三維地質(zhì)確定性建模

1、確定性建模確定性建模是對井間未知區(qū)給出確定的預(yù)測結(jié)果，即從具有確定性資料的控制點(diǎn)（如井 點(diǎn)）出發(fā)，推測出點(diǎn)間（如井間）確定的、唯一的儲層參數(shù)。確定性建模方法主要有：1、儲層地震學(xué)方法；2、儲層沉積學(xué)方法；3、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)克里金方法；4、三者可單獨(dú)使用、變可結(jié)合使用。第一節(jié)儲層地震學(xué)方法一、概述儲層地震學(xué)主要是應(yīng)用地震資料研究儲層的幾何形態(tài)，巖性及儲層參婁的分布。一般是 針對盆地內(nèi)某區(qū)塊或有利儲集相帶的一套含油層段進(jìn)行研究。在地震剖面上主要表現(xiàn)為一個反射同相軸或幾個同相軸組成的反射波組。應(yīng)用儲層地震學(xué)資料進(jìn)行儲層建模主要是利用地震屬性參數(shù)，如層速度、波阻搞、振幅 等與儲層巖性和物性參數(shù)的相關(guān)關(guān)系進(jìn)

2、行儲層橫向預(yù)測，繼而建立儲層巖性和物性的三 維分布模型。三維地震資料具有覆蓋面廣、橫向采集密度大的優(yōu)點(diǎn)，從這一角度講，有利于研究儲層 屬性的橫向分布，這也是地震資料能廣泛應(yīng)用于油氣田勘探開發(fā)領(lǐng)域的主要原因。也正 是基于這一點(diǎn)，人們力圖應(yīng)用地震資料進(jìn)行儲層建模研究。然而，三維地震資料面臨的 主要難題是垂向分辨率低（為主波長的1/4, 一般為20M左右），比測井資料的分辨率（一 般0.5m左右）低得多。這一較低垂向分辨率的儲層模型（儲層地震三維模型）乃至地震屬性（振幅、速度或波 阻抗）本身，可作為高分辨率儲層建模的宏觀控制（或趨勢），以便綜合應(yīng)用井資料和地 震資料建立垂向網(wǎng)格較細(xì)的儲層的儲層模型，

3、這比單純應(yīng)用井資料建立的儲層模型精度 更高。在油氣田開發(fā)的早中期，可采取這一進(jìn)行儲層建模，以滿足油氣田開發(fā)方案設(shè)計(jì) 及實(shí)施的要求。但隨著地震技術(shù)的發(fā)展，人們可以通過地震反演技術(shù)得到垂向分辨率較 高的儲層模型，分辨率可達(dá)4-8m。應(yīng)用地震資料進(jìn)行儲層建模的基本步驟如下：（1）層位標(biāo)定、追蹤及斷層解釋；（2）建立斷層模型及層面模型；（3）分層進(jìn)行儲層橫同預(yù)測；（4）建立儲層模型（將各層預(yù)測結(jié)果進(jìn)行合并）。以上儲層建模的核心是儲層橫向預(yù)測，包括厚度預(yù)測、巖性和物性預(yù)測。二、儲層厚度預(yù)測利用地震資料求取儲層厚度是儲層地震學(xué)研究的一個重要環(huán)節(jié)，在巖性油藏勘探和油氣 田開發(fā)評價過程中起著舉足輕重的作用。通

4、過厚度預(yù)測，可建立儲層宏觀結(jié)構(gòu)模型。目 前，儲層厚度的預(yù)測方法主要有：1、應(yīng)用時差法求取儲層厚度如果地層的時間厚度大于地震反射子波的延續(xù)時間時，地層的上下界可以在地震剖面中 分別拾取，這樣可以利用兩界面的反射時間差，由層速度求取地層厚度：A h=1/2 站 t2、調(diào)諧曲線法估算儲層厚度3、綜合應(yīng)用振幅、頻率求取儲層厚度根據(jù)楔形模型厚度與其地震響應(yīng)的振幅（A）、頻率（F）關(guān)系的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，在儲層厚度 較薄時，振幅隨著厚度的增加呈近線性增加，工一直持續(xù)到層厚為久/4處4、利用地震反演資料求取儲層厚度。隨著地震反演理論與技術(shù)的發(fā)展，反演后波阻抗（或?qū)铀俣龋┢拭娴目煽啃院头直媛试?來越高，如果能夠通過地

5、震反演獲得分辨率較高的反映層信息的波阻抗或速度剖面，則 可在具有較高分辨率的地層波阻抗或?qū)铀俣让嫔?，直接拾取儲層的頂、底界面反向時間， 進(jìn)而時差和層速度求取儲層的厚度，這種方法簡單易行而且精度較高。三、儲層巖性及物性預(yù)測在儲層地震學(xué)中，主要應(yīng)用地震層速度（或波阻抗）資料對儲層巖性和物性進(jìn)行預(yù)測。然而，由于層速度或波阻抗受著多種因素的影響，與泥質(zhì)含量或孔隙度并不一定具有確 定的關(guān)系，而且隨著地質(zhì)條件的橫向更加復(fù)雜化。因此，在取得可靠層速度（或波阻抗） 資料基礎(chǔ)上，如何選用先進(jìn)的分析方法，加以合理應(yīng)用，是儲層巖性及物性參數(shù)預(yù)測可 靠與否的關(guān)鍵。主要的方法有：1、量板法2、經(jīng)驗(yàn)公式法3、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法4

6、、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法5、地震反演法地震反演法也是目前較為先進(jìn)，非常流行的方法。該方法是在寬帶約束反演的基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步將層速度（或?qū)硬ㄗ杩梗┓囱轂閹r性（泥質(zhì)含量）和孔隙度剖面。首先，應(yīng)用測井資料求出井中的巖性（砂、泥含量）及孔隙度，并據(jù)此生成初始的巖性 （孔隙度）模型；第二步，根據(jù)這一模型，正演生成一個波阻抗（或速度）模型，并將生成的波阻缺（速 度）模型與寬帶約束反演的波阻抗（或速度）模型進(jìn)行比較，并求出殘差。第三步，根據(jù)殘差、靈敏度及地質(zhì)約束條件估計(jì)巖性和孔隙度修改值，根據(jù)修改值對初 始模型進(jìn)行修改。由于波阻抗（或速度）與巖性和孔隙度的關(guān)系并非線開的，因此，上述正演一一比較一一 修改的過程需要反復(fù)

7、多次、直到殘差在最小二乘意義上最小為止，從而得出最終的巖性 和孔隙度模型。四、地震資料的多解性及相控儲層預(yù)測地震反射特征是地下多種信息的綜合反映，因此地震資料具有很強(qiáng)的多解性。相控儲層預(yù)測，即分相區(qū)分別建立地震參數(shù)與儲層參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系，并在反演預(yù)測 過程中分相進(jìn)行地震信息向儲層參數(shù)的轉(zhuǎn)化，從而得到一種精度較高的預(yù)測結(jié)果。相控 儲層預(yù)測的實(shí)施可以分為三個步驟：第一步，確定相控約束條件，即建立沉積相（如可能應(yīng)加上成巖儲集相）或者地震相的 分布；第二步，建立相控地震解釋模型，即分相區(qū)建立儲支參數(shù)與地震參數(shù)的相關(guān)關(guān)系；最后， 分相區(qū)進(jìn)行反演預(yù)測，得出儲層參數(shù)的分布模型。第二節(jié)儲層沉積學(xué)方法。儲層沉

8、積學(xué)方法主要用于建立儲層結(jié)構(gòu)模型。建模的主要過程就是井間砂體對比。傳統(tǒng)的井間砂體對比主要是依據(jù)井對的測井曲線的相似性或差異性來進(jìn)行井間砂體解釋 進(jìn)間砂體連接或尖滅。實(shí)際上，科學(xué)的井間砂體對比應(yīng)是利用多學(xué)科方法進(jìn)行綜合一體 化的解釋過程。井間砂體對比的最重要基礎(chǔ)是高分辨率的等時地支對比及沉積模式。高分辨率等時地層 對比主要為砂體對比提供等時地層框架，其關(guān)鍵是應(yīng)用層序地層學(xué)原理，識別并對比反 映基準(zhǔn)面高頻變化的關(guān)鍵面（如洪泛面、海侵沖刷等）或高頻基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換旋回。沉積模 式主要用于指導(dǎo)砂體對比過程，因?yàn)樯绑w空間分布受沉積相的控制，因此在砂體對比之 前，必須根據(jù)巖心、測井甚至地震資料識別沉積相類型、建

9、立研究區(qū)的沉積模式，并應(yīng) 用沉積學(xué)原理指導(dǎo)砂體對比過程。五、高分辨率等時地層對比高分辨率等時地層對比主要是依據(jù)層序地層學(xué)原理。層序地層學(xué)是根據(jù)地震、鉆井、露 瘵資料以及有關(guān)的沉積環(huán)境和巖相比地層形式進(jìn)行綜合解釋的科學(xué)。層序地層學(xué)認(rèn)為， 地層單元的幾何形態(tài)和巖性受到構(gòu)造沉降、全球海平面變化、沉積物供給和氣候等四大 因素的影響。層序是一套相對整一的、成因上有聯(lián)系的、頂?shù)滓圆徽厦婊蚺c之相應(yīng)的整合面為界的 一套地層。每一層序均由一系列體系域（如低水位體系域、海進(jìn)體系域、高水位體系域 等）組成，第一體系域又包含一系列同時形成的沉積體系。體系域是以其在層序內(nèi)的位置及海泛面為界的準(zhǔn)層序組和準(zhǔn)層序的疊置方式

10、來定義的。 層序地層單元可進(jìn)一步劃分為更細(xì)的級次，如準(zhǔn)層序組、層組層及紋層等。一個準(zhǔn)層序 是以海（湖）泛面或者它們的對應(yīng)面為界的、成因上有聯(lián)系的、相對整一的巖層或?qū)咏M 序列。準(zhǔn)層序組則是以較大每（湖）泛面及其對應(yīng)面為界的、成因上有聯(lián)系的準(zhǔn)層序所構(gòu)建的 一種特定疊置形式。層組則是由一套相對整一的成因相關(guān)的層組成，其邊界面為侵蝕面、無沉積作用面或與 其對應(yīng)的整合面。2、砂體連通性分析等時的砂體不一定是連通的砂體。因此還必須確定井間等時砂體的情況?？梢杂卸喾N情 況：（1）屬于同一上連續(xù)砂體，（2）屬于不同砂體，但兩個砂體“拼接”成為統(tǒng)一的連續(xù)砂體，兩者間可以是連通的， 也可能因?yàn)榻缑骈g的滲流屏障（泥

11、質(zhì)或鈣質(zhì)）導(dǎo)致兩個砂體連而不通（3）屬于不同砂體，兩者不連續(xù)而在井間發(fā)生尖滅。在砂體對比過程中，應(yīng)充分利用以下資料，方法和技術(shù)（1）充分應(yīng)用各井測井資料，特別是自然伽馬、自然電位、和電阻率（Rt）等信息，對 其進(jìn)行砂體識別及微相解釋。特別注意鄰井等時砂體測井曲線形態(tài)的變化特征及其地質(zhì) 成因意義。（2）應(yīng)用沉積模式及地質(zhì)知識庫指導(dǎo)砂體對比。地質(zhì)知識庫主要為不同沉積類型的砂體 幾何形態(tài)（砂體寬厚比、長寬比、砂泥比、隔夾層密度及頻率等）以及砂體連通關(guān)系（垂 向疊置、側(cè)向疊置、孤立狀等）的統(tǒng)計(jì)知識。（3）通過三維地震資料的精細(xì)解釋或井間地震資料分析，獲取砂體幾何形態(tài)及連續(xù)性的 宏觀信息。（4）通過地層

12、傾角則井沉積學(xué)解釋。獲取砂體定向信息。（5）通過地層測試（RFT、脈沖試進(jìn)、示蹤劑試井）及開發(fā)動態(tài)分析，獲取砂體連通性 信息。（6）應(yīng)用古地形資料，幫助進(jìn)行砂體對比。第三節(jié)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)克里金方法在確定性的儲層參數(shù)建模中，往往應(yīng)用插值方法對空間上每個風(fēng)格賦以儲層以儲怪 參數(shù)值（孔隙度、滲透率或含油飽和度）。插值方法很多，大致可分為傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)估值 方法和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)克里金估值方法?？死锝鸱椒ㄖ饕獞?yīng)用變差函數(shù)或協(xié)方差函數(shù)來研究在空間上既有隨機(jī)性又有相關(guān)性的變 量（即區(qū)域化變量）的分布。從井剖面中獲取的儲層參數(shù)如孔隙度、滲透率、流體飽和 度、泥質(zhì)含量均為區(qū)域化變量。克里金估值，是根據(jù)待估點(diǎn)周圍的若干已知

13、信息，應(yīng)用 變差函數(shù)所特有的性質(zhì)，確定待估點(diǎn)周圍的已知數(shù)據(jù)點(diǎn)的參數(shù)對待估點(diǎn)的貢獻(xiàn)（即加權(quán) 值），然后對待估點(diǎn)的未知值作出最優(yōu)（鄧估計(jì)方差最?。o偏（即估計(jì)誤差的數(shù)學(xué)期 望為0）的估計(jì)、即最佳線性無偏估計(jì)。二、基本原理1、區(qū)域化變量理論2、變差函數(shù)（1）變程：指區(qū)域化變量 在空間上具有相關(guān)性的范圍。（2）塊金值：變差函數(shù)如果在原點(diǎn)間斷，這在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中被稱為“塊金效應(yīng)”，表現(xiàn) 為在很短的距離內(nèi)有較大的空間變異性，它可以由測量誤差引起，也可以來自礦 化現(xiàn)象的微觀變異性。（3）基臺值：代表變量在空間上總變異性大小，即為變差函數(shù)在h大于變程的值，其 為塊金值和拱高之和。拱高：為在取得有效數(shù)據(jù)的尺度上

14、，可觀測得到的變異性幅度大小。當(dāng)塊金值等于0 時，基臺值為拱高。4）理論變差函數(shù)模型：五種最常用的理論變差函數(shù)模型：（1）球狀模型。（2）指數(shù)模型（3）高斯模型。（4）空洞效應(yīng)模型（5）結(jié)構(gòu)分析。三、克里金基本方法介紹1、簡單克里金（SK）2、普通克里金（OK）3、泛克里金（UK）4、具有外部漂移的克里金5、因子克里金6、協(xié)同克里金7、貝葉斯克里金8、指示克里金（IK）四、克里金方法的應(yīng)用特點(diǎn)克里金方法是一種實(shí)用的、有效的插值方法。它優(yōu)于傳統(tǒng)方法（如三角剖分法、距離反 比加權(quán)法等），在于它不僅考慮到被估點(diǎn)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)位置之間的相互聯(lián)系，因此更能反映客觀地質(zhì)規(guī)律

15、，估值精度相對較高，是定量描這 儲層的有力工具。1、各種克里金方法的應(yīng)用范疇簡單克里金和普通克里金方法是兩種最基本的方法，都基于平穩(wěn)假設(shè)，對于一般的變化 不大的地質(zhì)數(shù)據(jù)能給出比較滿意的光滑的結(jié)果。泛克里金考慮了區(qū)域化變量的空間漂移性，所形成的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)能突出局部異常，特別 在研究區(qū)的邊緣，能很好地給出光滑且符合地質(zhì)特點(diǎn)的圖形如單斜的形態(tài)。第四章隨機(jī)建模隨機(jī)建模：指以已知的信息為基礎(chǔ)，以隨機(jī)函數(shù)為理論、應(yīng)用隨機(jī)模擬方法，產(chǎn)生可選 的、等概率的儲層模型的方法。這種方法控制點(diǎn)以外的儲層參數(shù)具有一定的不確定性， 即具有一定的隨機(jī)性。因此采用隨機(jī)建模方法所建立的儲層模型不是一個，而是多個， 即一定范圍內(nèi)的幾種可能實(shí)現(xiàn)（即所謂可選的儲層模型），以滿足油田開發(fā)決策在一定風(fēng) 險范圍的正確性的需要，這是與確定性方法的重要判別。介紹幾種主要的隨機(jī)模擬算法，包括序貫?zāi)M、誤差模擬、P場模擬、模擬退火燒火燎 火和迭代模擬第三節(jié) 基于象元的隨機(jī)模擬方法基于象元的隨機(jī)模擬方法主要有高斯模擬方法（包括序貫高斯模擬、截?cái)喔咚鼓M等）、 指示模擬方法（主要為序貫指示模擬）、分形模擬方法、二點(diǎn)直方圖、馬爾柯夫域模擬等。 一、序貫高斯模擬高斯隨機(jī)域是最經(jīng)典的隨機(jī)函數(shù)。該模型的最大特征是隨機(jī)變量符合高斯分布（正態(tài)分 布）。該方法主要用于連續(xù)變量（如孔隙度）的隨機(jī)模擬。當(dāng)然，大多數(shù)地質(zhì)數(shù)據(jù)