讲座-地质统计学与随机模拟.ppt

地质统计学与随机模拟,张春雷,二００四年十月,目录,一、储层随机建模方法概论 （一）确定性建模 （二）随机建模 （三）储层建模步骤 二、地质统计学基础 （一）区域化变量理论 （二）变差函数分析 （三）克立格,三、随机模拟方法 （一） 离散变量指示型模拟 （二） 高斯型模拟 （三） 渗透率指示型模拟 （四） 模拟退火 四、储层非均质性模拟 （一） 储层非均质性表征方法 （二） 微相和砂体定量模拟 （三） 储层物性定量模拟,目录,一、储层随机建模方法概论,油藏描述是以沉积学、构造地质学、储层地质学和石油地质学为理论指导、综合运用地质、地震、测井和试油试采等信息，最大限度地应用计算机技术，对油藏进行定性、定量描述及评价的一项综合研究的方法和技术 油藏描述的研究特色： ①油藏描述技术的综合性、定量化和广泛使用计算机 手段是该项技术最突出的特色 ②采用多学科高新技术是油藏描述的另一特色 ③从定性描述到定量描述,油藏描述进一步朝着油藏表征与预测的方向发展，油藏表征要产生出为预测开采动态进行油藏模拟所需的全部输入内容，它具有三个特点： 定量化——三维地质模型（数据体） 初始化——与油藏数值模拟直接相连??? 综合化——所有可利用动、静态资料，应用 多种方法综合研究 其核心是储层非均质表征、沉积微相及砂体定量模拟、储层物性（特别是渗透率）的定量模拟、裂缝表征 在研究方法上以各种随机模拟方法为主要手段，特别是条件模拟,高含水油田的油藏精细描述,总的目标是追求搞清地下剩余油的分布。

油田进入高含水期以后，油层内剩余油分布已高度分散均匀地成批钻加密井一般已不具备条件，必须优选剩余油富集区有针对性地采取措施我国一些主力油田都已进入这一阶段 要实现这一目标应具备三个条件： ·有一个精细的油藏地质模型； ·有足够的分层动态数据； ·能进行精细的油藏数值模拟的软硬件(大容量的油藏数值模拟) 油藏精细描述的目的就是为了建立一个可供研究剩余油饱和度分布的油藏地质模型这涉及两个问题： 一是如何提高井孔的储层参数采集精度 油田开发主要储层参数是孔、渗、饱，主要依赖手段是测井技术，目前渗透率解释精度还较低，注水后的剩余油饱和度解释还存在一些问题测井工作一直为提高这些解释精度而发展新技术近年来兴起的各种成像测井、套管后电阻率测井、核磁测井等有了很大进展 二是如何估计井间未钻井地区的储层变化和各种参数值 这是进行油藏精细描述遇到的一个技术难点油田开发的特殊性决定了这一问题，我们只能通过井孔了解油藏，即所谓“一孔之见”，而井间(一般数百米井距)油藏体积比井孔体积大千百万倍，这部分体积的油藏要通过少量井孔资料来推测估计如何估计得接近实际，目前有两大技术，从两个方面在努力即储层地震技术和地质统计技术为基础的随机建模技术。

油藏表征目的,建立一个定量的地质的——工程的模型 研究流体流动型式及剩余油饱和度分布 储层表征的目的是描绘出储层地质的、岩石物理的、成岩的、构造的，以及工程的参数这些参数规定着流体在储层内流动的路径和屏蔽确定性建模(Deterministic Modeling) l．地面露头→地下 2．钻水平井 3．井间地震 随机建模(Stochastic Modeling) 1．定量的储层地质知识库 2．条件模拟(Conditional Simulation) 3．各种地质统计模型(Geostatistic),储层地震 以高分辩率的三维地震为基础，利用其覆盖率高的优势，直接追踪井间砂体和求取储层参数目前遇到的关键问题是分辩率还满足不了油田开发研究单砂体的要求但对其前景大家都寄以很大的厚望三维多道反演结果,砂体模型的建立,,单砂体模型,,,,,,,,多砂体的任意组合,不同角度和方向研究砂体的展布,（二） 随机建模 (Stochastic Modeling) 这是国际上近10年来兴起，发展很快的一项热门技术其主要思路是： 选择储层砂体在地面出露的露头，进行详细测量和描述，取样密度达到几十厘米的网络(1英尺×1英尺)，把这类砂体的储层物性(如渗透率)的空间分布，原原本本的揭示出来，以此作为原型模型。

从中利用地质统计技术寻找其物性空间分布的统计规律，以此统计规律就可以去预测井下各类储层的物性分布 国外一些主要石油科研机构、院校和油公司都在开展这一工作，包括两方面工作一是大力开展露头研究工作 地质家提出重返露头的口号选择各种沉积上有代表性的露头，进行详细的研究，把各种技术手段放到露头上去进行试验，一方面从露头上得到很多储层的定量地质知识，建立知识库，作为地下储层建模的依据；二是试验各种技术手段在储层描述中应如何发挥作用最有名的就是由英国石油公司(BP)和美国能源部投资进行的Gypcy露头工作，已形成了一个综合各种技术手段的油藏描述现场实验室二是发展地质统计技术 利用计算机研究一些随机建模算法针对不同沉积类型储层本身的物性参数空间分布特点，形成一些模拟其规律的算法至今已推出一些商业性软件如法国石油研究院和地质统计中心等合作推出的一个“HereSim”软件，曾声称最适合河流——三角洲砂体美国斯坦福大学已有一些通用算法公开出售挪威一个叫ODEN公司的推出一个STORM软件在市场上推销美国雪菲龙公司曾大力研究“分形”在储层建模中的应用，等等 这些随机建模方法，总的追求：利用其技术建立的地质模型，交给数值模拟进行历史拟合，一次运算就在大多数井点拟合得较好，这就说明这个模型基本符合地下实际。

或者利用建立的模型布井，选择成功机率最大的井位去实施我国东部各主力油田缺乏储层的直接露头可供研究，我们在西部进行了一些工作，主要针对河流砂体储层这方面工作还需大力加强大庆的三次加密试验区，井网已达到100口井／km2，好好利用这一难得的资料，进行精细描述，可供其他地区和油田借鉴 随机建模方法，一些院校都有一些软件研制出来，在西部油田早期评价阶段进行油藏描述建立地质模型上已取得很好效果，在老油田中为研究剩余油饱和度还没有实践经验，“九．五”是一个主要攻关方向地质统计学油藏建模,Statistical Description,Distribution Type, e.g. Log-normal, Normal distribution Average, e. g. 0.3 porosity Standard Deviation, e. g. 0.1 porosity 分位值,GeoStatistical Description,Distribution Type, e.g. Log-normal, Normal distribution Average, e.g. 0.3 porosity Standard Deviation, e.g. 0.1 porosity Structure, i.e. horizon markers and faults Spatial Correlation, e.g. 20 m vertical and 4000 m along bedding plane,随机建模技术的发展现状,随机建模(Stochastic Modeling)的含义 随机建模技术是目前储层表征技术的突出发展动向之一 目前随机建模技术的应用范围不断扩大 随机建模技术从理论体系上逐步被完善、系统化,储层随机建模的必要性,地下储层本身是确定的。

储层的随机性质是指那些在现有资料不完善的条件下，需要通过猜测确定的储层性质 随机模拟结果比拟合结果更贴近“真实”,挪威Norsk Hydro A/S公司Helge H.Haldorsen和Eivind Damsleth（1990）对随机模拟技术作了较全面的介绍他们认为，在油藏工程上应用随机模拟有6个原因，即 （1）有关储层空间大小、内部几何结构和岩石性质变化的资料不完整； （2）储层建块或相空间配置复杂； （3）岩石性质随空间位置和方向的变化难以掌握； （4）在平均化时特征值和岩石体积之间的关系不清楚； （5）静态油藏资料（沿井的点值，如KH、φ、Sw和地震数据）相对于动态油藏资料（与时间有关的影响因素、岩石结构影响采收率等）的丰度； （6）方便和快速定量地质知识库,储层地质知识库 储层地质知识库是根据储层地质概念模型，结合静、动态资料对单井模型进行统计分析的基础上建立的能够定量表征储层特征参数统计分布规律的地质知识，它们是储层随机建模的控制条件 一、露头调查 二、地震预测与解释 三、密井网统计 分布概率、平均值、中值、标准偏差、最大值、最小值、变异系数及各参数间的相关系数等孔隙度、渗透率增大，均质性增强，物性变好，含油饱和度减小，含油性变差。

随机建模方法和流程,?,测井资料 (岩性,孔,渗,饱),,,地质构造框架 及地质资料,地震资料 (提取的各种属性),,,,,Well data (Facies/Phi/K),Structural framework,Seismic attribute maps,随机模拟方法分类,离散模型 离散模型是为了描述具有不连续性质的地质特征而开发的，如河流相地层中砂体的位置和几何分布，砂岩中页岩夹层的分布和规模，裂缝和断层的分布、方向和长度，以及岩相模拟等 在以上各种情况下，空间中的一个点属于有限分类数中的一个，而且仅有一个，随机模型控制着在每一点该分类的数值如何交互影响例如，该模型可以控制一个砂体可以怎样侵入到另一个砂体中；裂缝是否横切，怎样横切，不同的岩相怎样相互牵制和排斥对于重要层位，如可达砂岩段和可注水砂岩段，可以不经过实际流动模拟而计算出来建模期间地质指导是十分重要的Object-Based Modeling,Object-based 3-D modeling of well defined geometric objects Pseudo genetically simulate depositional history Statistical controls: from cores, logs, seismic and outcrops,基于目标体的模拟,地质几何体的三维模拟 模拟沉积历史 统计数据来自: 岩芯、测井、地震、和露头,连续模型 连续模型用来描述连续变化的地质现象，如岩石特征、地震速度和量纲参数(如储层顶面、OWC等)。

对于每一变量，储层空间内的每一个点都有其不同的值随机模型可以描述这些变量的中值情况，或可能的横向、纵向变化趋势；中值的可变性；与邻点之间的对比可靠程度如果不仅是一个变量，则还可描述所研究的各变量之间的协变性 除了中值的变化趋势，大多数连续模型假定储层中各参数具有某种程度的稳定性即储层的统计特征在空间中并不改变这一假设并不总是正确的对所研究储层的地质认识和经验，对于建立连续模型也是十分重要的，但是这种方法似乎更为机械Pixel-Based Modeling,Pixel-based 3-D modeling of lithology, porosity and permeability Preserves major heterogeneities and statistical features Statistical controls: from cores, logs, seismic and outcrops,Lithology Porosity Permeability,,基于象素的模拟,岩性 孔隙度 渗透率,岩性、孔隙度、渗透率的三维模拟 表征主要非均质性和统计特征 统计数据来自: 岩芯、测井、地震、和露头,混合(二级)模型 离散模型更接近于地质师对储层的解释，也更适合于模拟大规模的非均质性和储层不连续性。

连续模型则适合于描述岩石特征的空间分布，但却或多或少采取了假设为稳定的形式人们自然会想到将这两种模型结合形，成一种混合模型(Alabert和Massonnat.1990；Damsleth等．1992)，这种设想最近已引起普遍关注大多数离。