三維地質(zhì)確定性建模

1、確定性建模確定性建模是對(duì)井間未知區(qū)給出確定的預(yù)測(cè)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(cè)出點(diǎn)間（如井間）確定的、唯一的儲(chǔ)層參數(shù)。確定性建模方法主要有：1、儲(chǔ)層地震學(xué)方法；2、儲(chǔ)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(chǔ)層地震學(xué)方法一、概述儲(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)層參婁的分布。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。在地震剖面上主要表現(xiàn)為一個(gè)反射同相軸或幾個(gè)同相軸組成的反射波組。應(yīng)用儲(chǔ)層地震學(xué)資料進(jìn)行儲(chǔ)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(chǔ)層巖性和物性參數(shù)的相關(guān)關(guān)系進(jìn)

2、行儲(chǔ)層橫向預(yù)測(cè)，繼而建立儲(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、橫向采集密度大的優(yōu)點(diǎn)，從這一角度講，有利于研究?jī)?chǔ)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(kāi)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(chǔ)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(zhǎng)的1/4, 一般為20M左右），比測(cè)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(chǔ)層模型（儲(chǔ)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(chǔ)層建模的宏觀控制（或趨勢(shì)），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(chǔ)層的儲(chǔ)層模型，

3、這比單純應(yīng)用井資料建立的儲(chǔ)層模型精度 更高。在油氣田開(kāi)發(fā)的早中期，可采取這一進(jìn)行儲(chǔ)層建模，以滿足油氣田開(kāi)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(guò)地震反演技術(shù)得到垂向分辨率較 高的儲(chǔ)層模型，分辨率可達(dá)4-8m。應(yīng)用地震資料進(jìn)行儲(chǔ)層建模的基本步驟如下：（1）層位標(biāo)定、追蹤及斷層解釋?zhuān)唬?）建立斷層模型及層面模型；（3）分層進(jìn)行儲(chǔ)層橫同預(yù)測(cè)；（4）建立儲(chǔ)層模型（將各層預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行合并）。以上儲(chǔ)層建模的核心是儲(chǔ)層橫向預(yù)測(cè)，包括厚度預(yù)測(cè)、巖性和物性預(yù)測(cè)。二、儲(chǔ)層厚度預(yù)測(cè)利用地震資料求取儲(chǔ)層厚度是儲(chǔ)層地震學(xué)研究的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在巖性油藏勘探和油氣 田開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)過(guò)程中起著舉足輕重的作用。通

4、過(guò)厚度預(yù)測(cè)，可建立儲(chǔ)層宏觀結(jié)構(gòu)模型。目 前，儲(chǔ)層厚度的預(yù)測(cè)方法主要有：1、應(yīng)用時(shí)差法求取儲(chǔ)層厚度如果地層的時(shí)間厚度大于地震反射子波的延續(xù)時(shí)間時(shí)，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(shí)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(chǔ)層厚度3、綜合應(yīng)用振幅、頻率求取儲(chǔ)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(chǔ)層厚度 較薄時(shí)，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(chǔ)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(lái)越高，如果能夠通過(guò)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?chǔ)層的頂、底界面反向時(shí)間， 進(jìn)而時(shí)差和層速度求取儲(chǔ)層的厚度，這種方法簡(jiǎn)單易行而且精度較高。三、儲(chǔ)層巖性及物性預(yù)測(cè)在儲(chǔ)層地震學(xué)中，主要應(yīng)用地震層速度（或波阻抗）資料對(duì)儲(chǔ)層巖性和物性進(jìn)行預(yù)測(cè)。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(chǔ)層巖性及物性參數(shù)預(yù)測(cè)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(cè)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(gè)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(duì)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(kāi)的，因此，上述正演一一比較一一 修改的過(guò)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(chǔ)層預(yù)測(cè)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(chǔ)層預(yù)測(cè)，即分相區(qū)分別建立地震參數(shù)與儲(chǔ)層參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系，并在反演預(yù)測(cè) 過(guò)程中分相進(jìn)行地震信息向儲(chǔ)層參數(shù)的轉(zhuǎn)化，從而得到一種精度較高的預(yù)測(cè)結(jié)果。相控 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的實(shí)施可以分為三個(gè)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(chǔ)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(chǔ)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(cè)，得出儲(chǔ)層參數(shù)的分布模型。第二節(jié)儲(chǔ)層沉積學(xué)方法。儲(chǔ)層沉

8、積學(xué)方法主要用于建立儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)模型。建模的主要過(guò)程就是井間砂體對(duì)比。傳統(tǒng)的井間砂體對(duì)比主要是依據(jù)井對(duì)的測(cè)井曲線的相似性或差異性來(lái)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(duì)比應(yīng)是利用多學(xué)科方法進(jìn)行綜合一體 化的解釋過(guò)程。井間砂體對(duì)比的最重要基礎(chǔ)是高分辨率的等時(shí)地支對(duì)比及沉積模式。高分辨率等時(shí)地層 對(duì)比主要為砂體對(duì)比提供等時(shí)地層框架，其關(guān)鍵是應(yīng)用層序地層學(xué)原理，識(shí)別并對(duì)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(duì)比過(guò)程，因?yàn)樯绑w空間分布受沉積相的控制，因此在砂體對(duì)比之 前，必須根據(jù)巖心、測(cè)井甚至地震資料識(shí)別沉積相類(lèi)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(duì)比過(guò)程。五、高分辨率等時(shí)地層對(duì)比高分辨率等時(shí)地層對(duì)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(duì)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(shí)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(lái)定義的。 層序地層單元可進(jìn)一步劃分為更細(xì)的級(jí)次，如準(zhǔn)層序組、層組層及紋層等。一個(gè)準(zhǔn)層序 是以海（湖）泛面或者它們的對(duì)應(yīng)面為界的、成因上有聯(lián)系的、相對(duì)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(duì)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(duì)整一的成因相關(guān)的層組成，其邊界面為侵蝕面、無(wú)沉積作用面或與 其對(duì)應(yīng)的整合面。2、砂體連通性分析等時(shí)的砂體不一定是連通的砂體。因此還必須確定井間等時(shí)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(gè)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(gè)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(duì)比過(guò)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(cè)井資料，特別是自然伽馬、自然電位、和電阻率（Rt）等信息，對(duì) 其進(jìn)行砂體識(shí)別及微相解釋。特別注意鄰井等時(shí)砂體測(cè)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(shí)庫(kù)指導(dǎo)砂體對(duì)比。地質(zhì)知識(shí)庫(kù)主要為不同沉積類(lèi)型的砂體 幾何形態(tài)（砂體寬厚比、長(zhǎng)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(shí)。（3）通過(guò)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(guò)地層

12、傾角則井沉積學(xué)解釋。獲取砂體定向信息。（5）通過(guò)地層測(cè)試（RFT、脈沖試進(jìn)、示蹤劑試井）及開(kāi)發(fā)動(dòng)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(duì)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(chǔ)層參數(shù)建模中，往往應(yīng)用插值方法對(duì)空間上每個(gè)風(fēng)格賦以儲(chǔ)層以儲(chǔ)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。克里金方法主要應(yīng)用變差函數(shù)或協(xié)方差函數(shù)來(lái)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(chǔ)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?？死锝鸸乐?，是根據(jù)待估點(diǎn)周?chē)娜舾梢阎?/p>

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?chē)囊阎獢?shù)據(jù)點(diǎn)的參數(shù)對(duì)待估點(diǎn)的貢獻(xiàn)（即加權(quán) 值），然后對(duì)待估點(diǎn)的未知值作出最優(yōu)（鄧估計(jì)方差最?。?、無(wú)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(wú)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(cè)量誤差引起，也可以來(lái)自礦 化現(xiàn)象的微觀變異性。（3）基臺(tái)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(cè)得到的變異性幅度大小。當(dāng)塊金值等于0 時(shí)，基臺(tái)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(jiǎn)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(duì)較高，是定量描這 儲(chǔ)層的有力工具。1、各種克里金方法的應(yīng)用范疇簡(jiǎn)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(duì)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(chǔ)層模型的方法。這種方法控制點(diǎn)以外的儲(chǔ)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(chǔ)層模型不是一個(gè)，而是多個(gè)， 即一定范圍內(nèi)的幾種可能實(shí)現(xiàn)（即所謂可選的儲(chǔ)層模型），以滿足油田開(kāi)發(fā)決策在一定風(fēng) 險(xiǎn)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(chǎng)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)