地質建模
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地質建模范文第1篇
地質空間三維動態建模研究是近些年的研究熱點，同時，也是難點之一。按照數據來源可以分為四類，即基于剖面、散點、鉆孔和多源數據的建模方法。按照技術層次分為五個階段，分別是可視化階段、度量階段、分析階段、更新階段和時態構模階段，其中前三種為靜態階段，后兩個階段為動態階段。以多源數據為基礎的三維地質動態模型可以通過轉化為前三種方法進行分析，所以本文主要討論剖面、散點和鉆孔三種動態建模方法。
1 基于鉆孔的動態建模方法
鉆孔數據是地質數據中最基本的數據，獲取方法也較為簡單，直接觀察和地下取樣即可；同事，鉆孔數據也是構建幾何模型中不可缺少的原始數據。由于鉆孔數據的重要性，基于鉆孔的地質三維動態建模也成為了眾多動態建模方法中的基礎。
1.1 研究進展
在三維地質建模方面的研究中，國內外已經研發了多種建模軟件，如國外的地質建模軟件GOCAD、多角度立體視覺三維技術MVS 、三維設計軟件MicroStation 以及大型三維數據化礦山軟件Geovia Surpac；國內的模型主要有三維地學可視化信息系統GeoView、真三維地質模型GeoMo 3D、三維地質建模軟件Titan 3DM等等。此后，相繼出現了構造-地層格架三維可視化數值模擬、三維巖土工程地基模型、三棱柱模型、Horizon建模方法等研究方法。但以上方法多為基于鉆孔的靜態交互模型，而本文將主要討論基于鉆孔的動態建模方法。
1.2 地質專控的可視化表達
不同的模型需要的鉆孔數據不同，但是對于本文研究中的地質三維動態建模方法中，將鉆孔數據分為孔段、鉆孔以及鉆孔群，加之兩個輔助地層對象構成BoreModel鉆孔模型。在建模過程中，所有鉆孔都將先被歸為BoreModel鉆孔模型，這也是所有鉆孔建模方法的基礎。鉆孔數據的存放形式是關系型數據庫，通常采用Excel和Access、以及SQL Server和Oracle等軟件進行存儲與管理。鉆孔一共有鉆孔柱狀圖、三維的線劃表示以及三維立體表示等三種圖形表達方式。
1.3 基于鉆孔的動態建模方法
利用GeoView 3D軟件完成地質空間三維動態模型的構建。鉆孔群為多種鉆孔數據格式提供了讀取的功能，生成的鉆孔群里面包含多個鉆孔，每個鉆孔中又含有多個孔段，孔段的排列在前的為上層的地層，在后的為下層的地層。并根據全球范圍的地層序列建立了一個標準的連續地層序列。在實際使用時，可以進行更加詳細的劃分。該序列為地層層面的構建提供了理論依據。結合地層序列的數據，通過插值法獲取的鉆孔集合構建地層層面模型。在建模時，要考慮研究區周邊的鉆孔，也需要將其作為建模的基礎數據。約束條件為地質體表面，同時，在地質體內進行了限定網格剖分，然后調整網格的密度簡化，從而形成三維地質體。
2 基于剖面的動態建模方法
2.1 研究進展
基于剖面的建模方法屬于三維重建方法，應用最為廣泛。20世紀70年代，基于剖面的技術被應用于地質方面。之后，Meyres將基于剖面的建模方法歸納為對應問題、構網問題、分支問題和光滑問題等四個子問題。此時的研究多為靜態模型。隨后，三維地質體動態建模方法從數據結構向地質知識的表述與應用。
2.2 非共面地質剖面數據結構
地質體建模的主要數據來源之一就是剖面，而且，都是一種非共面曲面，其拓撲關系主要通過結點、線、區以及面四個部分，而且設置SectSeries作為管理非共面地質剖面的序列。利用TopoModel實現剖面上的2.5維拓撲關系，隨即可得到三維的空間曲面拓撲關系。
2.3 基于剖面的三維地質體動態重構算法
通過曲面2.5維拓撲關系構建，為下一步進行拓撲推理提供基礎。然后通過把剖面對比問題轉換成拓撲推理問題，將剖面中所有多邊形按照推理計算，然后，完成無拓撲變化情況、地層尖滅情況、地層分叉情況以及含斷層情況的拓撲推理與建模，進行有效的動態重構。
3 基于散點的動態建模方法
基于散點的動態建模方法的實質是網格剖分技術的問題。
3.1 研究進展
網格剖分始于20世紀50年代的有限元分析，研究技術也從人工剖分轉換至網格自動剖分，此后，二維三角網和三維四面體網格剖分技術開始逐漸引起人們的重視。而國內從90年代才開始關于網格剖分方面的研究。
3.2 基于散點剖分的三維地質體動態重構算法
地質建模范文第2篇
國外三維地質建模和可視化研究發展較快。加拿大阿波羅科技集團公司推出的三維建模與分析軟件MicroLYNX，通過對離散點采樣、鉆探采樣和探槽采樣等空間數據的處理，產生剖面、塊和面等模型，確定礦藏分布和等級變化并計算礦藏儲量。加拿大GemcomSoftwareInternationalInc.公司開發的Gemcom軟件通過鉆孔、點、多邊形等數據，利用實用的圖形編輯和生成工具，顯示鉆孔孔位分布，運用不規則三角網建立表面和實體模型，運用多義線圈閉巖層和礦體邊界進行儲量和品位分析，提供了交互操作功能并允許用戶根據自己的經驗和專家知識勾畫地質模型，實現任意剖面切割任意角度觀察和實體與實體或實體與表面的交切與布爾運算等。國外軟件主要是瞄準采礦工程，能夠較好地滿足采礦工程活動中的礦產資源勘探和評價、地下礦井和露天礦坑設計和規劃、礦產資源管理和采礦生產管理等需求。美國Kinetix公司開發的3DStudioMAX，Alias/Wavefront公司開發的Maya和微軟公司開發的Softimage等大眾化的三維建模軟件，在構建工業和建筑模型與動畫制作方面有其獨到之處，但交互查詢的功能較弱，與工程勘測數據庫結合并應用于工程地質三維建模方面還有較大距離。
張菊明等對風化帶分布、多層地層等地質信息的可視化和斷層錯斷巖層的表達和顯示的算法[1,2]進行了較為深入的研究，為工程地質三維可視化軟件的開發準備了數學基礎，并借助AutoCAD平臺實現了復雜三維地質圖形的顯示。國內的靈圖VRMap地理信息系統軟件有較強的地形模擬和地表地物的查詢功能，但不是真三維的地質建模工具。北京東方泰坦科技有限公司開發TITAN三維建模軟件，基于框架建模的思想，利用平行或基本平行的剖面數據，建立起三維空間復雜形狀物體的真三維實體模型，但目前只是初步的三維建模與圖形處理的引擎，在面向具體專業時，需要添加或擴充專業模塊，比如工程地質專業模塊等。
縱觀國內外幾種軟件的研究與開發現狀，它們為工程地質三維建模與可視化打下了很好的技術基礎，提供了很寶貴的開發經驗。但是，對于工程地質專業的地質體建模與可視化分析的針對性不強，不能夠很好地滿足工程地質生產與研究的專業功能需要。因此本文將從分析工程地質的三維建模和可視化的關鍵技術問題入手，簡單描述作者在工程地質三維建模和可視化方面的初步開發研究成果。
2關鍵技術問題分析2.1離散數據的插值與擬合
工程地質復雜地質體中的各種地質信息，包括地表地形、地下水位、地層界面、斷層、節理、風化帶分布、侵入體及各種地球物理、地球化學、巖土體的物理力學參數或數據的等值面(線)等，都可以看作是三維空間中的函數，它們的擬合函數要根據實際勘測數據建立，實測數據越豐富，越能夠真實描繪出這些信息的空間分布規律。地表地形測量數據、地下水位埋深測量信息等的單值曲面圖形生成可歸結為雙自變量離散數據的插值和擬合，多值曲面如倒轉褶皺和空間等值面等，則應采用多參變量插值等其他一些較復雜的方法。空間曲面插值函數有以下構造方法，如與距離成反比的加權方法(Shepard方法)，徑向基函數插值法(Multiquadric方法)[3]，平面彈性理論插值法[1,2]等，它們同樣適用于單個連續地層界面、地球物理勘探數據、地球化學勘探數據以及巖土體物理力學參數在地質體空間的分布。
2.2三維數據結構
工程地質體一般是不規則形體，在計算機圖形學中曲線和曲面總是分別通過很多微小直線段和微小三角面逼近來模擬地層巖性界線和巖層曲面，即巖層界面（和地表曲線、地下水位面等地質層面界線）和巖層曲面都分別是許多微小直線段和微小三角面的集合。地質體三維空間數據結構是工程地質三維建模和可視化的基礎，這就要求必須具備有效的分層的三維數據結構，能夠確保人機交互和查詢的實現。
2.3曲面求交
地質體中存在大量各種層面，當出現地層不整合、斷層錯斷巖層、地層尖滅和地下水出露于河谷地表等情形時，就自然會遇到曲面間求交的問題；地質體三維模型的上部邊界是地表曲面，通過數學方法擬合出的巖層面或地下水位面不應超出地表曲面，即超出部分不應顯示。同樣的，當顯示多層地層時，下面的每一巖層應以其上一巖層為邊界。因此，為了可視化地層界面必須要解決地層面與地表、斷層面和其他地層面的求交問題。另一方面，在剖面圖成圖時，地質界線的繪制是通過顯示剖面(平面)與各種地質界面(曲面)求交所得出的交線。因此曲面求交包括地質界面（層面）之間的相交，和地質界面與剖面的相交兩類問題。
2.4三維拓撲結構分析
從地質學角度看，拓撲是地質對象間關系的表格，拓撲表存儲層位間上覆、下伏和交切(被斷層切割后地層的拓撲表達)等的地層學關系及地質空間位置關系。拓撲也可視為允許這些地質關系合理儲存的數據結構。例如，考慮多層地層，上一個巖層的底面和與其相鄰的下一個巖層的頂面是上下巖層這兩個實體的公共部分或共享邊界，它們之間的拓撲關系就是相鄰和同一的關系，在存儲數據時只存儲上一個巖層的底面或其相鄰的下一個巖層的頂面，即相鄰巖層的邊界曲面可以存為一個地層曲面，大大減少數據存儲量。評價地質模型系統的優缺點往往決定于描述地質對象所用的拓撲結構[4]。
2.5可視化技術
工程地質復雜地質體可視化，是利用計算機技術將工程勘測獲得的數據，轉換為形象直觀的便于進行交互分析的地下地質結構空間形態的立體圖和剖面圖形，其基礎是工程數據和測量數據的可視化〔5〕。利用可視化技術可以從龐大的地質勘測數據中構造出地質工程中對于邊破穩定性和地下硐室變形破壞等起關鍵作用的巖層和結構面，并顯示其范圍、走向和相互交切關系，幫助工程地質人員對原始數據做出正確解釋，繼而為工程地質分析具體問題提供決策支持。
3工程地質三維可視化技術的初步開發與應用3.1研究框圖
工程地質復雜地質體三維建模與可視化的研究框圖如圖1所示。
基于離散采樣數據的插值與擬合的思想，即將離散數據轉化為連續曲線曲面,工程地質復雜地質體三維建模與可視化的過程是，從勘探數據庫中提取各種地質信息的坐標位置及巖土體的物理力學參數，通過不同的擬合與插值函數得到地質層面(曲面)和地質實體的三維計算機圖形顯示，表達地質信息在研究區域內的分布規律。生成地質巖層面和地質實體后，實現從任意角度觀察建立的模型，實現根據指定的剖面走向、傾向和傾角生成垂直剖面。
3.2初步開發與應用3.2.1工程勘測空間數據庫管理
在收集整理現場勘測數據后錄入金沙江某水電工程勘測空間數據庫各分項數據表，這些數據表不僅包括地質信息的位置數據，更重要的是提供屬性數據。
以地層巖性數據表為例，要求錄入鉆孔編號、巖層起始深度、巖層終止深度、層厚、巖性（地層名稱）、地層代碼（地層年代）、巖層走向、巖層傾向、巖層傾角、接觸關系、地質描述等數據。隨著工程勘測的進展，能夠方便地修改補充和管理勘測數據。圖2是工程勘測數據庫中鉆孔地層系統數據表的管理界面。
3.2.2三維瀏覽
通過孔口坐標和測量數據等的離散數據的擬合和插值法繪制壩址區的右岸地表曲面網格（圖3），進而可在三維圖形環境中進行虛擬現實瀏覽觀察（圖4）。
3.2.3三維地質立體圖
利用工程勘測數據，建立了壩址區右岸三維立體地質圖。該壩址區自上而下地層巖性組合為：第四系崩坡堆積物，侏羅系泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖，三疊系上統厚至巨厚層狀細至中粒砂巖，三疊系上統薄至中厚層狀粉細紗巖、粉砂巖，三疊系上統中厚至厚層狀中粗砂巖。通過有限的工程勘測數據得出的立體圖，能夠較好地滿足工程地質的精度。圖5表達了該壩址區右岸三維地質圖。
3.2.4三維可視化查詢
通過圖形與工程勘測數據庫中的屬性數據的鏈接，實現可視化查詢地層巖性和其他工程地質信息，最終完成向三維地質信息系統的轉變。圖6是一簡單的被斷層錯斷的水平多層地層模型，通過模型的每個地層實體名稱與數據表中的巖石名稱字段對應鏈接，能夠查詢地層的巖性，地質年代，起止深度和地質描述等工程地質人員關心的地質信息。
4結論
(1)運用先進的可視化技術與交互圖形技術建立數據庫，存儲和管理現場勘探實測和試驗數據，建立工程地質體的三維模型，工程地質工作者可隨著勘察或研究工作的不斷深入細致，對研究(工作)區域隨時補充信息來自動顯示地質信息在研究(工作)區域內的分布，從而不斷提高模型精度，并且利用模型反饋回來的信息及時發現已有勘察工作中的不足，從而及時修改勘察或研究工作方案，指導下一步勘探或研究工作的實施。
(2)工程地質三維建模與可視化的深入研究，可以充分利用已有現場勘探實測或試驗數據，達到節約投資減少勘察或研究成本的目的。當現場勘探和試驗數據資料不足情況下，通過對已有數據的插值與擬合到建立三維模型，可以推斷和預測未知區域或研究較少區域的地質信息或巖土體物理力學參數的分布趨勢，從而為減少勘探工作量提供科學的可靠的依據，達到節約花費，為生產或研究部門產生直接經濟效益的目的。
(3)工程地質巖土體是復雜的不規則形體，存在各種地質巖性層面、結構面以及各種空間分布的地質與力學信息，完全表達地質信息的空間分布及巖層和結構面間的位置關系，工程地質三維建模與可視化研究是大有作為的。
參考文獻：
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ZhangJuming.DesignandDisplayofthree-dimensionalgeologicalmodel,AdvancementofChinesemathematicalgeology.Beijing:PressofGeology,1995,158-167
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ZhangJuming,SunHuiwen,LiuChengzuo.Applicationofpartiallydiscontinuousfittingfunctioninanalysisanddisplayofgeologicalcurvesurface,AdvancementofChinesemathematicalgeology.Beijing:PressofGeology,1995,14-23
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MengXiaohong,WangWeimin,YaoChangli,etc.PrincipleofComputer-aideddesignofgeologicalmodelanditsApplication.Beijing:PressofGeology,2001,4-8
地質建模范文第3篇
關鍵詞：單砂體；非均質；地質建模；薄夾層控制
中圖分類號：P618 文獻標識碼：A 文章編號：1009－2374(2011)25－0119－04
目前中石油正在如火如荼地開展老油田二次開發工作，對于占我國油田類型絕大多數的陸相砂巖油藏，二次開發的研究對象將是單砂體內的剩余儲量，研究工作的重點將是單砂體空間展布及非均質描述，日益豐富的動靜態資料也將使單砂體建模變為可能。
一、多資料約束單砂體3D非均質地質建模
多資料約束建模，是指高含水期油田由于井網密，各類動靜態資料豐富，均從不同角度不同側面反映了儲集層非均質。但是這些資料存在著可信度高低的問題。主要表現在4個方面：(1)不同類間資料同時使用時，資料間可信度的問題。例如測井資料預測的孔隙度要高于通過地震波阻抗反演得到的孔隙度；(2)一般實際的油田資料，由于開發歷史較長，同類資料的分辨率和可信度存在著較大的差異，例如早期的測井資料質量遠不如現在測井資料；(3)即使同一類資料，不同開發歷史階段或使用不同測量采集儀器或處理軟件等也存在著較大的差異；(4)同類資料間存在著相互影響和相關性問題。因此需要解決不同類資料間和同類不同時期資料問的可信度和相關性問題。解決這一問題主要采取辦法是，同類資料間差異的數據標準化和不同類資料間的賦予不同大小權值進行約束建模。
單砂體建模，是指充分利用井點處單砂體建筑結構認識成果(主要指4級夾層界面)或高分辨率地震夾層反演數據對單砂體約束建模。
地震約束地質建模技術，就是充分利用地震資料的橫向連續性和測井資料的縱向高分辨率的各自優勢來增加模型的精度，尤其是井間的不確定性。使得儲層地質模型在地震資料的約束作用下，不僅具有在井周圍縱向上保持測井高分辨率特征，而且井和平面上也具有了受井約束的地震資料的大尺度反射結構特征及連續性，實現了高精度儲層地質建模。下面以溫米油田溫西一區塊J2s油藏砂體骨架模型為例進行說明。
溫米油田溫西一區塊J2s油藏為多層斷塊邊水砂巖油藏。儲集層為一套辨狀河三角洲前緣的砂泥巖薄互層沉積體，縱向上共發育26個單砂體，平均砂巖厚度8.1米。表現為縱向砂層數量多厚度薄，井間砂體相變快，預測難度很大。為了能建立精度較高井問砂體骨架模型，利用序貫指示模擬方法，采用高分辨率三維地震反演資料進行約束，建立砂體骨架模型。
由于該區目的層段上覆的七克臺組大套湖相泥巖呈明顯的低速特征，對其下伏目標地層屏蔽影響較大，加之溫西一區塊J2s油藏砂泥巖速度差異較小，三孔隙度曲線難以區分砂泥巖，砂泥巖波阻抗分布混雜，縱向上分辨特征不明顯，難以用其準確區分巖性。因此常規阻抗反演不適應于本區砂體預測。考慮到sP曲線在三間房油藏反映砂泥巖特征明顯，利用Emerge軟件對該區進行了sP屬性體的預測。以井上的巖相解釋數據為硬數據，以Emerge反演得到的砂體分布圖為橫向趨勢，在對井上進行變差函數分析統計參數的控制下，用帶趨勢的序貫指示方法，建立既符合井點取值，又遵循井約束地震反演得到的砂體總體分布趨勢的砂體骨架模型(圖1)。
多資料約束地質建模技術主要是指在3D空間建立地質模型時，不能僅僅考慮單一某種資料數據的對地質模型屬性(或骨架)的影響，還要考慮其他資料數據的影響，尤其是對復雜油氣藏，更為適用。復雜油氣藏往往其屬性與不同類資料數據間相關性較差，所含的屬性有用信息散布于多種資料中。如果把隱含地質屬性有用信息的多種資料看作是多個集合，則多資料約束建模技術就是對多個集合求取交集過程，即多資料包含的公共空間。實際上是去偽存真，增加所建模型可靠性的過程。主要對不同類資料賦予不同大小權值進行約束建模。
一般單砂體由多個4級結構體通過加積方式疊置而成。每一個4級結構體，實際上均為一次級河流沉積體。由于兩期次級河流在氣候、物源、流速、流量等方面的差異，造成河道砂體粒徑、分選性、儲集層物性等的差別，如果兩期次級河流間發育有泥質夾層，則代表了上期河道沉積結束到下期河道沉積開始之間短暫的細粒物質沉積；如果是鈣質層則代表了上期河道發育后，原河床水體不流暢，長期處于淺水蒸發環境，形成鈣質層；如果沒有夾層發育，兩期河流沉積體問直接以沖涮面或巖性突變面方式接觸，則代表了其被后期強水動力沖刷掉或因本期水動力持續較強而未能沉積。因此，如果僅僅認為單砂體內部的薄夾層界面對滲流場起不滲透或低滲透屏障作用則是很片面的。因為薄夾層不僅代表著不同沉積事件和古水文環境，而且不同級次規模大小、不同類型和不同產狀組合構造形式，構成了單砂體內部薄夾層建筑結構空間網絡格架體系。這一薄夾層的復雜建筑結構空間網絡格架系統以及其中的具有不同滲流能力大小、不同規模形態和不同開放連同程度(被薄夾層網絡格架分割的封閉程度)的不同級次結構實體，對滲流場和剩余油的形成起到重要的影響和控制作用。
因此，基于單砂體非均質的3D地質模型的建立，即如何用單砂體內建筑結構分析成果來約束單砂體非均質3D地質模型。建立既符合巖相和屬性模型非均質空間分布規律，又能體現單砂體內部薄夾層建筑結構規律的單砂體非均質3D地質模型，即單砂體非均質3D地質模型。本文以連木沁油田為例，對單砂體非均質3D地質模型建立的關鍵環節技術進行論述。
連木沁油田白堊系油藏為一塊狀厚層砂巖底水油藏。共有油水井20口，其中油井18口，開井15口，注水井2口，年產油6.3816×10t，可采儲量采油速度3.76％，可采儲量采出程度55.42％，截止2009年10月，綜合含水為64.2％。生產特征表現是，油藏天然能量充足，地層壓力基本保持穩定。從油藏開發動態反映來看，油藏壓力下降幅度小，壓降速度緩慢， 2004年油藏地層壓力為9.43MPa，2005年為9.37Mpa，壓力基本保持穩定。油田目前表現出的問題是含水井不斷增多，含水普遍升高，成為影響產量的主要因素，油田含水由2004年底的25％上升為目前的38.7％，對應日產油量由638t／d降為591t／d。油層內部發育多個穩定或不穩定低滲泥質或鈣質夾層，厚度在，O～4.5m問，同時在油層頂部位置，部分井發育了較厚鈣質夾層，厚度在4米左右(圖2)，油層內部這些夾層對油井含水上升率影響極大。夾層發育及存在與否決定著油井含水上升率大小，夾層的厚達大小及空問延伸分布范圍的預測，成為油田調控主要依據。
由于油層內夾層類型、厚度大小和分布范圍在井間難以預測，致使油田開采呈現出一“點強面弱”的格局，生產壓差等開采技術政策與油藏內夾層空間分布的規律難以匹配協調；如果能找到一種對油層內夾層空間分布預測的較準確的方法，實現油層內夾層較準確預測，則可以依據夾層在油層內分布規律，進行調控實現均衡開采，極大提高開發效果。即夾層厚度較大分布延伸有一定范圍的井區則可適當放大壓差，提高采油量，而在夾層厚度很小，分布延伸有限的井區，則可適當降低壓差，小產量生產。
如何用單砂體內建筑結構分析成果來約束單砂體非均質3D地質模型，建立既符合巖相和屬性模型空問非均質分布規律，又能體現單砂體內部薄夾層建筑結構規律的3D非均質地質模型。要實現這一目標，具有一定的難度，主要體現在三個方面：
1.井點處可以通過取心資料的夾層界面研究結果與對應測井資料進行對比，建立單砂體內夾層及界面測井響應關系圖板，就可以利用圖板實現對未取心井層的夾層及界面進行識別，但是井問夾層的分布規律卻難以確定。
2.由于夾層厚度一般較薄，井間分布具有一定的隨機性，利用縱向分辨率遠大于夾層厚度地震資料進行井間夾層的預測，是否可行有待實踐經驗。
3.此方面的研究成果少有公開報道，具有一定的前沿性和探索性。
在進行多種方案的實驗后，最終選用“三步法”建模思路，取得了較好的效果“三步法”建模主要步驟如下：
(1)按常規從構造模型一巖相模型一屬性模型的地質建模方法建立單砂體級非均質3D地質模型；
(2)利用單砂體4級夾層界面識別成果，建立單砂體內部夾層建筑結構3D地質模型；
(3)利用夾層建筑結構3D地質模型，對單砂體非均質3D地質模型進行效正，最終得到既符合常規巖相和屬性模型空問非均質分布規律，又能體現單砂體內部薄夾層建筑結構的三維非均質地質模型。
對于薄夾層建筑結構，是單砂體內部不同類型、不同延伸大小規模、不同產狀組合的薄夾層空間結構網絡格架系統。它對單砂體內部滲流場產生著重要的影響。薄夾層建筑結構3D地質模型，就是要建立單砂體內部薄夾層網絡這一復雜空問建筑結構的定量數字3D地質模型。在實際的薄夾層建筑結構3D地質模型建立中，可以對基于測井識別的夾層，將其看成一類特殊的巖相對待，按巖相類離散數據處理。
為了精細刻畫薄夾層縱向變化，和受地震資料約束，模型橫向步長定義三維地震道間距為25×2 5m，縱向步長定為0.5m，這樣網格的精度為25m×25m×0.5m，模型規模為1 59×1 28×80共1628160個節點。
分別對井模型的泥質和鈣質夾層進行橫向及縱向變差函數分析，通過分析發現，平面上泥質夾層或鈣質夾層的主變程方向基本上都為西北45度左右，主變程長度為700～600m，次變程長度為600～450m，縱向變程為2～5m左右(圖3)。
同時考慮到井數據較少，井間距離較大350～700米之間。為了提高井間夾層預測的精度，進行了常規波阻抗地震夾層反演預測。從地震資料頻譜分析的結果看，其主頻在32～35hz，頻寬為3～70hz，難以有效預測0.5～3.5米厚的夾層。因此，地震波阻抗預測夾層結果，僅供參考，不宜直接使用。將地震波阻抗反演的夾層數據作為夾層序貫指示模擬約束的趨勢變量進行模擬預測。序貫指示模擬方法是隨機算法，可以生成多個等概率地質模型實現，夾層地質模型既符合井數據的統計學特征，又能反映出隱含在地震數據中的井間大尺度夾層反射信息特征。圖4為采用地震波阻抗約束序貫指示模擬的鈣質夾層分布模型。
單砂體內部夾層建筑結構對滲流場屏障影響作用，必須體現在單砂體的孔滲屬性值大小數量上。連木沁油田泥質夾層的巖性，通過取心資料證實為泥質粉砂巖，平均孔隙度10.2％，滲透率4.7×10-3μm2，鈣質夾層為鈣質粉砂巖，平均孔隙度8％，滲透率2.2×10-3μ m2。通過3D夾層建筑結構模型，對常規方法建立的單砂體的孔滲屬性3D模型進行校正，即可得到單砂體薄夾層控制的孔滲3D地質屬性模型。圖5為夾層模型效正后3D孔隙度屬性模型的過井剖面圖。
這樣，通過多資料約束(地震反演波阻抗體)，建立既符合井上儲層屬性的地質統計學規律，在井間與地震大尺度屬性反射背景保持一致，又能體現單砂體內部薄夾層建筑結構規律的3D非均質地質模型，即多資料約束(地震反演波阻抗體)的單砂體非均質3D地質模型。
地質建模范文第4篇
[關鍵詞]埕海二區 薄互層 儲層建模
中圖分類號：TE324 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）44-0049-01
大港埕海油田二區構造位于埕寧隆起向歧口凹陷過渡的斜坡部位埕北斷階區，北鄰歧口凹陷，南邊為羊二莊油田和趙東開發區，西側以張北斷層為界，東側以一淺鞍與張東東開發區相連，構造面積為75km2。主力油層為古近系沙二段，沉積環境為三角洲前緣亞相。巖性為深灰、灰色泥巖與淺灰色含礫不等粒砂巖、細砂巖組成互層層序，單砂體厚度較薄，為中孔、低滲儲層。研究區井資料少、以地震資料為主，且薄互層較發育，對于薄互層的儲層預測存在困難。針對其特點，利用三維儲層建模技術，進行建模方法適應性分析，在平面上融合地震數據的空間結構和鉆井描述的地質特征，在垂向上則在反演數據的基礎上，進一步刻畫儲層垂向的特征，使其趨于測井的尺度，從而對薄互層建模效果進行評價，最終篩選出適合于研究區的隨機模擬方法、地質建模流程，為灘海油田地質建模提供參考。
1 儲層建模思路分析
首先進行建模方法適應性分析，對隨機模擬算法進行優選，然后應用多種模擬算法井―震結合建立巖相模型，重點反映砂體的空間分布；對地質模型識別砂體情況進行分析，主要包括砂體的垂向分辨率、砂體的平面分布范圍；應用新鉆井資料，特別是水平井資料分析地質模型的精度，從而對薄互層建模效果進行評價，最終篩選出適合于研究區的隨機模擬方法、地質建模流程。
（1）建模方法適用性分析。地質建模中的模擬方法有其地質適應性，方法的合理與否將直接影響到地質模型的預測結果。因此，通過開展地質建模方法研究探索針對不同類型儲層的模擬方法，對指導今后灘海地區地質建模有著重要的意義。一方面從不同模擬方法的原理入手，對不同方法的地質適應性進行分析；另一方面對典型區塊進行不同方法的模擬試驗，根據各種模擬結果與實際地質條件的吻合情況對地質建模的效果進行評價。
（2）砂體厚度識別精度分析。在地質模型中對測井、地震反演和地質模型刻畫的砂體進行砂體厚度統計與比較，從而對地質模型中砂體的縱向識別能力和有效識別率進行分析。
（3）砂體分布范圍識別精度分析。在地質模型中對測井、地震反演和地質模型刻畫的各小層砂體的平面展布范圍進行統計與分析，從而檢驗地質模型對砂體的平面分布預測精度。
（4）地質模型精度評價。通過實際鉆井資料特別是水平井段資料的檢驗，對已建立地質模型的精度進行驗證和評價。
（5）基于地震資料的薄互層地質建模效果評價。通過研究建立起一套符合灘海地區地質情況和資料特點的地質建模效果評價方法和流程，對整個大港灘海地區以及其他類似地區的地質建模效果評價研究起到參考和指導作用。
2 建模流程
2.1 技術原理
地質建模方法適用性分析及方法優選依據隨機建模的基本思想，采用不同的算法，實
現各種類型變量的隨機模擬。目前國內外常用的相建模方法主要有：標點過程法、序貫指示模擬、截斷高斯模擬等。但考慮到研究區井資料較少、地震資料覆蓋面廣，儲層非均質較強且屬于低滲，選用3種方法建立巖相模型：①采用地震約束的序貫指示模擬方法模擬巖相；②使用序貫高斯同位協同模擬泥質含量，然后采用泥質含量門限值的方法得到巖相模型；③ 使用序貫高斯同位協同模擬孔隙度，然后采用孔隙度門限值的方法得到巖相模型。
2.2 薄互層模型的建立
由于測井解釋工作提供了巖相、泥質含量、孔隙度和滲透率等曲線，同時地震反演工作也提供了泥質含量反演體、巖相反演體和砂體邊界，這為建立合理的巖相模型提供了基礎。巖相模型是反映砂體分布，影響儲層物性變化的一個重要因素，因此，需要首先建立巖相模型。在建立巖相模型時，如何合理地、高效地利用豐富的地震資料進行準確刻畫薄互層是目前面臨的主要問題，下面是采用不同模擬方法得到的巖相模型，通過巖相模型可以反映研究區的薄互層發育情況。
（1）采用序貫指示模擬巖相模型識別薄互層利用測井解釋巖相數據，在地震反演巖相數據體的約束下，進行序貫指示模擬，建立巖相模型。
（2）采用泥質含量模型識別薄互層利用測井解釋泥質含量數據和地震反演泥質含量數據體，進行序貫同位協同模擬，得到泥質含量模型。在泥質含量模型的基礎上采用門限值的方法，選取泥質含量的60%為界，泥質含量大于60%定為泥，反之則為砂，建立了三維巖相模型。
（3）采用儲層參數模型識別薄互層以測井解釋孔隙度、滲透率為硬數據，相應的地震反演數據為軟數據，采用序貫高斯同位協同模擬方法模擬出孔隙度、滲透率等物性模型，然后再根據孔隙度、滲透率截止值判斷砂泥巖，從而建立巖相模型。此項截至值的選取以測井解釋中的物性標準為準，得到三維巖相模型。
3 地質建模精度分析
砂體分布范圍識別精度砂體分布范圍識別精度主要是考慮識別砂體的范圍，根據地質建模巖相模型制作砂體厚度圖，查看和統計主要砂體的分布面積，從而對建模方法識別砂體分布范圍的精度進行評價。應用研究區序貫指示模型中砂體厚度分布圖、泥質含量模型中砂體厚度圖和儲層參數模型中砂體厚度圖為不同地質建模方法的識別砂體厚度圖，通過對比可以發現，各種方法識別砂體的趨勢大體一致，但是砂體分布范圍明顯存在差異。
本文研究選取zh5井區，對沙二段各小層砂體平面分布范圍進行統計與對比可以看出。泥質含量門限值法、儲層參數截止值法及序貫指示法等3種模擬方法所預測的砂體分布范圍誤差率，可以直觀地看出序貫指示模擬方法要優于后2種方法，且在這種方法建立的模型中對砂體的預測與地質認識砂體分布范圍吻合較好。說明該方法比較適合于研究區的薄互層預測，從而較為準確地得到砂體的空間展布，為生產開發提供依據。
4 結論
通過對埕海油田二區所建地質模型的效果評價研究，總結出如下薄互層地質建模效果評價方法和流程：
（1）充分利用井資料垂向精度高、地震資料橫向展布廣的特點，以井資料為硬數據，地震資料為軟數據，采用多種方法得到巖相模型。同時，從建模原理及實際效果2方面對各種方法的適用性進行評價，從而優選出適合研究區的建模方法。研究區采用序貫指示模擬法能較好地描述薄互層的空間展布，并與實際地質條件的吻合較好
（2）對所建薄互層模型的砂體識別精度進行分析。主要從2方面進行分析：一方面，對模型中砂體的縱向識別能力和有效識別率進行分析；另一方面，從地質模型中的各小層砂體的平面展布上查看和統計主要砂體的分布面積，與地質認識得到的砂體分布面積進行對比，從而檢驗地質模型對砂體的平面分布預測精度。檢驗發現，抽稀井處砂體發育概率在抽稀前后相當，模擬井點單砂體發育位置及厚度與實際測井解釋結果吻合。
（3）綜合各方面的評價結果，對所建地質模型精度進行綜合評價。依據本文對三維地質建模方法適用性研究及對應用各種方法所建模型的效果評價研究的結果，建議采用能有效協同地震資料的序貫指示模擬方法來建立巖相模型，滿足了研究區現階段的開發需要。
參考文獻
地質建模范文第5篇
關鍵詞：王徐莊油田，螞蟻追蹤，DFN裂縫建模，雙重介質油藏
1 概況
王徐莊油田位于南大港斷層上升盤，其沙一下儲層為生物灰巖，厚度約50m，是王徐莊油田的主力開發層系，裂縫發育，經過長期開發，目前采收率已高達33.5%，難以進一步提高。自2000年以來，該區已經歷經三次精細油藏描述工作，對于裂縫性生物灰巖的研究也取得了一定的進展，但均不能定量識別和描述。因此，如何定量識別單井裂縫以及井間裂縫預測，建立起符合其雙重介質油藏的特征的地質模型就成為該區能否進一步提高開發水平的關鍵因素。
2 常規裂縫研究的方法
裂縫系統雖然對油井高產起到了重要作用，但對于油田的注水見效分析和后期綜合治理帶來了較大的難度。而目前碳酸鹽巖儲層裂縫系統的研究尚屬于世界性難題，要達到半定量化的、準確的描述程度，難度很大。王徐莊油田在以往研究裂縫的過程中，根據油田實際情況，主要采用以下幾種方法：
（1）利用測井資料描述儲層裂縫
利用測井資料描述儲層裂縫通常有兩種方法。一是常規曲線裂縫解釋，將常規測井曲線響應與已知裂縫對比進行裂縫描述，通過對多種常規測井進行綜合解釋可以評價裂縫的發育段、張開度、孔隙度及滲透率等；二是成像測井資料描述儲層裂縫，利用成像資料達到識別裂縫的目的，成像測井能夠對復雜的孔隙結構進行描述，特別是能表征裂縫的實際特征，與常規測井資料結合，可用于分析裂縫有效性以及裂縫在區域上的分布情況。
（2）地應力描述技術
利用地應力分布狀態、構造形跡特征進行地應力分析，通過描述最大主應力和最小主應力方向，來認識裂縫發育。
（3）油藏動態分析法
充分利用試井動態分析、示蹤劑監測、電位法井間監測和油水井注采動態關系等資料，分析預測井間裂縫的連通性及展布方向。
盡管近幾年對部分井區的裂縫發育狀況有了初步的認識，但仍有大部分井組認識不清，總體認識程度較低。
3 生物灰巖裂縫研究的新方法
針對以上方法難以對裂縫進行定量描述的狀況，應用Petrel 2009地質建模系統軟件，引用先進的螞蟻追蹤技術以及DFN裂縫建模技術，實現了對雙重介質油藏的地質建模工作。
3.1 基本概念、原理
螞蟻追蹤技術是斯倫貝謝推出的斷裂系統自動分析、識別系統。該系統的原理是：在地震數據體中播撒大量的螞蟻，在地震屬性體中發現滿足預設斷裂條件的斷裂痕跡的螞蟻將“釋放”某種信號，召集其他區域的螞蟻集中在該斷裂處對其進行追蹤，直到完成該斷裂的追蹤和識別。而其他不滿足斷裂條件的斷裂痕跡將不進行標注。最后，通過該技術，我們將獲得一個低噪音、具有清晰斷裂痕跡的數據體。然后，以獲得的斷裂數據體為基礎，Petrel將提取數據體中的所有斷裂痕跡，并且去除大的斷層，只考慮裂縫系統，完成工區內大的裂縫描述及建模工作。
DFN（離散裂縫網絡）模型出現于19世紀80年代，是目前世界上描述裂縫的一項最先進的技術，它通過展布于三維空間中的各類裂縫網絡集團錯綜復雜的交互作用來構建整體的裂縫模型，每類裂縫網絡集團又由大量具有不同形狀、坐標、尺寸、方位、開度及所附帶的基質塊等屬性的裂縫片所組成，由此實現了對裂縫系統從幾何形態直到其滲流行為的逼真細致的有效描述。因此，DFN 給出了更加接近于實際地層裂縫描述體系。至于基質，則可以用與裂縫片由連通關系的孔隙空間來描述。
3.2 新技術的具體應用
3.2.1 斷層的自動追蹤和識別
通過對原始地震屬性體進行構造平滑處理、混沌處理、作方差體等來增強地震數據在空間上的不連續性。
根據研究區裂縫特征，通過設置螞蟻追蹤的各項參數來對屬性體進行追蹤，進而產生螞蟻屬性體。
3.2.2 DFN模型的建立
裂縫建模的目的是創建能夠預測油藏裂縫屬性的裂縫模型，通過確切的裂縫模型可以詳盡描述裂縫的空間發育特征與分布規律。DFN裂縫建模是基于地質概念、充分利用基底解釋、斷層和成像測井的裂縫知識、通過類比野外露頭建立的裂縫概念模型、可預測裂縫成因的地震屬性等各種資料，并將這些資料轉換成裂縫強度等參數，建立三維的裂縫模型。該方法采用離散性的數據形式來描述裂縫，每一條裂縫都可以用一個面表示，用Poisson法則描述裂縫體積，裂縫長度和裂縫形狀可以由用戶自定義或通過算法進行描述，裂縫傾角用Fisher分布定義，進而建立離散裂縫模型。通過裂縫密度、位置、開度來確定裂縫的孔隙度滲透率，并生成地質模型網格單元值。具體實現步驟是：
（1）建立離散裂縫網絡進程
以一系列輸入參數為基準，該進程在三維網格中的特定區域建立裂縫。這些參數可以是數值或屬性，用戶可以為這些參數選取最合適的定義。按數值定義裂縫模型很直接，并且會很快給出結果，但是，模型內的復雜參數變化會被忽略。Petrel擁有強大屬性建模算法，該算法使用戶能夠把裂縫參數離散化到三維網格里，就跟離散其它屬性一樣。即生成的螞蟻體進行重采樣，加載到模型中。
（2）離散網絡模型的建立
通過調節裂縫的長度、方位、傾角、長度等參數來進行模擬，建立裂縫的離散網絡模型。統計表明生成裂縫片方位角主要位于北東和北西向，與地質認識相符。
將本次所建的裂縫模型與前人研究成果及生產上證實的裂縫進行比較，結果一致。說明本次所建裂縫模型可靠。
（3）DFN模型粗化
為了滿足數模軟件對裂縫油藏的需要，裂縫網絡模型需要轉換成裂縫孔隙度和滲透率。Petrel軟件在建模流程中有兩種滲透率粗化方法，兩種方法在運算過程中都要直接使用Golder技術。Oda是數據統計計算方式，它以單個網格內裂縫的總面積及裂縫的不同參數為基準，進行滲透率估算。 另一種方法是基于流體的粗化技術，它為每個網格都進行特別的限定，并在壓力梯度下進行流動模擬，以計算每個方向的滲透率。該計算過程考慮到了流動系統的全部可能幾何態。按照王徐莊油田實際資料，本次采用第二種方法粗化裂縫參數。
4 結論與認識
（1）通過應用新技術、新方法，首次建立了王徐莊油田裂縫油藏的地質模型，且與巖心分析以及生產動態分析結果吻合較好，實現了裂縫研究的定量化描述，為下步數值模擬奠定了基礎。
（2）將地震、測井、地質、鉆井、生產資料等充分結合起來，從多個角度認識裂縫，形成了針對該類型油藏的研究思路。
（3）通過petrel軟件，實現了裂縫建模與常規三維地質建模的無縫連接，建立雙重介質油藏模型，對同類型油藏的地下模型構建具有指導意義。
（4）螞蟻追蹤技術、DFN裂縫建模技術的應用，極大地提高了建模的效率和質量。
參考文獻
[1]劉建中. 油氣田儲層裂縫研究. 北京：石油工業出版社，2008
[2]王建華. DFN模型裂縫建模新技術. 斷塊油氣田，2008
[3]王志章. 裂縫性油藏描述及預測. 北京：石油工業出版社，1999
