GOCAD油藏三维综合地质建模技术

在勘探开发日益一体化的今天，国际上已相当普及从油气田规模到区块规模再到单个油气藏的三维定量综合地质建模。对于中国普遍存在的复杂地质条件油气藏，三维综合地质建模更不可少，可以肯定地说，这也是国内勘探开发一体化发展的必然环节。国际大趋势勘探开发一体化三维综合地质建模及虚拟现实技术您理想的综合地质建模解决方案主要内容国际石油工业界的建模共识国际石油工业界的通力协作GOCAD

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综合建模技术特色GOCAD综合建模技术简介现代油气藏科学管理两大支柱：静态描述+动态模拟油气藏描述：目标―储层三维定量地质模型构造格架模型、储层结构模型、流动单元模型、参数分布模型油气藏模拟：基础―储层三维定量地质模型

三维油藏数值模拟成败的关键什么是储层三维定量地质模型呢？定量表征油气藏目前状态下，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。国际石油工业界的建模共识

一、按勘探开发阶段及模型精度分类(裘亦楠，1991)概念模型（Conceptualmodel）静态模型（Staticmodel）预测模型（Predictablemodel）储层地质模型分类知识回顾沉积或成因类型模型：具有典型化、概念化地区代表性与沉积或成岩模式类同，但加入了勘探开发所需的地质特征应用于油田勘探、评价、开发设计阶段，可以减少战略失误储层概念地质模型知识回顾陈堡油田陈3断块泰一段构造背景下的三维概念模型储层概念模型：点坝砂体的半连通模式（据薛培华，1991）概念：描述某一具体油气田或区块的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：为编制开发方案及调整方案提供地质依据实现：小层平面图、油层剖面图、栅状图、三维分布图、切片图缺点：地震-信息覆盖面广但垂向分辨率低测井-井间参数内插与外推预测精度考虑较少，精度欠缺储层静态地质模型知识回顾概念：对井间及其外围地区的储层参数进行高精度内插和外推预测的高质量地质模型。

目的：开发调整、井网加密或三次采油实现：地质随机建模技术、地震约束、井网控制精度：井间预测精度―数十米或数米级储层预测地质模型知识回顾二、按储层表征内容或建模步骤分类构造格架模型储层结构模型流动单元模型参数分布模型储层地质模型分类知识回顾储层相模型：相控建模技术应用的基础概念：描述储层几何形态以及三维空间分布的地质模型。油气田勘探开发实践表明：相带分布强烈地影响着地下流体的流动，储层物性的变化与相类型极为相关。对于具有多种相带分布的储层来说，正确的相模型是精确建立储层物性模型的必要前提。目的：储层参数分布模型的骨架（相控建模技术的关键）油气藏模拟中设计模拟网块大小和数量的根据类型：千层饼状结构、拼合板状结构、迷宫状结构据壳牌石油公司：K.J.Weber，L.C.VonGeuns，1990储层结构地质模型知识回顾储层结构地质模型示意图知识回顾同一沉积成因的层状砂体，砂体叠置、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1～3口／km2

一步建模法：

建立准确的三维储层结构模型较容易千层饼状储层结构模型知识回顾砂体拼合而成，单元之间没有大的间距砂体连续性较好，储层内及层间偶而有低渗或非渗透夹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河道充填/河口坝复合体海洋―风暴砂透镜体、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，相控建模法拼合板状储层结构模型知识回顾小砂体和透镜状砂体的复杂组合砂体连续性具有方向性，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―概率模型迷宫状储层结构模型知识回顾概念：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、横向上连续的储集带单元。流动单元不同，流体流动特征也不同由许多流动单元块体镶嵌组合而成，离散模型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油的生产性能亦意义重大红色：一类流动单元绿色：二类流动单元蓝色：渗流屏障储层流动单元地质模型知识回顾长庆安塞油田坪桥水平井区长61三维流动单元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）储层参数分布地质模型知识回顾高精度储层参数三维分布模型高级储层随机模拟方法国际石油工业界的建模共识

为什么要进行储层三维定量综合建模呢？真实的储层在地下虽不可见，但以三维空间形式客观存在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缺点：具有一定的局限性，掩盖了储层层内或层间的非均质性80年代后：计算机技术的飞速发展数学地质学的深入研究储层三维建模≠储层三维图形显示

＝

储层三维定量化＋可视化

储层三维综合建模技术

计算机三维显示技术

储层三维地质建模及显示成为现实国际石油工业界的建模共识

与传统的二维储层研究相比，三维储层建模优势十分明显：能更客观、更形象地描述储层克服了用二维图件描述三维储层的局限性，从而可以更有效地指导勘探与开发国际石油工业界的建模共识

国际石油工业界的建模共识

可以更精确地计算油气储量对于常规储量计算来说：储量参数―含油气面积、有效厚度、孔隙度、油气饱和度等层平均值―即：三维储集体按层的平均值，误差大忽视了储层高度非均质性的影响，如：厚度、孔隙度和含油气饱和度等参数在空间中并非恒定不变或均匀变化，而是具有十分复杂的变化规律。对于利用三维地质模型进行储量计算来说：三维网格―即：三维储集体每一点的真实值，误差小国际石油工业界的建模共识

有利于三维油藏数值模拟三维油藏数值模拟成败的关键：可以提供高精度的输入国际石油工业界的建模共识

要具有哪些建模技术，才能既适应勘探开发一体化的要求，又能准确、有效地建立地下储层三维定量模型呢？必须能够满足不同勘探、开发阶段储层三维定量建模的要求油气藏评价及开发设计阶段开发方案实施及油气藏管理阶段注水开发中后期及三次采油阶段建模要求：满足评价井设计、储量计算、开发可行性评价、优化开发方案模型类型：概念模型、粗网格静态模型基础资料：大井距探井和评价井+地震资料模型精度：分辨率较低（由地震垂向分辨率较低造成）油气藏评价及开发设计阶段油气藏评价及开发设计阶段储层概念模型：点坝砂体的半连通模式（据薛培华，1991）构造背景下的的三维概念模型盐丘或古潜山三维地质模型简单或复杂构造三维地质模型粗网格储层三维静态模型建模要求：可以优化开发实施方案及调整方案，如确定注采井别、射孔方案、作业施工、配产配注及油气田开发动态分析等，以提高油气田开发效益及油气田采收率。模型类型：储层细网格静态模型基础资料：开发井网+探井、评价井+地震资料模型精度：精度较高开发方案实施及油气藏管理阶段储层结构三维地质模型（沉积微相模型）开发方案实施及油气藏管理阶段细网格储层三维静态模型复杂构造三维地质模型储层结构三维理论地质模型储层结构三维地质模型（沉积-岩石微相模型）建模要求：可以进行剩余油分布预测和挖潜、优化注水开发方案的调整、制定三次采油方案模型类型：储层细网格预测模型基础资料：加密井、检查井+开发动态+开发井网+探井、评价井+地震模型精度：精度很高注水开发中后期及三次采油阶段储层流动单元三维地质模型细网格储层三维预测模型更高级的储层随机模拟方法储层结构三维地质模型复杂构造三维地质模型注水开发中后期及三次采油阶段国际石油工业界的建模共识

要真正地贯彻多学科理论知识和实际生产经验一体化的协同地质建模原则，确保高质量、高精度地建立储层三维定量模型国际石油工业界的建模共识

要严格遵循等时建模+成因控制储层相建模+确定性建模约束随机性建模（相控储层建模）等一系列地质建模原则，以确保所建储层三维定量模型的准确性。储层地质体是在不同的时间段形成的，时间段不同，储层形成规律有所差别。在建模过程中，若将不同时间段的储层作为一个单元来模拟，必然会影响建模精度。应用等时界面来划分模拟单元，分单元建模，然后再将其组合为统一的储层模型。

等时建模原则

沉积相分布有其内在规律。相的空间分布与层序地层之间、相与相之间、相内部的沉积层之间均有一定的成因关系，因此，在相建模时，为了建立尽量符合地质实际的储层相模型，应充分利用这些成因关系，而不仅仅是井点数据的数学统计关系。

相的成因关系主要体现于层序地层学原理及沉积模式方面。

成因控制储层相建模原则确定性建模约束随机建模原则为降低所建模型的不确定性：★应用确定性信息限定随机建模过程。确定性信息，如：通过层序地层学研究确定的层序格架、等时界面及洪（湖）泛泥岩的分布，应用生产动态资料确定的井间砂体的确定性对比等。

丛聚式河道离散式河道河道分布模式★首先建立沉积（成岩、裂缝）相或储层结构模型★然后根据不同相的油藏参数定量分布规律，分相带进行井间插值或随机模拟，建立油藏参数分布模型（如孔隙度、渗透率、含油气饱和度三维分布模型）相控油藏属性建模原则相分布控制着储层分布相不同，油藏参数分布规律不同主要内容国际石油工业界的建模共识国际石油工业界的通力协作GOCAD

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综合建模技术特色GOCAD综合建模技术简介国际石油工业界的通力协作世界上三十多家油公司和服务公司共同赞助、四十多个研究院校共同研发

GOCAD技术研究联合体经过十多年的共同攻关，于1997年正式推出了采用独特专利技术的勘探开发一体化三维综合地质建模及虚拟现实技术----gOcad！目前，在全球，这套工业化标准技术拥有用户：联合体成员－三十多家油公司和服务公司

四十多个研究院校：石油大学油气藏描述研究所商业客户－五百多个在国内，客户主要有：大庆3、辽河1+1、胜利1+1、青海1、物探局3、西地所1+1、克拉玛依1、大港1、吐哈1+1、长庆1、吉林1、河南1、江汉1、中石化1、四川1、石油大学5、地质大学1

、中科院1国际石油工业界的通力协作主要内容国际石油工业界的建模共识国际石油工业界的通力协作GOCAD

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综合建模技术特色GOCAD综合建模技术简介GOCAD软件产品定位经济评价资料处理资料解释沉积相及流动单元建模油气藏属性参数建模流动模拟风险评价地震测井岩心构造建模井位设计GOCAD标准版三维定量构造建模、速度建模、储层结构及流动单元建模、储层属性建模G2高级储层结构及流动单元建模工具（雪佛龙地质统计学工具包）JACTA／3DSL具有与快速流线流动模拟器（油藏数值模拟）直接接口的不确定性综合风险分析模块GOCAD软件产品简介VolumeExplorer支持地震多属性显示及油藏虚拟现实显示OpenSpirit与国际大型石油软件进行无缝连接DeveloperkitGOCAD开发工具包GOCADVRGOCAD虚拟现实系统GOCAD软件产品简介主要内容国际石油工业界的建模共识国际石油工业界的通力协作GOCAD

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综合建模技术特色GOCAD综合建模技术简介要建模的地质目标，千姿百态，既要描述其几何形态，也要描述其所包含的油藏属性特征。但是无论多么复杂的地质体，归纳起来都可用点、线、面、体等四种类型的数据来描述。基于这种观点，GOCAD中描述地质目标的数据定义有：点集：描述离散数据；

线集：描述断层线、钻井轨迹、测井曲线和河道等线状数据；

面集：描述层面、断面等面状数据；

体集：地震数据、遥感数据、地层网格、盐丘、封闭体等数据体。GOCAD

综合建模技术特色

GOCAD技术具有对复杂地质模型进行有效定量表征的手段油气藏模型通常是由多个地质目标体组合而成的，因此，建立三维油气藏模型，需要在三维空间内，对多个地质目标体进行组合和连接，从而要求建模技术必须具备强大的人机交互能力才能保证所建模型的合理性。GOCAD综合建模技术即具有此功能。GOCAD

综合建模技术特色GOCAD技术具有强大的三维空间交互编辑功能三维建模的过程是信息逐步丰富的过程，也就是需要将少量信息推断到整个三维空间，因此必须使用先进的插值方法和技术，来确保三维建模的科学性、准确性。GOCAD的创始人兼总裁Mallet教授，研制了一套“离散平滑插值DSI”的专利技术，该技术已被工业界广泛承认（如：国际大型石油软件GeoFrame、OpenWorks等已购买内嵌该技术），并成熟应用于GOCAD复杂构造建模（如逆掩断层、盐丘等）、速度建模、储层属性建模过程中。该技术的核心思想是：

1、保证相邻单元之间的属性彼此相似，平滑过渡；

2、在空间插值过程中采用模糊控制。GOCAD

综合建模技术特色GOCAD独有的三维空间快速插值建模专利技术地质统计学方法是油气藏三维确定性建模中必不可少的工具。GOCAD软件中地质统计学方法有：普通克里金，带趋势的克里金，贝叶斯克里金，块克里金，具有外部漂移的克里金，同位协同克里金，指示克里金等等。随机建模则是油气藏三维随机建模的必要技术。GOCAD软件中随机建模技术有：截断高斯模拟，布尔模拟，马尔柯夫模拟，序贯高斯模拟，非条件序贯高斯模拟,同位协同克立金序贯高斯模拟，块克里金序贯高斯模拟，序贯指示模拟，模拟退火，云图转换等等。GOCAD

综合建模技术特色GOCAD具有全套的、先进的确定性和随机性建模技术功能性从地震解释与反演、速度建模、构造建模、油藏建模到数值模拟、井迹优化设计、油藏风险评价综合一体化复杂构造处理能力容易处理复杂构造，包括逆断层、相交断层、盐丘等；而且大量断层系统处理能力非常强大

建模速度独有的离散平滑插值DSI专利技术，方便用户快捷、准确建模智能化程度当有新数据时，原模型可动态自动更新可视化三维可视化功能强国际上，三维虚拟现实以GOCADVR为操作平台GOCAD

软件技术特色总起来建模技术具有全套的、先进的确定性和随机性建模技术兼容性用OpenSprit插件可无缝连接Landmark、Geoframe等国际大型石油专用软件

适用性任何环境都可运行：Windows，Solaris，SGI，Hp-unix，Linux扩展性任意扩展，功能插件即插即用友好性用户界面灵活、友好，人机交互功能强开放性开发版具有用户自己快速开发专用插件及并行树的功能GOCAD

软件技术特色软件类型评价方面SGMEarthVisionRMS-STORMFAST-TRACK（RC）2GRIDSTATPROPETRELGOCAD功能方面油藏确定性建模构造建模、油藏确定性建模构造建模、油藏建模、数值模拟油藏建模油藏建模、地震反演油藏建模、测井解释、地震反演构造建模、油藏建模、地震解释从地震解释与反演、速度建模、构造建模、油藏建模到数值模拟、井迹优化设计、油藏风险评价综合一体化用户友好性一般较好一般好差一般好好平台适用性olaris,SGISolaris,SGISolaris,SGI,Hp-unixWindowsSolaris,SGIWindowsWindowsWindows,Solaris,SGI,Hp-unix,Linux可扩展性（插件）无扩展无扩展无扩展无扩展无扩展无扩展任意扩展任意扩展系统开放性无无无无无无无开发版具有用户自己开发专用插件及并行树的功能与其它软件兼容性同Landmark数据库直接连接同Landmark数据库直接连接同Landmark、Geoquest数据库直接连接无连接无连接无连接无连接用OpenSprit插件无缝连接Seisworks，Openworks、Geoquest等国际大型石油专用软件可视化性能二维显示为主，三维可视化功能一般三维显示功能较强RMS三维显示较好，STORM二维显示为主三维可视化较强二维显示为主，少量三维显示二维显示三维可视化功能强三维可视化功能强复杂构造处理能力差强，可处理复杂断层RMS较强，逆断层及盐丘构造处理能力差一般差差强，能处理复杂构造，但对大量断层系统处理能力较差强，能处理复杂构造，包括逆断层、相交断层、盐丘等，大量断层系统处理能力强建模速度较快较快慢快慢较慢快快，具有DSI国际专利技术，可实现迅即建模性能/价格比一般一般一般好一般好较好好主要内容国际石油工业界的建模共识国际石油工业界的通力协作GOCAD

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综合建模技术特色GOCAD综合建模技术简介目前，三维油藏建模的显示技术已解决，而油藏属性三维空间赋值的精度，成为三维油藏建模的技术关键。从本质上来说，三维空间赋值为井间储层预测，其精度决定着所建模型的精度。因此，提高井间预测精度是油藏综合建模的核心。核心问题：井间预测建模方法：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不确定而需预测的三维油藏建模技术核心问题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，推测出控制点间（如井点间）确定的、唯一的储层参数。储层地震学方法水平井方法储层沉积学方法井间插值方法确定性建模技术储层地震学主要是应用地震资料研究储层的几何形态、岩性及属性参数的分布规律。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。研究厚度相对较小，一般在几米~几十米的范围内，在地震剖面上主要表现为一个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有所区别。储层地震学主要利用储层的地震属性参数（如层速度、波阻抗、振幅等）与储层岩性和物性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。

储层地震学方法优点：覆盖面广、横向采集密度大缺点：垂向分辨率较低，一般10～20m（为主波长的1/4，一般为20m±），比测井资料的分辨率（一般0.5m±）低得多。砂体厚度：对于我国相变十分频繁的复杂陆相储层（以“米级”规模薄层间互的砂泥岩地层）来说，可以分辨到砂组或油组规模，但很难分辨到单砂体规模（小层）储层参数：预测精度较低，为大层段的平均值

应用：油藏评价阶段，主要确定：地层格架、断层特征、储层宏观结构、储层参数较大规模的宏观展布规律三维地震储层地震学方法测井约束反演因此，在应用三维地震资料（结合井资料和VSP资料）进行三维储层建模时，所建模型的垂向网格较粗（网格大小为地震垂向分辨率，一般20m±，通过地震反演技术可使垂向分辨率提高至4-8m）。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。

但是，这一较低垂向分辨率的三维储层模型乃至地震属性（振幅、速度或波阻抗）本身，可作为高分辨率三维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模型，这比单纯应用地震资料或井资料建立的三维储层模型精度都高。三维地震储层地震学方法块克里金序贯高斯随机模拟技术平均效应约束的序贯高斯随机模拟技术＋

约束条件：沉积相、成岩储集相、裂缝相

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相控储层预测与建模井间地震

优点：可大大提高井间储层参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：震源问题2、水平井方法优点：可直接获取储层侧向变化参数，确定性储层建模技术缺点：成本高3、储层沉积学方法通过井间砂体对比建立储层结构模型理论基础：高分辨率层序地层学---建立等时地层格架

沉积典型相模式---指导砂体对比过程资料、方法和技术：★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储层几何形态及连通关系的宏观信息★应用测井沉积学研究成果，获取砂体定向信息★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★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

高分辨率层序地层划分和对比SE比例型：内部层面与顶、底面平行退覆-剥蚀型：内部层面与底面平行，而与顶面呈锐角相交超覆型：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应用截断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4、井间插值法对井间储层参数进行预测。一步建模法、相控建模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变量的空间分布―随机性、区域相关性克里金方法是地质统计学的核心，它主要应用变差函数（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（区域化变量）的分布。储层孔隙度、渗透率、流体饱和度、层速度等均为区域化变量。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（如三角剖分法，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，是定量表征储层的有力工具。克里金插值即根据待估点周围的若干已知信息，应用变差函数模型，对估点的未知值作出最优（估计方差最小）、无偏（估计值的均值与观测值的均值相等）的估计。克里金插值法类型简单克里金（SK）普通克里金（OK）具有外部漂移的克里金泛克里金（UK）因子克里金协同克里金贝叶斯克里金（BK）指示克里金等加权插值简单克里金（SK）：普通克里金（OK）：区域化变量满足二阶平稳（或内蕴）假设时具有外部漂移的克里金泛克里金（UK）：非平稳条件下因子克里金协同克里金：存在多个变量的协同区域化现象时贝叶斯克里金（BK）指示克里金：有特异值数据存在时折取克里金：计算局部可回采储量时对数正态克里金：区域化变量服从对数正态分布时克里金插值法类型变差函数：为区域化变量Z(x)在x、x+h两点处的值之差的方差之半，即：Ca：变程，当h≤a时，任意两点间的观测值存在相关性，该相关性随h的变大而减小；当h＞a时就不再存在相关性。待估点的有效估值范围C：总基台值，反映区域化变量在研究范围内的变异强度

C0：块金效应，表示：当h很小时，两点间储层属性的变化处于紊乱状态具不同变程的克里金插值图象变量的各向异性几何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空洞效应变差函数模型幂函数变差函数模型（1）克里金插值为局部估值方法，对被估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会出现较大的估计误差，特别是在井点之外的无井区误差更大。（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常常被光滑作用处理掉了。所以，克里金方法有时被称为一种“移动光滑窗口”。克里金方法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，在资料不完善以及储层结构空间配置和储层属性参数空间变化规律复杂的情况下，人们难于掌握任一尺度下储层确定的且真实的特征或性质，也就是说，在确定性模型中存在不确定性，亦即随机性。因此，人们广泛应用随机建模方法进行储层建模。确定性建模软件SGM：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。地下储层实际上是确定性的，具有确定的性质和特征认识程度不足→储层表征和预测具有多解性、不确定性、随机性（一）概念：以已知信息为基础，以随机函数为理论，应用随机模拟方法，产生可选的、等概率的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。随机建模、多个模型克里金方法是地质统计学的核心，它主要应用变差函数（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（区域化变量）的三维地质模型。确定性建模、单一模型储层随机建模相控理论的由来！

离散模型的不同实现，表示三维沉积相不同实现模型的水平切片（同一水平位置）1、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，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。据此可评价由于占有资料不足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。

随机建模的优点与测井约束地震反演相比，精度更高！油藏静态的不确定性导致开发动态的不确定性！2、随机模拟与克里格插值

随机模拟是以随机函数理论为基础。随机函数由一个区域化变量的分布函数和协方差(或变差)函数来表征。一个随机函数Z(x)有无数个可能的实现：｛ZS(x)，S＝１，２，…，∞｝。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，使得观测点的模拟值忠实于实测值（井数据、地震数据、试井数据等），就称为条件模拟；否则为非条件模拟。随机模拟与克里格插值有较大差别，主要表现在以下三个方面：①克里格插值主要考虑局部估计值的精确程度，力图对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)估计，而不考虑所有估计值的最终空间相关性；而随机模拟首先考虑的是模拟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。②克里金插值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模型“真实得多”，“随机噪声”正是井间的细微变化。随机模拟与克里格插值的差别③克里格插值只产生一个储层模型，而在随机模拟中，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。随机模拟对于储层非均质性的研究具有更大的优势，因为随机模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。随机模拟与克里格插值的差别储量不确定性评价

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。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，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分布表随机模拟方法分类表序贯模拟算法（1）随机地选择一个待模拟的网格节点；（2）估计该节点的累积概率分布函数(ccdf)；（3）随机地从ccdf中提取一个分位数作为该节点的模拟值；（4）将该新模拟值加到条件数据组中；（5）重复1-4步，直到所有节点都被模拟到为止，从而得到一个模拟实现z(l)(u)误差模拟算法（1）应用原始数据进行克里金插值，得到估计值Z*(u)；（2）进行非条件模拟，得到一个模拟实现Z(1)(u）

（3）在模拟实现Z(1)(u)中，提取观察点处的非条件模拟值，对其进行克里金插值，得到新的估计值Z*(1)(u)。（4）比较两次估计值，得出模拟残差Z(1)(u)-Z*(1)(u)。（5）将模拟残差Z(1)(u)-Z*(1)(u)与原始的克里金估计值Z*(u)相加，即得到一个忠实于井点观察值的条件模拟实现Zc(1)(u)。①

②③④④⑤⑤Z*(u)Z(1)(u）Z*(1)(u)Z(1)(u)-Z*(1)(u)Zc(1)(u)模拟退火算法模拟退火类似金属的冷却和退火。高温状态下分子分布紊乱而无序，但随着温度缓慢地降低，分子有序排列形成晶体。模拟退火的基本思路是对于一个初始的图象，连续地进行扰动，直到它与一些预先定义的包含在目标函数内的特征（地质知识库）相吻合。

基于目标（object-based）的方法标点过程

基于象元（pixel-based）的方法序贯高斯模拟截断高斯模拟序贯指示模拟分形模拟随机模拟方法标点过程（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marks，如物体几何形状、大小、方向等）标注于各点之上。从地质统计学角度来讲，标点过程模拟即是要模拟物体点（points）及其性质（marks）在三维空间的联合分布。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，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）。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（即各相的体积比例及其分布趋势）（2）关联（如井间相连通）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（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、锥形等几何学参数：如长、宽、高等利用优化算法（如模拟退火）可以使模拟实现忠实于井信息、地震信息以及其它指定的条件信息。标点过程的模拟过程是将物体“投放”于三维空间，亦即将目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标（物体或相）模拟。离散型模拟如：冲积体系的河道和决口扇（背景相：泛滥平原）、三角洲分流河道和河口坝（背景相：河道间和湖相泥岩）、浊积扇中的浊积水道（背景相：深水泥岩）、滨浅海障壁砂坝、潮汐水道（背景相：泻湖或浅海泥岩）另外，砂体中的非渗透泥岩夹层、非渗透胶结带、断层、裂缝均可利用此方法来模拟。

标点过程模拟示意图挪威潮坪相潮汐水道序贯高斯模拟高斯随机域是最经典的随机函数模型。该模型的最大特征是随机变量符合高斯分布（正态分布）。在实际应用中，首先需要将区域化变量（如孔隙度）进行正态得分变换（变换为高斯分布），模拟处理后，再将模拟结果反变换为区域化变量。对于符合正态分布的变换后的随机变量，可以很容易地通过变差函数获取变量的条件概率分布函数。从条件概率分布函数中随机地提取分位数便可得到模拟实现。高斯模拟可以采用多种算法，如序贯模拟、误差模拟（如转带法）、概率场模拟等。在实际应用中，人们多应用序贯模拟算法，即序贯高斯模拟。在该方法中，模拟过程是从一个象元到另一个象元序贯进行的，而且用于计算某象元条件概率分布函数的条件数据除原始数据外，还考虑了已经模拟过的所有数据。

高斯模拟是应用很广泛的连续性变量随机模拟方法。它适用于各向异性不强的连续变量的随机模拟。

截断高斯模拟截断高斯随机域属于离散随机模型，其基本模拟思路是通过一系列门槛值，截断规则网格中的三维连续变量而建立离散物体的三维分布。适合于相带呈排序分布的沉积相模拟，如三角洲平原、前缘和前三角洲、呈同心分布的湖相（滨湖、浅湖、半深湖、深湖）、滨海相（上滨、中滨、下滨）的随机模拟。层序地层学与截断高斯模拟的有机结合水进平衡水退指示模拟的重要基础为指示变换和指示克里金。所谓指示变换，即将数据按照不同的门槛值，编码为1或0的过程。对于模拟目标区内的每一类相，当它出现于某一位置时，指示变量为1，否则为0。指示变换的最大优点是可将软数据（如试井解释、地质推理和解释）进行编码，因而可使其参与随机模拟。指示模拟既可用于离散类型变量，又可用于离散化的连续变量的随机模拟。对于连续变量，通过一系列门槛值，将其离散化成一系列变量类别，然后针对这些变量类别进行模拟。序贯指示模拟在类型变量的模拟过程中，对于三维空间的每一个网格（即：象元），首先通过指示克里金法估计各变量的条件概率，并归一化，使所有类型变量的条件概率之和为1，以确定该处的条件概率分布函数；然后随机提取一个0至1之间的随机数，该随机数在条件概率分布函数中所对应的变量即为该象元的相类型。这一过程在其它各个象元运行，便可得到研究区内相分布的一个随机图象。指示模拟可用于模拟复杂各向异性的地质现象。由于各个类型变量均对应于一个指示变差函数，也就是说，对于具有不同连续性分布的类型变量(相)，可给定（指定或通过数据推断）不同的指示变差函数，从而可建立各向异性的模拟图象。因此，指示模拟可用于多向分布的沉积相建模（如三角洲分流河道与河口坝复合体），也可用于断层和裂缝的随机建模。序贯指示模拟剖面图分形随机域的最大特征是其自相似性，即局部与整体相似。在分形模拟中，主要应用统计自相似性，即任何规模上变量的变化与任何其它规模上变量的变化相似，亦即任一规模上变量的方差与其它规模上变量的方差成正比，其比率取决于分形维数（或间断指数）。分数布朗运动和分数高斯噪音根据分形随机域的自相似性原理，在确定变量符合分形特征后，便可应用少量数据预测整个模拟目标区的变量分布。分形模拟一般采用误差模拟算法，其模拟实现为克里金估值加上随机“噪音”。分形随机模拟应用分形几何研究裂缝分布分形几何应用的注意事项分形随机域最引人注目的特征是其自相似性，这也是它最大的优点。在确定随机变量符合分形特征后，便可根据自相似性原理应用少量数据预测整个模拟目标区的变量分布。然而，在分形模拟的应用中，一定要注意如下几点：（1）检验待模拟变量是否具有分形特征。值得注意的是，由于地质情况的复杂性，不同规模的地质特征受控于不同的地质控制因素（如砂体规模的渗透率受控于沉积相和成岩相的空间展布，而层理规模的渗透率则受到层理性质及局部成岩作用的强烈影响）。因此，在应用分形理论研究地质变量的分布之前，一定要检验它是否符合分形特征。（2）选择合适的计算间断指数（赫斯特指数）的方法。为了提高分形模拟或预测的精度，首先应该求准间断指数。用于求取间断指数的方法很多，如R/S分析、谱分析、变差函数、盒子计数法等，其中一些方法在样品数量减少时变得不稳健。因此，应根据实际地质情况及变量类型，选择一种最稳健的、能提供最可靠间断指数的方法。另外，还应注意季节纹层对计算间断指数的影响。（3）检验垂向与平面上的分形特征的差别。在很多分形模拟的应用中，由于横向数据点比较稀少，很难求取平面上的分形维数（实际上，在最小井距之内，变差函数无点对存在，类似于纯块金效应），因此往往“借用”垂向分形维数代替平面分形维数。在进行分形模拟前，应检验平面分形维数是否等于垂向分形维数。随机模拟方法的选择

随机模拟方法很多，但没有一种万能的方法能解决所有储层结构类型的建模问题。不同的随机模型有其地质适用性及应用范畴。1、如对于相模拟来说：如果预知相的几何构型（几何形态和组合方式），则标点过程为首选方法；对于具有排序分布的相组合来说，截断高斯模拟方法最为适合；如果既不知几何构型，相组合又无排序现象，则应选用序贯指示模拟。2、对于参数模拟来说：基于高斯分布的方法很难控制极值分布的连续性，而指示模拟方法很适合解决这类问题。因此，应该根据研究区的地质特征（地质概念模式）对随机模拟方法进行选择。对于产生的模拟实现，为了油藏数值模拟和油藏开发管理的应用，应对其进行验证，判别它们是否符合地质实际。如果不满意，则应检验模拟方法、特征参数，并重新模拟；如果满意，则对随机实现进行优选，选出一些被认为最符合地质实际或生产数据的模拟实现，通过粗化（Upscaling）之后，进入模拟器进行油藏数值模拟，或直接用于生产应用（油藏评价或油藏开发管理）。验证和优选随机模拟实现随机建模软件很多，主要有：RMS/STORMGSLIBHerisimRC2GOCADGridStatPetrel等实际上，这些软件均包括克里金插值算法，因此既可进行随机建模，又可进行确定性建模。储层随机建模软件软件类型评价方面SGMEarthVisionRMS-STORMFAST-TRACK（RC）2GRIDSTATPROPETRELGOCAD功能方面油藏确定性建模构造建模、油藏确定性建模构造建模、油藏建模、数值模拟油藏建模油藏建模、地震反演油藏建模、测井解释、地震反演构造建模、油藏建模、地震解释从地震解释与反演、速度建模、构造建模、油藏建模到数值模拟、井迹优化设计、油藏风险评价综合一体化用户友好性一般较好一般好差一般好好平台适用性olaris,SGISolaris,SGISolaris,SGI,Hp-unixWindowsSolaris,SGIWindowsWindowsWindows,Solaris,SGI,Hp-unix,Linux可扩展性（插件）无扩展无扩展无扩展无扩展无扩展无扩展任意扩展任意扩展系统开放性无无无无无无无开发版具有用户自己开发专用插件及并行树的功能与其它软件兼容性同Landmark数据库直接连接同Landmark数据库直接连接同Landmark、Geoquest数据库直接连接无连接无连接无连接无连接用OpenSprit插件无缝连接Seisworks，Openworks、Geoquest等国际大型石油专用软件可视化性能二维显示为主，三维可视化功能一般三维显示功能较强RMS三维显示较好，STORM二维显示为主三维可视化较强二维显示为主，少量三维显示二维显示三维可视化功能强三维可视化功能强复杂构造处理能力差强，可处理复杂断层RMS较强，逆断层及盐丘构造处理能力差一般差差强，能处理复杂构造，但对大量断层系统处理能力较差强，能处理复杂构造，包括逆断层、相交断层、盐丘等，大量断层系统处理能力强建模速度较快较快慢快慢较慢快快，具有DSI国际专利技术，可实现迅即建模性能/价格比一般一般一般好一般好较好好储层建模流程数据准备构造建模储层结构建模模型粗化体积计算图形显示油藏模拟油藏属性建模速度建模GOCAD三维油藏模型建立过程数据采集质量控制数据编辑模型建立模型编辑方案设计

风险评价数据来源：岩心、测井、地震、试井、开发动态数据类型：坐标数据、分层数据、断层数据、储层数据井眼储层数据：硬数据（harddata）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、渗透率、含油饱和度等数据地震储层数据：软数据（softdata）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：硬数据：储层连通性信息软数据：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。。

数据集成及质量检查技术断层网络系统断层拾取GOCAD

构造格架建模技术构造建模1—断层网络模型利用地震和测井解释成果建立断层网络系统断层分析(allan-maps,separationdiagrams,displacementmaps,smear-gaugeratios)

地震面解释成果断面测井分层油藏构造格架构造建模2—三维构造格架模型利用地震层面解释成果和测井分层解释成果产生断层化的地层层面模型=>储层构造格架GOCAD

构造格架建模技术利用GOCAD技术建立的构造格架模型GOCAD

三维精细速度场建模技术速度模型的用途速度建模所需数据速度建模工作流程速度建模应用实例速度为油藏属性之一1、速度模型的应用时深、深时转换（TD）、（DT）深度偏移（叠前或叠后）地震反演或正演压力场预测（安全钻井、油层预测、成藏分析等）异常高压区断层封堵性分析中国GOCAD技术支持中心GOCAD速度建模2、速度建模所需数据地震速度分析结果（2D、3D速度分析得到的500500的速度分析网格）地震测井数据（checkshot、VSP）--精度相对高准checkshot（合成地震记录得到的）声波测井资料（声波、标志层）--精度高中国GOCAD技术支持中心GOCAD速度建模3、速度建模工作流程构造建模速度质量控制速度建模中国GOCAD技术支持中心GOCAD速度建模

构造建模数据来源：地震、测井解释的层位及断层信息反射层位（海底或波阻抗强的反射界面）主要断层（研究区断距较大的控制性断层）建模步骤：层位分析：找到主要层的顶部或底部分层：一般三至五个大层（300－500ms）网格划分（20－50ms）中国GOCAD技术支持中心GOCAD速度建模

速度质量控制原因：程序自动拾取或操作者不同都可能带来偏差分析对象：地震速度分析结果（间距500－1000m）步骤：1、在平面上选椭圆形小范围（二维窗口）2、作Vrms－t（均方根速度－时间）图：一组3、去掉异常曲线或编辑异常值（对地区地质要掌握，异常是否由火山侵入体等造成）4、移动窗口直至整个工区5、重复一遍有时Vrms效果不好，可采用层速度中国GOCAD技术支持中心GOCAD速度建模

速度建模步骤：1、从前述构造模型出发：层位、顶部、底部2、用GOCADpline格式调入速度数据，并对速度插值，速度插值在均方根域或平均速度域3、沿层顶及底部建立S网格（Sgrid)4、在上述Sgrid对速度数据作插值（克里金方法）5、把Sgrid数据转换成Voxet格式6、用SEGY格式输出速度模型构造变差函数：横向来自地震数据，纵向来自测井中国GOCAD技术支持中心GOCAD速度建模

速度建模速度校正中国GOCAD技术支持中心GOCAD速度建模tVcstVrmstCF三维校正系数场：将CF（t）作为一属性参数进行三维建模最终三维速度场：三维空间内，校正后的速度在井点完全吻合井

4、速度建模应用示例大庆油田示例著名的SEG/EAEG盐丘的速度模型青海油田示例中国GOCAD技术支持中心GOCAD速度建模T2T3T4T5离散的速度原始数据点大庆油田中国GOCAD技术支持中心GOCAD三维速度建模大构造格架在Sgrid中用克里金插值方法得到的三维速度模型请注意网格线是沿着地层的！uvw中国GOCAD技术支持中心GOCAD三维速度建模T2T3T4T5速度与层位中国GOCAD技术支持中心GOCAD三维速度建模用Voxet格式（规则网格）显示的速度模型该网格可以从GOCAD输出后用于时深转换、深度偏移或其它用途uvw网格大