第五章 3节储层地质建模

1、一、一、 概论概论 现代油藏管理两大支柱：油藏描述油藏模拟油藏描述油藏模拟 油藏描述油藏描述：目标油藏地质模型 核心储层地质模型 广义（国外）的储层地质模型油藏地质模型： 构造模型 储层地质模型 流体分布模型 油藏模拟油藏模拟：基础三维定量储层地质模型 网块越小，模型越细 储层地质模型的概念储层地质模型的概念： 描述或表征储层特征（储层结构及属性参数） 在三维空间分布规律的地质模 型。 第三节第三节 储层地质建模储层地质建模 现代油藏管理两大支柱：油藏描述油藏模拟油藏描述油藏模拟 油藏描述油藏描述：目标油藏地质模型 核心储层地质模型 广义（国外）的储层地质模型油藏地质模型： 构造模型 储层地质

2、模型 流体分布模型 油藏模拟油藏模拟：基础三维定量储层地质模型 网块越小，模型越细 储层地质模型的概念储层地质模型的概念： 描述或表征储层特征（储层结构及属性参数） 在三维空间分布规律的地质模 型。 一、一、 概论概论 一、一、建模目的建模目的 1 1、真实的储层在地下虽不可见，但以三维空间形式客观存在。、真实的储层在地下虽不可见，但以三维空间形式客观存在。 A、由于科学技术的限制，80年代以前人们只能用： 二维图：各种小层平面图、油层剖面图 准三维图：栅状图 描述三维储层，实际是三维储层在二维平面上的投影实际是三维储层在二维平面上的投影。如：平面 渗透率等值线图可描述一套（或一层）储层的渗透

3、率平面分布。 缺点：具一定局限性，掩盖了储层层内非均质或平面非均质。缺点：具一定局限性，掩盖了储层层内非均质或平面非均质。 B、80年代后，由于计算机技术计算机技术的飞速发展以及数学地质学数学地质学的 深入研究，储层三维空间研究及显示成为现实，即先把储层先把储层 三维网块化，然后利用数学地质学方法，对各个网块赋以参三维网块化，然后利用数学地质学方法，对各个网块赋以参 数值，从而形成三维数据体数值，从而形成三维数据体，再利用计算机技术进行储层的 三维显示，对该三维图可以任意切片和切剖面（不同层位、 不同方向剖面）。 储层三维建模储层三维图形显示 储层三维定量化可视化储层三维定量化可视化 井间预测

4、技术井间预测技术 计算机三维显示技术计算机三维显示技术 2 2、与传统二维储层研究相比，三维储层建模具有以下明显、与传统二维储层研究相比，三维储层建模具有以下明显 优势优势： A A、能更客观地描述储层、能更客观地描述储层 克服了用二维图件描述三维储层的局限性 B B、可更精确地计算油气储量、可更精确地计算油气储量 常规储量计算： 储量参数含油面积、有效厚度、孔隙度、含油气饱和度等 均用层平均值均用层平均值忽视储层非均质因素的影响，如：厚度在忽视储层非均质因素的影响，如：厚度在 平面上并非等厚，孔隙度和含油饱和度在空间上也是变化的。平面上并非等厚，孔隙度和含油饱和度在空间上也是变化的。 层平均

5、值三维储集体有限点的平均值，误差大 三维网格三维储集体每一点的真实值，误差小 C C、有利于三维油藏数值模拟、有利于三维油藏数值模拟 三维油藏数值模拟成败的关键在于提供的油藏属性参数的三 维定量表征模型的精度（即：三维储层定量地质模型） 二、不同勘探开发阶段的储层建模二、不同勘探开发阶段的储层建模 阶段划分模型类型基础资料模型精度目的意义 油藏评价阶 段及开发设 计阶段 概念模型 粗网格静态模型 大井距的探井和评 价井资料包括：岩 心、测井、测试资 料及地震资料 分辨率相对 较低主要 是垂向分辨 率相对较低 可满足勘探阶段油藏评价和开发设 计的要求，对评价井设计、储量计 算、开发可行性评价及优

6、化开发方 案具有较大意义。 开发方案实 施及油藏管 理阶段 储层静态模型开发井网评价井 地震资料 精度较高主要为优化开发实施方案及调整方 案服务，如确定注采井别、射孔方 案、作业施工、配产配注及油田开 发动态分析等，以提高油田开发效 益及油田采收率。 注水开发中 后期及三次 采油阶段 储层预测模型加密井、检查井+ 动态资料（如多井 试井、示踪剂地层 测试及生产动态资 料）+开发井网+评 价井+（地震资料） 精度很高用于剩余油分布预测和挖潜 优化注水开发方案的调整及三次采 油方案的制定 一、按开发阶段及模型精度分类一、按开发阶段及模型精度分类( (裘亦楠，裘亦楠，1991)1991) 概念模型概

7、念模型(Conceptual model)(Conceptual model) 静态模型静态模型(Static model)(Static model) 预测模型预测模型(Predictable model)(Predictable model) 1 1、概念模型、概念模型 沉积或成因类型模型：典型化和概念化，具地区代表性 与沉积或成因模式类同，但加入开发所需的地质特征 应用于油田勘探、评价、开发设计阶段，减少战略失误 二、二、 储层地质模型分类储层地质模型分类 （a）三维概念模型）三维概念模型 （b）构造背景下的）构造背景下的 的三维概念模型的三维概念模型 陈堡油田陈陈堡油田陈3断块泰断块泰

8、 一段三维概念模型一段三维概念模型 2 2、静态模型、静态模型 概念概念：描述某一具体油田或开发区某一具体油田或开发区的一个或一套一个或一套储层的属性特征 在三维空间上的变化和分布规律的地质模型。 目的目的：为编制开发方案、调整方案提供地质依据 实现实现：小层平面图、油层剖面图、栅状图、三维分布图、切片图 缺点缺点：主要依赖井信息，吻合井，地震信息覆盖面广但分辨率低 井间参数的内插与外推预测的精度考虑较少，精度不高井间参数的内插与外推预测的精度考虑较少，精度不高 3 3、预测模型、预测模型 概念概念：对井间及其以外地区的储层参数 进行一定精度的内插和外推预测的高精度地质模型。 目的目的：二次采

9、油后剩余油挖潜开发调整、井网加密或三次采油 实现实现：地质随机建模技术、高精度地震约束、密井网控制 精度精度：开发井网百米级，井间预测精度数十米或数米级 二、按储层表征内容分类二、按储层表征内容分类 储层结构模型储层结构模型 流动单元模型流动单元模型 储层参数分布模型储层参数分布模型 裂缝分布模型裂缝分布模型 1 1、储层结构模型、储层结构模型（储层相模型：相控建模技术）（储层相模型：相控建模技术） 概念概念：描述储层几何形态以及三维空间分布的地质模型。 油田开发生产实践表明，相带分布强烈地影响地下流体的流动。油田开发生产实践表明，相带分布强烈地影响地下流体的流动。 同时，岩石物性的变化与相类

10、型极为相关。对于多相分布的储层同时，岩石物性的变化与相类型极为相关。对于多相分布的储层 来说，合理的相模型是精确建立岩石物性模型的必要前提。来说，合理的相模型是精确建立岩石物性模型的必要前提。 目的目的：储层参数分布模型的骨架（相控建模技术）相控建模技术） 油藏模拟中设计模拟网块大小和数量的根据 类型类型：壳牌石油公司K.J.Weber和L.C.Von Geuns(1990) 千层饼状结构、拼合板状结构、迷宫状结构 （1 1）千层饼状储层结构）千层饼状储层结构 同一沉积成因的层状砂体，砂体叠合、分布广。 单层砂体连续性好，厚度渐变。 单层水平渗透率横向稳定，垂向渗透率横向渐变。 单层间界线为储

11、层性质变化线或阻流界线。 发育沉积相：陆相湖泊席状砂、风成砂丘等 海岸相障壁砂坝、海岸砂脊、海侵砂 海相浅海席状砂、滨外砂坝、外扇浊积体 井距大：矩形井网1000米 三角形井网1200米 随机井网约13口km2 一步建模法：建立准确的三维储层结构模型很容易 （2 2）拼合板状储层结构）拼合板状储层结构 砂体拼合而成，单元之间没有大的间距。 砂体连续性较好，储层内及层间偶而夹有低渗或非渗层。 砂体间存在物性突变，砂体内可具有很强的非均质性。 发育沉积相：陆相辨状河砂体、点坝、湖泊/冲积混合沉积 风成/干谷混合沉积 海岸障壁岛与潮道充填复合体复合体 河道充填/河口坝复合体复合体 海洋风暴砂透镜体、

12、中扇浊积体 井距中等：矩形井网600米 三角形井网800米 随机井网4口/km2 建立准确的三维储层结构模型难度一般，相控建模法 （3 3）迷宫状储层结构）迷宫状储层结构 小砂体和透镜状砂体的复杂组合 砂体连续性具方向性，剖面上不连续 平面上，不同方向连续性不一样 部分砂体之间可为薄层席状低渗砂岩连通 发育沉积相： 陆相低弯度河道充填砂体、具低（砂/地）比值的冲积沉积砂体 滨岸相低弯度分流河道沉积砂体 海洋浊积岩、滑塌岩、具低砂/地比的风暴沉积砂体 井距小：矩形井网至少200米 三角形井网至少300米 随机井网至少32口/km2 建立准确的三维储层结构模型很难，相控建模法 随机建模法概率模型

13、储层结构陆相环境滨岸环境海洋环境 千层饼状湖泊席状砂 风成砂丘 障壁坝 沿海沙脊 海侵砂 浅海席状砂 滨外砂坝 外扇浊积体 拼合板状 辫状河沉积 点坝 湖泊/冲积混合沉积 风成/干谷混合沉积 沉积相复合体：如 障壁坝与潮道充填复合体 河道充填与河口坝复合体 风暴砂透镜体 中扇浊积体 迷宫状低弯度河道 低砂/地比冰水沉积 低弯度分流河道砂体 内扇浊积体 滑塌岩 具低砂/地比风暴沉积 三种碎屑岩储层结构的砂体成因类型（三种碎屑岩储层结构的砂体成因类型（K .J.Weber,etc,1990K .J.Weber,etc,1990） 主要砂体单元确定性对比所需的平均井网数据主要砂体单元确定性对比所需的

14、平均井网数据 （K.J.Weber,et al,1990K.J.Weber,et al,1990） 千层饼状储层结构拼合板状储层结构迷宫状储层结构 井网类型井距(m)井数/km2井距(m)井数/km2井距(m)井数/km2 矩形井网10001600320025 三角形井网12000.8800230013 随机井网13432 2 2、流动单元模型、流动单元模型 概念概念：(C.L.Hearn etc 1984； W.J.Ebanks，1987) 影响流体流动的储层属性参数在 各处相似，且岩层特点也相似的 纵、横向连续的储集带单元。 流动单元不同，流体流动特征也 不同。 流动单元模型流动单元模型：

15、 由许多流动单元块体镶嵌组合由许多流动单元块体镶嵌组合 而成，离散模型而成，离散模型 包括：流动单元划分，流动单包括：流动单元划分，流动单 元间边界、单元内储层属性相似元间边界、单元内储层属性相似 对油藏模拟及动态分析有很大对油藏模拟及动态分析有很大 意义，对预测二次采油和三次采意义，对预测二次采油和三次采 油的生产性能亦意义重大。油的生产性能亦意义重大。 长庆安塞油田坪桥水平井区长庆安塞油田坪桥水平井区 流动单元模型流动单元模型（长（长6 61 1三维流动单三维流动单 元模型的不同显示形式）元模型的不同显示形式） 红色：一类流动单元红色：一类流动单元 绿色：二类流动单元绿色：二类流动单元 兰

16、色：渗流屏障兰色：渗流屏障 3 3、储层参数分布模型、储层参数分布模型 描述储层属性参数在三维空间上的变化和分布规律的模型 连续性模型（孔隙度模型、渗透率模型、流体饱和度模型） 胜坨油田胜二区胜坨油田胜二区7 74 4小层小层 不同含水期孔隙度实现对比图不同含水期孔隙度实现对比图 胜坨油胜坨油 田胜二田胜二 区区74小小 层不同层不同 含水期含水期 渗透率渗透率 实现对实现对 比图比图 131 13.8 179 160 10.9 153 202 8.9 365 次次 垂垂 平平 变变 变变 均均 程程 程程 值值 胜坨油胜坨油 田胜二田胜二 区沙二区沙二 段段74小小 层不同层不同 含水期含水

17、期 含油饱含油饱 和度模和度模 型型 次次 垂垂 平平 变变 变变 均均 程程 程程 值值 69 20.7 44.9 337 18.5 41.9 590 14.8 34.6 4 4、裂缝分布模型、裂缝分布模型 三维裂缝网络模型三维裂缝网络模型 描述裂缝类型、大小、形状、产状、切割关系及基质岩块特征 二维裂缝密度模型二维裂缝密度模型 表征裂缝发育程度 裂缝网络模型裂缝网络模型 三、储层地质模型分级三、储层地质模型分级 油藏规模、砂组规模、单层规模、孔隙规模油藏规模、砂组规模、单层规模、孔隙规模 各级储层地质模型研究内容对比表各级储层地质模型研究内容对比表 储层模型考察对象研究重点研究目的模型内容

18、 油藏规模 储层模型整个油藏 层间 非均质性 整个油藏 开发模拟 砂体剖面上的韵律性、平面上的延展性 层间渗透率非均质程度 层间隔层岩性、厚度及纵向和平面上的分 布规律 构造裂缝发育情况 砂组规模 储层模型 一个砂组平面 非均质性 预测注入 剂的平面 波及程度 砂体几何形态及各向连续性 砂体连通性 砂体内渗透率、孔隙度的平面分布规律及 方向性 单层规模 储层模型 单砂层层内 非均质性 预测注入 剂的层内 波及体积 渗透率垂向上和平面上变化规律 层内不连续薄夹层垂向上和平面上的分布 层内渗透率非均质程度 孔隙规模 储层模型 孔隙微观 非均质性 预测注入 剂的微观 驱油效率 岩石骨架特征、孔壁特征

19、、孔内矿物特征 孔隙网络特征 岩石物理数学模型岩石物理数学模型：Robert Ehrlich,etc,1991 用于孔隙结构特征的定量表述。包括： 模型分类表达式参数说明 孔隙数量模型 iii TAPTTOPNP NPi：每平方微米 i 型孔隙的数量 TOP： 总光学孔隙度(镜下可视孔隙度) PTi：i 型孔隙百分比 TAi：i 型单个孔隙面积 渗透率模型 n i ii k dnNP CK 1 4 128 1013 K：样品渗透率，10-3um2 Ck：孔隙配位数 n：孔隙类型数量 Di：i 型孔隙喉道直径，um 地层因子模型 n i iip rNPC F 1 2 1 ）（ F：地层因子 Cp

20、：每个孔隙电流道数量 ri：i 型孔隙喉道半径，um 胶结指数模型 孔隙面积 喉道面积 log log m m：胶结指数 储层建模流程图储层建模流程图 数据准备数据准备 构造建模构造建模 储层建模储层建模 模型粗化模型粗化体积计算体积计算图形显示图形显示 油藏模拟油藏模拟 二、二、 建模步骤建模步骤 1 1、数据准备、数据准备 (1)(1)数据类型数据类型 数据来源数据来源：岩心、测井、地震、试井、开发动态 数据类型数据类型：坐标数据、分层数据、断层数据、储层数据 井眼储层数据井眼储层数据：硬数据（hard data） 即井模型岩心分析和测井解释数据，包括：单井相、砂体、隔 夹层、孔隙度、渗透

21、率、含油饱和度等数据 地震储层数据地震储层数据：软数据（soft data） 主要为速度、波阻抗、频率等信息 试井（包括地层测试）储层数据试井（包括地层测试）储层数据： 硬数据硬数据：储层连通性信息 软数据软数据：储层参数数据，为井筒周围一定范围内的渗透率平均值， 精度相对较低。 (2)(2)数据集成及质量检查数据集成及质量检查 数据集成数据集成 是多学科综合一体化储层表征和建模的重要前提。集成各种不同 比例尺、不同来源的数据（井数据、地震数据、试井数据、二维 图形数据等），形成统一的储层建模数据库，以便于综合利用各 种资料对储层进行一体化分析和建模。 质量检查质量检查 是储层建模十分重要的环

22、节。为了提高储层建模精度，必须尽量 保证用于建模的原始数据特别是硬数据的准确可靠性，而应用错 误的原始数据进行建模不可能得到符合地质实际的储层模型。 2 2、构造模型、构造模型 储层空间格架模型：断层模型层面模型 工区三维断层模型 三维层面模型图 3 3、储层模型、储层模型 首先将构造模型三维网格化，然后利用井数据地震数据，按照 一定的插值（或随机模拟）方法对每个三维网块进行赋值，建立 储层属性（离散和连续属性）的三维数据体，即储层数值模型。 网块尺寸越小，标志着模型越细；每个网块上参数预测值与实际 值误差愈小，标志着模型精度愈高。 模型精度的关键影响因素模型精度的关键影响因素 A A、所拥有

23、的资料丰富程度及解释精度、所拥有的资料丰富程度及解释精度 B B、赋值方法、赋值方法 传统插值法、克里金法、随机模拟法 C C、建模人员的技术水平、建模人员的技术水平 专业理论知识专业经验知识工区地质掌握程度 计算机技术水平建模软件掌握程度 4 4、图形显示、图形显示 三维数据体的图形显示 可以任意旋转 不同方向切片 从不同角度显示储层的外部形态及其内部特点 地质人员和油藏管理人员可据此进行三维储层非均质分析和油藏地质人员和油藏管理人员可据此进行三维储层非均质分析和油藏 开发管理。开发管理。 5 5、体积计算、体积计算 地层总体积 储层总体积及不同相（或流动单元）的体积 储层孔隙体积及含烃孔隙

24、体积 油气体积及油气储量 连通体积（连通的储层岩石体积、孔隙体积及油气储量） 可采储量 6 6、模型粗化、模型粗化 目的：油藏数值模拟目的：油藏数值模拟 计算机内存和速度的限制：常规的黑油模型网格节点数一般不超 过30万个。 模型粗化（Upscaling）：使细网格的精细地质模型“转化”为 粗网格模型的过程，使等效粗网格模型 能反映原模型的地质特征及流动响应。 储层建模的基本途径储层建模的基本途径 三维储层建模的技术问题已基本解决。三维储层建模的技术问题已基本解决。但对于储层属性三维空间但对于储层属性三维空间 赋值的精度，还有许多问题需要解决。赋值的精度，还有许多问题需要解决。三维空间赋值本质

25、上是井三维空间赋值本质上是井 间储层预测，其精度决定着所建模型的精度。间储层预测，其精度决定着所建模型的精度。 因此，提高井间预测精度是储层建模的核心。因此，提高井间预测精度是储层建模的核心。 核心问题核心问题：井间预测 建模方法建模方法： 确定性建模技术：对井间未知区给出确定性的预测结果 随机性建模技术：对井间未知区给出多种可能的预测结果 确定的确定的 不确定而需预测的不确定而需预测的 对井间未知区给出确定性的预测结果，即从具有确定性资料的控制点（如井对井间未知区给出确定性的预测结果，即从具有确定性资料的控制点（如井 点）出发，推测出点间（如井点间）确定的、唯一的、真实的储层参数。点）出发，

26、推测出点间（如井点间）确定的、唯一的、真实的储层参数。 储层地震学方法储层地震学方法 水平井方法水平井方法 储层沉积学方法储层沉积学方法 井间插值方法井间插值方法 1 1、储层地震学方法储层地震学方法 储层地震学主要是应用地震资料研究储层的几何形态、岩性及储层参数的分储层地震学主要是应用地震资料研究储层的几何形态、岩性及储层参数的分 布。布。一般是针对盆地内某区块或有利储集相带的一套含油层段进行研究。一般是针对盆地内某区块或有利储集相带的一套含油层段进行研究。研研 究厚度相对较小，一般在几米究厚度相对较小，一般在几米几十米范围内，几十米范围内，在地震剖面上主要表现为一个在地震剖面上主要表现为一

27、个 反射同相轴或几个同相轴组成的反射波组。反射同相轴或几个同相轴组成的反射波组。这与区域地震地层学的研究范畴这与区域地震地层学的研究范畴 有所区别。有所区别。 三、三、 确定性建模技术确定性建模技术 储层地震学主要应用地震属性参数（如层速度、波阻抗、振幅层速度、波阻抗、振幅等） 与储层岩性和孔隙度储层岩性和孔隙度的相关性进行储层横向预测，继而建立储层 岩性和物性的三维分布模型。 (1)(1)三维地震三维地震 优点优点：覆盖面广、横向采集密度大 缺点缺点：垂向分辨率低，一般垂向分辨率低，一般101020m20m（为主波长的（为主波长的1/4，一般为，一般为20 米左右），比测井资料的分辨率（一般

28、米左右），比测井资料的分辨率（一般0.5m左右）低得多。左右）低得多。 砂体厚度砂体厚度：对于我国普遍存在的陆相储层（以对于我国普遍存在的陆相储层（以“米级米级”规模薄规模薄 层间互的砂泥岩）来说，层间互的砂泥岩）来说，可分辨砂组或油组规模，可分辨砂组或油组规模，很难分辨单砂很难分辨单砂 体规模（小层）体规模（小层） 储层参数储层参数：预测精度较低，为大层段的平均值预测精度较低，为大层段的平均值 应用应用：油藏评价阶段的储层建模，主要确定： 地层格架、断层特征、砂体宏观格架、储层参数较大规模的宏观 展布规律 测井约束反演测井约束反演 因此，在应用三维地震资料（结合井资料因此，在应用三维地震资料

29、（结合井资料 和和VSP资料）进行储层建模时，资料）进行储层建模时，所建模型的垂所建模型的垂 向网格较粗向网格较粗（网格大小为地震垂向分辨率，一（网格大小为地震垂向分辨率，一 般般20米左右，通过地震反演技术可使垂向分辨米左右，通过地震反演技术可使垂向分辨 率提高至率提高至4-8米）。这类模型可满足勘探阶段油米）。这类模型可满足勘探阶段油 藏评价的要求，但较难应用于油气田开发。藏评价的要求，但较难应用于油气田开发。 但是，这一较低垂向分辨率的储层模型乃但是，这一较低垂向分辨率的储层模型乃 至地震属性（振幅、速度或波阻抗）本身，可至地震属性（振幅、速度或波阻抗）本身，可 作为高分辨率储层建模的宏

30、观控制（或趋势），作为高分辨率储层建模的宏观控制（或趋势）， 再综合应用井资料可建立垂向网格较细的储层再综合应用井资料可建立垂向网格较细的储层 模型，这比单纯应用井资料建立的储层模型精模型，这比单纯应用井资料建立的储层模型精 度更高。度更高。 地震储层解释的多解性问题地震储层解释的多解性问题 约束条件约束条件：沉积相及成岩储集相 约束方法约束方法：按不同相区分别建立地震反射参数与 储层地质信息的关系 （应用回归分析或人工神经网络方法） 地震参数：层速度、波阻抗、振幅、频率等 地质参数：岩性、孔隙度等 储层岩性及孔隙度的反演预测储层岩性及孔隙度的反演预测 相控储层预测与建模相控储层预测与建模 地

31、震储层学方法地震储层学方法 相控相控储层预测储层预测 (2)(2)井间地震井间地震 优点优点：可大大提高井间储层参可大大提高井间储层参 数的解释精度数的解释精度 震源和检波器均在地下井中， 可避免近地表低速层对地震波 能量的衰减，加之井间传感器 离目标非常近，可提高信噪比。 可利用地震波的初至，实现P 波和S波的井间地震层析成象， 从而可准确重建速度场。 缺点缺点：震源问题 2 2、水平井方法、水平井方法 优点优点：可直接获取储层侧向变化参数，确定性储层模型。 缺点缺点：成本高 3 3、储层沉积学方法储层沉积学方法 通过井间砂体对比建立储层结构模型通过井间砂体对比建立储层结构模型 基础基础：高

32、分辨率层序地层学高分辨率层序地层学-建立等时地层格架建立等时地层格架 沉积典型相模式沉积典型相模式-指导砂体对比过程指导砂体对比过程 资料、方法和技术资料、方法和技术： 应用地质知识库指导砂体对比过程应用地质知识库指导砂体对比过程 砂体几何形态（长宽比、宽厚比、砂泥比等）砂体几何形态（长宽比、宽厚比、砂泥比等） 砂体连通关系（垂向叠置、侧向叠置、孤立状）砂体连通关系（垂向叠置、侧向叠置、孤立状） 应用三维地震和井间地震信息获取砂体几何形态及连通关系的宏观信息应用三维地震和井间地震信息获取砂体几何形态及连通关系的宏观信息 应用地层倾角测井沉积学解释，获取砂体定向信息应用地层倾角测井沉积学解释，获

33、取砂体定向信息 通过试井（示踪剂、脉冲试井等）或开发动态分析，获取砂体连通信息通过试井（示踪剂、脉冲试井等）或开发动态分析，获取砂体连通信息 应用古地形资料，帮助进行砂体对比应用古地形资料，帮助进行砂体对比 胜坨油田胜二区沙二段胜坨油田胜二区沙二段 高分辨率层序地层划分和对比高分辨率层序地层划分和对比 储层结构模式储层结构模式 千层饼状储层结构千层饼状储层结构拼合板状储层结构拼合板状储层结构迷宫状储层结构迷宫状储层结构 比例型比例型：内部层面与顶、底面平行 退覆退覆- -剥蚀型剥蚀型：内部层面与底面平行，而与顶面呈锐角相交 超覆型超覆型：内部层面与底面呈锐角相交，而与顶面平行 地层叠置型式地层

34、叠置型式 根据层序地层学原理建立层序地层格架根据层序地层学原理建立层序地层格架 描述洪泛面及由深切谷和谷间组成的层序边界描述洪泛面及由深切谷和谷间组成的层序边界 应用高斯模拟方法生成洪泛面和层序界面应用高斯模拟方法生成洪泛面和层序界面 应用标点过程模拟深切峡谷的方向和形状应用标点过程模拟深切峡谷的方向和形状 等时地层对比等时地层对比 等时砂体对比等时砂体对比 等时砂体的连通性分析等时砂体的连通性分析 不同砂体不同砂体 连续连通连续连通 或或连而不通连而不通 不同砂体不同砂体 不连不通不连不通 同一砂体同一砂体 连续连通连续连通 4、井间插值法、井间插值法 对井间储层参数进行预测。一步建模法、相

35、控建模法 传统统计学估值法传统统计学估值法 如：反距离平方法，只考虑观测点与待估点之间的距离，而不考虑地 质规律造成的储层参数在空间上的相关性。插值精度相对较低。 地质统计学估值法地质统计学估值法 地质变量的空间分布随机性、区域相关性 克里金方法克里金方法是地质统计学的核心，它主要应用是地质统计学的核心，它主要应用变差函数变差函数（或协方差函（或协方差函 数）来研究在空间上既有随机性又有结构性的变量（数）来研究在空间上既有随机性又有结构性的变量（区域化变量区域化变量）的）的 分布。储层孔隙度、渗透率、流体饱和度、泥质含量均为区域化变量。分布。储层孔隙度、渗透率、流体饱和度、泥质含量均为区域化变

36、量。 克里金方法克里金方法是一种实用的、有效的插值方法。它优于传统方法（是一种实用的、有效的插值方法。它优于传统方法（如三如三 角剖分法，距离反比加权法等角剖分法，距离反比加权法等），在于它不仅考虑到被估点位置与已），在于它不仅考虑到被估点位置与已 知点位置的相互关系，而且还考虑到已知点位置之间的相互联系，因知点位置的相互关系，而且还考虑到已知点位置之间的相互联系，因 此更能反映客观地质规律，估值精度相对较高，是定量描述储层的有此更能反映客观地质规律，估值精度相对较高，是定量描述储层的有 力工具。力工具。 克里金插值克里金插值 即根据待估点周围的若干已知即根据待估点周围的若干已知 信息，应用变

37、差函数的性质，信息，应用变差函数的性质， 对估点的未知值作出对估点的未知值作出最优最优（估（估 计方差最小）、计方差最小）、无偏无偏（估计值（估计值 的均值与观测值的均值相等）的均值与观测值的均值相等） 的估计。的估计。 克里金插值法类型克里金插值法类型 简单克里金简单克里金(SK)(SK) 普通克里金普通克里金(OK)(OK) 具有外部漂移的克里金具有外部漂移的克里金 泛克里金泛克里金(UK)(UK) 因子克里金因子克里金 协同克里金协同克里金 贝叶斯克里金贝叶斯克里金(BK)(BK) 指示克里金等指示克里金等 n i ii xzxz 1 0 * 加权加权 插值插值 变差函数：变差函数： 为

38、区域化变量为区域化变量Z(x)在在x， x+h两点处的值之差的方差之半，即：两点处的值之差的方差之半，即： 2 2 1 xZhxZEh C a a：变程，当：变程，当h ah a时，任意两点间的观测值存在相关性，该相关性随时，任意两点间的观测值存在相关性，该相关性随h h的变大而减小；的变大而减小； 当当h ha a时就不再存在相关性。待估点的估值范围时就不再存在相关性。待估点的估值范围 C C：总基台值，反映区域变量在研究范围内的变异强度：总基台值，反映区域变量在研究范围内的变异强度 C C0 0：块金效应，表示：块金效应，表示h h很小时两点间储层属性的变化处于紊乱状态很小时两点间储层属性

39、的变化处于紊乱状态 具不同变程的克里金插值图象具不同变程的克里金插值图象 变量的各向异性变量的各向异性 几何各向异性几何各向异性 带状各向异性带状各向异性 三种具基台值的理论变差函数模型三种具基台值的理论变差函数模型 空洞效应变差函数模型空洞效应变差函数模型 幂函数变差函数模型幂函数变差函数模型 克里金方法的局限性克里金方法的局限性 （1）克里金插值为局部估计方法，对被估计点的整体空间相关）克里金插值为局部估计方法，对被估计点的整体空间相关 性考虑不够，它保证了数据估计的局部最优，却不能保证数据性考虑不够，它保证了数据估计的局部最优，却不能保证数据 的总体最优，因为克里金估值的方差比原始数据的

40、方差要小。的总体最优，因为克里金估值的方差比原始数据的方差要小。 因此，当井点较少且分布不均时可能会出现较大的估计误差，因此，当井点较少且分布不均时可能会出现较大的估计误差， 特别是在井点之外的无井区误差可能更大。特别是在井点之外的无井区误差可能更大。 （2）克里金插值法为光滑内插方法，为减小估计方差而对真实）克里金插值法为光滑内插方法，为减小估计方差而对真实 观测数据的离散性进行了平滑处理，虽然可以得到由于光滑而观测数据的离散性进行了平滑处理，虽然可以得到由于光滑而 更美观的等值线图或三维图，但一些有意义的异常带也可能被更美观的等值线图或三维图，但一些有意义的异常带也可能被 光滑作用而光滑作

41、用而“光滑光滑”掉了。所以，克里金方法有时被称为一种掉了。所以，克里金方法有时被称为一种 “移动光滑窗口移动光滑窗口”。 确定性建模的局限性确定性建模的局限性 虽然储层本身在地下是确定的，但是，在虽然储层本身在地下是确定的，但是，在资料不完善资料不完善以及储层以及储层 结构空间配置和储层参数结构空间配置和储层参数空间变化复杂空间变化复杂的情况下，人们难于掌的情况下，人们难于掌 握任一尺度下储层握任一尺度下储层确定的确定的、且真实的且真实的特征或性质，也就是说，特征或性质，也就是说， 在确定性模型中存在着不确定性，亦即随机性在确定性模型中存在着不确定性，亦即随机性。因此，人们广。因此，人们广 泛

42、应用随机建模方法进行储层建模。泛应用随机建模方法进行储层建模。 确定性建模软件确定性建模软件 SGM：确定性储层建模软件：确定性储层建模软件 EarthVision：主要为确定性构造建模软件，其中有简单的确定：主要为确定性构造建模软件，其中有简单的确定 性储层建模部分性储层建模部分 Geoframe：为一套集地质、测井、地震解释、三维建模为一体：为一套集地质、测井、地震解释、三维建模为一体 的综合勘探软件平台，其中包含综合运用多学科资料进行确定的综合勘探软件平台，其中包含综合运用多学科资料进行确定 性储层建模的模块。性储层建模的模块。 地下储层实际是确定性的，具有确定的性质和特征 认识程度不足

43、储层表征和预测具有多解性、不确定性、随机性 （一）概念（一）概念： 以已知信息已知信息为基础基础，以随机函数随机函数为理论理论，应用随机模拟随机模拟方法方法，产生可选的、可选的、 等概率的等概率的储层地质模型储层地质模型的方法。亦即对井间未知区应用随机模拟方法给出多种 可能的预测结果。 克里金方法克里金方法是地质统计学的核心，它主要应用是地质统计学的核心，它主要应用变差函数变差函数（或协方差函数）来（或协方差函数）来 建立空间上既有随机性又有结构性的储层属性参数（建立空间上既有随机性又有结构性的储层属性参数（区域化变量区域化变量）的三维地）的三维地 质模型。单一模型质模型。单一模型 四、储层随

44、机建模四、储层随机建模 离散模型的不同实现，表示三维离散模型的不同实现，表示三维 沉积相模型的水平切片沉积相模型的水平切片 a b c K2t13 三三 维维 孔孔 隙隙 度度 建建 模模 的的 三三 个个 实实 现现 (XZ-YZ切片切片) a b c K2t13 三 维 渗 透 率 建 模 的 三 个 实 现 (XZ-YZ切片) a b c 江苏陈堡油田江苏陈堡油田K2t13含油饱和度模型（平含油饱和度模型（平 面切片）三个实现面切片）三个实现 1 1、优点、优点： 与确定性建模方法相比，这种方法承认控制点以外的储层参数 具有一定的不确定性，即具有一定的随机性。因此针对同一地区，针对同一地

45、区， 应用同一资料、同一随机模拟方法可应用同一资料、同一随机模拟方法可建立的储层模型不是一个， 而是多个，即一定范围内的几种可能实现(即所谓可选的储层模 型)，以满足油田勘探开发决策在一定风险范围内的正确性。对 于每一种实现（即储层模型），所模拟参数的全区统计学分布特 征与控制点的统计学分布特征保持一致，即所谓等概率。 各个实现之间的差别是储层不确定性的直接反映。如果所有实 现都相同或相差很小，说明模型中的不确定性因素少；如果各实 现之间相差较大，说明不确定性大。据此可了解由于资料限制而据此可了解由于资料限制而 导致的井间储层预测的不确定性，以满足油田勘探开发决策在一导致的井间储层预测的不确定

46、性，以满足油田勘探开发决策在一 定风险范围内的正确性。定风险范围内的正确性。 随机模拟可以“超越”地震分辨率，提供井间储层参数米级或 十米级的变化，因此，随机建模可对储层非均质性进行高分辨率 的表征。 在实际应用中，利用多个等概率随机模型进行油藏数值模拟， 可以得到一簇动态预测结果，据此，可对油藏开发动态预测的不 确定性进行综合分析，从而提高动态预测的可靠性。 2、随机模拟随机模拟与与克里格插值克里格插值 随机模拟是以随机函数理论为基础的。随机函数随机函数由一个区域化变区域化变 量量的分布函数分布函数和协方差函数协方差函数( (或变差函数或变差函数) )来表征。一个随机函数 Z(X)有无数个可

47、能的实现（），。 条件模拟与非条件模拟条件模拟与非条件模拟 若用观测点的数据对模拟过程进行条件限制，使得观测点的模拟若用观测点的数据对模拟过程进行条件限制，使得观测点的模拟 值忠实于实测值（井数据、地震数据、试井数据等），就称为值忠实于实测值（井数据、地震数据、试井数据等），就称为条条 件模拟件模拟；否则为；否则为非条件模拟。非条件模拟。 随机模拟随机模拟与与克里格插值克里格插值有较大差别，主要表现在以下三个方面： 克里格插值法克里格插值法主要考虑局部估计值的精确程度，力图对待估点待估点 的未知值作出最优(估计方差最小)、无偏(估计值均值与观测点 值均值相同)的估计，而不考虑所有估计值的最终空

48、间相关性； 而随机模拟随机模拟首先考虑的是结果的整体性质和模拟值的统计空间相 关性，其次才是局部估计值的精确程度。 克里金插值法克里金插值法给出观测值间的平滑估值(如绘出研究对象的平 滑曲线图)，而削弱了真实观测数据的离散性(插值法为减小估计 方差，对真实观测数据的离散性进行了平滑处理)，忽略了井间 的细微变化；而条件随机模拟条件随机模拟通过在插值模型中系统地加上了 “随机噪音” ，这样产生的结果比克里金插值克里金插值模型“真实得 多”。 “随机噪声”正是井间的细微变化，虽然对于每一个局 部的点，随机模拟随机模拟值并不完全是真实的，估计方差甚至克里金插克里金插 值法值法更大，但随机模拟随机模拟

49、曲线能更好地表现真实曲线的波动情况。 克里格插值克里格插值只产生一个储层模型，而在随机模拟随机模拟中，则产生 许多可选的模型，各种模型之间的差别正是空间不确定性的反 映。 随机模拟随机模拟对于储层非均质的研究具有更大的优势，因为随机模随机模 拟拟更能反映储层性质的离散性，这对油田开发生产尤为重要。 克里格插值克里格插值掩盖了非均质程度(即离散性)，特别是离散性明显 的储层参数(如渗透率)的非均质程度，因而不适用于渗透率非 均质性的表征。当然，对于一些离散性不大的储层参数，如孔 隙度，应用克里格插值克里格插值研究其空间分布，并用于估计储量，亦 表现出方便、快速、准确的优越性。 储量不确定性评价储

50、量不确定性评价 三维储层建模的重要意义之一是储量计算，即应三维储层建模的重要意义之一是储量计算，即应 用三维网格计算储量，而不仅仅是根据平面图及对用三维网格计算储量，而不仅仅是根据平面图及对 应的平均值来计算。应的平均值来计算。 由于随机建模可给出一系列实现，即针对同一地由于随机建模可给出一系列实现，即针对同一地 区，应用同一资料、同一建模方法建立多个储层地区，应用同一资料、同一建模方法建立多个储层地 质模型。将这些实现用于三维储量计算，则可得出质模型。将这些实现用于三维储量计算，则可得出 一簇储量结果。它不是一个确定的储量值，而是一一簇储量结果。它不是一个确定的储量值，而是一 个储量分布。通

51、过这一分布，我们可以更客观地了个储量分布。通过这一分布，我们可以更客观地了 解地下储量，从而为开发决策提供重要的参考依据，解地下储量，从而为开发决策提供重要的参考依据， 保证油田开发决策在一定风险范围内的正确性。保证油田开发决策在一定风险范围内的正确性。 陈 堡 油 田 陈 3 断 块 泰 一 段 储 量 频 率 分 布 图 储量（吨） 储量 层段分布范围（吨）均值（吨） 标准偏差 （吨） K2t11层段130.6590104166.1720104150.071010473041.7 K2t12层段50.5410464.237310456.4095104 36227.8 K2t13层段333.

52、939104351.031104342.01410438872.4 储量分布表 随机模拟方法分类表 算法及模型 随机模型 模拟方法 序贯模拟 误差模拟 概率场 模拟 优化算法（模拟 退火及迭代算 法） 模型性质 基于目标的 随机模型 标点过程 （布尔模型） 标点过程模拟 （用退火或迭代 算法） 离散 高斯域 序贯高斯 LU 模拟 转带模拟 概率场高斯 模拟 （优化算法可用 作后处理） 连续 截断高斯域 截断高斯 模拟 截断高斯 模拟 截断高斯 模拟 （优化算法可用 作后处理） 离散 指示模拟 序贯指示 模拟 概率场指示 模拟 （优化算法可用 作后处理） 离散/连续 分形随机域 分形模拟 （优化

53、算法可用 作后处理） 连续 马尔可夫 随机域 马尔可夫模拟（ 应用迭代算法） 离散/连续 基 于 象 元 的 随 机 模 型 二点直方图 （很少单独使用, 主用作退火后处 理） 离散 序贯模拟序贯模拟 （1 1）随机地选择一个待模拟的网格节点；）随机地选择一个待模拟的网格节点； （2 2）估计该节点的累积概率分布函数）估计该节点的累积概率分布函数(ccdf)(ccdf)； （3 3）随机地从）随机地从ccdfccdf中提取一个分位数作为该节点的中提取一个分位数作为该节点的 模拟值；模拟值； （4 4）将该新模拟值加到条件数据组中；）将该新模拟值加到条件数据组中； （5 5）重复）重复1-41-

54、4步，直到所有节点都被模拟到为止，步，直到所有节点都被模拟到为止， 从而得到一个模拟实现从而得到一个模拟实现z z(l) (l)(u) (u) 误差模拟误差模拟 （1 1）应用原始数据进行克里）应用原始数据进行克里 金插值估计，得到估计值金插值估计，得到估计值Z Z* *(u)(u)； （2 2）进行非条件模拟，得到进行非条件模拟，得到 一个模拟实现一个模拟实现Z Z(1) (1)(u (u） （3 3）提取在模拟实现提取在模拟实现Z Z(1) (1)(u) (u) 中观察点处的非条件模拟值，中观察点处的非条件模拟值， 对其进行克里金插值估计，得对其进行克里金插值估计，得 到新的估计值到新的估

55、计值Z Z* *(1) (1)(u) (u)。 （4 4）比较两次估计值，得出）比较两次估计值，得出 模拟残差模拟残差Z Z(1) (1)(u) (u)- -Z Z* *(1) (1)(u) (u)。 （5 5）将模拟残差）将模拟残差Z Z ( 1 )( 1 ) (u)(u)- - Z Z* *(1) (1)(u) (u)与原始的克里金估计值与原始的克里金估计值 Z Z* *(u)(u)相加，即得到一个忠实于相加，即得到一个忠实于 井点观察值的条件模拟实现井点观察值的条件模拟实现 。 Z Z* *(u)(u) Z Z(1) (1)(u (u）Z Z* *(1) (1)(u) (u) Z Z(1

56、) (1)(u) (u)- -Z Z* *(1) (1)(u) (u) 模拟退火模拟退火 模拟退火模拟退火类似金属冷类似金属冷 却和退火。高温状态却和退火。高温状态 下分子分布紊乱而无下分子分布紊乱而无 序，序，但但随着温度缓慢随着温度缓慢 地降低，分子有序排地降低，分子有序排 列形成晶体。列形成晶体。 模拟退火的基本思路模拟退火的基本思路 是对于一个初始的图是对于一个初始的图 象，连续地进行扰动，象，连续地进行扰动， 直到它与一些预先定直到它与一些预先定 义的包含在目标函数义的包含在目标函数 内的特征（地质知识内的特征（地质知识 库）相吻合库）相吻合 （二）随机模拟（二）随机模拟方法方法 基

57、于目标（基于目标（object-based）的方法）的方法 标点过程标点过程 基于象元（基于象元（pixel-based）的方法）的方法 序贯高斯模拟序贯高斯模拟 截断高斯模拟截断高斯模拟 序贯指示模拟序贯指示模拟 分形模拟分形模拟 1、标点过程（布尔模型） 标点过程的基本思路，是根据点过程的概率定律，按照空间中标点过程的基本思路，是根据点过程的概率定律，按照空间中 几何物体的分布规律，产生这些物体的中心点的空间分布，然几何物体的分布规律，产生这些物体的中心点的空间分布，然 后将物体性质（即后将物体性质（即marks，如物体几何形状、大小、方向等）标，如物体几何形状、大小、方向等）标 注于各点

58、之上。注于各点之上。 从地质统计学角度来讲，标点过程模拟即是要模拟物体点从地质统计学角度来讲，标点过程模拟即是要模拟物体点 （points）及其性质（）及其性质（marks）在三维空间的联合分布。）在三维空间的联合分布。 点过程点过程 ，物体中心点在空间上的分布可以是独立的（如Poisson 点过程点过程，即布尔模型的概率分布理论），也可以是相互关联或 排斥的（如Gibbs点过程）点过程）。 目标点密度在空间上可以是均匀的，也可以根据地质规律赋予 一定的分布趋势。在实际应用中，目标点位置可以通过以下规 则来确定： （1）密度函数密度函数（即各相的体积比例及其分布趋势） （2）关联（关联（如井间

59、相连通）和排斥原则（和排斥原则（如同相物体或不同相 物体之间不接触的最小距离）。 物体性质（物体性质（marks）实际上就是物体几何学形态，包括各相的形 状、长度、宽度、高度、方向、顶底位置等。 形状：矩形、椭球体、锥形等。 物体几何学参数（如长、宽、高等）。 利用优化算法（如模拟退火模拟退火）可以使模拟实现忠实于井信息、井信息、 地震信息以及其它指定的条件信息。地震信息以及其它指定的条件信息。 标点过程标点过程的模拟过程是将物体的模拟过程是将物体“投放投放”于三维空间，亦即将目于三维空间，亦即将目 标体投放于背景相中。因此，这种方法标体投放于背景相中。因此，这种方法适合于具有背景相的目适合于

60、具有背景相的目 标（物体或相）模拟。离散型模拟标（物体或相）模拟。离散型模拟 如如冲积体系的河道和决口扇冲积体系的河道和决口扇（其背景相为泛滥平原），（其背景相为泛滥平原），三角洲三角洲 分流河道和河口坝分流河道和河口坝（其背景相为河道间和湖相泥岩）、（其背景相为河道间和湖相泥岩）、浊积扇浊积扇 中的浊积水道中的浊积水道（其背景相为深水泥岩）、（其背景相为深水泥岩）、滨浅海障壁砂坝、潮滨浅海障壁砂坝、潮 汐水道等汐水道等（其背景相为泻湖或浅海泥岩）。（其背景相为泻湖或浅海泥岩）。 另外，砂体中的另外，砂体中的非渗透泥岩夹层非渗透泥岩夹层、非渗透胶结带、断层、裂缝非渗透胶结带、断层、裂缝 均可利