儲層地質(zhì)建模方法課件

1、提高采收率交流研討 主講人：徐懷民油藏地質(zhì)模型及建模技術(shù)研究提高采收率交流研討 主講人：徐懷民油藏地質(zhì)模型及建模技術(shù)研究油藏地質(zhì)模型類型和建模技術(shù)一、油藏地質(zhì)模型類型二、儲層地質(zhì)建模方法三、儲層地質(zhì)建模工作流程油藏地質(zhì)模型類型和建模技術(shù)一、油藏地質(zhì)模型類型 油藏地質(zhì)模型是指反映油氣藏分布的基本特征和空間分布規(guī)律的地質(zhì)實體。 目標：對油藏描述研究的最終成果的概括，它是對油藏的形態(tài)、儲層性質(zhì)、規(guī)模大小及分布、流體性質(zhì)及空間展布等的高度概括。是能夠如實反映實際地質(zhì)體特征的模型。 類型：從不同角度或強調(diào)某一特征，如巖石分類、成因結(jié)構(gòu)等，所以不同學(xué)者提出各種差異較大的分類方案。一、油藏地質(zhì)模型類型 油藏

2、地質(zhì)模型是指反映油氣藏分布的基本特征和空間分布1、按地質(zhì)的研究內(nèi)容劃分（S.R.Jackson(1989),美國Bell Greek油田） （1）地質(zhì)模型 構(gòu)造子模型 沉積子模型 成巖子模型 地球化學(xué)子模型 （2）滲透層模型 沉積模型 + 巖石物性數(shù)據(jù) （3）流動單元模型 最終的模型應(yīng)該是由許多流動單元塊鑲嵌疊砌組成的。各單元塊的界線應(yīng)與構(gòu)造斷層的位置、巖性、巖相帶以及成巖膠結(jié)物類型的分布相對應(yīng)。 （4）定量的流體動態(tài)模型一、油藏地質(zhì)模型類型油藏結(jié)構(gòu)模型流體模型儲層參數(shù)模型1、按地質(zhì)的研究內(nèi)容劃分（S.R.Jackson(1989構(gòu)造子模型：油藏幾何形態(tài)及分布，包括斷層、褶曲、地應(yīng)力等構(gòu)造要素

3、。沉積子模型：描述儲層結(jié)構(gòu)特征，這是流體流動模型的基礎(chǔ)，它標征沉積環(huán)境、沉積相類型、成積和剝蝕過程、沉積事件序列、單描述儲集體形狀、大小及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。成巖子模型：儲層性質(zhì)，包括物性、孔隙結(jié)構(gòu)、儲層非均質(zhì)性、滲透性分布等。表征成巖序列和成巖事件，儲層質(zhì)量的演變。地球化學(xué)模型：描述地層流體類型、分布及流動機制（單相、多相）、流動單元體。滲流層模型：主要依據(jù)沉積子模型，把巖石物性數(shù)據(jù)加進去，使模型定量化，確定哪些構(gòu)造相帶屬于高滲透層、低滲透層。模型是三維的，反映不同相帶垂直滲透率和水平滲透率的分布。流動單元模型：流動單元是一個橫向上、垂向上連續(xù)的儲集相帶，在該單元體內(nèi)各部位巖性相似，影響流體流動的巖石

4、物質(zhì)也相似。定量的流體動態(tài)模型：可作為油藏的代表，以此為依據(jù)計算油藏的產(chǎn)量、產(chǎn)能、分析注水前緣和推進速度以及注水后殘余油的空間展布。一、油藏地質(zhì)模型類型1、按研究內(nèi)容劃分構(gòu)造子模型：油藏幾何形態(tài)及分布，包括斷層、褶曲、地應(yīng)力等構(gòu)造 （粗細，定性定量的原則，強調(diào)儲層的作用分類）（1）概念地質(zhì)模型（Conceptual Model）: 針對某一種沉積類型或成因儲層，把它代表性的儲層（非均質(zhì)性、連續(xù)性等）抽象結(jié)果加以典型化和概念化，建立一個對這類儲層在研究區(qū)內(nèi)具有普通意義的儲層地質(zhì)模型。這種模型不是一具體的儲層地質(zhì)模型而是某一地區(qū)（油田）某一類儲層的基本面貌模式圖。 這個階段油田僅有少數(shù)大井距的探井

5、和評價井的巖心、測井及測試資料以及二維和三維地震資料，因而不能詳細地描述儲層細致的非均質(zhì)特征，只能依據(jù)少量的信息、借鑒理論上的沉積模式、成巖模式建立工區(qū)儲層概念模型一 、油藏地質(zhì)模型類型2、按研究程度劃分（裘懌楠，1990） （粗細，定性定量的原則，強調(diào)儲層的作用分類）一 、油 （粗細，定性定量的原則，強調(diào)儲層的作用分類）（2）靜態(tài)地質(zhì)模擬型（Static Model）： 針對某一具體的油藏或開發(fā)區(qū)一個（或一套）儲層，將某儲層特征在三維空間的變化和分布如實地加以描述而建立的地質(zhì)模型。真實反映地下油藏特征，如小層分布的“五等圖” 這一模型主要為編制開發(fā)方案和調(diào)整方案服務(wù)，如確定注采井別、射孔方案

6、、作業(yè)施工、配產(chǎn)配注及油田開發(fā)動態(tài)分析等。一 、油藏地質(zhì)模型類型2、按研究程度劃分（裘懌楠，1990） （粗細，定性定量的原則，強調(diào)儲層的作用分類）一 、油 （粗細，定性定量的原則，強調(diào)儲層的作用分類）（3）預(yù)測地質(zhì)模型（Preductual Modle）: 在靜態(tài)地質(zhì)模型基礎(chǔ)上，建立描述井網(wǎng)數(shù)十米級或甚至數(shù)米級規(guī)模的儲層變化的地質(zhì)模型。針對多井控制井點網(wǎng)的儲量參數(shù)作一定的內(nèi)插和外推預(yù)測圖。 這一模型主要為在二次采油之后對地下剩余油需進行開發(fā)調(diào)整、井網(wǎng)加密或進行三次采油一 、油藏地質(zhì)模型類型2、按研究程度劃分（裘懌楠，1990）Ng53 層 含 油 飽 和 度 立 體 圖 （粗細，定性定量的原

7、則，強調(diào)儲層的作用分類）一 、3、按儲層結(jié)構(gòu)形式分（K.J.Weber和L.C.Van Geuns,1989）一、油藏地質(zhì)模型類型 儲層結(jié)構(gòu)指的是儲集砂體的幾何形態(tài)及其三維空間的分布。這一模型是儲層地質(zhì)模型的骨架，也是決定油藏數(shù)值模擬中模擬網(wǎng)塊大小和數(shù)量的重要依據(jù)。 儲層結(jié)構(gòu)模型的核心是沉積模型。殼牌石油公司將不同沉積相形成的儲層結(jié)構(gòu)類型歸納為三類，即千層餅狀儲層結(jié)構(gòu)、拼合板狀儲層結(jié)構(gòu)和迷宮狀儲層結(jié)構(gòu)3、按儲層結(jié)構(gòu)形式分（K.J.Weber和L.C.Van 3、按儲層結(jié)構(gòu)形式分（K.J.Weber和L.C.Van Geuns,1989）一、油藏地質(zhì)模型類型3、按儲層結(jié)構(gòu)形式分（K.J.Webe

8、r和L.C.Van Weber(1986)的分類 Weber不僅考慮了儲層非均質(zhì)性的規(guī)模，同時還考慮了非均質(zhì)性對流體滲流的影響。 Weber(1986)的分類 W（1）（Helgeqi H.Haldorson(1986),美國 分四級）巨大規(guī)模：構(gòu)造+巖相油氣藏組合大型規(guī)模：相帶+儲層油氣藏宏觀規(guī)模：儲層+物性內(nèi)部結(jié)構(gòu)微觀規(guī)模：孔隙結(jié)構(gòu)+流體流動單元4、按模型組成規(guī)模一、油藏地質(zhì)模型類型（1）（Helgeqi H.Haldorson(1986)（3）儲 層 非 均 質(zhì) 模 型 ： (Pettijion(1973)的分類) 4、按模型組成規(guī)模一、油藏地質(zhì)模型類型（3）儲 層 非 均 質(zhì) 模 型

9、： (Pettijion（4）（信荃麟（1992），中國 分五級）4、按模型組成規(guī)模一、油藏地質(zhì)模型類型油田規(guī)模的地質(zhì)模型小層規(guī)模的地質(zhì)模型砂體規(guī)模的地質(zhì)模型巖心規(guī)模的地質(zhì)模型孔隙規(guī)模的地質(zhì)模型油田規(guī)模油層規(guī)模砂體內(nèi)韻律性和沉積結(jié)構(gòu)巖心規(guī)?？紫兑?guī)模韓大匡（1995年）提出河流相五級非均質(zhì)模型：（4）（信荃麟（1992），中國 分五級）4、按模型組成規(guī)模（1）地面原型模型：露頭觀測（2）地下原型模型： 密井網(wǎng) 水平井 井間地震1、確定性建模2、隨機建模(Stochastic Modeling)（1）定量的儲層地質(zhì)知識庫推理法（2）條件模擬(Conditional Simulation)（3）各種

10、地質(zhì)統(tǒng)計模型(Geostatistic)3、確定性+隨機建模：約束建模二、儲層地質(zhì)建模方法（1）地面原型模型：露頭觀測1、確定性建模2、隨機建模(St1、確定性建模（1）露頭原型模型建模 地質(zhì)家提出重返露頭的口號。選擇各種沉積上有代表性的露頭，進行詳細的研究，把各種技術(shù)手段放到露頭上去進行試驗，一方面從露頭上得到很多儲層的定量地質(zhì)知識，建立知識庫，作為地下儲層建模的依據(jù)；二是試驗各種技術(shù)手段在儲層描述中應(yīng)如何發(fā)揮作用。最有名的就是由英國石油公司(BP)和美國能源部投資進行的Gypcy露頭工作，已形成了一個綜合各種技術(shù)手段的油藏描述現(xiàn)場實驗室。二、儲層地質(zhì)建模方法1、確定性建模二、儲層地質(zhì)建模方

11、法（1）露頭原型模型建模露頭儲層研究方法和手段方法：高分辨率層序地層學(xué)、儲層沉積學(xué)和沉積動力學(xué)（巖石相、砂體成因單元、沉積體系）、層次結(jié)構(gòu)分析手段：露頭實測：航拍，照片鑲嵌法取樣：通常10 x10 x8cm大剖面寫實二、儲層地質(zhì)建模方法1、確定性建模（1）露頭原型模型建模二、儲層地質(zhì)建模方法1、確定性建模儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件露頭區(qū)砂體幾何形態(tài)定量研究 Philip Lowry等研究了三角洲前亞相中三種主要儲集砂巖體的大?。ǚ种Ш拥?、分支河口壩和遠砂壩），在野外露頭上采集砂巖體大小有意義的參數(shù)是：最大長度、最大寬度和最小厚度，統(tǒng)計了每種

12、砂體的寬度與厚度、厚度與長度、寬度與長度的相關(guān)關(guān)系圖，并給出了每種河道砂體幾何特征極限值：露頭區(qū)儲層原型模型內(nèi)容二、儲層地質(zhì)建模方法1、確定性建模露頭區(qū)砂體幾何形態(tài)定量研究露頭區(qū)儲層原型模型內(nèi)容二、儲層地儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件90%的分支河道的寬度小于850m，50%的小于325m，20%的小于75m。90%的分支河道的厚度小于18m，50%的小于9m，20%的小于3.5m。90%的分支河道的寬厚比小于130：1，50%的小于40：1，20%的小于10：1。90%的分支河口壩的厚度小于30m，50

13、%的小于18m，20%的小于7m。90%的分支河口壩的長度（走向）小于9Km，50%的小于6.5Km，20%的小于3.5Km。90%的分支河口壩砂巖的寬度（橫向）小于6.5Km，50%的小于3.25Km，20%的小于1.2Km。90%的遠砂壩的厚度小于0.55m，70%的小于0.10m。Olav Walderhang等研究了英國約克郡侏羅系河流體系的砂體形態(tài)，該區(qū)河流沉積物主要是兩種類型的砂體：河道砂巖和決口扇砂巖。薩爾特維克組河道砂巖寬100-700m，厚4-19m，主要是垂向加積的有85%的河道砂體的寬/厚比在15-40之間。斯卡爾貝組河道砂體大部分的寬度約100m，厚度4-12m，其中主

14、要由垂向加積形成的帶狀砂體，厚4-12m，寬/厚比小于15；側(cè)向加積的河道砂體，厚4-6m，寬/厚比小于20-25，由幾個帶狀砂體復(fù)合而成的河道砂體，總寬度有幾百米，寬/厚比35。決口扇砂體厚2.5m，寬2.5公里，最大長度3-4公里，寬厚比和長厚比分別為100-2000和500-2000。所測得的河道砂體和決口扇砂體的寬厚比大小可以使我們能夠以井為依據(jù)預(yù)測砂體的幾何形態(tài)，增加連井對比的可靠性。 90%的分支河道的寬度小于850m，50%的小于325m，2露頭沉積體的非均質(zhì)性 C.Ravenne等研究了英國Yorkshire地區(qū)懸崖上的中侏羅統(tǒng)露頭，懸崖長10公里，高30150米，通過直升飛機

15、對懸崖處全部中侏羅統(tǒng)露頭連續(xù)拍攝了照片將近1000張，通過攝影地質(zhì)研究，區(qū)分了不同沉積單元的幾何特征，砂巖的內(nèi)部構(gòu)造、砂體與周圍頁巖的接觸特征以及非滲透層的連續(xù)性等。 用覆蓋懸崖全高的16條剖面確定出不同巖相和構(gòu)造的巖石學(xué)特征及其區(qū)別，在600米長、30米高的范圍對其中的Scalby組地層進行了詳細的攝影地質(zhì)研究，通過照片解釋和縱剖面資料區(qū)別出一些沉積體，對攝影地質(zhì)資料進行簡化，經(jīng)區(qū)域傾角校正后，又作了數(shù)字化，整個懸崖被簡化成174行3163列的網(wǎng)格。 用數(shù)字化計算了各種主要巖性的縱橫向百分含量露頭區(qū)儲層原型模型內(nèi)容二、儲層地質(zhì)建模方法1、確定性建模露頭沉積體的非均質(zhì)性露頭區(qū)儲層原型模型內(nèi)容二

16、、儲層地質(zhì)建模儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件在縱向上，下部砂巖百分比很高，約為4050%，同時泥質(zhì)砂巖的百分比比較高，在第100行左右是一個泥質(zhì)為主區(qū)（95%），之上有一個狹窄的厚砂帶，最上部是一個完全的泥質(zhì)區(qū)。在橫向上指示了不同巖性的相對位置除了上述二維研究之外，在懸崖附近進行了三維研究，首先進行了鉆井取心，井網(wǎng)為正方形，井距為300米，為了研究小規(guī)模的非均質(zhì)性，井距從300逐漸減小到10米，在每口取心井中，都進行了SP、GR、DEN、含氧指數(shù)、傾角測井等，聲波測井只在兩口井中，每隔25厘米遠提取了一塊直徑23毫米、長4厘米的巖心塞，用于、K測量。露頭調(diào)查研究河

17、流三角洲儲集層中沉積體的非均質(zhì)性在縱向上，下部砂巖百分比很高，約為4050%，同時泥質(zhì)砂巖露頭儲層中的滲透率分布方式 Torgin Jacobsen ，Hans Rendall對英格蘭東北部約克郡河流相砂巖露頭剖面進行了研究，通過詳細測量露頭中滲透率的變化，提供各種砂體類型骨滲透率變化的資料。 該文主要研究了兩種類型的河道砂體（透鏡層狀砂體、側(cè)向加積砂體）和決口扇砂體。露頭區(qū)儲層原型模型內(nèi)容二、儲層地質(zhì)建模方法1、確定性建模露頭儲層中的滲透率分布方式露頭區(qū)儲層原型模型內(nèi)容二、儲層地儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件儲層地質(zhì)建模方法課件 露頭采集約克

18、郡中侏羅流斯卡爾貝組河流三角洲相沉積的二維剖面，懸崖沿海岸長10公里，高4050米，過去已有人用這些露頭的二維剖面進行地質(zhì)研究（描述儲層的非均質(zhì)性）作為河流三角洲儲層幾何形狀的條件模擬基礎(chǔ)。微滲透率計是一個可攜式機械裝置，它能測量空氣注入巖石表面時的流動速度和注入壓力，用達西定律來確定滲透率，50個巖心塞樣品在實驗室測量了孔隙度、滲透率，并對5塊樣品作X衍射全巖礦物分析。利用露頭調(diào)查研究儲層中的滲透率分布方式在野外用微滲透率計測量了500個測點的滲透率，并取到50個測點的巖心塞，以網(wǎng)格狀方式對每種類型的砂體測量滲透率，透鏡層狀砂體取樣間隔橫向為12米，垂向為0.25米，側(cè)向加積層狀砂體的取樣間

19、隔橫向為2米，垂向為0.15米，決口扇砂體的橫向為15米，垂向為0.10米。透鏡狀砂層達3米厚25米寬，具大型交錯層理，是辮狀河道側(cè)向遷移形成的多層結(jié)構(gòu)中的河道砂層，側(cè)向加積砂巖層是小型曲流河的點壩沉積，橫向上廣泛分布薄層砂巖（0.250.5米厚）是同一個曲流河體系的決口扇沉積。 露頭采集利用露頭分析結(jié)果透鏡層狀砂巖（辮狀河體系）中測量的滲透率值最高，這個砂體縱向上分為四個單元，絕對滲透率的平均值分別為3125md、2152md、1100md、246md。側(cè)向加積層狀砂巖（曲流河體系）中測量的滲透率為中等（314md），橫向上廣泛分布的薄砂層（決口扇沉積）的滲透率值最低（75md）。沉積相標志

20、（結(jié)構(gòu)、構(gòu)造）與滲透率之間沒有明顯的正相關(guān)性，因此，認為所觀察到的滲透率分布規(guī)律主要受成巖作用的控制。自生石英是主要的成巖礦物相，似乎主要是純化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，壓溶作用提供的物質(zhì)是次要的。石英加大似乎受沉積相類型的控制，僅在很小程度上受沉積構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的控制。巖心塞資料與野外測量值的對比， 野外測量的滲透率值與在測量點所取的巖心塞實驗室測量的滲透率的平均相關(guān)系數(shù)為0.7，在5002000md之間相關(guān)性最好，當滲透率很大時，微滲透率計測出的滲透率偏大，這是由于高滲透率情況下存在湍流，而低滲透率情況下氣體泄漏引起的。滲透率的縱橫向變化規(guī)律不明顯，研究表明，成巖作用對滲透率有重要的控制作用，定量的成巖作

21、用研究表明，這套地層的成巖作用受砂體類型的控制，而沉積構(gòu)造和結(jié)構(gòu)對其影響較小，換句話說，成巖作用受砂巖類型、體積、幾何形狀和周圍沉積的控制，而不受粒度和沉積構(gòu)造的控制。利用露頭調(diào)查研究儲層中的滲透率分布方式分析結(jié)果巖心塞資料與野外測量值的對比， 野外測量的滲透率值（2）水平井模型 二、儲層地質(zhì)建模方法1、確定性建模（2）水平井模型 二、儲層地質(zhì)建模方法1、確（3）儲層地震模型 以高分辯率的三維地震為基礎(chǔ)，利用其覆蓋率高的優(yōu)勢，直接追蹤井間砂體和求取儲層參數(shù)。目前遇到的關(guān)鍵問題是分辯率還滿足不了油田開發(fā)研究單砂體的要求。但對其前景大家都寄以很大的厚望。二、儲層地質(zhì)建模方法1、確定性建模三維多道反

22、演結(jié)果（3）儲層地震模型二、儲層地質(zhì)建模方法1、確定性建模三維多道 這是國際上近20年來興起，發(fā)展很快的一項熱門技術(shù)。其主要思路是： 選擇儲層砂體在地面出露的露頭，進行詳細測量和描述，取樣密度達到幾十厘米的網(wǎng)絡(luò)(1英尺1英尺)，把這類砂體的儲層物性(如滲透率)的空間分布，原原本本的揭示出來，以此作為原型模型。 從中利用地質(zhì)統(tǒng)計技術(shù)尋找其物性空間分布的統(tǒng)計規(guī)律，以此統(tǒng)計規(guī)律就可以去預(yù)測井下各類儲層的物性分布。 國外一些主要石油科研機構(gòu)、院校和油公司都在開展這一工作。二、儲層地質(zhì)建模方法2、隨機建模方法 這是國際上近20年來興起，發(fā)展很快的一項熱門技（1）隨機建模的必要性地下儲層本身是確定的儲層的

23、隨機性質(zhì)是指那些在現(xiàn)有資料不完善的條件下，需要通過猜測確定的儲層性質(zhì)隨機模擬結(jié)果比擬合結(jié)果更貼近“真實”二、儲層地質(zhì)建模方法2、隨機建模方法 挪威Norsk Hydro A/S公司Helge H.Haldorsen和Eivind Damsleth（1990）對隨機模擬技術(shù)作了較全面的介紹。他們認為，在油藏工程上應(yīng)用隨機模擬有6個原因，即 1）有關(guān)儲層空間大小、內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)和巖石性質(zhì)變化的資料不完整； 2）儲層建塊或相空間配置復(fù)雜； 3）巖石性質(zhì)隨空間位置和方向的變化難以掌握； 4）在平均化時特征值和巖石體積之間的關(guān)系不清楚； 5）靜態(tài)油藏資料（沿井的點值，如K、H、Sw和地震數(shù)據(jù)）相對于動態(tài)油

24、藏資料（與時間有關(guān)的影響因素、巖石結(jié)構(gòu)影響采收率等）的豐度； 6）方便和快速。 （1）隨機建模的必要性地下儲層本身是確定的二、儲層地質(zhì)建模方Estimation versus SimulationEstimation: locally accurate and smooth, good for visualizing trends, no assessment of global uncertaintySimulation: honors spatial variability, good for flow simulation, assessment of uncertainty with

25、alternative realizations插值與模擬Estimation versus Simulation插值Permeability Cross Section:KrigingGRIDSTATGriddingSize-1000-1550-1500-1450-1400PermeabilityDistance-10001000300050007000SubseaDepth-1550-1500-1450-1400.051581270S2S3S4GRIDSTAT 5-16-97 Permeability Cross Section: SimulationPermeability Cross

26、Section: SimulationGRIDSTATGriddingSizeDistance-10001000300050007000-1550-1500-1450-1400Distance-10001000300050007000SubseaDepth-1550-1500-1450-1400.051581270S2S3S4GRIDSTAT 5-16-97 Permeability Cross Section:KriStochastic Reservoir ModelingRealityDistribution of Rock/Fluid Propertiessingle true dist

27、ributionRecovery Processactual process implementedField ResponseModelDistribution of the Rock/Fluid Propertiesmultiple stochastic models Recovery Processnumerical model of processField Response巖石和流體屬性分布確定性的油田開采過程單個真實分布油田響應(yīng)真實實現(xiàn)巖石和流體屬性分布模擬的油田開采過程多個隨機模型油田響應(yīng)生產(chǎn)可能性分布Stochastic Reservoir ModelingR（2）儲層地質(zhì)知識

28、庫建立二、儲層地質(zhì)建模方法2、隨機建模方法 儲層地質(zhì)知識庫是根據(jù)儲層地質(zhì)概念模型，結(jié)合靜、動態(tài)資料對單井模型進行統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上建立的能夠定量表征儲層特征參數(shù)統(tǒng)計分布規(guī)律的地質(zhì)知識，它們是儲層隨機建模的控制條件。 露頭調(diào)查地震預(yù)測與解釋密井網(wǎng)統(tǒng)計 分布概率、平均值、中值、標準偏差、最大值、最小值、變異系數(shù)及各參數(shù)間的相關(guān)系數(shù)等。（2）儲層地質(zhì)知識庫建立二、儲層地質(zhì)建模方法2、隨機建模方法利用計算機研究一些隨機建模算法。針對不同沉積類型儲層本身的物性參數(shù)空間分布特點，形成一些模擬其規(guī)律的算法。至今已推出一些商業(yè)性軟件。如法國石油研究院和地質(zhì)統(tǒng)計中心等合作推出的一個HereSim”軟件，曾聲稱最適

29、合河流三角洲砂體。美國斯坦福大學(xué)已有一些通用算法公開出售。挪威一個叫ODEN公司的推出一個STORM軟件在市場上推銷。美國雪菲龍公司曾大力研究“分形”在儲層建模中的應(yīng)用，等等。 這些隨機建模方法，總的追求：利用其技術(shù)建立的地質(zhì)模型，交給數(shù)值模擬進行歷史擬合，一次運算就在大多數(shù)井點擬合得較好，這就說明模型基本符合地下實際?；蛘呃媒⒌哪Ｐ筒季?，選擇成功機率最大的井位去實施。我國東部各主力油田缺乏儲層的直接露頭可供研究，在西部進行了一些工作，主要針對河流砂體儲層。大慶的三次加密試驗區(qū)，井網(wǎng)已達到100口井km2，利用這一難得的資料，進行精細描述，可供其他地區(qū)和油田借鑒。隨機建模方法，一些院校都有

30、一些軟件研制出來，在西部油田早期評價階段進行油藏描述建立地質(zhì)模型上已取得很好效果，在老油田中為研究剩余油飽和度還沒有實踐經(jīng)驗。 （3）地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法和技術(shù)二、儲層地質(zhì)建模方法2、隨機建模方法利用計算機研究一些隨機建模算法。針對不同沉積類型儲層本身的物變差函數(shù)分析儲層參數(shù)空間結(jié)構(gòu)分析就是對儲層參數(shù)進行一系列統(tǒng)計分析，研究儲層的空間結(jié)構(gòu)及各儲層參數(shù)的空間分布的連續(xù)性和各向異性。 目前，研究數(shù)據(jù)變量空間連續(xù)性或各向異性的方法和手段有多種，如協(xié)方差函數(shù)、相關(guān)函數(shù)等，但是這些方法只能概括地質(zhì)體某一特征的整體概況而無法反映其局部變化特征，地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)中引入變差函數(shù)。 二、儲層地質(zhì)建模方法（3）地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法

31、和技術(shù)變差函數(shù)分析克立格離散變量指示型模擬高斯型模擬滲透率指示模擬模擬退火變差函數(shù)分析二、儲層地質(zhì)建模方法（3）地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法和技術(shù)變差函數(shù) 假設(shè)空間點只沿某一方向上變化，那么我們把區(qū)域化變量在兩點處的值之差的方差之半定義為在該特定方向上的變差函數(shù)，它表示區(qū)域化變量的兩值Z(x)、Z(x+h)的變異程度。記為： 在實際工作中，實驗變差函數(shù)通常用計算算術(shù)平均值的方法來獲得，即：變差函數(shù)分析二、儲層地質(zhì)建模方法（3）地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法和技術(shù)變差函數(shù)變差函數(shù)分析二、儲層地質(zhì)建模方法（3）地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)Calculating Experimental Variograms.Example: Starting

32、With One Lag (i.e. #6)Start at a node, and compare value to all nodes which fall in the lag and angle tolerance.變差函數(shù)分析Calculating Experimental Vario(1)半變異函數(shù)： (2)交叉半變異函數(shù)： (3)指示半變異函數(shù)：先對變量進行指示化，再針對指示化變量求取半變異函數(shù)。 (4)協(xié)方差半變異函數(shù)： 式中xi，yi為地質(zhì)區(qū)域化變量，它既具有隨機性，又具有空間結(jié)構(gòu)性，h為方向矢量，N(h)為數(shù)據(jù)點對數(shù)，實驗變異函數(shù)求取 (1)半變異函數(shù)： 實驗變異函數(shù)(5)

33、對數(shù)半變異函數(shù): (6)相對半變異函數(shù)： (7)絕對半變異函數(shù)： (8)平方根半變異函數(shù)： 式中xi，yi為地質(zhì)區(qū)域化變量，它既具有隨機性，又具有空間結(jié)構(gòu)性，h為方向矢量，N(h)為數(shù)據(jù)點對數(shù)，(5)對數(shù)半變異函數(shù): 變異函數(shù)模型的擬合 對實驗變異函數(shù)做最優(yōu)擬合，從而確定變異函數(shù)的塊金常數(shù)Co、變程a和基臺值C(0)。選擇并建立合適的變異函數(shù)模型是地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)的基礎(chǔ)。常用的變異函數(shù)模型有四種： (1)球狀模型： (2)指數(shù)模型： 變異函數(shù)模型的擬合 (3)高斯模型： (4)冪模型： (3)高斯模型：克立格方法Weighted Linear Estimators（加權(quán)線性估計）Derivation

34、 of the Kriging Equations（克里格方程的導(dǎo)出）Different Types of Kriging（不同類型的克立格）二、儲層地質(zhì)建模方法（3）地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法和技術(shù)克立格方法Weighted Linear EstimatoWeighted Linear EstimatorsThe Basic idea is to estimate the attribute value (say, porosity) ata location where we do not know the true valuewhere u refers to a location, Z*(u) i

35、s an estimate at location u, there are n data values Z(ui), i=1,.,n, and i refer to weights.What factors could be considered in assigning the weights?closeness to the location being estimatedredundancy between the data valuesanisotropic continuity (preferential direction)magnitude of continuity / va

36、riability克立格Weighted Linear EstimatorsThe Weighted Linear EstimatorsAssign all of the weight to the nearest data (polygonal-type estimate)Assign the weights inversely proportional to the distance from the location being estimated (inverse distance schemes)where di is the distance between data i and

37、the location beingestimated, c is a small constant, and is a power (usually between 1 to 3).How about using the variogram? that is kriging克立格Weighted Linear Estimators克立格KrigingMinimum error variance estimate of the unknown:Simple kriging (SK): no constraint, the mean m is known.Ordinary kriging (OK

38、): the sum of the weights n=1 (u) constrained to equal 1.Kriging with a trend model (KT) considers that m is unknown and that it has a more complex trend of known shape but unknown parameters. where m(u) is the local mean, a1, l = 0.,L are unknown coefficients of the trend model, and fl(u) are low o

39、rder monomials of the coordinates. GSLIB allows nine different monomials up to quadratic functions of the coordinates ( x , y , z , xx , yy , zz, xy, xz , and, yz ).Kriging with an external drift is an extension of KT. Considers a single trend function f1(u) defined at each location from some extern

40、al (secondary) variable.Cokriging is for kriging with different types of data.Indicator Kriging has a different goal to build a conditional cdf rather than derive an estimate.克立格KrigingMinimum error variance 離散變量指示型模擬（Indicator Simulation for Categorical Variables）二、儲層地質(zhì)建模方法高斯型模擬（Gaussian Simulation

41、 for Porosity Modeling）滲透率的指示型模擬（Indicator Simulation for Permeability Modeling）模擬退火（Simulated Annealing Techniques）（3）地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法和技術(shù)離散變量指示型模擬（Indicator SimulatiIndicator Coding of Datalocal hard indicator data i(u;z) originating from local hard data z(u): i(u;z) = 1 if z(u )z, = 0 if notlocal hard indi

42、cator data j(u;z) originating from ancillary information that provides hard inequality constraints on the local value z(u). If z(u)(a ,b , then: 0 if z a j(u;z) = undefined (missing) if z(a ,b 1 if z b local soft indicator data y(u;z) originating from ancillary information providing prior (pre-poste

43、rior) probabilities about the value z(u ): y(u;z) = Prob Z(u) z | local information 0,1, and F(z) : global prior as defined hereafterglobal prior information common to all locations u within the stationary area A:F(z) = ProbZ(u) z, u AIndicator Coding of Datalocal Indicator Coding of Datalocal hard

44、indicator data i(u;z) originating from local hard data z(u): i(u;z) = 1 if z(u )z, = 0 if notlocal hard indicator data j(u;z) originating from ancillary information that provides hard inequality constraints on the local value z(u). If z(u)(a ,b , then: 0 if z a j(u;z) = undefined (missing) if z(a ,b

45、 1 if z b local soft indicator data y(u;z) originating from ancillary information providing prior (pre-posterior) probabilities about the value z(u ): y(u;z) = Prob Z(u) z | local information 0,1, and F(z) : global prior as defined hereafterglobal prior information common to all locations u within t

46、he stationary area A:F(z) = ProbZ(u) z, u AIndicator Coding of Datalocal 模 型 種 類 技術(shù)/方法 算 法 離基條示性點過程法散于件馬爾科夫隨機域法型目模截斷高斯法模標擬兩點直方圖法型體指標模擬法 非條件模擬 布爾法連基條件模擬模擬退火模擬法續(xù)于序貫指示模擬法型象馬爾科夫隨機域法 模素LU分解法型 非條件模擬 轉(zhuǎn)向帶法二、儲層地質(zhì)建模方法（3）隨機模擬方法分類 模 型 種 類 技術(shù)/方法 離散模型是為了描述具有不連續(xù)性質(zhì)的地質(zhì)特征而開發(fā)的，如河流相地層中砂體的位置和幾何分布，砂巖中頁巖夾層的分布和規(guī)模，裂縫和斷層的分布、

47、方向和長度，以及巖相模擬等。在以上各種情況下，空間中的一個點屬于有限分類數(shù)中的一個，而且僅有一個，隨機模型控制著在每一點該分類的數(shù)值如何交互影響。例如，該模型可以控制一個砂體可以怎樣侵入到另一個砂體中；裂縫是否橫切，怎樣橫切，不同的巖相怎樣相互牽制和排斥等等。對于重要層位，如可注水砂巖段，可以不經(jīng)過實際流動模擬而計算出來。建模期間地質(zhì)指導(dǎo)是十分重要的。 二、儲層地質(zhì)建模方法（3）隨機模擬方法分類離散模型離散模型是為了描述具有不連續(xù)性質(zhì)的地質(zhì)特征而開發(fā)的，如河流相Object-based 3-D modeling of well defined geometric objectsPseudo g

48、enetically simulate depositional historyStatistical controls: from cores, logs, seismic and outcrops基于目標體的模擬（ Object-Based Modeling ）地質(zhì)幾何體的三維模擬模擬沉積歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自: 巖芯、測井、地震、和露頭二、儲層地質(zhì)建模方法（3）隨機模擬方法分類離散模型Object-based 3-D modeling of w 離散模型用于描述離散性質(zhì)的地質(zhì)特征，如河流沉積環(huán)境的砂體（河道、決口）位置和大小，砂巖中懸浮的頁巖的分布和大小，裂縫和斷層的分布、方向和長度，相模擬等

49、。 隨機模擬可以控制一個砂體如何侵蝕另一個砂體，裂縫如何走向，不同相如何相對應(yīng)等。不用實際流動模擬就可以計算出可注水砂的比例。在建模型時,地質(zhì)思路是很關(guān)鍵的。 常見的離散型模型有：示性點過程、馬爾科夫隨機場、截斷高斯、兩點直方圖?；谀繕梭w的模擬（ Object-Based Modeling ）二、儲層地質(zhì)建模方法（3）隨機模擬方法分類離散模型 離散模型用于描述離散性質(zhì)的地質(zhì)特征，如河流沉積環(huán)境的對于每一變量，儲層空間內(nèi)的每一個點都有其不同的值。隨機模型可以描述這些變量的中值情況，或可能的橫向、縱向變化趨勢；中值的可變性；與鄰點之間的對比可靠程度。如果不僅是一個變量，則還可描述所研究的各變量之

50、間的協(xié)變性。除了中值的變化趨勢，大多數(shù)連續(xù)模型假定儲層中各參數(shù)具有某種程度的穩(wěn)定性。即儲層的統(tǒng)計特征在空間中并不改變。這一假設(shè)并不總是正確的。對所研究儲層的地質(zhì)認識和經(jīng)驗，對于建立連續(xù)模型也是十分重要的，但是這種方法似乎更為機械。 連續(xù)模型用來描述連續(xù)變化的地質(zhì)現(xiàn)象，如巖石特征、地震速度和量綱參數(shù)(如儲層頂面、OWC等)。二、儲層地質(zhì)建模方法（3）隨機模擬方法分類連續(xù)模型對于每一變量，儲層空間內(nèi)的每一個點都有其不同的值。隨機模型可Pixel-based 3-D modeling of lithology, porosity and permeabilityPreserves major het

51、erogeneities and statistical featuresStatistical controls: from cores, logs, seismic and outcropsLithologyPorosityPermeability基于象素的模擬（ Pixel-Based Modeling ）巖性孔隙度滲透率巖性、孔隙度、滲透率的三維模擬表征主要非均質(zhì)性和統(tǒng)計特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自: 巖芯、測井、地震、和露頭二、儲層地質(zhì)建模方法（3）隨機模擬方法分類連續(xù)模型Pixel-based 3-D modeling of li 連續(xù)型模型用于描述儲層參數(shù)連續(xù)變化的特征，如滲透率、孔隙度和殘

52、余飽和度等、地震速度、油藏頂點和油/水界面。 模擬退火模擬法 順序指標模擬法 分形隨機函數(shù)法 馬爾科夫隨機域法 LU分解法 轉(zhuǎn)帶法 二、儲層地質(zhì)建模方法（3）隨機模擬方法分類連續(xù)模型 連續(xù)型模型用于描述儲層參數(shù)連續(xù)變化的特征，如滲透率 離散模型更接近于地質(zhì)師對儲層的解釋，也更適合于模擬大規(guī)模的非均質(zhì)性和儲層不連續(xù)性。連續(xù)模型則適合于描述巖石特征的空間分布，但卻或多或少采取了假設(shè)為穩(wěn)定的形式。 人們自然會想到將這兩種模型結(jié)合形，成一種混合模型(Alabert和Massonnat.1990；Damsleth等1992)，這種設(shè)想最近已引起普遍關(guān)注。大多數(shù)離散模型和連續(xù)模型可以以一種混合的方法進行結(jié)

53、合。 第一步，用個離散模型描述模型中的大型非均質(zhì)性。 第二步，用不同的連續(xù)模型描述離散模型中各單元內(nèi)的巖石物理參數(shù)的空間變化。 二、儲層地質(zhì)建模方法（3）隨機模擬方法分類混合模型 離散模型更接近于地質(zhì)師對儲層的解釋，也更適合于二、儲層地質(zhì)建模方法3、確定性+隨機建模：約束建模（1）斷控定量建模：分斷塊構(gòu)造建模（2）相控定量建模：分相帶儲層建模（3）井約束地震建模：（4）已知模型類比約束建模：輸入已知模型二、儲層地質(zhì)建模方法3、確定性+隨機建模：約束建模（1）斷控 離散模型用于描述離散性質(zhì)的地質(zhì)特征，如河流沉積環(huán)境的砂體（河道、決口）位置和大小，砂巖中懸浮的頁巖的分布和大小，裂縫和斷層的分布、方

54、向和長度，相模擬等。 隨機模擬可以控制一個砂體如何侵蝕另一個砂體，裂縫如何走向，不同相如何相對應(yīng)等。不用實際流動模擬就可以計算出可注水砂的比例。在建模型時,地質(zhì)思路是很關(guān)鍵的。常見的離散型模型有：示性點過程、馬爾科夫隨機場、截斷高斯、兩點直方圖。 二、儲層地質(zhì)建模方法4、儲層建模方法的適用性（1）相和砂體分布定量模擬 離散模型用于描述離散性質(zhì)的地質(zhì)特征，如河流沉積環(huán)Simulation Results: 巖相分布橫剖面P17I27I31P47P01I9I38P08R42I20P36NSimulation Results: 巖相分布橫剖面P17垂直巖性比例矩陣VPM井的巖性資料層的地震屬性巖相模

55、擬垂直巖性比例矩陣VPM井的巖性資料層的地震屬性巖相模擬巖相模擬垂直巖性比例曲線巖性單元井中巖相巖相模擬垂直巖性比例曲線巖性單元井中巖相儲層隨機模擬儲層隨機模擬 連續(xù)型模型用于描述儲層參數(shù)連續(xù)變化的特征，如滲透率、孔隙度和殘余飽和度等、地震速度、油藏頂點和油/水界面。 模擬退火模擬法 順序指標模擬法 分形隨機函數(shù)法 馬爾科夫隨機域法 LU分解法 轉(zhuǎn)帶法 二、儲層地質(zhì)建模方法4、儲層建模及適用方法（2）儲層物性定量模擬 連續(xù)型模型用于描述儲層參數(shù)連續(xù)變化的特征，如滲透P17I27I31P47P01I9I38P08R42I20P36NWESimulation Results: 孔隙度分布橫剖面P17I27I31P47P01I9I38P08R42I20P物性三維方向上的變化物性三維方向上的變化某門檻值的顯示及體積計算某門檻值的顯示及體積計算三維地質(zhì)模型立體圖三維地質(zhì)模型立體圖柵狀剖面圖柵狀剖面圖等深切片圖等深切片圖交叉剖面圖交叉剖面圖孔隙度各種方法比較孔隙度各種方法比較滲透率各種方法比較滲透率各種方法比較文95塊55流動單元退火模擬剩余油飽和度（100次模擬均值圖）文95塊55流動單元序貫高斯模擬剩余油飽和度（100次模擬均值圖）文95塊55流動單元退火模擬剩余油飽和度文95塊55流動