predicciones repetidas de la ubicación y cantidad de petróleo y gas en el proceso de recuperación del historial geológico en tiempo real e inspección de exploración para mejorar la tasa de aciertos de la exploración. Como señaló Zhu Xia (1985), el estudio de dicho sistema debe llevarse a cabo de acuerdo con los procedimientos de modelado teórico - verificación de casos - simulación dinámica. Por lo tanto, el programa TSM combina orgánicamente la naturaleza sistemática y dinámica de la investigación de cuencas y proporciona ideas rectoras factibles para el análisis cuantitativo y la simulación de cuencas.

2 Conceptos y métodos básicos de simulación

La simulación de cuencas es un método extremadamente importante para la investigación integral de cuencas. La llamada simulación es una tecnología de simulación. La simulación dinámica significa que puede simular los cambios del objeto de investigación a lo largo del tiempo y refleja los cambios dinámicos del sistema de cuenca, lo que también significa que los resultados de la simulación son dinámicos y la comprensión de la cuenca se puede revisar continuamente como el grado de la exploración aumenta; también significa que la simulación El enfoque es dinámico, con nuevos resultados de exploración que prueban las predicciones de la simulación y proporcionan nueva información que puede usarse para volver a simular, repetir predicciones, continuar con la fidelidad y continuar guiando la práctica. El método de simulación determinista requiere relaciones lógicas estrictas o relaciones funcionales para describir objetos, por lo que destaca la combinación de teoremas físicos y químicos y principios o leyes geológicos, en lugar de predicciones cuantitativas basadas en análisis ilustrativos o estadísticos. Es decir, intenta expresar la relación entre el proceso geológico (S) y la respuesta del petróleo y el gas (M) utilizando métodos lógicos matemáticos físicos o químicos, simular dinámicamente la cantidad de petróleo y gas y la ubicación de su ocurrencia, y luego reflejar de manera integral. las características esenciales del proceso de formación y evolución de petróleo y gas se ha convertido en un medio importante para resolver la investigación de sistemas dinámicos.

Durante mucho tiempo, los factores que controlan la acumulación de petróleo y gas que conocemos son básicamente sistemas geológicos estáticos. Es probable que la construcción y la interpretación utilizando elementos geológicos estáticos sean arbitrarias [2] (Magara, 1986).

Por lo tanto, el valor de la simulación, especialmente la simulación de sistemas dinámicos, no debe evaluarse en términos absolutos como "es" o "no es", sino que debe evaluarse en términos de "razonable" o "irrazonable". Por lo tanto, comprender los sistemas geológicos sigue siendo clave para mejorar la viabilidad de las simulaciones y predicciones. Una vez que se expanden las capacidades predictivas, el riesgo de exploración disminuye.

La simulación de cuencas generalmente debe implementarse a través de modelos conceptuales geológicos, modelos matemáticos y computadoras. El llamado modelo conceptual es el concepto geológico formado en la mente de las personas. A través de investigaciones geológicas a largo plazo, la comprensión de los problemas geológicos ha mejorado de descriptiva a regular y de cualitativa a cuantitativa, formando así un modelo conceptual geológico que puede transformarse en un modelo matemático. En realidad, una gran cantidad de observaciones y estudios geológicos tienen como objetivo obtener dicho conocimiento para guiar la práctica de producción de la exploración petrolera. En otras palabras, sólo cuando la investigación geológica alcance un cierto nivel se podrá realizar una investigación de simulación cuantitativa de cuencas. Los modelos matemáticos utilizan fórmulas matemáticas para expresar leyes geológicas, abstraer hechos geológicos en datos, transformar conceptos geológicos en conceptos de física matemática y luego lograr una implementación informática integral resolviendo problemas como formato de datos, métodos de cálculo, organización de programas, entrada y salida, etc. El sistema de simulación se compone principalmente de un subsistema de base de datos, un subsistema de cálculo de simulación y un subsistema de visualización y dibujo. El subsistema de base de datos incluye la base de datos original, la base de datos de parámetros y la base de datos de resultados; el subsistema de cálculo de simulación contiene bibliotecas de software para varios métodos de simulación de modelos, a las que se puede acceder de manera flexible según la situación real durante el cálculo y combinarlas en serie para formar un sistema adecuado; Subsistema de visualización y dibujo Se utiliza principalmente para mostrar datos de salida, gráficos e informes. Es un subsistema de servicio que incluye principalmente algunos paquetes de software de visualización generales y especialmente desarrollados.

3 Modelo de simulación del sistema dinámico de cuenca

3.1 Modelo general para la simulación de la evolución de la cuenca por subsidencia

El sistema de simulación de cuenca es la expresión final integral del modelo geológico y del modelo matemático. El modelo matemático dinámico de cuencas de petróleo y gas implica una amplia gama de modelos geológicos, incluidos modelos ambientales geotectónicos de formación y desarrollo de cuencas, modelos de subsidencia de cuencas y de interacción sedimentación-tectónica, modelos de condiciones de acumulación y generación de petróleo y gas, y la preparación de modelos lógicos. relaciones entre estos modelos. Para realizar una simulación de cuenca de petróleo y gas tan grande y compleja, se necesita una biblioteca de modelos geológicos que pueda usarse para simulación y pueda representar varios prototipos de cuencas, y los modelos geológicos en la biblioteca se complementan y actualizan continuamente con la profundización de petróleo y investigación de cuencas gasíferas. Por lo tanto, con base en el trabajo de investigación anterior, propusimos y establecimos una biblioteca de modelos de simulación dinámica para el sistema de evaluación de exploración de cuencas TSM (Figura 1), que debe desarrollarse y enriquecerse aún más en futuros trabajos de investigación.

Figura 1 Diagrama de bloques del modelo de simulación dinámica de cuenca TSM

(El marco de arco semicircular fuera del marco representa los principales parámetros de cálculo o relaciones funcionales)

Puede ser Visto desde el diagrama de bloques del modelo, se pueden establecer modelos de subsidencia de diferentes cuencas prototipo a partir de los procesos geológicos de la cuenca, y la historia de entierro y la historia térmica se pueden restaurar para reflejar el proceso geológico del desarrollo de la cuenca, indicando la temperatura y presión de la formación. en cualquier momento y los factores relacionados que afectan las condiciones del petróleo y el gas. Están "conectados" con el proceso que describe la generación de petróleo y gas (historia de generación de hidrocarburos), la migración y la trampa (historia de migración y acumulación), y pueden establecer una serie de relaciones entre los procesos geológicos y las respuestas del petróleo y el gas, logrando así el propósito de predecir el petróleo y el gas.

3.2 Modelo de simulación de procesos geológicos de cuencas de subsidencia

La simulación "4S" de la cuenca es una parte importante de todo el sistema dinámico. Revela el modo de subsidencia del petróleo y el gas. cuenca bajo un cierto ambiente de estrés y características sedimentarias, que proporcionan condiciones límite para que la cuenca prototipo controle los cambios dinámicos del petróleo y el gas P (presión), V (volumen) y T (temperatura). estudiantes para estudiar historia de los hidrocarburos, historia de la expulsión de hidrocarburos, historia de la migración y acumulación, etc.

Un gran número de resultados de análisis de cuencas muestran que cualquier prototipo de cuenca está controlado por el sistema tectónico-térmico en ese momento, bajo la acción del campo de tensiones formado por él, una cierta escala del sistema de falla principal (. tensión y compresión), se forma una deformación controlada, o deflexión del basamento (hundimiento), provocando el hundimiento de la cuenca, formando un determinado espacio de hundimiento, acompañado de sedimentación y deformación estratigráfica. A partir de la profundidad del enterramiento, la compactación, la estructura y otras características reflejadas en el proceso geológico prototipo de la cuenca, se puede ver el estilo de una cuenca prototipo. Diferentes regiones tienen diferentes sistemas tectono-térmicos y, por lo tanto, tienen diferentes estilos de cuencas y diferentes sistemas de simulación de procesos geológicos. Zhu Xia [3] (1986) y Zhang Yuchang [4] (1997) creían que la clasificación de cuencas de petróleo y gas basada en cuencas prototipo formadas bajo un único mecanismo dinámico es globalmente comparable. Por lo tanto, nos enfocamos en investigar y establecer modelos geológicos del proceso de subsidencia bajo un solo mecanismo dinámico, como modelos de depresión de falla extensional, extensión uniforme y pliegues de compresión como se muestra en la Figura 1.

Con base en el concepto de yuxtaposición y superposición de cuencas como cuencas prototipo, y apoyándose en el modelo conceptual geológico específico del área de estudio, se simuló la historia de subsidencia, deposición y erosión de la cuenca. Durante el Séptimo Plan Quinquenal, el Octavo Plan Quinquenal y el Noveno Plan Quinquenal, utilizamos esta idea para realizar investigaciones en Yancheng Sag, Qintong Sag, el área de Qutang Baoli, la cuenca de Badain Jaran, Mamusu Sag y Songliao. Se realizaron simulaciones unidimensionales y bidimensionales para la depresión de Changling.

3.3 Modelo de simulación de respuesta de petróleo y gas de cuencas de subsidencia

El proceso de evolución de la generación, migración y acumulación de petróleo y gas en cuencas de subsidencia es un punto difícil en la investigación geológica del petróleo. Después de casi dos décadas de esfuerzos, el desarrollo desde la generación de hidrocarburos hasta la migración también ha pasado de la investigación cualitativa al desarrollo cuantitativo. Especialmente en los últimos años, muchos académicos nacionales y extranjeros han propuesto una gran cantidad de modelos a través de una extensa investigación sobre los mecanismos y combinaciones de acumulación de petróleo y gas (Fig. 1).

Actualmente, los conceptos básicos de nuestro modelo tienen en cuenta la evolución de los últimos años. Dado que existen grandes diferencias entre el modelo y la evolución real de la cuenca, el problema fundamental reside en la insuficiencia y precisión de los parámetros proporcionados por el modelo geológico. La solución al problema es establecer varios modelos básicos que puedan cuantificarse bien y luego utilizar diferentes suposiciones para calcular, ajustar y comparar con base en el modelo conceptual geológico, y obtener retroalimentación del conocimiento a través de la exploración e inspección, promoviendo así la simulación "continua". ajuste, y finalmente obtener resultados de simulación más razonables del historial de generación de hidrocarburos, el historial de expulsión de hidrocarburos y el historial de migración y acumulación, que pueden servir para la evaluación y exploración de petróleo y gas.

Aplicación de la tecnología de simulación en la evaluación de recursos de petróleo y gas en la Cuenca No. 4

Debido a las características sistemáticas, dinámicas y cuantitativas de la investigación moderna en geología del petróleo, las computadoras se han convertido en una importante herramienta auxiliar. Uno de los métodos de investigación más llamativos es utilizar computadoras para simular dinámicamente procesos geológicos para probar la precisión de los conceptos geológicos, revelar la relación entre los procesos geológicos históricos y los eventos de generación, migración y acumulación de petróleo y, finalmente, determinar cuantitativamente la cantidad y ubicación. de los recursos de petróleo y gas, para lograr así el propósito de predecir lo desconocido y evaluar el petróleo y el gas. Basándonos en el sistema modelo establecido, llevamos a cabo una serie de aplicaciones en las cuencas del norte de Jiangsu, Badain Jaran, Donghai y Songliao y obtuvimos cierta comprensión.

4.1 Probar el modelo de concepto geológico

Los resultados de la simulación de la cuenca de petróleo y gas pueden reflejar el hundimiento, la generación de petróleo y la migración y acumulación de la cuenca, y pueden probar el conocimiento adquirido a partir del petróleo y exploración de gas. Por ejemplo, muchos años de trabajo de exploración han demostrado que Qintong Sag es una depresión de falla extensional formada sobre la base de la depresión del Cretácico, y ha experimentado fallas de la Formación Taizhou-Formación Funing, Formación Dainan-Formación Sanduo y Formación Yancheng- Trampa de la Formación Dongtai. Además, el movimiento Dainan y el movimiento Triásico en esta zona provocaron dos denudaciones. Los resultados de la simulación de la historia de subsidencia muestran que la cuenca cenozoica en Qintong Sag ha experimentado el proceso de evolución geológica de falla-depresión. El tensor desequilibrado de cada período no solo refleja la existencia de dos fallas, sino que también es consistente con la escala de. la extensión y el entorno de depósito revelados por la exploración son consistentes. De manera similar, para secciones estructurales formadas en otro entorno de compresión, el uso de secciones equilibradas para probar interpretaciones geológicas sirve como una restricción razonable, haciendo que la comprensión geológica (modelo) se acerque más a la realidad.

4.2 Revelar el proceso de evolución de la cuenca

Los datos actuales obtenidos de la exploración y observación real de la cuenca de petróleo y gas son datos estáticos, que reflejan la situación estática del sistema geológico actual. Sin embargo, la evidencia directa de controles de procesos en la generación y migración de hidrocarburos es un elemento dinámico y variable en el tiempo del sistema geológico que ya no existe. Por tanto, los datos sobre su evolución histórica sólo pueden revelarse mediante simulaciones de cuencas. Simular el proceso de evolución geológica basándose en leyes físicas y químicas puede evitar interpretaciones arbitrarias y volverse más razonable. El trabajo de simulación en áreas como el norte de Jiangsu y Badain Jaran ha revelado dinámicamente el proceso de evolución de la historia del entierro, la historia térmica, la historia de la generación de hidrocarburos y la historia del transporte y la acumulación a través del mapa de evolución de la historia del entierro, el mapa de evolución geotérmica antigua y el mapa de madurez de la generación de hidrocarburos. Se expresan una gran cantidad de gráficos, como mapas de contorno de generación de hidrocarburos, mapas de ubicación y volumen de expulsión de hidrocarburos, mapas de contorno de cabeza hidráulica de cada capa en cada período y mapas de tendencias de migración de petróleo y gas, lo que permite a las personas comprender de forma dinámica e intuitiva los cuatro. -espacio dimensional de la cuenca.

Figura 2 La historia de migración y acumulación de la Depresión de Yancheng

[Simplificada por Zhang Yuchang et al (1989)] (a) y (b) son el tercer miembro del grupo. Formación Funing (Ef3) depositada en la Formación Yancheng Migración y acumulación de petróleo y gas en (Ny) y ahora (c) y (d) son migración y acumulación de petróleo y gas en la Formación Yancheng (Ny) y ahora cuando la Formación Funing; 1 (Ef1) se depositó respectivamente; (e), (f) y (g) son los yacimientos de la Formación Taizhou de la Formación Dainan.

Migración y acumulación de petróleo y gas en la Formación Yancheng durante el período de depósito y en la actualidad.

1. Posición del receptor de hidrocarburos; 2. Posible área de acumulación; 3. Dirección de migración secundaria; 4. Posible dirección de migración secundaria; 5. Línea de cabeza isohidráulica; Predicción de recursos de gas

Los resultados de la simulación muestran que los cambios en el centro de subsidencia de la cuenca, el período de generación de hidrocarburos, el período pico y el período de expulsión de hidrocarburos de diferentes capas fuente de hidrocarburos reflejan mejor la relación orgánica con el período de formación estructural. Relación de coincidencia, proporcionando así opiniones de predicción sobre la dirección de la migración y acumulación de petróleo y gas, posibles ubicaciones y tipos de trampas (Figuras 2 y 3). Por supuesto, todos los resultados de la simulación se probarán durante la exploración. A medida que se mejora el modelo y se agregan parámetros, la simulación puede lograr una evaluación "continua" y guiar continuamente la exploración y la producción.

Diagrama esquemático de la predicción de petróleo y gas en el tercer miembro de la Formación Paleógena Funing en el Qintong Sag.

(Xu Xuhui et al., 1997)[5]

1. Falla normal secundaria 3. Falla normal terciaria 4. Línea de contorno/m; 5. Posible dirección de migración de petróleo y gas; 6. Área de predicción de petróleo y gas primaria; 7. Área de predicción de petróleo y gas secundaria de 8,22 m de altura; (>0,6m)

Referencia

Zhu Xia. El mecanismo de formación y desarrollo de las cuencas petroleras en China y su control sobre la generación, migración y acumulación de petróleo y gas [A]. Sobre la tectónica de placas y el análisis de la cuenca de petróleo y gas [C]. Shanghai: Tongji University Press, 1982.

[2]Magala, Jinji. Modelo geológico de trampa de polonio [M]. Elsevier Applied Science Press, 1986.

Zhu Xia. Sobre la estructura de las cuencas petroleras en China[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1986.

Zhang Yuchang. Análisis de prototipos de cuencas petroleras en China [M]. Nanjing: Nanjing University Press, 1997.

Xu Xuhui, Jiang Xingge, Zhu Jianhui, etc. Aplicación-simulación de cuenca TSM en Qintong Sag, norte de Jiangsu [M]. Beijing: Geology Press, 1997.

[6]Magala, Jinji. Compactación y migración de fluidos[M]. Editores de ciencias aplicadas de Elsevier, 1987.