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1、三維地質(zhì)建模方法2005年4月 地下儲(chǔ)層是在三維空間分布的。地下儲(chǔ)層是在三維空間分布的。 人們習(xí)慣于用二維圖形(各種小層平面圖、人們習(xí)慣于用二維圖形(各種小層平面圖、油層剖面圖)及準(zhǔn)三維圖件(柵狀圖)來描述油層剖面圖)及準(zhǔn)三維圖件(柵狀圖)來描述三維儲(chǔ)層,如用平面滲透率等值線圖來描述三維儲(chǔ)層,如用平面滲透率等值線圖來描述一一套(或一層)套(或一層)儲(chǔ)層的滲透率分布。儲(chǔ)層的滲透率分布。 顯然,這種描述存在一定的局限性,關(guān)鍵顯然,這種描述存在一定的局限性,關(guān)鍵是掩蓋了儲(chǔ)層的是掩蓋了儲(chǔ)層的層內(nèi)層內(nèi)非均質(zhì)性乃至非均質(zhì)性乃至平面平面非均質(zhì)非均質(zhì)性。性。建模目的建模目的 80年代以后,國(guó)外利用計(jì)算機(jī)技術(shù),

2、逐年代以后,國(guó)外利用計(jì)算機(jī)技術(shù),逐步發(fā)展出一套利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和顯示的三維步發(fā)展出一套利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和顯示的三維儲(chǔ)層模型,即把儲(chǔ)層模型,即把儲(chǔ)層三維網(wǎng)塊化儲(chǔ)層三維網(wǎng)塊化(3D griding)后,對(duì)后,對(duì)各個(gè)網(wǎng)塊各個(gè)網(wǎng)塊(grid)賦以各自的參數(shù)值賦以各自的參數(shù)值,按,按三維空間分布位置存入計(jì)算機(jī)內(nèi),形成了三三維空間分布位置存入計(jì)算機(jī)內(nèi),形成了三維數(shù)據(jù)體,這樣就可以進(jìn)行儲(chǔ)層的三維顯示,維數(shù)據(jù)體,這樣就可以進(jìn)行儲(chǔ)層的三維顯示,可以任意可以任意切片切片和和切剖面切剖面(不同層位、不同方向不同層位、不同方向剖面剖面),以及進(jìn)行各種運(yùn)算和,以及進(jìn)行各種運(yùn)算和分析分析。建模目的建模目的 三維儲(chǔ)層建模不等同

3、于儲(chǔ)層的三維圖形顯示三維儲(chǔ)層建模不等同于儲(chǔ)層的三維圖形顯示。從本質(zhì)上講,三維儲(chǔ)層建模是從三維的角度對(duì)從本質(zhì)上講,三維儲(chǔ)層建模是從三維的角度對(duì)儲(chǔ)儲(chǔ)層進(jìn)行定量的研究層進(jìn)行定量的研究并建立其并建立其三維模型三維模型。 核心是對(duì)核心是對(duì)井間儲(chǔ)層井間儲(chǔ)層進(jìn)行多學(xué)科綜合一體化、進(jìn)行多學(xué)科綜合一體化、三維三維定量化定量化及及可視化可視化的的預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)。 建模目的建模目的 與傳統(tǒng)的二維儲(chǔ)層研究相比,三維儲(chǔ)層建與傳統(tǒng)的二維儲(chǔ)層研究相比,三維儲(chǔ)層建模具有以下明顯的優(yōu)勢(shì):模具有以下明顯的優(yōu)勢(shì):(1)能更客觀地描述儲(chǔ)層)能更客觀地描述儲(chǔ)層,克服了用二維圖,克服了用二維圖件描述三維儲(chǔ)層的局限性。三維儲(chǔ)層建摸可從件描述三維

4、儲(chǔ)層的局限性。三維儲(chǔ)層建摸可從三維空間上定量地表征儲(chǔ)層的非均質(zhì)性,從而三維空間上定量地表征儲(chǔ)層的非均質(zhì)性,從而有利于油田勘探開發(fā)工作者進(jìn)行合理的油藏評(píng)有利于油田勘探開發(fā)工作者進(jìn)行合理的油藏評(píng)價(jià)及開發(fā)管理。價(jià)及開發(fā)管理。建模目的建模目的 (3)有利于三維油藏?cái)?shù)值模擬。)有利于三維油藏?cái)?shù)值模擬。三維油藏三維油藏?cái)?shù)值模擬要求一個(gè)把數(shù)值模擬要求一個(gè)把油藏各項(xiàng)特征參數(shù)油藏各項(xiàng)特征參數(shù)在三維在三維空間上的分布定量表征出來的地質(zhì)模型??臻g上的分布定量表征出來的地質(zhì)模型。粗化粗化的三維儲(chǔ)層地質(zhì)模型可直接作為油藏?cái)?shù)值模擬的三維儲(chǔ)層地質(zhì)模型可直接作為油藏?cái)?shù)值模擬的輸入的輸入,而油藏?cái)?shù)值模擬成敗的關(guān)鍵在很大程,而油

5、藏?cái)?shù)值模擬成敗的關(guān)鍵在很大程度上取決于三維儲(chǔ)層地質(zhì)模型的準(zhǔn)確性。度上取決于三維儲(chǔ)層地質(zhì)模型的準(zhǔn)確性。建模目的建模目的儲(chǔ)層儲(chǔ)層地質(zhì)模型地質(zhì)模型儲(chǔ)層概念模型儲(chǔ)層概念模型儲(chǔ)層靜態(tài)模型儲(chǔ)層靜態(tài)模型儲(chǔ)層預(yù)測(cè)模型儲(chǔ)層預(yù)測(cè)模型不同勘探開發(fā)階段的儲(chǔ)層建模不同勘探開發(fā)階段的儲(chǔ)層建模油藏評(píng)價(jià)階段及油藏評(píng)價(jià)階段及開發(fā)設(shè)計(jì)階段開發(fā)設(shè)計(jì)階段開發(fā)方案實(shí)施及油開發(fā)方案實(shí)施及油藏管理階段藏管理階段注水開發(fā)中后期及注水開發(fā)中后期及三次采油階段三次采油階段 1. 油藏評(píng)價(jià)階段及開發(fā)設(shè)計(jì)階段油藏評(píng)價(jià)階段及開發(fā)設(shè)計(jì)階段基礎(chǔ)資料:基礎(chǔ)資料:大井距的探井和評(píng)價(jià)井資料(巖心、大井距的探井和評(píng)價(jià)井資料(巖心、測(cè)井、測(cè)試資料)及地震資料。測(cè)井

6、、測(cè)試資料)及地震資料。模型精度:模型精度:所建模型的分辨率相對(duì)較低(主要是所建模型的分辨率相對(duì)較低(主要是垂向分辨率相對(duì)較低)垂向分辨率相對(duì)較低) 粗網(wǎng)格的靜態(tài)模型粗網(wǎng)格的靜態(tài)模型 概念模型概念模型 不同勘探開發(fā)階不同勘探開發(fā)階段的儲(chǔ)層建模段的儲(chǔ)層建模儲(chǔ)層概念模型儲(chǔ)層概念模型 針對(duì)某一種針對(duì)某一種沉積類型沉積類型或或成因類型成因類型的儲(chǔ)層,的儲(chǔ)層,把它把它具代表性的特征具代表性的特征抽象出來,加以抽象出來,加以典型化典型化和和概念化概念化,建立一個(gè)對(duì)這類儲(chǔ)層在研究區(qū)內(nèi),建立一個(gè)對(duì)這類儲(chǔ)層在研究區(qū)內(nèi)具有普遍代表意義的儲(chǔ)層地質(zhì)模型,即所謂具有普遍代表意義的儲(chǔ)層地質(zhì)模型,即所謂的概念模型。的概念模

7、型。 可滿足勘探階段油藏評(píng)價(jià)和開發(fā)設(shè)計(jì)的要求,可滿足勘探階段油藏評(píng)價(jià)和開發(fā)設(shè)計(jì)的要求,對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)評(píng)價(jià)井設(shè)計(jì)井設(shè)計(jì)、儲(chǔ)量計(jì)算儲(chǔ)量計(jì)算、開發(fā)可行性評(píng)價(jià)以及開發(fā)可行性評(píng)價(jià)以及優(yōu)化油田開發(fā)方案優(yōu)化油田開發(fā)方案具有較大的意義。具有較大的意義。 2. 開發(fā)方案實(shí)施及油藏管理階段開發(fā)方案實(shí)施及油藏管理階段基礎(chǔ)資料基礎(chǔ)資料: 開發(fā)井網(wǎng)開發(fā)井網(wǎng)+評(píng)價(jià)井評(píng)價(jià)井+地震資料地震資料模型精度模型精度:所建儲(chǔ)層模型精度較高:所建儲(chǔ)層模型精度較高 不同勘探開發(fā)階不同勘探開發(fā)階段的儲(chǔ)層建模段的儲(chǔ)層建模儲(chǔ)層靜態(tài)模型儲(chǔ)層靜態(tài)模型 針對(duì)某一具體油田針對(duì)某一具體油田(或開發(fā)區(qū)或開發(fā)區(qū))的一個(gè)的一個(gè)(或或)一套儲(chǔ)層,將其一套儲(chǔ)層,將其儲(chǔ)

8、層特征儲(chǔ)層特征在三維空間上的在三維空間上的變變化化和和分布分布如實(shí)地加以描述而建立的地質(zhì)模型,如實(shí)地加以描述而建立的地質(zhì)模型,稱為儲(chǔ)層靜態(tài)模型。稱為儲(chǔ)層靜態(tài)模型。目的意義:目的意義:主要為主要為優(yōu)化開發(fā)實(shí)施方案優(yōu)化開發(fā)實(shí)施方案及及調(diào)整方調(diào)整方案案服務(wù),如確定注采井別、射孔方案、作業(yè)施服務(wù),如確定注采井別、射孔方案、作業(yè)施工、配產(chǎn)配注及油田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析等,以提高工、配產(chǎn)配注及油田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析等,以提高油田開發(fā)效益及油田采收率。油田開發(fā)效益及油田采收率。 3. 注水開發(fā)中后期及三次采油階段注水開發(fā)中后期及三次采油階段基礎(chǔ)資料基礎(chǔ)資料:加密井、檢查井:加密井、檢查井 + 動(dòng)態(tài)資料(如多井動(dòng)態(tài)資料(如

9、多井試井、示蹤劑地層測(cè)試及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料)試井、示蹤劑地層測(cè)試及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料) + 開發(fā)井網(wǎng)開發(fā)井網(wǎng)+評(píng)價(jià)井評(píng)價(jià)井+(地震資料)(地震資料)模型精度模型精度:可建立精度較高的儲(chǔ)層模型,但:可建立精度較高的儲(chǔ)層模型,但 油藏開發(fā)生產(chǎn)對(duì)儲(chǔ)層模型的精度油藏開發(fā)生產(chǎn)對(duì)儲(chǔ)層模型的精度 要求更高。要求更高。 不同勘探開發(fā)階不同勘探開發(fā)階段的儲(chǔ)層建模段的儲(chǔ)層建模儲(chǔ)層預(yù)測(cè)模型儲(chǔ)層預(yù)測(cè)模型 預(yù)測(cè)模型是比靜態(tài)模型精度更高的儲(chǔ)層地預(yù)測(cè)模型是比靜態(tài)模型精度更高的儲(chǔ)層地質(zhì)模型。它要求對(duì)質(zhì)模型。它要求對(duì)控制點(diǎn)間控制點(diǎn)間(井間井間)及及以外地區(qū)以外地區(qū)的儲(chǔ)層參數(shù)的儲(chǔ)層參數(shù)能作一定精度的內(nèi)插和外推能作一定精度的內(nèi)插和外推預(yù)測(cè)預(yù)

10、測(cè)。 精度要求:精度要求:要求在開發(fā)井網(wǎng)條件下將井間數(shù)十米甚至要求在開發(fā)井網(wǎng)條件下將井間數(shù)十米甚至數(shù)米級(jí)規(guī)模的儲(chǔ)層參數(shù)的變化及其絕對(duì)值預(yù)測(cè)出來。數(shù)米級(jí)規(guī)模的儲(chǔ)層參數(shù)的變化及其絕對(duì)值預(yù)測(cè)出來。目的意義:目的意義:剩余油分布預(yù)測(cè)剩余油分布預(yù)測(cè) 優(yōu)化注水開發(fā)調(diào)整挖潛及三次采油方案優(yōu)化注水開發(fā)調(diào)整挖潛及三次采油方案儲(chǔ)層非均質(zhì)儲(chǔ)層非均質(zhì)地質(zhì)模型地質(zhì)模型油田規(guī)模地質(zhì)模型油田規(guī)模地質(zhì)模型油藏規(guī)模地質(zhì)模型油藏規(guī)模地質(zhì)模型砂體規(guī)模地質(zhì)模型砂體規(guī)模地質(zhì)模型層規(guī)模地質(zhì)模型層規(guī)模地質(zhì)模型孔隙規(guī)模地質(zhì)模型孔隙規(guī)模地質(zhì)模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)備構(gòu)造建模構(gòu)造建模儲(chǔ)層建模儲(chǔ)層建模模型粗化模型粗化體積計(jì)算體積計(jì)算圖形顯示圖形顯示油藏

11、模擬油藏模擬建模步驟建模步驟數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)備構(gòu)造建模構(gòu)造建模儲(chǔ)層建模儲(chǔ)層建模模型粗化模型粗化體積計(jì)算體積計(jì)算圖形顯示圖形顯示油藏模擬油藏模擬建模步驟建模步驟(1)(1)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)來源:巖心、測(cè)井、地震、試井、開巖心、測(cè)井、地震、試井、開發(fā)動(dòng)態(tài)發(fā)動(dòng)態(tài) 從建模內(nèi)容來看,基本數(shù)據(jù)類型包括以下四類: 坐標(biāo)數(shù)據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù) 分層數(shù)據(jù)分層數(shù)據(jù) 斷層數(shù)據(jù)斷層數(shù)據(jù) 儲(chǔ)層數(shù)據(jù)儲(chǔ)層數(shù)據(jù)建模步驟建模步驟1.1.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)備儲(chǔ)層數(shù)據(jù)儲(chǔ)層數(shù)據(jù) 井眼儲(chǔ)層數(shù)據(jù)井眼儲(chǔ)層數(shù)據(jù):巖心分析和測(cè)井解釋-硬數(shù)據(jù)(hard data),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)地震儲(chǔ)層

12、數(shù)據(jù):主要為速度、波阻抗、頻率等,為儲(chǔ)層建模的軟數(shù)據(jù)(soft data)。 建模步驟建模步驟試井(包括地層測(cè)試)儲(chǔ)層數(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),因其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,一般作為儲(chǔ)層建模的軟數(shù)據(jù)建模步驟建模步驟(2)(2)數(shù)據(jù)集成及質(zhì)量檢查數(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。 建模步驟建模步驟 對(duì)不

13、同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查亦是儲(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)據(jù)進(jìn)行建模不可能得到符合地質(zhì)實(shí)際的儲(chǔ)層模型建模步驟建模步驟數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)備構(gòu)造建模構(gòu)造建模儲(chǔ)層建模儲(chǔ)層建模模型粗化模型粗化體積計(jì)算體積計(jì)算圖形顯示圖形顯示油藏模擬油藏模擬建模步驟建模步驟 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。2. 構(gòu)造建模構(gòu)造建模建模步驟建模步驟數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)備構(gòu)造建模構(gòu)造建模儲(chǔ)層建模儲(chǔ)層建模模型粗化模型粗化體積計(jì)算體積計(jì)算圖形顯示圖形顯示油藏模擬油藏

14、模擬建模步驟建模步驟 在構(gòu)造模型基礎(chǔ)上,建立儲(chǔ)層屬性的三維分布在構(gòu)造模型基礎(chǔ)上,建立儲(chǔ)層屬性的三維分布。 構(gòu)造模型三維網(wǎng)格化(3D griding),然后利用井?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。 網(wǎng)塊尺寸越小,標(biāo)志著模型越細(xì);每個(gè)網(wǎng)塊上參網(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)際誤差愈小,標(biāo)志著模型的精度愈高。數(shù)值與實(shí)際誤差愈小,標(biāo)志著模型的精度愈高。建模步驟建模步驟3.3.儲(chǔ)層屬性建模儲(chǔ)層屬性建模 影響儲(chǔ)層模型精度的關(guān)鍵因素影響儲(chǔ)層模型精度的關(guān)鍵因素(1)資料豐富程度及

15、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 模型精度模型精度(2)賦值方法賦值方法: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、各種隨機(jī)模擬方法等。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。(3)建模人員的技術(shù)水平建模人員的技術(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。模

16、型精度模型精度數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)備構(gòu)造建模構(gòu)造建模儲(chǔ)層建模儲(chǔ)層建模模型粗化模型粗化*圖形顯示圖形顯示油藏模擬油藏模擬建模步驟建模步驟 數(shù)值模型-即三維數(shù)據(jù)體-圖形顯示三維圖形顯示任意旋轉(zhuǎn)不同方向切片從不同角度顯示儲(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)行油藏開發(fā)管理。4. 圖形顯示圖形顯示建模步驟建模步驟目的:油藏?cái)?shù)值模擬目的:油藏?cái)?shù)值模擬 計(jì)算機(jī)內(nèi)存和速度的限制(常規(guī)的黑油模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)一般不超過30萬個(gè))。 模型粗化(Upscaling)是使細(xì)網(wǎng)格的精細(xì)地質(zhì)模型“轉(zhuǎn)化”為粗網(wǎng)格模型的過程,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)。 建

17、模步驟建模步驟6. 模型粗化模型粗化 三維儲(chǔ)層建模的三維儲(chǔ)層建模的技術(shù)技術(shù)問題已基本解決。問題已基本解決。但對(duì)于儲(chǔ)層屬性三維空間賦值的但對(duì)于儲(chǔ)層屬性三維空間賦值的精度精度,還有,還有許多問題需要解決。許多問題需要解決。三維空間賦值本質(zhì)上是三維空間賦值本質(zhì)上是井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè),其精度決定著所建模型的精,其精度決定著所建模型的精度。度。 因此,提高井間預(yù)測(cè)精度是儲(chǔ)層建模的核因此,提高井間預(yù)測(cè)精度是儲(chǔ)層建模的核心。心。儲(chǔ)層建模的基本途徑儲(chǔ)層建模的基本途徑確定性建模:確定性建模: (Deterministic modeling) 對(duì)對(duì)井間未知區(qū)井間未知區(qū)給出給出確定性的預(yù)測(cè)結(jié)果確定性的預(yù)測(cè)結(jié)果

18、 隨機(jī)建模隨機(jī)建模(Stochastic modeling) 應(yīng)用隨機(jī)模擬方法,應(yīng)用隨機(jī)模擬方法, 對(duì)對(duì)井間未知區(qū)井間未知區(qū)給出給出多種可能的預(yù)測(cè)結(jié)果多種可能的預(yù)測(cè)結(jié)果。確定的確定的不確定而需預(yù)測(cè)的不確定而需預(yù)測(cè)的建模途徑建模途徑 對(duì)井間未知區(qū)給出對(duì)井間未知區(qū)給出確定性的預(yù)測(cè)結(jié)果確定性的預(yù)測(cè)結(jié)果,即從具有確定性資料的控制點(diǎn)即從具有確定性資料的控制點(diǎn)(如井點(diǎn)如井點(diǎn))出出發(fā),推測(cè)出點(diǎn)間發(fā),推測(cè)出點(diǎn)間(如井間如井間)確定的、唯一的、確定的、唯一的、真實(shí)的儲(chǔ)層參數(shù)。真實(shí)的儲(chǔ)層參數(shù)。確定性建模確定性建模 儲(chǔ)層地震學(xué)方法儲(chǔ)層地震學(xué)方法 儲(chǔ)層沉積學(xué)方法儲(chǔ)層沉積學(xué)方法 克里金方法克里金方法 一、儲(chǔ)層地震學(xué)方法

19、儲(chǔ)層地震學(xué)方法 儲(chǔ)層地震學(xué)主要是應(yīng)用地震資料研究?jī)?chǔ)層的幾儲(chǔ)層地震學(xué)主要是應(yīng)用地震資料研究?jī)?chǔ)層的幾何形態(tài)、巖性及儲(chǔ)層參數(shù)的分布。何形態(tài)、巖性及儲(chǔ)層參數(shù)的分布。一般是針對(duì)盆地一般是針對(duì)盆地內(nèi)某區(qū)塊或有利儲(chǔ)集相帶的一套含油層段進(jìn)行研究。內(nèi)某區(qū)塊或有利儲(chǔ)集相帶的一套含油層段進(jìn)行研究。研究厚度相對(duì)較小,一般在幾米研究厚度相對(duì)較小,一般在幾米幾十米范圍內(nèi),在幾十米范圍內(nèi),在地震剖面上主要表現(xiàn)為一個(gè)反射同相軸或幾個(gè)同相地震剖面上主要表現(xiàn)為一個(gè)反射同相軸或幾個(gè)同相軸組成的反射波組。這與區(qū)域地震地層學(xué)的研究范軸組成的反射波組。這與區(qū)域地震地層學(xué)的研究范疇有所區(qū)別。疇有所區(qū)別。 儲(chǔ)層地震學(xué)主要應(yīng)用地震資料,利用地

20、震儲(chǔ)層地震學(xué)主要應(yīng)用地震資料,利用地震屬性參數(shù),如屬性參數(shù),如層速度、波阻抗、振幅層速度、波阻抗、振幅等與等與儲(chǔ)層儲(chǔ)層巖性和孔隙度巖性和孔隙度的相關(guān)性進(jìn)行橫向儲(chǔ)層預(yù)測(cè),繼的相關(guān)性進(jìn)行橫向儲(chǔ)層預(yù)測(cè),繼而建立儲(chǔ)層巖性和物性的三維分布模型。而建立儲(chǔ)層巖性和物性的三維分布模型。 三維地震資料具有覆蓋面廣、橫向采集密度三維地震資料具有覆蓋面廣、橫向采集密度大的優(yōu)點(diǎn),其大的優(yōu)點(diǎn),其主要問題是垂向分辨率低主要問題是垂向分辨率低(為主波(為主波長(zhǎng)的長(zhǎng)的1/4,一般為,一般為20米左右),比測(cè)井資料的分米左右),比測(cè)井資料的分辨率(一般辨率(一般0.5m左右)低得多。對(duì)于我國(guó)普遍存左右)低得多。對(duì)于我國(guó)普遍存在

21、的陸相儲(chǔ)層在的陸相儲(chǔ)層(以以“米級(jí)米級(jí)”規(guī)模薄層間互的砂泥規(guī)模薄層間互的砂泥巖巖)來說,來說,常規(guī)的三維地震很難分辨至單砂體規(guī)常規(guī)的三維地震很難分辨至單砂體規(guī)模,模,而僅為砂組或油組規(guī)模,而且預(yù)測(cè)的儲(chǔ)層參而僅為砂組或油組規(guī)模,而且預(yù)測(cè)的儲(chǔ)層參數(shù)數(shù)(如孔隙度、流體飽和度如孔隙度、流體飽和度)的精度較低,的精度較低,往往為往往為大層段的平均值。大層段的平均值。 分辨率問題分辨率問題 因此,在應(yīng)用三維地震資料(結(jié)合井資料和因此,在應(yīng)用三維地震資料(結(jié)合井資料和VSP資料)進(jìn)行儲(chǔ)層建模時(shí),資料)進(jìn)行儲(chǔ)層建模時(shí),所建模型的垂向網(wǎng)格所建模型的垂向網(wǎng)格較粗較粗(一般(一般20米左右,通過米左右,通過地震反演

22、地震反演技術(shù)使垂向分技術(shù)使垂向分辨率提高辨率提高 至至48米米 )。這類模型可滿足勘探階段)。這類模型可滿足勘探階段油藏評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)的要求,但較難應(yīng)用于油氣田開發(fā)。的要求,但較難應(yīng)用于油氣田開發(fā)。 但是,這一較低垂向分辨率的儲(chǔ)層模型乃至地但是,這一較低垂向分辨率的儲(chǔ)層模型乃至地震屬性(振幅、速度或波阻抗)本身,可作為高分震屬性(振幅、速度或波阻抗)本身,可作為高分辨率儲(chǔ)層建模的辨率儲(chǔ)層建模的宏觀控制(或趨勢(shì))宏觀控制(或趨勢(shì)),以便,以便綜合應(yīng)綜合應(yīng)用用井資料井資料和和地震資料地震資料建立建立垂向網(wǎng)格垂向網(wǎng)格較細(xì)較細(xì)的的儲(chǔ)層模型儲(chǔ)層模型,這比單純應(yīng)用井資料建立的儲(chǔ)層模型精度更高。這比單純應(yīng)用井

23、資料建立的儲(chǔ)層模型精度更高。地震儲(chǔ)層解釋的多解性問題地震儲(chǔ)層解釋的多解性問題 約束條件約束條件:沉積相及成巖儲(chǔ)集相:沉積相及成巖儲(chǔ)集相 約束方法約束方法:按不同相區(qū)建立地震反射參數(shù)與地質(zhì):按不同相區(qū)建立地震反射參數(shù)與地質(zhì) 信息的關(guān)系信息的關(guān)系 (應(yīng)用回歸分析或人工神(應(yīng)用回歸分析或人工神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法) 地震參數(shù):層速度、波阻抗、振幅、頻率等地震參數(shù):層速度、波阻抗、振幅、頻率等 地質(zhì)參數(shù):巖性、孔隙度等地質(zhì)參數(shù):巖性、孔隙度等 儲(chǔ)層巖性及孔隙度反演預(yù)測(cè)儲(chǔ)層巖性及孔隙度反演預(yù)測(cè)相控儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與建模相控儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與建模地震儲(chǔ)層學(xué)方法地震儲(chǔ)層學(xué)方法基礎(chǔ)基礎(chǔ):高分辨率層序地層學(xué)高分辨率層序地層

24、學(xué)-建立等時(shí)地層格架建立等時(shí)地層格架 沉積模式沉積模式指導(dǎo)砂體對(duì)比過程指導(dǎo)砂體對(duì)比過程二、儲(chǔ)層沉積學(xué)方法二、儲(chǔ)層沉積學(xué)方法 通過井間砂體對(duì)比建立儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)模型通過井間砂體對(duì)比建立儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)模型等時(shí)地層對(duì)比等時(shí)地層對(duì)比等時(shí)砂體對(duì)比等時(shí)砂體對(duì)比等時(shí)砂體的連通性分析等時(shí)砂體的連通性分析不同砂體不同砂體連續(xù)連通連續(xù)連通或或連而不通連而不通不同砂體不同砂體不連不通不連不通同一砂體同一砂體連續(xù)連通連續(xù)連通 資料、方法和技術(shù)資料、方法和技術(shù): 應(yīng)用地質(zhì)知識(shí)庫(kù)指導(dǎo)砂體對(duì)比過程應(yīng)用地質(zhì)知識(shí)庫(kù)指導(dǎo)砂體對(duì)比過程砂體幾何形態(tài)(長(zhǎng)寬比、寬厚比、砂泥比等)砂體幾何形態(tài)(長(zhǎng)寬比、寬厚比、砂泥比等)砂體連通關(guān)系(垂向疊置、側(cè)向疊

25、置、孤立狀砂體連通關(guān)系(垂向疊置、側(cè)向疊置、孤立狀應(yīng)用三維地震和井間地震信息獲取砂體砂體幾何應(yīng)用三維地震和井間地震信息獲取砂體砂體幾何形態(tài)及連通關(guān)系的宏觀信息形態(tài)及連通關(guān)系的宏觀信息應(yīng)用地層傾角測(cè)井沉積學(xué)解釋,獲取砂體定向信應(yīng)用地層傾角測(cè)井沉積學(xué)解釋,獲取砂體定向信息息通過試井(示蹤劑試井、脈沖試井等)或開發(fā)動(dòng)通過試井(示蹤劑試井、脈沖試井等)或開發(fā)動(dòng)態(tài)分析,獲取砂體連通信息態(tài)分析,獲取砂體連通信息 應(yīng)用古地形資料,幫助進(jìn)行砂體對(duì)比應(yīng)用古地形資料,幫助進(jìn)行砂體對(duì)比儲(chǔ)層沉積學(xué)方法儲(chǔ)層沉積學(xué)方法(三)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)克里金方法(三)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)克里金方法克里金方法(克里金方法(Kriging), 亦稱克里

26、金技術(shù)亦稱克里金技術(shù), 或克或克里金,是以南非礦業(yè)工程師里金,是以南非礦業(yè)工程師D.G.Krige (克里格克里格)名字命名的一項(xiàng)名字命名的一項(xiàng)實(shí)用空間估計(jì)技術(shù)實(shí)用空間估計(jì)技術(shù), 是地質(zhì)統(tǒng)是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的重要組成部分,是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的核心。計(jì)學(xué)的重要組成部分,是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的核心。 克里金方法克里金方法是一種實(shí)用的、有效的插值方法。是一種實(shí)用的、有效的插值方法。它優(yōu)于傳統(tǒng)方法(它優(yōu)于傳統(tǒng)方法(如三角剖分法,距離反比加如三角剖分法,距離反比加權(quán)法等權(quán)法等),在于),在于它不僅考慮到被估點(diǎn)位置與已它不僅考慮到被估點(diǎn)位置與已知數(shù)據(jù)位置的相互關(guān)系,而且還考慮到已知點(diǎn)知數(shù)據(jù)位置的相互關(guān)系,而且還考慮到已知點(diǎn)位

27、置之間的相互聯(lián)系位置之間的相互聯(lián)系,因此更能反映客觀地質(zhì),因此更能反映客觀地質(zhì)規(guī)律,估值精度相對(duì)較高,是定量描述儲(chǔ)層的規(guī)律,估值精度相對(duì)較高,是定量描述儲(chǔ)層的有力工具。有力工具??死锝鸱椒死锝鸱椒ㄖ饕獞?yīng)用主要應(yīng)用變差函數(shù)變差函數(shù)(或協(xié)方差函數(shù))(或協(xié)方差函數(shù))來研究在空間上既有來研究在空間上既有隨機(jī)性隨機(jī)性又有又有結(jié)構(gòu)性結(jié)構(gòu)性的變量的變量(區(qū)域化變量區(qū)域化變量)的分布。儲(chǔ)層孔隙度、滲透率、)的分布。儲(chǔ)層孔隙度、滲透率、流體飽和度、泥質(zhì)含量均為區(qū)域化變量。流體飽和度、泥質(zhì)含量均為區(qū)域化變量??死锝鸩逯悼死锝鸩逯?,即根據(jù),即根據(jù)待估點(diǎn)周圍的若干已待估點(diǎn)周圍的若干已知信息,應(yīng)用知信息,應(yīng)用變差函變

28、差函數(shù)數(shù)的性質(zhì),對(duì)估點(diǎn)的的性質(zhì),對(duì)估點(diǎn)的未知值作出未知值作出最優(yōu)最優(yōu)(估(估計(jì)方差最?。⒂?jì)方差最?。?、無偏無偏(估計(jì)值的均值與觀(估計(jì)值的均值與觀測(cè)值的均值相等)的測(cè)值的均值相等)的估計(jì)。估計(jì)。niiixzxz10*加權(quán)加權(quán) 插值插值niijniijinjxxxx1011, 1權(quán)系數(shù)可用通過求解克里金方程組來獲得權(quán)系數(shù)可用通過求解克里金方程組來獲得:K,n)關(guān)鍵是變差函數(shù)關(guān)鍵是變差函數(shù) 221xZhxZEh變差函數(shù)變差函數(shù)是區(qū)域化變量空間變異性的一種度量,反映是區(qū)域化變量空間變異性的一種度量,反映了了空間變異程度隨距離而變化空間變異程度隨距離而變化的特征。的特征。 設(shè)設(shè)Z(x)是一個(gè)隨機(jī)函數(shù)

29、,如果差函數(shù)是一個(gè)隨機(jī)函數(shù),如果差函數(shù)Z(x+ h)- Z(x)的一階矩和二階矩僅依賴于點(diǎn)的一階矩和二階矩僅依賴于點(diǎn)x+h和點(diǎn)和點(diǎn)x之差之差h(即為二即為二階平穩(wěn)或滿足內(nèi)蘊(yùn)假設(shè))階平穩(wěn)或滿足內(nèi)蘊(yùn)假設(shè)),那么定義這一差函數(shù)的方差那么定義這一差函數(shù)的方差之半為變差函數(shù),或稱半變差函數(shù)(習(xí)慣上稱為變差之半為變差函數(shù),或稱半變差函數(shù)(習(xí)慣上稱為變差函數(shù)):函數(shù)): 變差函數(shù)的參數(shù)變差函數(shù)的參數(shù) 221xZhxZEh變差變差函數(shù)函數(shù)圖圖變程變程(Range) 塊金值塊金值(Nugget)基臺(tái)值基臺(tái)值(Sill)具具不同變程不同變程的克里金插值圖象的克里金插值圖象變量的各向異性變量的各向異性幾何各向異性幾

30、何各向異性帶狀各向異性帶狀各向異性區(qū)域化變量的區(qū)域化變量的 通過區(qū)域化變量有限的空間觀測(cè)值來通過區(qū)域化變量有限的空間觀測(cè)值來構(gòu)建相應(yīng)的構(gòu)建相應(yīng)的理論變差函數(shù)模型理論變差函數(shù)模型,以表征該變量的以表征該變量的主要結(jié)構(gòu)特征主要結(jié)構(gòu)特征,即,即為區(qū)域化變量的為區(qū)域化變量的”結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析” 。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備:數(shù)據(jù)準(zhǔn)備:包括區(qū)域化變量的選取、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及包括區(qū)域化變量的選取、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及校正、數(shù)據(jù)的變換(如對(duì)滲透率進(jìn)行對(duì)數(shù)變換)、數(shù)校正、數(shù)據(jù)的變換(如對(duì)滲透率進(jìn)行對(duì)數(shù)變換)、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)(如分相對(duì)儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算平均值、方差,作據(jù)的統(tǒng)計(jì)(如分相對(duì)儲(chǔ)層參數(shù)計(jì)算平均值、方差,作直方圖、相關(guān)散點(diǎn)圖等)、直方圖、相

31、關(guān)散點(diǎn)圖等)、 叢聚數(shù)據(jù)的解串等。叢聚數(shù)據(jù)的解串等。實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)的計(jì)算:實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)是指應(yīng)用觀測(cè)值實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)是指應(yīng)用觀測(cè)值計(jì)算的變差函數(shù)。對(duì)于不同的滯后距計(jì)算的變差函數(shù)。對(duì)于不同的滯后距h h,可算出相應(yīng)可算出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)的實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)。 理論變差函數(shù)的最優(yōu)擬合理論變差函數(shù)的最優(yōu)擬合: : 在實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)圖中,在實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)圖中,點(diǎn)相對(duì)較離散,因而需要擬合出一條最優(yōu)的理論變點(diǎn)相對(duì)較離散,因而需要擬合出一條最優(yōu)的理論變差函數(shù)曲線。在最優(yōu)擬合時(shí),應(yīng)選擇合適的理論變差函數(shù)曲線。在最優(yōu)擬合時(shí),應(yīng)選擇合適的理論變差函數(shù)模型,差函數(shù)模型,同時(shí)還需進(jìn)行結(jié)構(gòu)套合,同時(shí)還需進(jìn)行結(jié)構(gòu)套合

32、,從而得到一條反映不同層從而得到一條反映不同層次(或不同空間規(guī)模)結(jié)次(或不同空間規(guī)模)結(jié)構(gòu)的、統(tǒng)一的、最優(yōu)的理構(gòu)的、統(tǒng)一的、最優(yōu)的理論變差函數(shù)曲線。論變差函數(shù)曲線。三種具基臺(tái)值的理論變差函數(shù)模型三種具基臺(tái)值的理論變差函數(shù)模型 其中,其中,c為基臺(tái)值,為為基臺(tái)值,為變程,變程,h為滯后距。接近為滯后距。接近原點(diǎn)處,變差函數(shù)呈線原點(diǎn)處,變差函數(shù)呈線性形狀,在變程處達(dá)到性形狀,在變程處達(dá)到基臺(tái)值。原點(diǎn)處變差函基臺(tái)值。原點(diǎn)處變差函數(shù)的切線在變程的數(shù)的切線在變程的2/3處處與基臺(tái)值相交與基臺(tái)值相交 ahcahahahcahSphch,5 . 05 . 13球狀模型:球狀模型:由一個(gè)真實(shí)變程和正的方差貢

33、獻(xiàn)或基臺(tái)值由一個(gè)真實(shí)變程和正的方差貢獻(xiàn)或基臺(tái)值c來確定。來確定。指數(shù)模型:指數(shù)模型:由一個(gè)真實(shí)變程(有效變程由一個(gè)真實(shí)變程(有效變程/3)和正的方差)和正的方差貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)c來確定。來確定。 ahcahExpch3exp1變差函數(shù)漸近地逼近基臺(tái)變差函數(shù)漸近地逼近基臺(tái)值。在實(shí)際變程處,變差值。在實(shí)際變程處,變差函數(shù)為函數(shù)為0.95c。模型在原模型在原點(diǎn)處為直線。點(diǎn)處為直線。高斯模型:高斯模型:由一個(gè)真實(shí)變程和正的方差貢獻(xiàn)由一個(gè)真實(shí)變程和正的方差貢獻(xiàn)c來確定。來確定。 223exp1ahch 變差函數(shù)漸近地逼近變差函數(shù)漸近地逼近基臺(tái)值。在實(shí)際變程處,基臺(tái)值。在實(shí)際變程處,變差函數(shù)為變差函數(shù)為0.95c

34、。模型在模型在原點(diǎn)處為拋物線。為一種原點(diǎn)處為拋物線。為一種連續(xù)性好但穩(wěn)定性較差的連續(xù)性好但穩(wěn)定性較差的模型。模型。冪函數(shù)模型:冪函數(shù)模型:由一個(gè)冪值和正的斜率由一個(gè)冪值和正的斜率c來確定來確定 hch. 冪函數(shù)模型為一種無基臺(tái)冪函數(shù)模型為一種無基臺(tái)值的變差函數(shù)模型。這是一種值的變差函數(shù)模型。這是一種特殊的模型。當(dāng)參數(shù)改變時(shí),特殊的模型。當(dāng)參數(shù)改變時(shí),它可以表示原點(diǎn)附近的各種形它可以表示原點(diǎn)附近的各種形狀。當(dāng)狀。當(dāng)=1時(shí),變差函數(shù)為一直時(shí),變差函數(shù)為一直線,即為線性模型,這一模型線,即為線性模型,這一模型即為著名的布朗運(yùn)動(dòng)(隨機(jī)行即為著名的布朗運(yùn)動(dòng)(隨機(jī)行走過程)的變差函數(shù)模型;當(dāng)走過程)的變差

35、函數(shù)模型;當(dāng) 1時(shí),變差函數(shù)為拋物線形狀,時(shí),變差函數(shù)為拋物線形狀,為分?jǐn)?shù)布朗運(yùn)動(dòng)為分?jǐn)?shù)布朗運(yùn)動(dòng)(fBm)的變差的變差函數(shù)模型。函數(shù)模型。 布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)分?jǐn)?shù)布朗運(yùn)動(dòng)分?jǐn)?shù)布朗運(yùn)動(dòng)分?jǐn)?shù)布朗運(yùn)動(dòng)分?jǐn)?shù)布朗運(yùn)動(dòng)空洞效應(yīng)模型空洞效應(yīng)模型(Hole Effect):由到旋回特征的大小和正的由到旋回特征的大小和正的方差貢獻(xiàn)方差貢獻(xiàn)c值來確定。值來確定。 2cos3exp0 . 1.2cos0 . 1ahahchahch 變差函數(shù)并非單調(diào)增變差函數(shù)并非單調(diào)增加,而顯示出一定周期加,而顯示出一定周期性的波動(dòng)。模型可以有性的波動(dòng)。模型可以有基臺(tái)值,也可以無基臺(tái)基臺(tái)值,也可以無基臺(tái)值;可以有塊金值,也值;可以有塊

36、金值,也可以無塊金值??梢詿o塊金值??斩葱Э斩葱?yīng)在地質(zhì)上多沿垂向上應(yīng)在地質(zhì)上多沿垂向上出現(xiàn)出現(xiàn),如富礦層與貧礦,如富礦層與貧礦層互層、層互層、砂巖與泥巖頻砂巖與泥巖頻繁薄互層等等繁薄互層等等。變差函數(shù)參數(shù)的最優(yōu)性檢驗(yàn):變差函數(shù)參數(shù)的最優(yōu)性檢驗(yàn):變差函數(shù)是否符合實(shí)變差函數(shù)是否符合實(shí)際,應(yīng)該進(jìn)行檢驗(yàn)。一種實(shí)用的檢驗(yàn)方法為際,應(yīng)該進(jìn)行檢驗(yàn)。一種實(shí)用的檢驗(yàn)方法為“交叉交叉驗(yàn)證法驗(yàn)證法”(Cross-validationCross-validation),),檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是在各檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是在各實(shí)測(cè)點(diǎn)根據(jù)周圍點(diǎn)計(jì)算的實(shí)測(cè)點(diǎn)根據(jù)周圍點(diǎn)計(jì)算的克里金估計(jì)值克里金估計(jì)值與該與該實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值的誤差平方平均最小。估計(jì)誤差

37、的平方與克里金估的誤差平方平均最小。估計(jì)誤差的平方與克里金估計(jì)方差之比越接近計(jì)方差之比越接近1 1,則說明變差函數(shù)與實(shí)際的符,則說明變差函數(shù)與實(shí)際的符合程度越高。實(shí)際上,這種方法在檢驗(yàn)變差函數(shù)的合程度越高。實(shí)際上,這種方法在檢驗(yàn)變差函數(shù)的同時(shí),也在檢驗(yàn)所使用的克里金估計(jì)方法的適用性。同時(shí),也在檢驗(yàn)所使用的克里金估計(jì)方法的適用性。 克里金算法克里金算法簡(jiǎn)單克里金簡(jiǎn)單克里金( (SK)SK)、普通克里金普通克里金( (OK)OK)、具有外部漂移的克里金、泛克里金具有外部漂移的克里金、泛克里金( (UK)UK)、因子克里金、協(xié)同克里金、貝因子克里金、協(xié)同克里金、貝葉斯克里金葉斯克里金( (BK)BK

38、)、指示克里金等指示克里金等 (1)克里金插值為)克里金插值為局部估計(jì)局部估計(jì)方法,對(duì)估計(jì)值方法,對(duì)估計(jì)值的整體空間相關(guān)性考慮不夠,它保證了數(shù)據(jù)的估的整體空間相關(guān)性考慮不夠,它保證了數(shù)據(jù)的估計(jì)局部最優(yōu),卻不能保證數(shù)據(jù)的總體最優(yōu),因?yàn)橛?jì)局部最優(yōu),卻不能保證數(shù)據(jù)的總體最優(yōu),因?yàn)榭死锝鸸乐抵档姆讲畋仍紨?shù)據(jù)的方差要小。因克里金估值值的方差比原始數(shù)據(jù)的方差要小。因此,當(dāng)井點(diǎn)較少且分布不均時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)較大的此,當(dāng)井點(diǎn)較少且分布不均時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)較大的估計(jì)誤差,特別是在井點(diǎn)之外的無井區(qū)誤差可能估計(jì)誤差,特別是在井點(diǎn)之外的無井區(qū)誤差可能更大。更大。 克里金方法的局限性克里金方法的局限性 (2)克里金插值法為光

39、滑內(nèi)插方法,為)克里金插值法為光滑內(nèi)插方法,為減小估計(jì)方差而對(duì)真實(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)的離散性進(jìn)減小估計(jì)方差而對(duì)真實(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)的離散性進(jìn)行了平滑處理,雖然可以得到由于光滑而更行了平滑處理,雖然可以得到由于光滑而更美觀的等值線圖或三維圖,但一些有意義的美觀的等值線圖或三維圖,但一些有意義的異常帶也可能被光滑作用而異常帶也可能被光滑作用而“光滑光滑”掉了。掉了。所以,有時(shí),克里金方法被稱為一種所以,有時(shí),克里金方法被稱為一種“移動(dòng)移動(dòng)光滑窗口光滑窗口”。克里金方法的局限性克里金方法的局限性(續(xù))(續(xù)) 確定性建模軟件主要有確定性建模軟件主要有SGM、EarthVision、Geofram中的建模模塊等。其中,中

40、的建模模塊等。其中,SGM為確定為確定性儲(chǔ)層建模軟件,性儲(chǔ)層建模軟件,EarthVision主要為確定性構(gòu)主要為確定性構(gòu)造建模軟件,其中有簡(jiǎn)單的確定性儲(chǔ)層建模部造建模軟件,其中有簡(jiǎn)單的確定性儲(chǔ)層建模部分。分。Geofram為一套集地質(zhì)、測(cè)井、地震解釋、為一套集地質(zhì)、測(cè)井、地震解釋、三維建模為一體的綜合勘探軟件平臺(tái),其中包三維建模為一體的綜合勘探軟件平臺(tái),其中包含綜合運(yùn)用多學(xué)科資料進(jìn)行確定性儲(chǔ)層建模的含綜合運(yùn)用多學(xué)科資料進(jìn)行確定性儲(chǔ)層建模的模塊。模塊。確定性建模軟件確定性建模軟件確定性建模的局限性確定性建模的局限性 儲(chǔ)層本身是確定的,但是,在儲(chǔ)層本身是確定的,但是,在資料不完善資料不完善以及儲(chǔ)層

41、結(jié)構(gòu)空間配置和儲(chǔ)層參數(shù)以及儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)空間配置和儲(chǔ)層參數(shù)空間變化復(fù)空間變化復(fù)雜雜的情況下,人們難于掌握任一尺度下儲(chǔ)層的的情況下,人們難于掌握任一尺度下儲(chǔ)層的確定的且真實(shí)的特征或性質(zhì),也就是說,確定的且真實(shí)的特征或性質(zhì),也就是說,在確在確定性模型中存在著不確定性,亦即隨機(jī)性定性模型中存在著不確定性,亦即隨機(jī)性。因。因此,人們廣泛應(yīng)用隨機(jī)建模方法進(jìn)行儲(chǔ)層建模。此,人們廣泛應(yīng)用隨機(jī)建模方法進(jìn)行儲(chǔ)層建模。 概念及意義概念及意義隨機(jī)模擬原理隨機(jī)模擬原理隨機(jī)模擬方法隨機(jī)模擬方法 隨機(jī)建模隨機(jī)建模,是指以已知的信息為基礎(chǔ),以是指以已知的信息為基礎(chǔ),以隨機(jī)函數(shù)隨機(jī)函數(shù)為理論,應(yīng)用為理論,應(yīng)用隨機(jī)模擬隨機(jī)模擬方法,

42、產(chǎn)生可選方法,產(chǎn)生可選的、等概率的儲(chǔ)層模型的方法的、等概率的儲(chǔ)層模型的方法,亦即對(duì)井間未知亦即對(duì)井間未知區(qū)應(yīng)用區(qū)應(yīng)用隨機(jī)模擬方法隨機(jī)模擬方法給出給出多種可能的預(yù)測(cè)結(jié)果多種可能的預(yù)測(cè)結(jié)果。一、概念及意義一、概念及意義Stochastic simulationStochastic modeling 這種方法承認(rèn)這種方法承認(rèn)控制點(diǎn)以外控制點(diǎn)以外的的儲(chǔ)層參數(shù)儲(chǔ)層參數(shù)具有具有一定的一定的不確定性不確定性,即具有一定的,即具有一定的隨機(jī)性隨機(jī)性。因此。因此采用隨機(jī)建模方法所建立的儲(chǔ)層模型不是一個(gè),采用隨機(jī)建模方法所建立的儲(chǔ)層模型不是一個(gè),而是多個(gè),即針對(duì)同一地區(qū),應(yīng)用同一資料、而是多個(gè),即針對(duì)同一地區(qū),應(yīng)

43、用同一資料、同一隨機(jī)模擬方法可得到多個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)同一隨機(jī)模擬方法可得到多個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)(即所謂即所謂可選的儲(chǔ)層模型可選的儲(chǔ)層模型)。 對(duì)于每一種實(shí)現(xiàn)對(duì)于每一種實(shí)現(xiàn)(即儲(chǔ)層模型即儲(chǔ)層模型),所,所模擬參數(shù)模擬參數(shù)的的統(tǒng)計(jì)學(xué)分布特征統(tǒng)計(jì)學(xué)分布特征與與控制點(diǎn)參數(shù)值統(tǒng)計(jì)分布特控制點(diǎn)參數(shù)值統(tǒng)計(jì)分布特征征是一致的,即所謂等概率。是一致的,即所謂等概率。 針對(duì)同一地區(qū),應(yīng)用同一針對(duì)同一地區(qū),應(yīng)用同一資料、同一隨機(jī)模擬方法可得資料、同一隨機(jī)模擬方法可得到多個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)到多個(gè)模擬實(shí)現(xiàn) 。 各個(gè)實(shí)現(xiàn)之間的各個(gè)實(shí)現(xiàn)之間的差別差別則是則是儲(chǔ)儲(chǔ)層不確定性層不確定性的直接反映。如果的直接反映。如果所有實(shí)現(xiàn)都相同或相差很小,所有實(shí)

44、現(xiàn)都相同或相差很小,說明儲(chǔ)層模型中的說明儲(chǔ)層模型中的不確定性因不確定性因素素少,否則說明不確定性大。少,否則說明不確定性大。 據(jù)此可了解由于資料限制而據(jù)此可了解由于資料限制而導(dǎo)致的井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的不確定導(dǎo)致的井間儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的不確定性,以滿足油田開發(fā)決策在一性,以滿足油田開發(fā)決策在一定風(fēng)險(xiǎn)范圍的正確性。定風(fēng)險(xiǎn)范圍的正確性。儲(chǔ)層非均質(zhì)表征及不確定性評(píng)價(jià)儲(chǔ)層非均質(zhì)表征及不確定性評(píng)價(jià)儲(chǔ)量不確定性評(píng)價(jià)儲(chǔ)量不確定性評(píng)價(jià) 三維儲(chǔ)層建模的重要意義之一是三維儲(chǔ)層建模的重要意義之一是儲(chǔ)量計(jì)算儲(chǔ)量計(jì)算,即應(yīng)用三,即應(yīng)用三維網(wǎng)格計(jì)算儲(chǔ)量,而不僅僅是根據(jù)平面圖及對(duì)應(yīng)的維網(wǎng)格計(jì)算儲(chǔ)量,而不僅僅是根據(jù)平面圖及對(duì)應(yīng)的平均平均值值

45、來計(jì)算。來計(jì)算。 由于隨機(jī)建模可給出由于隨機(jī)建??山o出一系列實(shí)現(xiàn)一系列實(shí)現(xiàn),即針對(duì)同一地區(qū),即針對(duì)同一地區(qū),應(yīng)用同一資料、同一建模方法建立多個(gè)儲(chǔ)層地質(zhì)模型。應(yīng)用同一資料、同一建模方法建立多個(gè)儲(chǔ)層地質(zhì)模型。 將這些實(shí)現(xiàn)用于三維儲(chǔ)量計(jì)算,則可得出將這些實(shí)現(xiàn)用于三維儲(chǔ)量計(jì)算,則可得出一簇儲(chǔ)量結(jié)果一簇儲(chǔ)量結(jié)果。它不是一個(gè)確定的儲(chǔ)量值,而是一個(gè)它不是一個(gè)確定的儲(chǔ)量值,而是一個(gè)儲(chǔ)量分布儲(chǔ)量分布。通過這。通過這一分布,我們可以更客觀地了解地下儲(chǔ)量,從而為開發(fā)一分布,我們可以更客觀地了解地下儲(chǔ)量,從而為開發(fā)決策提供重要的參考依據(jù),保證油田決策提供重要的參考依據(jù),保證油田開發(fā)決策開發(fā)決策在在一定風(fēng)一定風(fēng)險(xiǎn)范圍內(nèi)

46、險(xiǎn)范圍內(nèi)的的正確性正確性。UNCERTAINTYIn the preceding section we talked about the Quantification of Uncertainty. If you like, this a statistical way of expressing exactly how uncertain we are that a given result or set of results from a model is accurately representative of the real world.Take as an example the

47、outcome of 100 realisations of two different reservoir models with the spread of results expressed as histograms thus:-Both of these histograms show the same mean value on the x axis but clearly one shows a much broader spread of values (or probabilities) than the other. If we had only derived the m

48、ean value we would have no knowledge of this spread and would possibly be misled. Clearly we will have more confidence in making decisions based on the outcome of the modelling represented by the red coloured curve because of the tighter distribution of values (or smaller Standard Deviation) rather

49、than in the model represented by the blue curve, where the outcome in reality is likely to vary more from the prediction.This is why FastTracker Version 3.0 does not support Krigging. It is precisely because we want to “explore the envelope of possibilities” and Quantify the Uncertainty. 隨機(jī)模擬隨機(jī)模擬以隨機(jī)

50、函數(shù)理論為基礎(chǔ)。以隨機(jī)函數(shù)理論為基礎(chǔ)。 隨機(jī)函數(shù)隨機(jī)函數(shù)由一個(gè)區(qū)域化變量的分布函數(shù)和由一個(gè)區(qū)域化變量的分布函數(shù)和協(xié)方差函數(shù)協(xié)方差函數(shù)(或變差函數(shù)或變差函數(shù))來表征。來表征。 隨機(jī)模擬的基本思想是隨機(jī)模擬的基本思想是從一個(gè)隨機(jī)函數(shù)從一個(gè)隨機(jī)函數(shù)Z(u)Z(u)中抽取多個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中抽取多個(gè)可能的實(shí)現(xiàn),即,即人工合成反映人工合成反映Z(u)Z(u)空間分布的可供選擇的、等概率的高分辨率實(shí)空間分布的可供選擇的、等概率的高分辨率實(shí)現(xiàn),記為現(xiàn),記為Z Z(l)(l)(u)(u),uA,l=1,L, uA,l=1,L, 代表變量代表變量Z(u)Z(u)在非均質(zhì)場(chǎng)在非均質(zhì)場(chǎng)A A中空間分布的中空間分布的L

51、L個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)。個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)。 二、隨機(jī)模擬原理二、隨機(jī)模擬原理?xiàng)l件模擬與非條件模擬條件模擬與非條件模擬 若用若用觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)模擬過程進(jìn)行對(duì)模擬過程進(jìn)行條件條件限制限制,使得,使得觀測(cè)點(diǎn)的模擬值觀測(cè)點(diǎn)的模擬值忠實(shí)于忠實(shí)于實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值(井?dāng)?shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)、試井?dāng)?shù)據(jù)等),就稱(井?dāng)?shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)、試井?dāng)?shù)據(jù)等),就稱為為條件模擬條件模擬; 否則為否則為非條件模擬。非條件模擬。 隨機(jī)模擬與克里金插值法有較大的差別,主隨機(jī)模擬與克里金插值法有較大的差別,主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面: 克里金插值法為局部估計(jì)方法,力圖對(duì)待估點(diǎn)克里金插值法為局部估計(jì)方法,力圖對(duì)待估點(diǎn)的未知值作出最

52、優(yōu)的未知值作出最優(yōu)(估計(jì)方差最小估計(jì)方差最小)的、無偏的、無偏(估計(jì)值估計(jì)值均值與觀測(cè)點(diǎn)值均值相同均值與觀測(cè)點(diǎn)值均值相同)的估計(jì),而的估計(jì),而不專門考慮不專門考慮所有估計(jì)值的空間相關(guān)性所有估計(jì)值的空間相關(guān)性,而模擬方法首先考慮的,而模擬方法首先考慮的是模擬值的是模擬值的全局空間相關(guān)性全局空間相關(guān)性,其次才是,其次才是局部估計(jì)值局部估計(jì)值的精確程度。的精確程度。 克里金插值法給出觀測(cè)值間的克里金插值法給出觀測(cè)值間的光滑光滑估值,對(duì)估值,對(duì)真實(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)的離散性進(jìn)行了平滑處理,從而忽略真實(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)的離散性進(jìn)行了平滑處理,從而忽略了了井間的細(xì)微變化井間的細(xì)微變化;而條件隨機(jī)模擬結(jié)果在;而條件隨機(jī)模擬結(jié)

53、果在在光滑在光滑趨勢(shì)上加上趨勢(shì)上加上系統(tǒng)的系統(tǒng)的“隨機(jī)噪音隨機(jī)噪音”,這一,這一“隨機(jī)噪音隨機(jī)噪音”正是井間的細(xì)微變化,雖然對(duì)于每一個(gè)局部的點(diǎn),正是井間的細(xì)微變化,雖然對(duì)于每一個(gè)局部的點(diǎn),模擬值并不完全是真實(shí)的,估計(jì)方差甚至比插值法模擬值并不完全是真實(shí)的,估計(jì)方差甚至比插值法更大,但模擬曲線能更好地表現(xiàn)真實(shí)曲線的波動(dòng)情更大,但模擬曲線能更好地表現(xiàn)真實(shí)曲線的波動(dòng)情況。況。 克里金插值法克里金插值法(包括其它任何插值方法包括其它任何插值方法)只只產(chǎn)生一個(gè)儲(chǔ)層模型,因而產(chǎn)生一個(gè)儲(chǔ)層模型,因而不能了解和評(píng)價(jià)模不能了解和評(píng)價(jià)模型中的不確定性型中的不確定性,而隨機(jī)模擬則產(chǎn)生許多可,而隨機(jī)模擬則產(chǎn)生許多可選

54、的模型,各種模型之間的差別正是空間不選的模型,各種模型之間的差別正是空間不確定性的反映。確定性的反映。隨機(jī)模擬方法分類表 算法及模型 隨機(jī)模型 模擬方法 序貫?zāi)M 誤差模擬 概率場(chǎng) 模擬 優(yōu)化算法(模擬退火及迭代算法) 模型性質(zhì) 基于目標(biāo)的隨機(jī)模型 標(biāo)點(diǎn)過程(布爾模型) 標(biāo)點(diǎn)過程模擬(用退火或迭代算法) 離散 高斯域 序貫高斯 LU 模擬 轉(zhuǎn)帶模擬 概率場(chǎng)高斯模擬 (優(yōu)化算法可用作后處理) 連續(xù) 截?cái)喔咚褂?截?cái)喔咚?模擬 截?cái)喔咚?模擬 截?cái)喔咚鼓M (優(yōu)化算法可用作后處理) 離散 指示模擬 序貫指示 模擬 概率場(chǎng)指示模擬 (優(yōu)化算法可用作后處理) 離散/連續(xù) 分形隨機(jī)域 分形模擬 (優(yōu)化算

55、法可用作后處理) 連續(xù) 馬爾可夫隨機(jī)域 馬爾可夫模擬( 應(yīng)用迭代算法) 離散/連續(xù) 基 于 象 元 的 隨 機(jī) 模 型 二點(diǎn)直方圖 (很少單獨(dú)使用,主用作退火后處理) 離散 序貫?zāi)M序貫?zāi)M(1 1)隨機(jī)地選擇一個(gè)待模擬的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn);隨機(jī)地選擇一個(gè)待模擬的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn);(2 2)估計(jì)該節(jié)點(diǎn)的估計(jì)該節(jié)點(diǎn)的 累積條件分布函數(shù)累積條件分布函數(shù)( (ccdf)ccdf);(3 3)隨機(jī)地從隨機(jī)地從ccdfccdf中中 提取一個(gè)分位數(shù)提取一個(gè)分位數(shù) 作為該節(jié)點(diǎn)的模擬值;作為該節(jié)點(diǎn)的模擬值;(4 4)將該新模擬值加到條件數(shù)據(jù)組中;將該新模擬值加到條件數(shù)據(jù)組中;(5 5)重復(fù)重復(fù)1-41-4步,直到所有節(jié)點(diǎn)都被模

56、擬到步,直到所有節(jié)點(diǎn)都被模擬到為止,從而得到一個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)為止,從而得到一個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)z z(l)(l)(u)(u)誤差模擬誤差模擬(1 1)應(yīng)用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行克里金插應(yīng)用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行克里金插值估計(jì),得到估計(jì)值值估計(jì),得到估計(jì)值Z Z* *(u)(u); (2 2)進(jìn)行非條件模擬,得到一個(gè)進(jìn)行非條件模擬,得到一個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)現(xiàn)Z Z(1)(1)(u(u) (3 3)提取在模擬實(shí)現(xiàn)提取在模擬實(shí)現(xiàn)Z Z(1)(1)(u)(u)中觀中觀察點(diǎn)處的非條件模擬值,對(duì)其進(jìn)察點(diǎn)處的非條件模擬值,對(duì)其進(jìn)行克里金插值估計(jì),得到新的估行克里金插值估計(jì),得到新的估計(jì)值計(jì)值Z Z* *(1)(1)(u)(u)。(4 4)比

57、較非條件模擬與新的估計(jì)比較非條件模擬與新的估計(jì)值 , 得 出 模 擬 殘 差值 , 得 出 模 擬 殘 差 Z Z( 1 )( 1 )( u ) -( u ) -Z Z* *(1)(1)(u)(u),其中,觀察點(diǎn)的殘差賦其中,觀察點(diǎn)的殘差賦為為0 0。(5 5)將模擬殘差與原始的克里金將模擬殘差與原始的克里金估計(jì)值相加,即得到一個(gè)忠實(shí)于估計(jì)值相加,即得到一個(gè)忠實(shí)于井 點(diǎn) 觀 察 值 的 條 件 模 擬 實(shí) 現(xiàn)井 點(diǎn) 觀 察 值 的 條 件 模 擬 實(shí) 現(xiàn)Z Zc c(1)(1)(u)(u)。模擬退火模擬退火模擬退火模擬退火類似金屬冷卻類似金屬冷卻和退火。高溫狀態(tài)下分和退火。高溫狀態(tài)下分子分布紊

58、亂而無序,子分布紊亂而無序,但但隨著溫度緩慢地降低,隨著溫度緩慢地降低,分子有序排列形成晶體。分子有序排列形成晶體。模擬退火的基本思路模擬退火的基本思路是是對(duì)于一個(gè)初始的圖象,對(duì)于一個(gè)初始的圖象,連續(xù)地進(jìn)行擾動(dòng),直到連續(xù)地進(jìn)行擾動(dòng),直到它與一些預(yù)先定義的包它與一些預(yù)先定義的包含在目標(biāo)函數(shù)內(nèi)的特征含在目標(biāo)函數(shù)內(nèi)的特征相吻合相吻合(三)隨機(jī)模擬(三)隨機(jī)模擬方法方法 基于目標(biāo)基于目標(biāo)(object-based)的方法的方法 標(biāo)點(diǎn)過程標(biāo)點(diǎn)過程 基于象元基于象元(pixel-based)的方法的方法 序貫高斯模擬序貫高斯模擬 截?cái)喔咚鼓M截?cái)喔咚鼓M 序貫指示模擬序貫指示模擬 分形模擬分形模擬 1 標(biāo)

59、點(diǎn)過程(布爾模型) 標(biāo)點(diǎn)過程標(biāo)點(diǎn)過程的基本思路是根據(jù)點(diǎn)過程的概率定的基本思路是根據(jù)點(diǎn)過程的概率定律按照空間中幾何物體的分布規(guī)律,產(chǎn)生這些律按照空間中幾何物體的分布規(guī)律,產(chǎn)生這些物體的中心點(diǎn)的空間分布,然后將物體性質(zhì)物體的中心點(diǎn)的空間分布,然后將物體性質(zhì)(即(即marks,如物體幾何形狀、大小、方向等如物體幾何形狀、大小、方向等)標(biāo)注于各點(diǎn)之上。標(biāo)注于各點(diǎn)之上。 從地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)角度來講,標(biāo)點(diǎn)過程模擬即從地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)角度來講,標(biāo)點(diǎn)過程模擬即是要模擬物體點(diǎn)是要模擬物體點(diǎn)(points)及其性質(zhì)及其性質(zhì)(marks)在三維在三維空間的聯(lián)合分布??臻g的聯(lián)合分布。點(diǎn)過程點(diǎn)過程 ,物體中心點(diǎn)在空間上的分布可以是

60、獨(dú)立物體中心點(diǎn)在空間上的分布可以是獨(dú)立的的(如如Poisson點(diǎn)過程點(diǎn)過程,即布爾模型的概率分布理,即布爾模型的概率分布理論論),也可以是相互關(guān)聯(lián)或排斥的,也可以是相互關(guān)聯(lián)或排斥的(如如Gibbs點(diǎn)過點(diǎn)過程程)。 目標(biāo)點(diǎn)密度在空間上可以是均勻的,也可以目標(biāo)點(diǎn)密度在空間上可以是均勻的,也可以根據(jù)地質(zhì)規(guī)律賦予一定的分布趨勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用根據(jù)地質(zhì)規(guī)律賦予一定的分布趨勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中,目標(biāo)點(diǎn)位置可以通過以下規(guī)則來確定:中,目標(biāo)點(diǎn)位置可以通過以下規(guī)則來確定: (1)密度函數(shù)密度函數(shù)(即各相的體積比例及其分布趨(即各相的體積比例及其分布趨勢(shì))勢(shì)) (2)關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)(如井間相連通如井間相連通)和排斥原則和排斥原

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