基于GIS的儲層綜合評價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：運(yùn)用組件式開發(fā)技術(shù)，以Visual Basic6.0作為基本開發(fā)環(huán)境，以SuperMap Objects組件式GIS作為系統(tǒng)基本功能實(shí)現(xiàn)平臺，開發(fā)了一個儲層綜合評價(jià)系統(tǒng)。利用GIS強(qiáng)大的空間分析和圖形可視化功能，通過各單因素間的疊加分析，實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入到管理、多因素綜合分析乃至評價(jià)結(jié)果的顯示等儲層評價(jià)一體化，提高了儲層評價(jià)效率，增加了評價(jià)結(jié)果的真實(shí)性、客觀性和表現(xiàn)力，減少了人為因素造成的多解性與不確定性。該系統(tǒng)可為油氣勘探?jīng)Q策提供更可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：儲層評價(jià)；地理信息系統(tǒng)；SuperMap Objects組件式GIS；疊加分析

0 引言

儲層綜合評價(jià)是在沉積相、成巖、儲集特征等綜合研究的基礎(chǔ)之上，對儲層進(jìn)行分類并分段、分區(qū)塊地進(jìn)行評價(jià)，確定不同層段、不同區(qū)塊儲層質(zhì)量的相對差異，是儲層研究中一項(xiàng)重要的工作。目前，儲層的綜合評價(jià)仍主要采用傳統(tǒng)的以定性為主的評價(jià)方法，這種方法不僅效率低下，而且存在人為因素造成的多解性與不確定性，評價(jià)結(jié)果的可信度。因此，開發(fā)智能化的儲層綜合評價(jià)系統(tǒng)勢在必行。

基于GIS的儲層綜合評價(jià)系統(tǒng)能夠運(yùn)用GIS方便快捷的實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)采集與輸入功能、強(qiáng)大的地圖編輯與空間數(shù)據(jù)管理功能、獨(dú)特的多種空間分析方法，以及直觀的圖形和屬性數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)，將地下油藏地質(zhì)信息在GIS應(yīng)用平臺上實(shí)現(xiàn)信息的可視化。該系統(tǒng)對于以加快油氣勘探開發(fā)速度，提高石油行業(yè)的科研生產(chǎn)管理水平，提供決策依據(jù)，提高辦公效率有著十分重要的作用。

該系統(tǒng)運(yùn)用組件式開發(fā)技術(shù)，以Visual Basic6.0作為基本開發(fā)環(huán)境，以SuperMap Objects組件式GIS作為系統(tǒng)基本功能開發(fā)平臺，為油氣田儲層綜合評價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)提供了一個具體的實(shí)現(xiàn)樣本。

1 系統(tǒng)目標(biāo)與功能模塊

1.1系統(tǒng)目標(biāo)

基于GIS的儲層綜合評價(jià)系統(tǒng)是一個面向石油行業(yè)決策層的可視化輔助決策系統(tǒng)。系統(tǒng)擴(kuò)展了GIS的空間分析功能，不僅具有通用GIS軟件的基本功能，而且能融入油氣勘探領(lǐng)域的儲層綜合評價(jià)知識，實(shí)現(xiàn)儲層綜合評價(jià)中的數(shù)據(jù)輸入、處理、管理、分析、可視化表達(dá)及輔助決策的一體化。應(yīng)用該系統(tǒng)，能夠提高儲層評價(jià)效率，增加評價(jià)結(jié)果的真實(shí)性與客觀性，增強(qiáng)分析結(jié)果的表現(xiàn)力，減少人為因素產(chǎn)生的多解性與不確定性，為油氣勘探?jīng)Q策提供更可靠的依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)有以下：

數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)入編輯：由于所收集的數(shù)據(jù)不一定具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和格式，而且本系統(tǒng)只支持SuperMap所支持的數(shù)據(jù)，所以首先必須將各種來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一錄入與編輯，包括地圖配準(zhǔn)、點(diǎn)數(shù)據(jù)插值、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等。

儲層評價(jià)模型建立：根據(jù)相關(guān)專業(yè)知識建立實(shí)用、高效的數(shù)學(xué)模型。

實(shí)現(xiàn)儲層評價(jià)核心功能：利用COM組件式開發(fā)技術(shù)，在VB環(huán)境下編寫儲層評價(jià)模塊。

結(jié)果數(shù)據(jù)及圖件的輸出：最終結(jié)果數(shù)據(jù)集和評價(jià)結(jié)果圖的編輯與輸出。

1.2系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)如圖1所示。

1.2.1數(shù)據(jù)處理模塊

數(shù)據(jù)處理功能是通用GIS平臺的常見功能，主要是指數(shù)據(jù)的輸入、儲存、處理編輯等功能。要利用SuperMap完成儲層綜合評價(jià)就必須先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SuperMap支持的格式并對其進(jìn)行必要的處理，因此這些功能對于評價(jià)分析是必不可少的。數(shù)據(jù)處理模塊可分為5個子模塊，各子模塊的名稱及功能如下。

(1)數(shù)據(jù)導(dǎo)入與管理：該功能實(shí)現(xiàn)沉積微相及井位信息屬性數(shù)據(jù)的錄入與管理，是油氣勘探?jīng)Q策分析的基礎(chǔ)和必要前提。本模塊所要實(shí)現(xiàn)的子功能包括工作空間、數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)集的創(chuàng)建，空間數(shù)據(jù)的掃描數(shù)字化，屬性數(shù)據(jù)的錄入與建庫，數(shù)據(jù)庫的修改與維護(hù)，多種格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)入與轉(zhuǎn)出。

(2)對象編輯：包括對象的查找、選擇、剪切、復(fù)制、粘貼、取消操作、重復(fù)操作，圖形的放大、縮小、漫游、全副顯示等基本操作。

(3)數(shù)據(jù)處理：包括柵格圖象導(dǎo)入后的配準(zhǔn)，分層矢量化，文本文件轉(zhuǎn)化為SDB數(shù)據(jù)文件，以及對這些數(shù)據(jù)的分析，諸如點(diǎn)數(shù)據(jù)集、面數(shù)據(jù)集的一系列轉(zhuǎn)換為格網(wǎng)數(shù)據(jù)集。DEM數(shù)據(jù)集等的處理影像數(shù)據(jù)壓縮；數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；點(diǎn)對象的風(fēng)格設(shè)置；線、面對象的結(jié)點(diǎn)增刪、光滑、風(fēng)格設(shè)置等。該功能用于油氣勘探?jīng)Q策分析的數(shù)據(jù)的預(yù)處理，如將輸導(dǎo)層頂面等值線數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)為DEM數(shù)據(jù)集以作為油氣運(yùn)移路徑模擬的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集，將各井點(diǎn)的離散孔隙度點(diǎn)數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為等值線數(shù)據(jù)集，在轉(zhuǎn)成DEM或格網(wǎng)數(shù)據(jù)集，以用于儲層綜合評價(jià)中對孔隙度的評價(jià)。

(4)基本空間查詢與分析：包括SQL查詢、幾何量算、緩沖區(qū)分析、矢量疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析、三維空間分析等。該功能用于從數(shù)據(jù)庫中獲取滿足一定條件的數(shù)據(jù)子集，用于油氣勘探?jīng)Q策特定問題的分析與研究，計(jì)算生油區(qū)面積、油氣聚集區(qū)面積、油氣從生油區(qū)到聚集區(qū)的路徑長度等。

(5)可視化與輸出：包括點(diǎn)、線、面要素的二維和三維顯示，普通地圖和專題地圖的制作、地圖的布局排版、打印輸出等。此功能用于油氣勘探?jīng)Q策成果的二維和三維顯示與輸出。

1.2.2儲層評價(jià)模塊

儲層綜合評價(jià)指的是對控制儲層物理性質(zhì)的孔隙度、滲透率、儲層厚度、儲層砂地比、儲層埋藏深度、沉積環(huán)境等可量化的參數(shù)進(jìn)行分析研究，確定每一儲層物性表征參數(shù)對儲層物性的影響，對分析結(jié)果的可視化表達(dá)，然后綜合各表征參數(shù)的評價(jià)結(jié)果，對儲層的儲集性進(jìn)行綜合評價(jià)，確定有利的儲層分布區(qū)，為進(jìn)一步結(jié)合預(yù)測性評價(jià)參數(shù)開展儲層綜合評價(jià)奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而為油氣勘探?jīng)Q策中目標(biāo)的評價(jià)提供聚集空間方面的依據(jù)。

該模塊實(shí)現(xiàn)的功能是對三個待評價(jià)DEM數(shù)據(jù)集進(jìn)行疊置分析。每個DEM數(shù)據(jù)集在SuperMap地圖窗口中顯示為一個圖層，每個圖層由n行m列的像元陣列組成，每個像元有行列號(i，j)和格網(wǎng)值，像元的行列號(i，j)表征地理位置，格網(wǎng)值(Value(i，j))表示對應(yīng)于該位置關(guān)于該層的屬性值(在此用于表示儲層相關(guān)的屬性值，如孔隙度的大小)。具體到本設(shè)計(jì)，我們考慮孔隙度、滲透率和沉積微相兩類儲層物性，其他諸如儲層厚度、儲層砂地比等暫不考慮；且儲層綜合評價(jià)子模塊只支持沉積相類型不大于3的沉積相分類數(shù)據(jù)，因此，在進(jìn)行沉積相分類時(shí)必須將類型分成三類以內(nèi)，通過評價(jià)最終得到由孔隙度和沉積相兩類物性確定的儲層分布區(qū)域圖。

2 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過程

2.1儲層評價(jià)的技術(shù)路線

儲層綜合評價(jià)是一項(xiàng)環(huán)節(jié)多、工作量大、繁復(fù)的工作，必須根據(jù)各環(huán)節(jié)的關(guān)系制定正確的工作流程。本系統(tǒng)的工作流程包括如下步驟：①原始數(shù)據(jù)的獲取；②資料分析、評價(jià)單元確定和評價(jià)指標(biāo)的選取；③待評價(jià)數(shù)據(jù)的編輯與處理；④評價(jià)方法對比選擇、建立模型；⑤進(jìn)行儲層評價(jià)；⑥評價(jià)結(jié)果分析。

2.2原始數(shù)據(jù)的獲取

用于測試本系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)包括：相關(guān)油田的井位的坐標(biāo)信息及油井的諸如孔隙度、滲透率、砂體厚度等各項(xiàng)屬性信息，及相應(yīng)的沉積微相影像圖。

2.3資料分析、評價(jià)單元確定和評價(jià)指標(biāo)選取

為了便于設(shè)計(jì)評價(jià)模型而又能完整地表現(xiàn)本系統(tǒng)的功能，最終確定利用油層孔隙度、滲透率及沉積微相三類數(shù)據(jù)完成評價(jià)。因?yàn)榭紫抖取B透率數(shù)據(jù)范圍相對于沉積微相比較有限，我們將根據(jù)油田井位的(x，Y)坐標(biāo)的最大x，最小x和的最大Y，最小Y的值確定評價(jià)范圍。

2.4待評價(jià)數(shù)據(jù)的編輯與處理

本儲層評價(jià)系統(tǒng)只支持DEM類型的數(shù)據(jù)，所以在評價(jià)之前必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的編輯和處理。數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示。

3 應(yīng)用實(shí)例

我們采用本系統(tǒng)對潿洲12-1油田沉積砂體進(jìn)行了評價(jià)。評價(jià)時(shí)，首先創(chuàng)建一個結(jié)果數(shù)據(jù)集(DEM類型)，然后按行列分別讀取待評價(jià)DEM數(shù)據(jù)集中相同行列的格網(wǎng)值，再按設(shè)計(jì)好的判定條件對其進(jìn)行判別和運(yùn)算，將結(jié)果賦給結(jié)果數(shù)據(jù)集的對應(yīng)像元，最后通過循環(huán)就可以將整個評價(jià)范圍內(nèi)的評價(jià)結(jié)果計(jì)算出來，并賦給結(jié)果數(shù)據(jù)集。最終得到的評價(jià)結(jié)果如圖3所示。

從評價(jià)結(jié)果圖中我們可以看出，該結(jié)果將評價(jià)單元劃分為三類(每類用不同的顏色表示)：1類表示沉積相為1型和2型且孔隙度大于18.5和滲透率大于100的區(qū)域，2類表示沉積相為1型孔隙度介于16.5-18.5之間或滲透率介于50-100之間的區(qū)域和18.5和沉積相為2型且孔隙度大于17.5和滲透率大于75的區(qū)域，3類表示沉積相為1型且孔隙度小于16.5或滲透率小于50的區(qū)域和沉積相為2型且孔隙度小于17.5或滲透率小于75的區(qū)域。

通過對評價(jià)結(jié)果的分析可知，利用GIS的疊置分析的原理實(shí)現(xiàn)儲層評價(jià)的基本功能，不僅能準(zhǔn)確高效地得到評價(jià)結(jié)果，達(dá)到單元分類的目的，而且評價(jià)結(jié)果以圖像顯示，具有較強(qiáng)的表現(xiàn)力，方便用戶進(jìn)行分析識別。

4 結(jié)束語

儲層綜合評價(jià)研究是地學(xué)中油氣資源勘探開發(fā)研究的一部分。儲層是油氣聚集的場所。儲集巖的儲集性能由孔隙度、滲透率等儲層物性參數(shù)表征，此外，沉積環(huán)境是制約儲層儲集性能的重要參數(shù)。因此，儲層的綜合評價(jià)實(shí)際上是考慮孔隙度、滲透率和沉積環(huán)境等的多因素綜合分析。利用GIS的強(qiáng)大的空間分析和圖形可視化功能，通過各單因素問的疊加分析，可以實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入與管理、多因素綜合分析到評價(jià)結(jié)果的顯示等儲層評價(jià)的一體化，可以提高儲層評價(jià)效率，增加評價(jià)結(jié)果的真實(shí)性與客觀性，增強(qiáng)分析結(jié)果的表現(xiàn)力，減少人為因素產(chǎn)生的多解性與不確定性，為油氣勘探?jīng)Q策提供更可靠的依據(jù)。另一方面，本系統(tǒng)的開發(fā)，也為深化GIS在地學(xué)中的應(yīng)用深度和廣度創(chuàng)造了條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉吉余，李艷杰，于潤濤.儲層綜合定理評價(jià)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J].物探化探計(jì)算技術(shù)，2004.26(I):33～36.

[2]彭永超，趙貴需.GIS在石油勘探與開發(fā)中的應(yīng)用前景[J].石油物探裝備，1996.6(1):18-23.

[3]彭士宓，熊琦華等.儲層綜合評價(jià)的主成分分析方法[J].石油學(xué)@，1994.15:187-194.

[4]孫洪志，劉吉余.儲層綜合定量評價(jià)方法研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2004.23(6):8-10.