1,地質(zhì)建模技術(shù)(5),計(jì)算機(jī)學(xué)院王家華2004.9,2,目錄,1.緒論2.地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理3.克里金估計(jì)和構(gòu)造建模4.沉積相空間分布建模和相控建模5.地震資料的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演6.概率儲(chǔ)量7.地質(zhì)建模和油藏?cái)?shù)值模擬8.粗化技術(shù)9.風(fēng)險(xiǎn)分析和決策分析10“儲(chǔ)層地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)GASOR”11.結(jié)束語,3,5.地震資料的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演,5.1引言5.2地震建模的意義和方法5.3孔、滲、飽等物性參數(shù)空間展布的建模:地震資料的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演5.4沉積相空間展布的建模5.5構(gòu)造建模5.6斷層、裂縫的建模5.7和油氣藏工程的結(jié)合5.8結(jié)合所有的地層面不確定性的地質(zhì)建模5.9地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在地震地質(zhì)建模中應(yīng)用的將來,4,5.1引言:,OlvierDubrule博士于2003年在北京舉行的“地質(zhì)建模中地震數(shù)據(jù)綜合的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法（GeostatisticsforSeismicDataIntegrationinEarthModels）”這個(gè)材料全面地闡述了地震建模技術(shù)的內(nèi)容，方法，和將來。,5,2003DistinguishedInstructorShortCourseDistiguishedInstructorSerirs,No.6SponsoredbytheSocietyofExplorationGeophysicists（SEG）EuropeanAssociationofGeoscientists&EngineersGeostatisticsforSeismicDataIntegrationinEarthModelspresentedbyOlvierDubrule,6,首先，這是第6次由SEG舉辦的環(huán)球性的講座，前5次的內(nèi)容，都是地震勘探中的最基本，也是最重要的問題，如：時(shí)間推移地震,地震速度模型,橫波的獲取與解釋，地震幅度解釋，地震各向異性的認(rèn)識(shí)等等。這一次講座也應(yīng)該不例外，其內(nèi)容應(yīng)該是最基本、最重要的。地震資料的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，應(yīng)該是一個(gè)全新的內(nèi)容，這次能作為SEG講座在世界各地舉行，可以看出地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在地震勘探中應(yīng)用的地位了。Dr.Dubrule作為這次講座的主講人，他在從事地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的二十多年中，其學(xué)術(shù)成就得到了石油工業(yè)界、石油地質(zhì)界、石油地球物理界、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)界、和數(shù)學(xué)地質(zhì)界，以及多個(gè)國際學(xué)術(shù)團(tuán)體的承認(rèn)，如SPE,EAGE,SEG,AAPG,IAMG等。,7,其次，從這次講座的內(nèi)容看，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在地震勘探中的應(yīng)用并不是一、二個(gè)方面，而是多個(gè)方面，全方位的應(yīng)用。從應(yīng)用到的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來看，包括了多種克里金估計(jì)（協(xié)同克里金、配置協(xié)同克里金、泛克里金、貝葉斯克里金、因子克里金、誤差克里金等等），以及多種隨機(jī)模擬多種方法。而從地震應(yīng)用方面來看，從數(shù)據(jù)內(nèi)插來講，有地震數(shù)據(jù)和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的結(jié)合提高地震解釋的精度方面的，有提高地震資料質(zhì)量方面的。更主要的是，從地震資料對(duì)油藏進(jìn)行建模的角度，作為該文的核心內(nèi)容，以第5、6兩個(gè)章節(jié)的篇幅，討論了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，和隨機(jī)建模對(duì)所有地下不確定性的綜合的問題，全面展示了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在地震勘探技術(shù)中應(yīng)用的前景。總之，本文的意義還在于把地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在地震勘探中應(yīng)用及其方法系統(tǒng)化了。,8,5.2地震建模的意義和方法,大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)和實(shí)踐表明，油氣藏工程技術(shù)的發(fā)展，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展已經(jīng)大大地推進(jìn)了把地質(zhì)、測(cè)井、地震、油氣藏動(dòng)態(tài)等數(shù)據(jù)的相互結(jié)合，把測(cè)井解釋、地震解釋、儲(chǔ)層沉積學(xué)、儲(chǔ)層建模、油氣藏?cái)?shù)值模擬等方法和技術(shù)的相互整合，進(jìn)而，促進(jìn)了這種數(shù)據(jù)結(jié)合和技術(shù)整合的客觀環(huán)境的形成，和應(yīng)用需要的出現(xiàn)。在這種技術(shù)發(fā)展的形勢(shì)下，由于地震數(shù)據(jù)解釋技術(shù)本身的發(fā)展，三維地震技術(shù)的出現(xiàn)，高分辨率地震技術(shù)和開發(fā)地震技術(shù)的出現(xiàn)，針對(duì)油氣藏工程的地震解釋技術(shù)和方法開始形成。油氣藏地質(zhì)建模技術(shù)的出現(xiàn)，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)概念和方法的采用，出現(xiàn)了油氣藏地震建模的概念，以及一整套的方法。,9,地震建模技術(shù)的形成大大擴(kuò)展了地震的應(yīng)用范圍；同時(shí)也通過靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的結(jié)合，極大地改善了對(duì)油氣藏的各種參數(shù)和特性的認(rèn)識(shí)，對(duì)于合理地開發(fā)油氣藏，進(jìn)行油氣田開發(fā)的各種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提高油氣采收率具有重要意義。,10,5.3孔、滲、飽等物性參數(shù)空間展布的建模:地震資料的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演,1)地震反演發(fā)展的過程2)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的優(yōu)越性3)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的算法和步驟4）孔、滲、飽等物性參數(shù)空間展布的建模,11,5.3孔、滲、飽等物性參數(shù)空間展布的建模:地震資料的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演,1)地震反演發(fā)展的過程1.1聲波阻抗反演聲波阻抗反演的特性：聲波阻抗是描述油藏性質(zhì)的一個(gè)重要而且基本的地震屬性。它能夠直接和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、油藏性質(zhì)相關(guān)，而且具有物理意義，沒有子波的影響，能夠和地質(zhì)信息結(jié)合。,12,1.2彈性阻抗反演彈性阻抗反演的應(yīng)用條件是：在油田開發(fā)階段使用，同時(shí)需要井中數(shù)據(jù)的控制。,13,1.3多屬性反演多屬性反演的應(yīng)用范圍是：油氣田開發(fā)階段，而且需要有很多的井的控制。地震屬性可以定義為從地震數(shù)據(jù)導(dǎo)出的任何參數(shù)，為地震數(shù)據(jù)提供了另外一種表達(dá)形式。地震屬性作為一種工具，允許利用地震數(shù)據(jù)，從一口井橫向的來延伸油藏的性質(zhì)。多屬性反演的目的：屬性可以突出從地震數(shù)據(jù)無法直接看到的某種性質(zhì)。多屬性反演的分析工具包括：因子分析；聚類分析；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演就是一種多屬性反演。,14,總之，地震反演方法可以綜述如下：,15,2)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的優(yōu)越性,1.關(guān)于地下地層的模擬中，它能很容易地表現(xiàn)出的構(gòu)造的約束和地層學(xué)的約束。相比之下，基于地震道反演技術(shù)不能容易實(shí)現(xiàn)同樣的約束。標(biāo)準(zhǔn)笛卡兒幾何的標(biāo)準(zhǔn)模型幾乎不能描述地下情況，運(yùn)用一個(gè)真實(shí)的地質(zhì)學(xué)的框架的可能會(huì)有一個(gè)直接的、可行的吸引力。有經(jīng)驗(yàn)的解釋員從地震數(shù)據(jù)體獲得的時(shí)間反射面，可以反映構(gòu)造的和地層學(xué)的信息。2.另一個(gè)重要的性質(zhì)是，在模擬地層面的分布時(shí)，能夠靈活地同化、融合不同的空間相關(guān)性（橫向光滑性）。3.最后，與基于地震道反演過程形成對(duì)比，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演能夠使反演結(jié)果完全滿足（通過）測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。,16,17,3)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的算法和步驟,算法（方框圖，文字描述）算法說明：性能測(cè)試：,18,2)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的算法和步驟算法,19,20,21,算法,(1)任意取一個(gè)（X，Y）平面上的一個(gè)點(diǎn)E1，取其點(diǎn)周圍的若干口井點(diǎn)；（2）用這若干口井點(diǎn)處的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，通過高斯場(chǎng)模擬方法，獲得在點(diǎn)E1處的一個(gè)數(shù)值。這個(gè)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)是聲速和密度的乘積，也既是波阻抗；（3）對(duì)于E點(diǎn)處的一個(gè)層段，重復(fù)使用高斯場(chǎng)模擬方法，獲得在點(diǎn)E1處的一個(gè)層段的波阻抗數(shù)值；（4）利用獲得的E1點(diǎn)處的一段波阻抗值，稱為這一段的虛擬波阻抗；（5）重復(fù)使用高斯場(chǎng)模擬方法，可以求得類似的若干個(gè)這一段的虛擬波阻抗；（6）以點(diǎn)E1處的真實(shí)的、觀察到的波阻抗作為對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)，將獲得的若干個(gè)虛擬波阻抗與之進(jìn)行對(duì)比（可以用最小平方，殘余平方差或總方差等方法），選定一個(gè)最優(yōu)的虛擬波阻抗，記入反演的結(jié)果，并成為虛擬井的數(shù)據(jù)，和其他的井的數(shù)據(jù)一起，參加到下一個(gè)點(diǎn)E2處的波阻抗的模擬過程中去。（7）選定（X，Y）平面上的其他點(diǎn)，模擬其上的虛擬波阻抗，直止全部的點(diǎn)選過一遍。,22,算法說明：,（1）以一個(gè)地層學(xué)的單元中，來進(jìn)行反演；（2）橫向上確定點(diǎn)的位置是距離，縱向上確定點(diǎn)的位置是時(shí)間；（3）高斯場(chǎng)模擬方法的應(yīng)用的對(duì)象是一個(gè)點(diǎn)的模擬問題，所以對(duì)于一個(gè)層段的各點(diǎn)需要實(shí)施多次的高斯場(chǎng)模擬方法；（4）同樣，對(duì)于（X，Y）平面上的一個(gè)點(diǎn)E，需要實(shí)施多次高斯場(chǎng)模擬方法，以求取多條虛擬的波阻抗曲線，再和實(shí)測(cè)的波阻抗曲線進(jìn)行對(duì)比，以確定一條最優(yōu)的虛擬的波阻抗曲線；（5）確定一條虛擬的波阻抗曲線，相當(dāng)于增加了一口虛擬井，即可作為井的數(shù)據(jù)參加到模擬中去；（6）可以重復(fù)選定（X，Y）平面上的一個(gè)點(diǎn)，再進(jìn)行模擬，只是新的結(jié)果代替了舊的；,23,性能測(cè)試：,（a）從波阻抗模擬值中計(jì)算反射率；（b）用地震子波與反射系數(shù)褶積，以便數(shù)值上模擬局部的地震道；（c）計(jì)算模擬地震道與實(shí)測(cè)地震道的殘余平方差或總方差。,24,4）孔、滲、飽等物性參數(shù)空間展布的建模,25,5.4沉積相空間展布的建模,26,5.5構(gòu)造建模,1）確定性的方法：利用各種克里金估計(jì)，對(duì)構(gòu)造進(jìn)行建模，包括利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，地震數(shù)據(jù)相結(jié)合的貝葉斯-克里金估計(jì)；2）構(gòu)造建模的隨機(jī)方法。,27,5.6斷層、裂縫的建模,裂縫分析對(duì)于裂縫性儲(chǔ)層非常關(guān)鍵。現(xiàn)在，提出了一種方法：利用地震資料，通過地質(zhì)力學(xué)分析，研究裂縫系統(tǒng)的空間分布。這方面已經(jīng)發(fā)表了大量的文獻(xiàn)。,28,5.7和油氣藏工程的結(jié)合,三維、四維地震數(shù)據(jù)，利用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的結(jié)合，通過油氣藏?cái)?shù)值模擬，包括流線模擬，研究油氣藏的各種性質(zhì)。,29,5.8結(jié)合所有的地層面不確定性的地質(zhì)建模,5.8.1引言在以前,我們已經(jīng)集中于應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)條件模擬（GCS）形成3D非均值性建模。我們已經(jīng)見到了對(duì)于產(chǎn)生地層逼真的三維表示的問題，GCS能提供滿意的解答。我們也看到我們不僅能夠產(chǎn)生和井中數(shù)據(jù)匹配的多個(gè)實(shí)現(xiàn)，這可以看成先驗(yàn)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)約束（直方圖和變異函數(shù)），而且在許多情況中，還和地震數(shù)據(jù)匹配。從一個(gè)實(shí)現(xiàn)到另一個(gè)實(shí)現(xiàn)的變化代表了用所有的輸入數(shù)據(jù)約束后，遺留下的不確定性。現(xiàn)在，我們將討論定量化的不確定性用于地質(zhì)模型的所有參數(shù)，導(dǎo)致附屬于砂泥比，油氣含量，油氣儲(chǔ)量，生產(chǎn)剖面等（圖6-1）。然而,我們?yōu)槭裁磳?duì)定量化的不確定性感興趣呢？,30,如果不作決策，那么關(guān)于不確定性的計(jì)算是毫無意義的（圖6-2）。為了支持不確定性的計(jì)算，我們應(yīng)該做什么樣的決策呢？圖6-3例出了一些重要的決策（Tyleretal.,1996和Charlesetal.,2001）。經(jīng)常地，這些決策和大量的經(jīng)濟(jì)投資有關(guān)。取代了一個(gè)生產(chǎn)剖面，一個(gè)典型的不確定性研究將產(chǎn)生一族生產(chǎn)剖面，或一個(gè)儲(chǔ)量的概率分布。在以往，盡管存在著很強(qiáng)的不確定性，地質(zhì)學(xué)家或油藏工程師被要求僅是一個(gè)儲(chǔ)量數(shù)字或一個(gè)生產(chǎn)剖面。這樣，為了決策，地質(zhì)學(xué)家就會(huì)被要求從許多可能的實(shí)現(xiàn)選擇一個(gè)。這也就是說，一個(gè)不確定性定量化的方法，通過在每一個(gè)可能的決策附加一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，將把決策交回決策制定者。,31,挪威學(xué)者是地質(zhì)模型定量化工作的先驅(qū)者。例如，Sandsdalenetal.(1996),Damsleth和Omre(1997),和Lieetal.(1997)。Lie的文章被認(rèn)為是這個(gè)方面的經(jīng)典文章，它證明了把影響地質(zhì)建模的因素的所有不確定性結(jié)合起來是可能的，把它們對(duì)生產(chǎn)剖面的定量化是可能的。對(duì)于地震數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)約束的地質(zhì)模型定量化不確定性方法，Hegstad和More顯示了最近5年來的進(jìn)展。,32,如今，大多數(shù)的地質(zhì)模型不確定性的研究分為三個(gè)階段：幾何方面，靜態(tài)性質(zhì)，動(dòng)態(tài)性質(zhì)（圖6-4）。既然每一步都或多或少地和定量化的、不同的技術(shù)（地球物理，地質(zhì)學(xué)/石油地球物理，油藏工程）有關(guān)的，不確定性有關(guān)。在地質(zhì)模型的所有不確定性的結(jié)合提供了一個(gè)多學(xué)科綜合的工具。以往，構(gòu)造不確定性對(duì)流體流動(dòng)影響的定量化往往被忽略的，而如今可以被研究了。,33,5.8.2幾何不確定性,提供了兩種方法，對(duì)幾何不確定性和它們對(duì)總數(shù)-巖石-體積不確定性的影響定量化。,34,5.8.3靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型的不確定性,35,5.8.4多個(gè)實(shí)現(xiàn)不確定性定量化,36,5.9地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在地震地質(zhì)建模中應(yīng)用的將來,Dubrule博士的演講中最有特色的內(nèi)容：1這種模型的特點(diǎn)是研究地質(zhì)模型所有參數(shù)的不確定性的定量化，包括地層的砂泥比，儲(chǔ)量，生產(chǎn)剖面等；2.這種不確定性的計(jì)算是決策作為目標(biāo)的；3這種不確定性的定量化是以地震數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)為條件的；包括測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，地震數(shù)據(jù)，生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)；4大部分這種地質(zhì)模型的不確定性的研究包括了三部分：幾何性質(zhì)，靜態(tài)性質(zhì)，以及動(dòng)態(tài)性質(zhì)。,37,地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在地震地質(zhì)建模中應(yīng)用的將來,地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)建模方法已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)的油藏建模過程中的一個(gè)部分。建模軟件的發(fā)展巨大地影響了沉積學(xué)家和石油地質(zhì)學(xué)家們的工作。地質(zhì)學(xué)家們希望把油藏結(jié)構(gòu)的先驗(yàn)知識(shí)結(jié)合到他們的模型中去。這就是發(fā)展多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)（Multi-PointGeostatistics）研究的動(dòng)力之一。在將來，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和地震反演的界限會(huì)被消除，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)不確定性定量化和生產(chǎn)歷史擬合將被消除。油藏工程師在目前看到多個(gè)實(shí)現(xiàn)的方法可以幫助控制長(zhǎng)期存在的歷史擬合結(jié)果不唯一的問題。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演遇到的成功將