储层建模文献综述

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摘要 针对我国以河流～三角洲相砂体为主的储层特点，本文提出了利用随机建模技术建立预测模型的方法，即综合各种途径取得的信息，对储层内井点之间、之外砂体的形态及其参数作出一定精度的预测估值。另外，本文还对储层随机建模方法的国内外研究现状及其各种模拟方法在储层表征中的应用进行了比较和讨论，重点介绍了模拟退火方法，并且总结出随机建模的一般方法。

引言

随着技术的发展，地质科学正经历着由定性描述向定量建模、由观察

向预测的方向发展。储层表征技术（Reservoir Characterization ）正是顺应这一潮流而生，储层表征的最终结果是建立储层三维定量地质模型，而储层随机建模技术（Stochastic Reservoir modeling ）已成为解决这一问题的主要手段，它的目标是将各种资料通过某种手段统一在一个定量模型中，这个定量模型不但与所有资料相一致，而且也包含所有资料所反映出的储层分布的空间结构信息，最终结果以易于展示、更改和运用数字化的方式保存在计算机中，这是目前储层建模的趋势。

储层随机建模技术可以综合利用岩心、钻井、测井、试井、地震、地

质等各种资料。它不仅可以解决沉积相空间分布和物性参数的空间分布问题，而且可以解决裂缝和断层的空间分布和方位问题。

目前，储层建模的方法大体上可以分为两类：一是确定型建模，即根

据各井的测井资料进行多井解释，井间则主要依靠地震信息来描述，这样井间的每一个点都有确定的数值，用这样的方法建立的模型即为确定型模型。由于地震分辨率所限，该方法只能用于勘探早期。另一类是随机建模，建立预测模型，即综合各种方法取得的信息，主要依靠沉积学的方法加上地质统计学的方法，对井点之间、之外参数作出一定精度的细致的预测估计，故称为预测模型。随机建模的具体方法有较传统的克立金法、蒙特卡洛法以及现在流行的分形法、神经网络法、遗传法、模拟退火法等几十种算法。

储层随机建模技术具有三大优点：一是可以实现油气储层的精细描述

和建模，定量表征和刻画储层各种尺度的非均质性；二是可以定量研究储层的不确定性（虽然储层在本质上是确定的，客观上是唯一的，但由于储层的复杂性和信息的有限性，因而造成描述上的不确定性。）；三是便于把各种来源的信息和资料综合到一个统一的定量模型之中。

第一章 储层随机建模研究的国内外现状

自从美国德克萨斯大学（奥斯汀）的ke 教授和挪威Nosc Hydro 石

油公司的H.Ｈaldoren 博士于1984年联名发表了储层随机建模的第一篇论

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文以来储层随机建模技术发展很快，目前，国际上已形成三大学派。美国斯坦福大学以A.Journel 教授和C.Deutsch 教授为代表，擅长于序贯指示法。法国地质统计中心以G.Matheron 教授和A.Galli 教授为代表，以截断高斯模拟方法为主。挪威以H.Haldorsen 博士和H.Omre 为代表，主要发展示性点过程模拟方法。当前，国际上油气地质勘探和开发的研究发展十分迅速，新理论、新方法不断出现，出现了从单一学科向多学科协同并进方向发展，储层随机建模技术则是这一领域内三大热点之一的储层表征／储层模拟（Reservoir Characterization ）最高阶段或最终结果。

第一节 当前油气储层研究所面临的挑战

80年代中期以来世界石油价格的暴跌，尤其是90年代世界石油价格的剧烈震荡，已迫使各国的石油公司面临着如何降低生产成本的问题。在过去十几年，由于全球油气田开发的不断深入，大多数油气田已接近或达到中后期，生产成本不断上升。而大多数有远景的低勘探成熟区含油气盆地都处于费用较高的边远地区，勘探成本高，因此，各大石油公司把研究的重点转向勘探成熟区中已开发的油气田的增储增产上。这一新的生产需要，向储层研究提出了新的挑战：如何更精确地描述储层特征以及如何按砂体描述储层的连续性、岩石物性的空间分布、内部微观特征等；如何改善认识储层的手段。而解决这些问题的有效途径就是开展储层表征与随机建模。

目前，我国大部分已开发的油气田都已进入中后期，东部油田的综合

平均含水率已高达80％以上，地下的油气水分布极其复杂；各种非均质性的隔挡使剩余油呈分散状分布。为了提高采收率，最大限度地采出剩余油，就必须进行精细的储层表征研究，建立定量的储层三维地质模型。

第二节 当前国外油气储层研究与建模的五大趋势

一．对储层的研究日益从宏观向微观方向发展

1． 近年来，随着各类油气藏勘探开发的深入，要求人们必须掌握各种环境下形成的砂体在时空上的展布规律及几何学特征，尤其必须掌握单个砂体的几何学特征及三维空间的连续性与配置关系，即必须对单个砂体的宏观非均质性或各向异性进行研究，并开展这方面的建模研究（ C. Ravenne 1989；T. Dreyer ,1993）。

2． 随着各类油藏注水开发技术的不断革新，发现层内（储层内部）非均质性极大地影响体积波及系数与层内驱油效率，而储层内部渗透率的变易程度、渗透率的韵律类型、层内连续泥质夹层的分布是影响层内波及系数的主要因素，国外已有人开始以露头和成熟油田研究为基础来建立层内非均

质性的概念及静态地质模型，并尝试把储层的动态资料加入静态模型之中，但这一方面尚未形成规律性的研究方法。

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3． 不同沉积盆地次生孔隙随着深度变化的分布规律已是油气勘探与开发的重要研究内容，各种次生孔隙形成的成因机理也不断有了新的解释和模

式（R.C.Sardam,1989），这为储层地质建模和计算机模拟提供了理论依据。

二．对储层的描述和预测日益从定性向定量方向发展

近十几年来，人们大量的三次采油现场实验结果远不如室内试验那么

理想，反思其原因，主要是室内模拟的储层模型与实际差别太大，并且还有可能是现有的储层模型太粗糙或有些地质因素尚未发现。因而定量描述储层物性参数的三维展布就成为对储层研究的更高层次的要求。这一方面的研究方法有：一是通过现代沉积观察和露头研究建立储层地质知识库和原型地质模型，采用地质统计方法得到经验公式，用成熟油田的实际参数来验证，然后用于新区块的储层；二是利用高分辨率地震技术进行横向追踪和特征反演，达到预测砂体展布的目的。随着勘探与开发难度的不断加大，就要求人们对储层的物性参数（孔隙度、渗透率、饱和度等）能够作出定量的预测，而预测这些参数则应充分考虑储层形成的沉积环境、盆地的演化及成岩机理等地质条件的制约，只有在对第一手资料进行细致的定量研究，找出其形成机理并进行详细的数理统计分析，才能尽可能地做到有效的预测。

三．储层研究从注重理论研究向注重应用方向发展

1990年在伦敦召开的第十三界国际沉积学大会及1991年召开的第十三

界世界石油大会都对建立定量地质模型作了专题讨论，这足见储层表征与建模的重要性。

四．储层表征从单学科向多学科协同研究发展

目前储层研究已不是过去的只研究储层的岩石物理学特点，而是从多

学科（地质、地球物理、测井、地震、数理统计及计算机技术等）的角度来开展储层的各种特性的研究。国外主要从三个方面进行研究，目的是从不同的侧面对储层的物理特性、空间特性进行研究，然后用建模技术把对储层的定量认识体现于定量储层地质模型之中，为提高采收率服务。这三个方面是：

1．露头和井下地质研究。

其方法是把野外露头研究得到的地质模型用于井间砂体储层特征的预测，以此来掌握储层非均质性的分布规律。其基本思路是在储层砂体的野外露头上，进行密集取样，实测孔渗等岩石物性参数，把所研究的沉积

体系砂体内部物性变化的原型揭示出来；然后用各种地质统计方法来模拟，抽稀控制点，用某种数理统计方法把控制点间的参数模拟得与实际逼近，