油藏地質建模中多點訓練圖像應用研究

熊 哲，嚴 錫，金楊波

（1．西安石油大學，陜西 西安710065； 2．中國石化河南油田勘探開發(fā)研究院，河南 南陽473132）

油藏地質建模中多點訓練圖像應用研究

熊 哲1，嚴 錫2，金楊波1

（1．西安石油大學，陜西 西安710065； 2．中國石化河南油田勘探開發(fā)研究院，河南 南陽473132）

多點地質統(tǒng)計方法作為目前最新最前沿的地質建模方法，需依靠訓練圖像對地質模型進行約束。只有深入探討辮狀河沉積環(huán)境下應用訓練圖像的方法，才能使所建立的訓練圖像滿足地質建模的需求。

多點統(tǒng)計；訓練圖像；油藏地質建模

1 多點訓練圖像概念

訓練圖像是地質概念模型的數(shù)值表示，是結合了各種類型數(shù)據(jù)（井位、測井、地震等）的變體。在油藏建模中，訓練圖像作為三維概念模型或模式，可以描述空間屬性變化的基本規(guī)律（見圖1）。訓練圖像的作用相當于變差函數(shù)，但后者只能反映兩點間的結構性。

圖1 訓練圖像對空間屬性變化的展現(xiàn)

由于儲層具有不同尺度的非均質性，可以產生不同分辨率的訓練圖像。針對研究變量的類型（離散或連續(xù)）也可以對訓練圖像進行分類，例如沉積相是離散型的，而物性參數(shù)，如孔隙度、滲透率或其它的巖石物性是連續(xù)型的。在實際應用中，訓練圖像必須是三維的，這樣才可以全面反映出沉積在橫向上的遷移和垂向上的加積模式。橫向上的遷移模式可以用高分辨率的地震勘測檢測到，然而，露頭類比或測井解釋可以提供縱向上的沉積微相的分布模式。

多點統(tǒng)計建模方法具有通過訓練圖像把各種數(shù)據(jù)的變化合并到有條件模擬里的能力，而且使得訓練圖像的模式符合各個局部數(shù)據(jù)的空間分布。

訓練圖像有以下要求：一是三維空間；二是穩(wěn)定性，即貫穿整個研究區(qū)域，訓練圖像的統(tǒng)計參數(shù)是不變的；三是重復性，即可以用相同的構建元素反復重建；四是非周期性，即訓練圖像的一個部分都不是其他部分相同的復制；覆蓋所有可能的變體的不同的綜合中，這些元素必須是變化的；五是相對的簡單，即訓練圖像的構建形式不能太復雜，這些構建形式在各個實現(xiàn)中不能重復出現(xiàn)。

2 油藏建模中訓練圖像應用

訓練圖像可以通過以下方式得到：一是通過布爾模型在規(guī)則的網(wǎng)格上建立一個簡單的3D模型；二是通過地質認識進行手工畫相；三是從外部導入模型。

在實際應用中，為了與研究區(qū)的地質知識緊密結合，通常對露頭以及儲層環(huán)境進行詳細研究，再通過手工畫相的方式建立訓練圖像。

在承認訓練圖像為一個先驗的、具有代表性的數(shù)值模型之前，需考慮訓練圖像平穩(wěn)性。要使模式的統(tǒng)計量能夠被推斷出來，這個先驗模型就應該包含足夠多相同的局部訓練模式的復制品。訓練圖像需要是平穩(wěn)的，然而實際油藏是非常不平穩(wěn)的，由于沉積引起的非均質性和各向異性，它們的沉積模式是由各個位置所決定的，而且是不重復的。例如，在一個河流相沉積的油藏中，河道的方位和寬度從一個位置到另一個位置都可能發(fā)生改變。即便如此，在一個訓練圖像里，河道的方位和尺寸不應該變化太大。

研究區(qū)是辮狀河道沉積環(huán)境，主要劃分為河道微相，心灘微相，以及泛濫平原微相，那么所建立的訓練圖像中必須包括這三個相，再通過多點相建模，從而模擬出初步的研究區(qū)沉積相。

2．1 對目標層位進行細分

實際油藏建模中為了降低地質參數(shù)的不確定性，建立的訓練圖像是三維的，因此需對目標層位進行研究：細分為10片，對其進行相數(shù)據(jù)分析，得到縱向微相含量比例曲線（見圖2），再根據(jù)每片微相的含量手工描繪訓練圖像。

圖2 細分10片后的縱向微相含量比例曲線

通過圖2曲線可知，灰色泛濫平原微相呈現(xiàn)上部多，下部少的分布；藍色河道微相則廣泛發(fā)育，含量接近或超過50%；紅色心灘微相在縱向上兩端較多，含量接近25%，其余分布較為均勻。

值得注意的是，細分層的層數(shù)并沒有明確要求，需考慮細分層后每小層的厚度以及具體層位來細分。細分的層數(shù)越多，則精確性越高，但工作量會增大。

2．2 手工描繪訓練圖像

對研究層位細分為10片，每1片進行手繪訓練圖像時，必須嚴格按照縱向微相含量比例曲線，并參考研究區(qū)的地質環(huán)境。

研究區(qū)是辮狀河沉積環(huán)境，河道大量發(fā)育，則訓練圖像中應以河道為主，在保持泛濫平原比例同時注意河道中的心灘發(fā)育；心灘微相與泛濫平原微相所處的位置則需通過地質認識來判斷。

手繪時每1片的訓練圖像由于微相含量不同會出現(xiàn)差別，選取具有典型性的1，5，8，9片（見圖3）。

通過第1，5，8，9片訓練圖像知，各個微相的形態(tài)與分布都具有相似性，并且相對簡單都具有重復性，符合訓練圖像構建特征。

圖3 研究區(qū)第1，5，8，9片訓練圖像

2．3 各片微相含量對比

由圖2知，第1片與第5片相比，泛濫平原微相減少8%，心灘微相增大5%；第8片泛濫平原微相相對顯著減少，含量只有10%，心灘微相顯著增大，含量達到24%；第9片與第8片相比，泛濫平原微相含量增大4%，而心灘微相含量則顯著降低到10%。整體趨勢為河道微相占主體，泛濫平原微相先變少后增多，心灘微相先增大后減小。

圖3中的手繪訓練圖像在各片微相含量變化上與上述一致，可以看到河道微相廣泛發(fā)育，而心灘微相與泛濫平原微相位置大致固定，但隨著圖2微相含量縱向比例曲線的變化，二者含量出現(xiàn)顯著的變化。

2．4 整體微相含量對比

三種微相在模擬中用0，1，2表示，即0為泛濫平原微相，1為河道微相，2為心灘微相；比較10片訓練圖像總體含量與原始井數(shù)據(jù)顯示的是否基本一致。訓練圖像與原始井數(shù)據(jù)的含量進行對比，泛濫平原微相含量相差0．5%，河道微相含量相差0．5%，心灘微相含量相差0．1%，說明訓練圖像在含量上與實際基本一致（見圖4）。

圖4 訓練圖像與原始井數(shù)據(jù)微相總體含量對比

每1片的微相含量變化與圖2的比例曲線變化相符合，并且總體含量對比沒有太大差別如圖4，則訓練圖像是有效的約束條件，可以用來進行最初步的模擬。

3 認識與結論

1）訓練圖像作為多點地質統(tǒng)計學的約束手段，在手繪時需結合地質上的認識，并嚴格按照總體含量以及各片含量的變化來繪制；手繪訓練圖像的目的在于反映研究區(qū)縱向上的微相含量變化，并展現(xiàn)橫向上的微相分布。

2）在實際建模過程中，通過訓練圖像可以生成訓練圖像庫，對研究區(qū)的地質知識與經(jīng)驗進行積聚與分級，可以使模擬更加有效。

3）訓練圖像作為一種有效約束手段，通常與地震信息相結合，將地震信息作為軟數(shù)據(jù)進行地質解釋得到一個訓練圖像，再用原始井數(shù)據(jù)等硬數(shù)據(jù)得到另一訓練圖像，再將軟數(shù)據(jù)與硬數(shù)據(jù)結合對兩個訓練圖像掃描，獲取樣點綜合條件概率。

［1］吳勝和，李文克．多點地質統(tǒng)計學－理論、應用與展望［J］．古地理學報，2005，7（1）：141．

［2］Methods of Multiple－Point Statistics in Geological Simulation Practice：Prospects for Application，A．V．Bezrukov，SPE135911．

［3］王家華，王鏡惠．地質統(tǒng)計學反演研究［J］．吐哈油氣．2011，16（3）：201．

［4］王家華，張團峰．油氣儲層隨機模擬［M］，北京：石油工業(yè)出版社，2001．

［5］李少華，張尚鋒．雙河油田儲層地質模型研究［J］，沉積與特提斯地質．2007，27（3）：110．

The Application of Multi－point Training Images in Reservoir Geological Modeling

XIONG Zhe，YAN Xi，JIN Yang－bo

（
1．Xi＇an Shiyou University，Xi＇an，Shaanxi，710065；2．Exploration ＆ Development Research Institute of Henan Oilfield Company，SINOPEC，Nanyang，Henan 473132，China）

Multiple－point geostatistics，the most cutting－edge geological modeling method so far，is heavily depending on the training images to control the geological model．The application of training images under the circumstances of braided river sedimentary must be further explored to build up training images qualified for the demands of geological modeling．

Multi－Point Statistics；Training Images；Reservoir Geological Modeling

TE1；P61

A

1009—301X（2012）04—0001—02

當研究區(qū)為辮狀河沉積環(huán)境時，多點地質統(tǒng)計方法適用于對其進行地質建模。多點地質統(tǒng)計學作為今后地質統(tǒng)計學發(fā)展主要方向，它可以聯(lián)合反映空間多個位置點的幾何形狀與相互配位關系，在模擬復雜形狀地質體分布中有較大優(yōu)勢。它的最大優(yōu)勢在于通過訓練圖像對模型進行約束，考慮地質方面的因素更多，得到的模型具有較準確的幾何形態(tài)分布。訓練圖像是多點地質統(tǒng)計模擬的重要約束手段，在油藏建模中起到至關重要的作用。

2012－04－19

熊哲（1987－），男，畢業(yè)于長江大學石油地質系，西安石油大學研究生在讀，主要從事儲層評價以及油藏建模方面的研究。

［責任編輯 郭華玉］