三维地质建模技术研究与展望

三维地质建模技术研究与展望

任中杰

乌鲁木齐铁路局喀什工务段，新疆喀什844000

摘要：随着油气藏地质研究方法的不断发展，三维地质建模技术日趋成熟并得到了广泛应用。本文主要探讨油气勘探与开发过程中三维地质建模技术的基本流程、三维地质建模技术存在问题与发展。

关键词：地质建模；构造建模

我国在三维地质建模方面起步较晚，自地质建模技术被我国学者引进以来，到目前已经历了20多年，经过一大批致力于我国储层模型研究的研究者的不懈努力，主要成果集中在对国外新方法新技术的引进、消化、吸收，也结合我国地质条件提出了一些新的思路和方法，并应用于生产实践，获得了一些实践经验和研究成果。但在实际应用中也存在诸多问题亟待攻克，以推动在当今新的形势下我国石油工业的发展。

1地质建模研究工作流程

油气藏地质建模技术主要包括油气藏的构造建模和油气藏的属性建模2个方面,研究工作流程包括以下几个主要步骤。

1.1建立地层框架模型

根据地震资料构造解释和层序解释结果得到主要的地质界面如地层界面、洪泛面、沉积间断面、储集层的顶底界面等和断裂系统,采用计算几何的算法准确地描述空间曲面地质界面和断层面的拓扑关系,得到表达油气藏几何构型的地层框架模型。

1.2建立地层实体模型

由于地层框架模型只有地质界面和断层面,不能描述油气藏的非均质性的横向变化。因此需要在此基础上,进一步地细化,通过定义层间的沉积结构进行三维空间内地层网格的构建,从而表达地层实体模型。

1.3建立地质约束条件

根据井中地质资料和区域性地质资料的综合分析,可以获得对研究区域内沉积环境和沉积相空间展布规律的认识,同时也可以获得不同地层中特殊地质体河道砂体、浊积扇体和裂缝体的分布特征等地质信息,这些信息采用一定的数据表达方式可以作为属性建模过程中的地质约束条件。

1.4属性数据的变异函数分析

油气藏地质建模中的属性建模技术以变异函数分析的地质统计方法为基础。变异函数分析目的是找出某个属性孔隙度、渗透率和流体饱和度等物性参数的区域变化规律,从而为确定性建模和不确定性建模提供数据内插和外推的控制条件。

1.5岩石物理属性建模

地层实体模型将地层框架模型进行细化,建立三维地层网格。变异函数分图油气藏的属性模型上面讨论了地质建模的5个主要步骤,但是地质建模并不是油气藏勘探开发的目的,而是表述地质认识的技术手段。通过网格粗化,油气藏属性模型需要接受油气藏动态模拟和实际开发的验证通过生成规则数据体油气藏属性模型,可以作为地震勘探处理解释的基础如地层速度模型,通过实际应用验证,可以发现模型与实际油气藏之间的误差,进行模型的修改,从而不断地逼近真实。因此,油气藏地质建模过程是不断完善的迭代过程。

2三维地质建模技术存在问题与发展

2.1多点地质统计学建模

多点地质统计学的发展迄今只有十多年的历史研究，而真正作为一种可实用的随机建模方法则是Strebelle和Journel提出搜索树的概念及Snesim算法之后。在实际应用中，Snesim在忠实于条件数据的条件下，能较好地再现储层结构特征。尽管如此，Snesim也存在一些缺陷，比如训练图像的平稳性问题，集成软数据及评估训练图像的权重问题，储层形态合理再现问题，多重网格搜索问题，以及基于复杂的目标（如尖角或者U型目标）应用效果较差。

针对Snesim存在的问题，许多学者提出了各自的解决方案或建议。如非平稳性问题，Caers采用类似于变差函数套合方式，通过伸缩和旋转变换，将非平稳的地质模式变化为平稳地质模式，随后采用Snesim进行建模。Arpat提出了Simpat多点地质统计学随机建模方法，其模拟流程仍然采用序贯模拟的思路，不同之处在于，对地质模式处理过程中，在模拟实现时以整个数据事件赋值或者数据事件的子集代替单个模拟网格节点的赋值，同时在数据事件选择上，Arpat摈弃了传统的概率推断、蒙特卡罗抽样的随机建模方法，而是借鉴计算机视觉及数字图像重建领域的知识，利用数据事件的相似性对数据事件进行选择。此方法的应用于推广仍然需要进一步研究和论证。多点地质统计学随机建模方法代表了储层随机建模发展的一个新方向，目前的研究很多只是在理论方面，要使其真正应用于生产实践中还需要做很多工作。

2.2不确定性的定量评价

在油田的勘探开发过程中存在着许多不确定性，主要包括地质的、经济的和技术上的不确定性，正是这些不确定性导致了决策、投资的风险。Damsleth较早地把试验设计的方法引入到石油行业进行不确定性分析，在国外近几年利用试验设计的方法定量评价不确定性逐渐成为研究的热点，而在国内基本未见到相关报道。目前，国外学者在储层建模方面所涉及的不确定性主要是地质方面的不确定性，比如地震属性与岩性的相关性、油水界面、沉积相的分布、砂体的宽度、砂泥岩的比例等。

2.3综合一体化建模

尽管综合一体化建模一直为地质建模者推崇，但是实际应用中还存在诸多问题需要解决。首先是不同来源、不同精度、不同时期的资料如何综合应用的问题。比如厘米级的岩心资料到公里级的地震资料，它们所代表的对象存在很大的差异，如何把不同尺度的资料有效地综合到一个模型中是当前研究的一个热点、亦是难点。又比如如何把地质家的经验和推理的定性知识应用到定量的模型中有待进一步的研究。

3总结

依靠技术方法的进步、建模理念的跨越和技术的相互渗透,以数字油藏为纽带,实时技术已经逐渐渗透到地震、钻井、测井、完井、开发和生产的全过程。同时采用分布式网络技术支持多学科的数据共享,并且能够对大量的多学科信息进行管理和分析。

储层地质建模技术不断演变成开放式的地质建模技术,这种转变使得地质建模完全融人到从勘探开发野外数据采集到油气藏动态模拟的整个工作流程之中。

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