油藏三維地質(zhì)建模原理與方法

1、三維油藏地質(zhì)建模的原理和方法現(xiàn)代油藏描述以建立 定量三維油藏地質(zhì)模型 為最終目標(biāo)。 這是計(jì)算機(jī)技術(shù)在油藏描述中廣泛應(yīng)用的結(jié) 果，也是提高油藏模擬和開(kāi)采動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)精度的要求。 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 地質(zhì)和數(shù)學(xué)更進(jìn)一步的結(jié)合， 以及地質(zhì)工作本身向定量化的深入發(fā)展，使過(guò)去只能以各種二維圖件來(lái)表現(xiàn)油藏地質(zhì)面貌的傳統(tǒng)地質(zhì)工作方法已逐步被應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立和顯示三維的、定量的地質(zhì)模型所代替，各種建模技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件、 不斷地問(wèn)世，成為近十幾年來(lái)油藏描述向油藏表征推進(jìn)的主要標(biāo)志。一、油藏地質(zhì)模型的類別 一個(gè)完整的油藏地質(zhì)模型應(yīng)包括：構(gòu)造模型：油藏構(gòu)造形態(tài)及斷層分布； 儲(chǔ)層模型：儲(chǔ)層建筑結(jié)構(gòu)及各種屬性的空間分

2、布； 流體模型：儲(chǔ)層內(nèi)油氣水分布，即各種流體飽和度分布和流體性質(zhì)的空間變化。 根據(jù)油田不同開(kāi)發(fā)階段的任務(wù)，對(duì)油藏地質(zhì)模型的精細(xì)程度要求不同，依此通?？梢园延筒氐刭|(zhì)模型 分為三類。概念模型：把所描述的油藏的各種地質(zhì)特征，特別是儲(chǔ)層，典型化、概念化，抽象成具有代表性的地 質(zhì)模型。只追求油藏總的地質(zhì)特征和關(guān)鍵性的地質(zhì)特征的描述，基本符合實(shí)際，并不追求每一局部的客觀 描述。這祥的地質(zhì)摸型可供研究油田開(kāi)發(fā)中的戰(zhàn)略指導(dǎo)路線，或進(jìn)行開(kāi)采機(jī)理研究。靜態(tài)模型：也稱實(shí)體模型，把所描述的油藏地質(zhì)面貌，依據(jù)資料控制點(diǎn)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)，加以如實(shí)地描述， 并不追求控制點(diǎn)間的預(yù)測(cè)精度。 建立這樣的地質(zhì)模型必須有一定密度的資料控制

3、點(diǎn) - 井網(wǎng)密度， 才有意義。 一般是開(kāi)發(fā)井網(wǎng)完成后進(jìn)行，為油田開(kāi)發(fā)早期生產(chǎn)服務(wù)，過(guò)去油田實(shí)際應(yīng)用的靜態(tài)資料即屬這一類型。預(yù)測(cè)模型：預(yù)測(cè)模型不僅忠實(shí)于資料控制點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，而且追求控制點(diǎn)間的內(nèi)插外推值有相當(dāng)?shù)木?確度，即對(duì)無(wú)資料點(diǎn)有一定的預(yù)測(cè)能力。實(shí)際上這是追求高精細(xì)度的油藏地質(zhì)模型，一般為二次采油中后 期調(diào)整及三次采油實(shí)施所需求。依據(jù)油藏描述規(guī)模的地質(zhì)模型分類。為配合油藏模擬進(jìn)行不同開(kāi)發(fā)問(wèn)題的研究，實(shí)際工作經(jīng)常需要建 立不同規(guī)模的地質(zhì)模型，常用的有： 一維單井地質(zhì)模型 三維砂體模型 三維油藏整體摸型 二維砂體剖面模型 二維層系剖面模型 二維層內(nèi)隔層模型 二維砂體平面模型 三維井組模型 三維層

4、內(nèi)隔層模型、通常的建模原理和方法地下地質(zhì)工作中，油藏地質(zhì)模型建模技術(shù)中的關(guān)鍵點(diǎn)，是如何根據(jù)已知的控制點(diǎn)資料內(nèi)插、外推資 料點(diǎn)間及以外的油藏特性。根據(jù)這一特點(diǎn)，建立油藏地質(zhì)模型方法可分兩大類：確定性的和隨機(jī)性的。目前通行的軟件一般是把整個(gè)油藏網(wǎng)塊化；先建立井模型，把各井同層位網(wǎng)塊等時(shí)對(duì)比相連建立層模型，以同層位網(wǎng)塊高程表征油藏構(gòu)造特征，以非儲(chǔ)層網(wǎng)塊分隔的儲(chǔ)層網(wǎng)塊表征儲(chǔ)層的格架，以儲(chǔ)層網(wǎng)塊 中記入各種儲(chǔ)層屬性的量值表征這些參數(shù)空間的分布和非均質(zhì)面貌。網(wǎng)塊尺寸的大小反映模型的粗細(xì)程 度；屬性量值的精度，特別是無(wú)資料控制點(diǎn)處的內(nèi)插外推值的精度則反映模型的精度。1. 確定性建模原理及方法（1）確定性建模

5、原理 確定性建模方法認(rèn)為資料控制點(diǎn)間的插值是唯一解，確定性的。傳統(tǒng)地質(zhì)工作方法的內(nèi)插編圖，就屬 于這一類?？死锝鹱鲌D和一些數(shù)學(xué)地質(zhì)方法作圖也屬這一類建模方法。開(kāi)發(fā)地震的儲(chǔ)層解釋成果和水平井沿層直接取得的數(shù)據(jù)或測(cè)井解釋成果，都是確定性建模的重要依據(jù)?？死锝鸱椒ㄔ诘刭|(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，從數(shù)學(xué)角度抽象來(lái)說(shuō)， 它是一種對(duì)空間分布數(shù)據(jù)求最優(yōu)、線性、無(wú)偏內(nèi)插估計(jì)量(Best Linear Un biased Estimation，簡(jiǎn)寫為 BLUE的方法。較常規(guī)方法而言，它的優(yōu)點(diǎn)在于不僅考慮了各已知數(shù)據(jù)點(diǎn)的空間相關(guān)性，而且在給出待估計(jì)點(diǎn)的數(shù)值的同時(shí)，還能 給出表示估計(jì)精度的方差。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展完

6、善，克里金方法已經(jīng)有了好幾個(gè)變種，如普通克里金法、泛 克里金法、析取克里金法、對(duì)數(shù)正態(tài)克里金法、協(xié)同克里金法、因子克里金法等，這些方法分別用于不同 的場(chǎng)合。下面以滿足二階平穩(wěn)假設(shè)時(shí)采用的普通克里金法來(lái)說(shuō)明其基本思想。如果EZ(x)為未知常數(shù)，則為普通克里金。設(shè)Zj(i =1,2,，n)是一組離散的信息樣品數(shù)據(jù)。為了估計(jì)一個(gè)未知值點(diǎn)的值，采用線性估計(jì)量為：nZ* 二 ''入Zvi ii 3式中：入i為權(quán)系數(shù)，乙為已知點(diǎn)的值。要求出權(quán)系數(shù) 九(i =1,2,，n)使得Z；為Z(V)的無(wú)偏、最小估計(jì)方差的估計(jì)量，及普通克里金方差二：。1.無(wú)偏性條件N若要使zV*為乙的無(wú)偏估計(jì)，即要求

7、a入=1因?yàn)?EZv"vEZ(x)dx 二 mV又因E ZV = E 送.N所以要使E ZJ= E ZV，就有a入=1。=12.最優(yōu)性條件(即估計(jì)方差最小條件)估計(jì)方差為_(kāi)n _n n腎二 C(V,V)-2、入iC(Xi,V) '、入i 入jC(心 yjimim jmN在無(wú)偏條件二j = 1下，要求出cr 2e達(dá)到極小的權(quán)系數(shù) 入i(i=1 , 2,，n)，這是個(gè)求條件極值的問(wèn)iT題，要用拉格朗日乘數(shù)法。r n令F =暉-2艸瓦再-1 ,求F對(duì)入i及卩的偏導(dǎo)，并整理得:遲入jC(Xi,Xj) 4=C(Xi,V)i=1,2,，nn瓦j =1上式為n+1個(gè)方程的普通克里格方程組。

8、該方程組有n+ 1個(gè)未知數(shù)和n+ 1個(gè)方程組，因此是有解的。根據(jù)克里金方法求得各網(wǎng)格點(diǎn)的估計(jì)值后即可以用圖形函數(shù)庫(kù)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)來(lái)繪制三維圖。(2 )儲(chǔ)層三維地質(zhì)建模方法及步驟儲(chǔ)層三維建模的步驟：油藏剖面a構(gòu)造圖砂巖等厚圖砂巖頂面形態(tài)等孔圖等滲圖等飽和度圖砂體連通圖柵狀圖三維建模流程圖 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)來(lái)源：巖心、測(cè)井、地震、試井、開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)。從建模內(nèi)容來(lái)看，基本數(shù)據(jù)類型包括以下四類：坐標(biāo)數(shù)據(jù)；分層數(shù)據(jù)；斷層數(shù)據(jù)；儲(chǔ)層參數(shù)數(shù)據(jù)。 儲(chǔ)層數(shù)據(jù)又分為以下三種：井眼儲(chǔ)層數(shù)據(jù)；巖心分析和測(cè)井解釋一硬數(shù)據(jù)：包括井內(nèi)相、砂體、隔夾層、孔隙度、滲透率、含 油飽和度等數(shù)據(jù)，即井模型。地震儲(chǔ)層數(shù)據(jù)：主要為速度、波阻抗、頻

9、率等，為儲(chǔ)層建模的軟數(shù)據(jù)。試井(包括地層測(cè)試)儲(chǔ)層數(shù)據(jù)：其一為儲(chǔ)層連通性信息，可作為儲(chǔ)層建模的硬數(shù)據(jù)；其二為儲(chǔ)層 參數(shù)數(shù)據(jù)，因它為井筒周圍一定范圍內(nèi)的滲透率平均值，精度相對(duì)較低，一般做為儲(chǔ)層建模的軟數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)集成及質(zhì)量檢查數(shù)據(jù)集成是多學(xué)科綜合一體化儲(chǔ)層表征和建模的重要前提。集成各種不同比例尺、不同來(lái)源的數(shù)據(jù) （井?dāng)?shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)、試井?dāng)?shù)據(jù)、二維圖形數(shù)據(jù)等） ，形成統(tǒng)一的儲(chǔ)層建模數(shù)據(jù)庫(kù)，以便于綜合利用各種 資料對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行一體化分析和建模。對(duì)不同數(shù)據(jù)來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查也是儲(chǔ)層建模的十分重要的環(huán)節(jié)。為了提高儲(chǔ)層建模精度，必 須盡量保證用于建模的原始數(shù)據(jù)特別是硬數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性，而應(yīng)用錯(cuò)誤的原始數(shù)

10、據(jù)進(jìn)行建模不可能得到 符合地質(zhì)實(shí)際的儲(chǔ)層模型。 構(gòu)造模型的建立 構(gòu)造模型反映儲(chǔ)層的空間格架。因此，在建立儲(chǔ)層屬性的空間分布之前，應(yīng)進(jìn)行構(gòu)造建模。構(gòu)造模 型由斷層模型和層面模型組成。 儲(chǔ)層參數(shù)模型建立 在構(gòu)造模型基礎(chǔ)上，建立儲(chǔ)層屬性的三維分布數(shù)值模型。 在構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上，利用井?dāng)?shù)據(jù)和（或）地震數(shù)據(jù)，按照一定的插值（或模擬）方法對(duì)每個(gè)三維 網(wǎng)塊進(jìn)行賦值，建立儲(chǔ)層屬性（離散和連續(xù)屬性）的三維數(shù)據(jù)體，即儲(chǔ)層數(shù)值模型。模型網(wǎng)塊尺寸越小， 標(biāo)志著模型越細(xì)；每個(gè)網(wǎng)塊上參數(shù)值與實(shí)際誤差值越小，標(biāo)志著模型的精度越高。 模型精度及可信度分析 資料豐富程度及解釋精度：資料豐富程度不同，所建模型精度亦不同。對(duì)于給定

11、的工區(qū)及給定的賦值 方法，可用的資料越豐富，所建模型精度越高。另一方面，對(duì)于已有的原始資料，其解釋的精度亦嚴(yán)重影 響儲(chǔ)層模型的精度。如沉積相類型的確定、測(cè)井資料的解釋精度，等等。賦值方法：賦值方法很多，就井間插值（或模擬）而言，有傳統(tǒng)的插值方法（如中值法、反距離平 方法等）、各種克里金方法等。不同的賦值方法將產(chǎn)生不同精度的儲(chǔ)層模型。因而，建模方法的選擇是儲(chǔ) 層建模的關(guān)鍵。此外，建模人員的技術(shù)水平，包括儲(chǔ)層地質(zhì)理論水平及對(duì)工區(qū)地質(zhì)的掌握程度、計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平及 對(duì)建模軟件的掌握程度等，也是影響儲(chǔ)層模型精度的因素。 建立數(shù)值模型即三維數(shù)據(jù)體圖形顯示 主要包括三維圖形顯示、任意旋轉(zhuǎn)、不同方向切片、從不

12、同角度顯示儲(chǔ)層的外部形態(tài)及其內(nèi)部特點(diǎn)， 地質(zhì)人員和油藏管理人員可據(jù)此三維圖件進(jìn)行三維儲(chǔ)層非均質(zhì)分析和進(jìn)行油藏開(kāi)發(fā)管理。 據(jù)三維儲(chǔ)層模型進(jìn)行油氣儲(chǔ)量計(jì)算 主要包括如下研究?jī)?nèi)容：層總體積；儲(chǔ)層總體積以及不同相（或流動(dòng)單元）的體積；儲(chǔ)層孔隙體積 及含烴孔隙體積；油氣體積及油氣儲(chǔ)量；連通體積（連通的儲(chǔ)層巖石體積、孔隙體積及油氣儲(chǔ)量） ；可采 曰.儲(chǔ)量； 儲(chǔ)層數(shù)值模型輸出應(yīng)用與油藏?cái)?shù)值模擬 一般需要對(duì)儲(chǔ)層數(shù)值模型進(jìn)行模型粗化，使細(xì)網(wǎng)格的精細(xì)地質(zhì)模型“轉(zhuǎn)化”為粗網(wǎng)格模型，使等效 粗網(wǎng)格模型能反映原模型的地質(zhì)特征及流動(dòng)響應(yīng)。2隨機(jī)建模原理及方法所謂隨機(jī)建模（ Stochastic Modeling ）就是以

13、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)，綜合地質(zhì)學(xué)、沉積學(xué)等學(xué)科的現(xiàn)有知 識(shí)， 根據(jù)巖心分析、 測(cè)井解釋、 地震勘探、 生產(chǎn)動(dòng)態(tài)以及露頭觀察等多種來(lái)源的已知數(shù)據(jù)， 對(duì)沉積相單元、 巖相、砂體、斷層、裂縫或具體的流動(dòng)單元的空間分布以及物性參數(shù)在空間的變化性進(jìn)行模擬，從而產(chǎn)生 一系列等概率的儲(chǔ)層一維或多維圖象或?qū)崿F(xiàn)。這些實(shí)現(xiàn)表達(dá)了儲(chǔ)層各種尺度的變化特征和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是高 分辨率的、數(shù)字化的、定量的儲(chǔ)層表征方式，而且易于在計(jì)算機(jī)上重復(fù)產(chǎn)生多個(gè)這樣的實(shí)現(xiàn)。每個(gè)實(shí)現(xiàn)都 是對(duì)現(xiàn)實(shí)的合理抽樣，實(shí)現(xiàn)之間的差別反映了由于資料缺乏等原因引起的不確定性。（1）儲(chǔ)層隨機(jī)建模原理隨機(jī)建模就是對(duì)于一個(gè)非均質(zhì)場(chǎng)中變量Z（u）的分布，人工合成反映

14、Z（u）空間分布等概率的模型過(guò)程。如果模擬中，每個(gè)實(shí)現(xiàn)在它的已知點(diǎn)位置處的值與原來(lái)的樣品值一致，則稱之為條件模擬。所謂等概 率是指模擬的各個(gè)實(shí)現(xiàn)，其總體的統(tǒng)計(jì)量符合樣品或理論的統(tǒng)計(jì)量，這里的統(tǒng)計(jì)量是指直方圖、累積頻率 圖、變異函數(shù)等。由于對(duì)應(yīng)每個(gè)模擬點(diǎn)都有一個(gè)分布，所以，對(duì)預(yù)測(cè)值不確定性就有一個(gè)定量的描述，可 以指出預(yù)測(cè)值在某一區(qū)間的概率。隨機(jī)建模方法承認(rèn)地質(zhì)參數(shù)的分布有一定的隨機(jī)性，而人們對(duì)它的認(rèn)識(shí) 總會(huì)存在一些不確定的因素，因此建立地質(zhì)模型時(shí)考慮這些隨機(jī)性引起的多種可能出現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)，供地質(zhì)人 員選擇。利用隨機(jī)模擬技術(shù)來(lái)進(jìn)行井間橫向預(yù)測(cè)，能定量地、較真實(shí)地反映地質(zhì)參數(shù)在空間的相互影響、 分布以

15、及非均質(zhì)性，該技術(shù)已和露頭研究、高分辨率地震一起成為建立三維儲(chǔ)層定量地質(zhì)模型的三大技術(shù)， 促進(jìn)了油藏描述向定量化和精細(xì)化方向發(fā)展，同時(shí)隨機(jī)模擬技術(shù)可用于對(duì)斷層帶及斷裂類型的識(shí)別和研 究。（2）隨機(jī)建模方法 離散型模型用來(lái)描述離散性的地質(zhì)特征，如砂體的分布，隔層的分布，巖石類型的分布等。 連續(xù)型模型用來(lái)描述儲(chǔ)層參數(shù)連續(xù)變化的特性，如孔隙度、滲透率、飽和度的空間分布。近年來(lái)已分別發(fā)展了 一些具體算法，并有相應(yīng)軟件。常用隨機(jī)建模技術(shù)表模型技術(shù)種類方法算法離 散 型 模 型以 目 標(biāo) 物 體 基 礎(chǔ)條 件 模 擬示點(diǎn)性過(guò)程法馬爾科夫隨機(jī)域法截?cái)喔咚狗▋牲c(diǎn)直方圖法指標(biāo)模擬法非條件模擬布爾法連 續(xù) 型 模

16、 型以 象 元 為 基 礎(chǔ)條 件 模 擬模擬退火模擬法順序指標(biāo)模擬法分形隨機(jī)函數(shù)法馬爾科夫隨機(jī)域法LU 分解法非條件模擬轉(zhuǎn)帶法隨機(jī)模擬的方法有多種，一般按照變量的特征可以分為離散型 （巖石類型的變化）和連續(xù)型（孔隙度、 滲透率等）兩大類隨機(jī)模擬方法。 常用的隨機(jī)模擬算法有： 順序高斯模擬，順序指示模擬，截?cái)喔咚鼓M， 概率場(chǎng)模擬，分形模擬，布爾模擬，退火模擬，示性點(diǎn)過(guò)程模擬，鑲嵌過(guò)程模擬等。不同的隨機(jī)模擬算法能反映不同的區(qū)域統(tǒng)計(jì)參數(shù)和空間特征，而且都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際運(yùn)用中必須考慮井距與被模擬的幾何形狀大小之間的相對(duì)關(guān)系。如果被模擬的幾何形狀較大（相對(duì)于井距而言），那么大多數(shù)布爾方法將會(huì)陷

17、入隨機(jī)形狀與井控制之間的不斷沖突中，因而布爾方法用于稀疏井網(wǎng)更易獲得成功。目前人們通?？?慮一種混合建模方法。在建模中，首先采用建立離散模型（主要指沉積相，砂體類型等）的算法，如布爾算法、順序指示離散型變量算法等，接著再用高斯算法，順序指示連續(xù)型變量等算法模擬相帶內(nèi)的巖石物理 性質(zhì)，如孔隙度或滲透率的分布，如有必要最后還可以用模擬退火算法進(jìn)行優(yōu)化。常見(jiàn)隨機(jī)模擬方法的比較表隨機(jī)模擬方法變量類型適用條件評(píng)述分類名稱以目標(biāo)物 體為單元布爾方法離散型可以重復(fù)而易描述的形狀，主要用 于勘探早期砂體和泥巖夾層描述原理簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，易將沉積學(xué)知識(shí)溶 入模擬中；難于條件化示性點(diǎn)過(guò)程離散型可以重復(fù)而易描述的形

18、狀，如河道 等模擬的結(jié)果直觀上更容易接受，符合地質(zhì) 規(guī)律；難以完全條件化，數(shù)學(xué)模型復(fù)雜以象元為模擬單元順序高斯連續(xù)型變量必須是正態(tài)或多元正態(tài)分布， 要計(jì)算變差函數(shù)計(jì)算速度快，數(shù)學(xué)上具有一致性；很難考 慮間接信息，要求變量服從正態(tài)分布截?cái)喔咚闺x散型變量必須是正態(tài)或多元正態(tài)分布適合解決具有排序分布的相組合順序指示模擬連續(xù)和離散型主要用于滲透率和微相的分布，要知道各指示類型的變差函數(shù)能綜合多種信息，適合解決極值分布問(wèn)題； 計(jì)算量大，需要推斷很多協(xié)方差函數(shù)模擬退火連續(xù)和離散要構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，通常都包括變差 函數(shù)在內(nèi)能綜合多種信息，是最靈活的隨機(jī)模擬方 法；計(jì)算量大，不易收斂分形隨機(jī)模擬連續(xù)型變量具分形特

19、征，如滲透率、裂縫 的分布快速和經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)；難考慮間接信息（3）儲(chǔ)層隨機(jī)建模步驟儲(chǔ)層隨機(jī)建模主要利用的信息是測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。儲(chǔ)層隨機(jī)建模的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是把從測(cè)井解釋結(jié)果得到 的關(guān)于井筒的各種信息，再結(jié)合其它地質(zhì)資料，最后得到對(duì)整個(gè)油藏空間分布的認(rèn)識(shí)。在現(xiàn)代油藏描述中，用隨機(jī)模擬方法建立隨機(jī)模型，一般遵循以下步驟： 原始數(shù)據(jù)庫(kù)的建立原始數(shù)據(jù)庫(kù)，即基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，如坐標(biāo)數(shù)據(jù)、分層數(shù)據(jù)、斷層數(shù)據(jù)和儲(chǔ)層數(shù)據(jù)等。主要用于I建立 定性的地質(zhì)概念模型，以指導(dǎo)隨機(jī)建模的過(guò)程；n用作模擬的條件限制；川模擬參數(shù)（統(tǒng)計(jì)特征值）的確 定；w建立模型的構(gòu)造格架。 建立定性的地質(zhì)概念模型根據(jù)原始數(shù)據(jù)庫(kù)及其它基礎(chǔ)地質(zhì)資料，建立定性

20、的地質(zhì)概念模型，如沉積相分布模型、砂體連續(xù)性模 型等。定性的地質(zhì)概念模型的建立主要是為隨機(jī)建模選擇模擬方法、確定模擬參數(shù)、指導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)選等服 務(wù)。 構(gòu)造建模主要根據(jù)地震等資料，建立研究區(qū)的構(gòu)造模型。應(yīng)用高分辨層序地層學(xué)建立地層的等時(shí)間界面，為后 續(xù)的骨架模型和物性參數(shù)模型的建立做準(zhǔn)備。 地層坐標(biāo)轉(zhuǎn)換儲(chǔ)層形成以后，由于受到構(gòu)造、壓實(shí)、剝蝕等一系列地質(zhì)作用，使得儲(chǔ)層變的厚薄不均。而儲(chǔ)層特征 的分布及其持續(xù)性和有利方向是沿地層坐標(biāo)的，并不是笛卡爾坐標(biāo)。同一地層它的厚度在橫向上有變化， 但它代表的時(shí)間間隔是一樣的。因此，在進(jìn)行模擬之前，要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。模擬前把地層厚度轉(zhuǎn)換成時(shí)間 間隔，模擬時(shí)垂向上按時(shí)

21、間間隔劃分網(wǎng)格，模擬后再轉(zhuǎn)換成地層厚度。 確定模擬輸入的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)隨機(jī)模擬所需要的輸入?yún)?shù)主要包括兩類：一類為統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)；一類為條件限制參數(shù)（原始數(shù)據(jù)） 統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)包括變差函數(shù)（巖性指標(biāo)變差函數(shù)和巖石物性變差函數(shù)）特征值、概率密度函數(shù)特征值（砂巖面積或體積密度、巖石物性概率密度函數(shù)）、砂體寬厚比、長(zhǎng)寬比、分布直方圖等。若應(yīng)用分形模擬時(shí)，尚需輸入分形特征值，如：赫斯指數(shù)（H、分形變化幅度值（V0等。在模擬目標(biāo)區(qū)井點(diǎn)較多的情況下，可通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)分析確定工區(qū)本身的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)。但是，在井點(diǎn)較少的情況下，一般 很難把握儲(chǔ)層性質(zhì)和參數(shù)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)特征（尤其是水平方向變差函數(shù)、水平方向分形特

22、征、概率密度函數(shù)）砂體寬厚比、長(zhǎng)短軸比等，因此，必須通過(guò)地質(zhì)類比分析，“借用”與目標(biāo)區(qū)儲(chǔ)層成因類型相同的原型模型的統(tǒng)計(jì)特征值，即通過(guò)對(duì)原型模型的解剖，推導(dǎo)模擬目標(biāo)區(qū)儲(chǔ)層性質(zhì)（參數(shù)）的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)特征。 建立儲(chǔ)層骨架模型在構(gòu)造模型和地層坐標(biāo)變換的基礎(chǔ)上，首先建立能夠表征儲(chǔ)層較大規(guī)模非均質(zhì)性的骨架模型。這種非 均質(zhì)性主要是由不同地質(zhì)體或不同沉積相的空間分布引起的。根據(jù)地質(zhì)概念模型、研究目的及現(xiàn)有的技術(shù) 條件選擇合適的隨機(jī)模擬方法。 建立儲(chǔ)層物性參數(shù)模型 在骨架模型的基礎(chǔ)上，對(duì)不同沉積相帶內(nèi)各種物性參數(shù)分別建模。這些模型主要用來(lái)表征儲(chǔ)層各地質(zhì) 體或沉積相內(nèi)部巖石性質(zhì)小范圍的變化。 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及優(yōu)選隨機(jī)模型

23、 隨機(jī)建?？梢援a(chǎn)生大量等概率的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)之間的差別可以用來(lái)對(duì)儲(chǔ)層的不確定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外， 由于計(jì)算時(shí)間和費(fèi)用的限制，往往只選擇幾個(gè)實(shí)現(xiàn)作為數(shù)模的輸入。因此，需要從生成的大量實(shí)現(xiàn)中優(yōu)選 幾個(gè)有代表性的實(shí)現(xiàn)。通?？梢愿鶕?jù)以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇：（ 1）定性的地質(zhì)概念模型； （ 2）隨機(jī)實(shí)現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)與輸入?yún)?shù)的接近程度； （3）抽稀檢驗(yàn)，根據(jù)模擬實(shí)現(xiàn)是否忠實(shí)于未輸入模型真實(shí)的數(shù)據(jù)和特征 進(jìn)行選擇；（4）模擬實(shí)現(xiàn)是否符合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，可通過(guò)簡(jiǎn)單的二維油藏?cái)?shù)值模擬或局部的三維數(shù)模的“歷史 擬合”情況來(lái)進(jìn)行判別。 粗化及作為油藏?cái)?shù)模的輸入 由于地質(zhì)模型的網(wǎng)格劃分比較小，數(shù)模要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)有限，因此需要對(duì)優(yōu)選的

24、實(shí)現(xiàn)進(jìn)行粗化，以便作 為油藏?cái)?shù)值模擬的輸入。在粗化過(guò)程中應(yīng)盡量采用各種先進(jìn)技術(shù)，避免有用信息的損失。3、相控建模原理和方法 儲(chǔ)層隨機(jī)建模是一項(xiàng)新興的儲(chǔ)層表征技術(shù)，根據(jù)研究精度不同、資料完善程度不同以及開(kāi)發(fā)需求，隨 機(jī)建模技術(shù)能夠提供不同精細(xì)程度的儲(chǔ)層地質(zhì)模型，受到油藏工程師的親睞。目前，儲(chǔ)層隨機(jī)建模技術(shù)已 經(jīng)得到充分發(fā)展，并形成一些較成熟、合理的建模策略，在油田應(yīng)用中取得了良好的效果。相控建模策略 就是其中發(fā)展較成熟，應(yīng)用較廣的建模技術(shù)。儲(chǔ)層物性參數(shù)的分布，一直是油藏描述的關(guān)鍵問(wèn)題和難點(diǎn)。傳統(tǒng)的方法主要利用有限的井點(diǎn)數(shù)據(jù)，利 用克里金技術(shù)進(jìn)行內(nèi)推外插獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處的未知數(shù)據(jù)。這種確定性的內(nèi)推外

25、插最優(yōu)無(wú)偏技術(shù)在井點(diǎn)很 密，數(shù)據(jù)較多的情況下，可以取得較滿意的結(jié)果。但是，在數(shù)據(jù)較少情況下這種插值獲得的結(jié)果與實(shí)際差 別很大。這是因?yàn)橐环矫嫠鼪](méi)有考慮參數(shù)空間結(jié)構(gòu)性和變異性；另一方面它沒(méi)有考慮地質(zhì)作用對(duì)儲(chǔ)層物性 的控制作用。對(duì)儲(chǔ)層地質(zhì)研究近年來(lái)有了大量的定量研究總結(jié)。越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)識(shí)到沉積微相對(duì)儲(chǔ)層物性參數(shù)有 控制作用，沉積物的沉積屬性 （成分、粒度等 ）是影響儲(chǔ)層孔隙度、滲透率等物性參數(shù)的最主要因素。在建 立儲(chǔ)層物性模型時(shí)加入相的控制， 必然使模擬結(jié)果更具合理性和準(zhǔn)確性。 Damslesh 闡述了相控建模的基本 思路。首先應(yīng)用離散隨機(jī)模擬方法建立三維沉積相儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)模型，然后根據(jù)不同沉積相（

26、砂體類型 ）的儲(chǔ)層參數(shù)定量分布規(guī)律，分相 （或砂體類型 ）進(jìn)行連續(xù)變量的隨機(jī)模擬，建立三維儲(chǔ)層參數(shù)分布模型。具體步驟 如下：首先，利用能夠獲得的有限鉆井的定量資料。研究工區(qū)是否存在沉積微相對(duì)物性參數(shù)的明顯控制。在 單并相分析基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計(jì)方法，統(tǒng)計(jì)各微相內(nèi)物性參數(shù)的平均值、均方差列成表格后比較。如果各微 相的上述統(tǒng)計(jì)參數(shù)表現(xiàn)出明顯的差異，表明沉積微相控制了物性參數(shù)展布，對(duì)物性建模時(shí)應(yīng)該加入相的控 制。然后，利用序貫指示模擬技術(shù)建立微相的骨架模型。 最后，建立各沉積微相的相控模型，使用能夠獲得的有限井的巖心分析或測(cè)井解釋定量資料，獲得不 同微相物性參數(shù)分布規(guī)律。對(duì)不同微相采用高斯模擬技術(shù)建立物

27、性空間分布模型。順序指示模擬方法可以在模擬時(shí)對(duì)不同的變量采用不同的變差函數(shù)，從而在模擬過(guò)程中同時(shí)考慮不 同變量的各自特點(diǎn)，所以一般選用該方法對(duì)微相進(jìn)行模擬。對(duì)于物性參數(shù)，由于順序高斯模擬是應(yīng)用廣 泛的連續(xù)性變量的隨機(jī)模擬方法，該方法被認(rèn)為是模擬連續(xù)型變量的首選方法。因此，針對(duì)不同微相采 用順序高斯模擬分別進(jìn)行模擬。下面對(duì)這兩種方法分別加以介紹。（ 1 ）順序模擬的基本原理順序模擬的基本思路是沿著給定的隨機(jī)路徑順序地求取各網(wǎng)格點(diǎn)的局部條件概率分布（Icdf）,然后從Icdf中隨機(jī)抽取模擬值?；舅惴ㄈ鐖D8 - 3所示的。 隨機(jī)地選擇一個(gè)還沒(méi)有被模擬的網(wǎng)格點(diǎn)。 在該處估計(jì)局部條件概率分布（LCPD

28、 ）。 從LCPD中隨機(jī)地抽取一個(gè)值。 把新模擬的值包括到條件數(shù)據(jù)集中。 重復(fù)步驟一，直到所有的網(wǎng)格點(diǎn)都被模擬。實(shí)際上，在各種順序過(guò)程的唯一重要差別在于估計(jì)LCPD的方法。任何一個(gè)可以進(jìn)行 LCPD估計(jì)的技術(shù)都能當(dāng)作順序模擬的基礎(chǔ)。例如，多元高斯克里金產(chǎn)生一個(gè)LCPD估值，是通過(guò)假定它符合典型的鐘形正態(tài)分布并且估計(jì)它的平均值和標(biāo)準(zhǔn)方差而得到的。這是圖9-3中所用的方法。在多元高斯克里金用于一個(gè)順序模擬過(guò)程時(shí)，這個(gè)算法通常叫作順序高斯模擬。指示克里金是另一種能用來(lái)估計(jì)LCPD的技術(shù),使用這種方法，不需要做分布形態(tài)的假設(shè)，它通過(guò)直接估計(jì)低于一系列閥值的概率或直接估計(jì)在一個(gè)離 散類型集中的概率來(lái)估計(jì)

29、 LCPD，當(dāng)這種方法用于順序模擬時(shí)，這個(gè)算法通常叫做順序指示模擬。（2）順序指示模擬順序指示模擬既可用于離散變量，又可用于連續(xù)變量的隨機(jī)模擬。該方法不需要對(duì)原始條件數(shù)據(jù)分 布的參數(shù)形式作任何假設(shè)，而是在現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)一系列的門檻值把條件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成指示數(shù)據(jù)。根據(jù)各離散變量的指示變差函數(shù)，采用指示克里金法對(duì)每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處的局部條件概率分布（LCPD ）進(jìn)行估計(jì)。其主要特點(diǎn)是變量的指示變換，指示克里金和順序模擬算法。在進(jìn)行模擬計(jì)算之前，首先要進(jìn)行指示變換，即根據(jù)不同的門檻值把原始數(shù)據(jù)編碼成0或1的過(guò)程。設(shè)Z（X）為X處的參數(shù)值對(duì)于門檻值為 Zo的指示變換可寫成Z乞ZoZZo廣1l(Zo,Z)

30、 一0假定對(duì)變量Z進(jìn)行觀測(cè)時(shí)外界條件不變，對(duì)變量 Z進(jìn)行n次觀測(cè)，得到Zi（i=i 2 .n）。當(dāng)n值較大時(shí)，可 以用Zi<Z0的個(gè)數(shù)與n的比值來(lái)表示變量 Z<Z0的概率。在實(shí)際地質(zhì)研究中，在某一點(diǎn)上對(duì)變量一般只取一個(gè)觀測(cè)值。通常我們已經(jīng)假定隨機(jī)過(guò)程是二階平穩(wěn)的。因此，當(dāng)樣本容量n較大時(shí)，我們可以利用 乙（第i個(gè)樣本的變量值）<Zo的個(gè)數(shù)與樣本容量n的比值來(lái)表示變量ZiiZo的概率，即F Z0,Z |(n)PZ“ 1 n汐0|(n"二I(Z0, Zi)對(duì)于類型變量，同樣可進(jìn)行指示變換，對(duì)于模擬目標(biāo)區(qū)內(nèi)的每一類相，當(dāng)它出現(xiàn)于某一位置時(shí)，指示變量為1，否則為0 （即出現(xiàn)

31、其它相類型時(shí)，該相的指示值為0）。指示值也可以是地質(zhì)家的解釋和推斷，因此，可把不同種類和精度的信息都轉(zhuǎn)化成1和0的數(shù)據(jù)，從而可以進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合。順序指示模擬采用指示克里金來(lái)估計(jì)LCPD ,指示克里金不同于其他克里金方法，它主要用作指示預(yù) 測(cè)。該方法通常取待估樣品周圍一定范圍內(nèi)的樣品來(lái)進(jìn)行估計(jì)，根據(jù)樣品的相對(duì)間位置及承載的大小而賦予不同的權(quán)值。此時(shí)，上式可以寫成nF'z,x|(n).；J|(z,x)a/z,x) l(z,xji=1其中l(wèi)l(z,x)為預(yù)測(cè)的量，ai(z, x)為權(quán)值，它可通過(guò)解下列方程組求得nx ai z, x Ci 乙 XiXj 卜' iz, x =Ci z, x

32、Xj , j =1,2 ni Xn、ai 乙 xi； = 1i丄就某一位置來(lái)說(shuō)，對(duì)于每一個(gè)門檻值都對(duì)應(yīng)著一個(gè)方程組。在變量Z的變化范圍內(nèi)，我們可以用K個(gè)門檻值對(duì)該范圍離散化，因此要求解K個(gè)方程組才能求出離散的累計(jì)分布函數(shù)FZk,x|(n)，對(duì)于Zk,Zk1 1之間的累計(jì)分布函數(shù)值可以用線性插值等插值方法求得，這樣就求出了待估處的局部條件概率分布。離散變量的模擬應(yīng)用順序指示模擬對(duì) K個(gè)離散變量Sk(k=1,2，,K)進(jìn)行條件模擬，可按以下步驟進(jìn)行： 將離散變量Sk進(jìn)行指示變換，變換成指示變量。設(shè)ik(u)是Sk的指示值，當(dāng)uSk時(shí)ik(u)為1否則為0。所有的樣品均保證 K個(gè)離散變量是相互排斥的，即保證下列關(guān)系式成立。ik(u)ik(u) =0,-k=kKi k(u) - 1k m 計(jì)算每種指示變量ik(u)的指示變差函數(shù)，如果原始數(shù)據(jù)有叢聚效應(yīng)時(shí)應(yīng)先進(jìn)行數(shù)據(jù)去叢聚效應(yīng)處理。 進(jìn)行順序模擬，模擬的主要步驟如下：a確定隨機(jī)訪問(wèn)每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)路徑。指定估計(jì)網(wǎng)格點(diǎn)的鄰域條件數(shù)據(jù)(包括原始y數(shù)據(jù)和先前模擬的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的y值)的個(gè)數(shù)(最大值和最小值)。b對(duì)指示變量ik(u)應(yīng)用指示克里金來(lái)估計(jì)該節(jié)點(diǎn)處的變量類型屬于Sk的概率。例如當(dāng)采用簡(jiǎn)單指示克里金時(shí)，Sk在節(jié)點(diǎn)u的概率為：nProb*lk(u) =1|(n)二 pk