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在油气田的勘探评价和开发阶段,储层研究以建立定量的三维储层地质模型为目标,这是油气勘探开发深入发展的要求,也是储层研究向更高阶段发展的体现。目前储层建模有两种基本途径:确定性建模及随机建模。确定性建模是对井间未知区给出确定的预测结果,即试图从具有确定性资料的控制点出发,推测出点间确定、唯一的、真实的储层参数。然而在资料不完善以及储层结构空间配置和储层参数空间变化较复杂的情况下,人们难以把握储层的真实性,因此人们广泛应用随机建模方法,即以随机函数为理论,应用随机模拟方法对井间位置区给出多种可能的预测结果。储层随机建模在描述储层非均质性、综合各类信息、评价不确定性等方面具有明显优势。
储层随机建模是最近20多年研究的热点和难点。利用随机建模方法建立具有连续、真实曲线形态的储层目标是随机建模家需要解决的问题。传统的基于目标的方法很难表征复杂的空间结构和几何形态;基于象元的方法对于条件化问题一直难以得到很好的解决。最近发展的多点地质统计学随机建模方法具有基于目标的和基于象元的方法的优点,同时克服了它们的缺陷,代表了储层随机建模发展的一个新方向,但如何建立平稳的训练图像仍待研究。以上建模方法在一定程度上能够刻画目标体的空间展布,但无法整合与沉积过程相关的地质信息,产生的结果难以刻画模拟单元地质成因上的联系,因为这些方法只能模拟由条件数据分析(或结合地质知识库)得到的空间的统计信息,很少考虑到目标体的成因联系以及演化过程,从而难以合理表征储层的非均质性。
鉴于当前的储层随机建模方法在整合与沉积过程有关的地质信息方面存在的不足,基于沉积过程的建模方法应运而生。这种方法能够考虑地形、重力、摩擦力、动力学、沉积和侵蚀速率等因素,同时还综合了随机的成分以便考虑储层的不确定性。但是,由于控制沉积物形成的地质过程非常复杂,各种控制因素随着时间过得推移也是不断变化着的,故而对于各种模拟参数难以合理准确设置,因而纯粹从沉积过程形成的各种控制因素出发模拟沉积物的分布,目前还只是探索阶段。另外一种做法是试图模拟单个沉积过程,而简化其具体的形成过程。典型的代表是模拟河流的侧向迁移和改道。
在总结前人研究成果的基础上,Pyrcz对这一方法做了深入研究,并在此基础上开发了一个模拟河流相储层的程序Alluvsim算法。曲流河沉积过程的随机建模方法有效地综合了与沉积过程有关的地质信息和一些先验的地质知识,从模拟目标体的沉积过程出发定量描述目标体的几何形态和空间分布。目前,这种方法主要用在河流相储层中,能够模拟河道的侧向迁移、改道和决口等过程,刻画了河流相储层中的各种构型要素随时间在空间的变化。同时,曲流河沉积过程的随机建模方法充分利用从先验地质知识得到的一系列经验数据(例如河道、天然堤、决口扇的形态参数),这些数据能够定量刻画储层构型要素的几何形态,所以产生的模型较为真实。因此,曲流河沉积过程的随机建模方法可以建立比较真实的储层三维构型模型,提高了建模精度,降低了储层预测中的不确定性。
本论文系统分析了河流相基于沉积过程方法的原理,包含河流相储层构型要素的几何形态参数,河道中线操作,参数说明,井数据的条件化等。改程序采用的是在水平和垂向移动复合河道网来满足井信息,对于稀疏井点可以较容易的满足条件化,但对于密集井网则无法满足。事实上,井点与中线距离如果相距很远,则需要重新考虑在井点处产生一条新河道,这与整体移动河道方法原理相似;而当井点与中线距离很近,如不超过平均河道宽度时候,对河道中线进行局部形变,将能够较好实现条件化,减弱与周围井点冲突可能性,同时又不影响河道形态与性质(如高弯度河变为低弯度河);当井点与河道中线距离超过平均河宽又小于最大河宽时可以考虑旋转条件化处理,又根据井点的坐标有可细分为源点条件化、终点条件化,当完成一次旋转条件化处理时仍可再进行一次旋转条件化,即连续旋转条件化。基于这样考虑,根据井点位置与河道中线距离,采用局部条件化、旋转条件化以及整体迁移方法实现密井网条件化。
最后在理论工区30口井的基础上,利用改进的条件化进行模拟,模型结果表明改进后的方法在保证河流沉积成因和形态情况下,能够完全忠实于井数据,条件化效果较原始方法要好。利用改进后的方法实现了密井网区储层条件化建模,表明改进后的方法能够直接服务于河流储层精细三维模型建立。
储层随机建模是最近20多年研究的热点和难点。利用随机建模方法建立具有连续、真实曲线形态的储层目标是随机建模家需要解决的问题。传统的基于目标的方法很难表征复杂的空间结构和几何形态;基于象元的方法对于条件化问题一直难以得到很好的解决。最近发展的多点地质统计学随机建模方法具有基于目标的和基于象元的方法的优点,同时克服了它们的缺陷,代表了储层随机建模发展的一个新方向,但如何建立平稳的训练图像仍待研究。以上建模方法在一定程度上能够刻画目标体的空间展布,但无法整合与沉积过程相关的地质信息,产生的结果难以刻画模拟单元地质成因上的联系,因为这些方法只能模拟由条件数据分析(或结合地质知识库)得到的空间的统计信息,很少考虑到目标体的成因联系以及演化过程,从而难以合理表征储层的非均质性。
鉴于当前的储层随机建模方法在整合与沉积过程有关的地质信息方面存在的不足,基于沉积过程的建模方法应运而生。这种方法能够考虑地形、重力、摩擦力、动力学、沉积和侵蚀速率等因素,同时还综合了随机的成分以便考虑储层的不确定性。但是,由于控制沉积物形成的地质过程非常复杂,各种控制因素随着时间过得推移也是不断变化着的,故而对于各种模拟参数难以合理准确设置,因而纯粹从沉积过程形成的各种控制因素出发模拟沉积物的分布,目前还只是探索阶段。另外一种做法是试图模拟单个沉积过程,而简化其具体的形成过程。典型的代表是模拟河流的侧向迁移和改道。
在总结前人研究成果的基础上,Pyrcz对这一方法做了深入研究,并在此基础上开发了一个模拟河流相储层的程序Alluvsim算法。曲流河沉积过程的随机建模方法有效地综合了与沉积过程有关的地质信息和一些先验的地质知识,从模拟目标体的沉积过程出发定量描述目标体的几何形态和空间分布。目前,这种方法主要用在河流相储层中,能够模拟河道的侧向迁移、改道和决口等过程,刻画了河流相储层中的各种构型要素随时间在空间的变化。同时,曲流河沉积过程的随机建模方法充分利用从先验地质知识得到的一系列经验数据(例如河道、天然堤、决口扇的形态参数),这些数据能够定量刻画储层构型要素的几何形态,所以产生的模型较为真实。因此,曲流河沉积过程的随机建模方法可以建立比较真实的储层三维构型模型,提高了建模精度,降低了储层预测中的不确定性。
本论文系统分析了河流相基于沉积过程方法的原理,包含河流相储层构型要素的几何形态参数,河道中线操作,参数说明,井数据的条件化等。改程序采用的是在水平和垂向移动复合河道网来满足井信息,对于稀疏井点可以较容易的满足条件化,但对于密集井网则无法满足。事实上,井点与中线距离如果相距很远,则需要重新考虑在井点处产生一条新河道,这与整体移动河道方法原理相似;而当井点与中线距离很近,如不超过平均河道宽度时候,对河道中线进行局部形变,将能够较好实现条件化,减弱与周围井点冲突可能性,同时又不影响河道形态与性质(如高弯度河变为低弯度河);当井点与河道中线距离超过平均河宽又小于最大河宽时可以考虑旋转条件化处理,又根据井点的坐标有可细分为源点条件化、终点条件化,当完成一次旋转条件化处理时仍可再进行一次旋转条件化,即连续旋转条件化。基于这样考虑,根据井点位置与河道中线距离,采用局部条件化、旋转条件化以及整体迁移方法实现密井网条件化。
最后在理论工区30口井的基础上,利用改进的条件化进行模拟,模型结果表明改进后的方法在保证河流沉积成因和形态情况下,能够完全忠实于井数据,条件化效果较原始方法要好。利用改进后的方法实现了密井网区储层条件化建模,表明改进后的方法能够直接服务于河流储层精细三维模型建立。