【正文】 要建立精確地儲(chǔ)層地質(zhì)模型，就必須使儲(chǔ)層建模的各個(gè)方面，包括儲(chǔ)層建模的理論、技術(shù)，地質(zhì)工作者的地質(zhì)認(rèn)識(shí)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)都要得到更快更好的發(fā)展，才能提高油田采收率，更好的為油田勘探，評(píng)價(jià)，開發(fā)服務(wù)。如何將地質(zhì)認(rèn)識(shí)更好的融于計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)能更好地控制模擬的精度，從而建立更符合地下實(shí)際情況的地質(zhì)模型，為油藏?cái)?shù)模提供更精確的靜態(tài)參數(shù)場，將是地質(zhì)建模技術(shù)發(fā)展的一個(gè)最現(xiàn)實(shí)的突破點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展，各種建模軟件層出不窮。采用何種方法建模，應(yīng)主要根據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)特征及模型的地質(zhì)適用性進(jìn)行選擇。地層層序劃分的精度會(huì)影響儲(chǔ)層地質(zhì)模型的精度，因此在建模時(shí)應(yīng)盡可能地精細(xì)劃分地層層序。在油氣田的勘探評(píng)價(jià)階段和開發(fā)階段,儲(chǔ)層研究應(yīng)以建立定量的三維儲(chǔ)層地質(zhì)模型為目標(biāo),這是儲(chǔ)層研究向更高階段發(fā)展的體現(xiàn)。這類模型的建立也是建模工作者的重要目標(biāo)。特別要指出的是，在該階段可獲取大量的動(dòng)態(tài)資料，如多井試井、示蹤劑地層測試及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料等，因而可建立精度很高的儲(chǔ)層模型。這類儲(chǔ)層模型主要為優(yōu)化開發(fā)實(shí)施方案及調(diào)整方案服務(wù)，如確定注采井別、設(shè)孔方案、作業(yè)施工、配產(chǎn)配注以及進(jìn)行油田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析等，以提高油田開采效益及油田采收率。在這一階段，所建模型的分辨率相對較低（主要是垂向分辨率相對較低） ，但可滿足勘探階段油藏評(píng)價(jià)和開發(fā)設(shè)計(jì)的要求，對評(píng)價(jià)井設(shè)計(jì)、儲(chǔ)量計(jì)算、開發(fā)可行性評(píng)價(jià)以及優(yōu)化油田開發(fā)方案具有十分重要的意義。當(dāng)然，與此同時(shí)，油田開發(fā)管理對儲(chǔ)層模型精度的要求也越來越高。 建模技術(shù)應(yīng)用效果在油藏評(píng)價(jià)乃至油田開發(fā)的不同階段，均可建立三維儲(chǔ)層地質(zhì)模型，以服務(wù)于不同的勘探開發(fā)目的。（3）有利于三維油藏?cái)?shù)值模擬三維油藏?cái)?shù)值模擬需要一個(gè)把油藏各項(xiàng)特征參數(shù)在三維空間上的分布定量表征出來的地質(zhì)模型。（2）更精確的油氣儲(chǔ)量計(jì)算應(yīng)用三維儲(chǔ)層模型計(jì)算儲(chǔ)量時(shí)，儲(chǔ)量的基本計(jì)算單元是三維空間上的網(wǎng)格（其分辨率比二維儲(chǔ)量計(jì)算時(shí)高得多） 。其具有如下意義：（1）更客觀的儲(chǔ)層描述克服了用二維圖件描述三維儲(chǔ)層的局限性。 建模技術(shù)在儲(chǔ)層定量化研究中的應(yīng)用主要特點(diǎn)實(shí)踐證明，油氣田開發(fā)工作成敗的關(guān)鍵在于對油氣藏的認(rèn)識(shí)，即建立的地質(zhì)模型是否符合客觀實(shí)際。對比分析結(jié)果表明，傳統(tǒng)的確定性模型對滲透率描述過于均質(zhì)，不能表征河流三角洲環(huán)境儲(chǔ)層滲透率分布非均質(zhì)性的實(shí)際情況，而隨機(jī)模型則相對更適合于表現(xiàn)滲透率非均質(zhì)性，因而由其作為基礎(chǔ)做出的動(dòng)態(tài)預(yù)測更客觀一些。 等人選擇了一重力驅(qū)油藏進(jìn)行對比分析。此外，用常規(guī)確定性模型進(jìn)行生產(chǎn)動(dòng)態(tài)歷史擬合花費(fèi)時(shí)間較長。 等人以 Brent 油田Statford 油藏為對象，對比分析了用確定性模型和用隨機(jī)模型進(jìn)行生產(chǎn)動(dòng)態(tài)歷史擬合的效果。從儲(chǔ)層建模技術(shù)的應(yīng)用效果看，大量的文獻(xiàn)報(bào)道，用隨機(jī)模擬模型作為油藏?cái)?shù)值模擬器的輸入，可以改善油藏?cái)?shù)值模擬的精度。從己發(fā)表的文獻(xiàn)看，儲(chǔ)層建模技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，可用于儲(chǔ)層從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)描述整個(gè)過程的研究，解決油氣勘探和開發(fā)的多方面問題。利用以上原則對地質(zhì)模型進(jìn)行精度檢驗(yàn)，從而使模型更加真實(shí)的反應(yīng)地下的地址特征，進(jìn)而達(dá)到提高油田采收率的目的。當(dāng)注水井注水時(shí)，油井是否迅速見效直接反映兩者之間的砂體是否連通。此外，可以通過數(shù)值模擬來驗(yàn)證參數(shù)模型的可行性，即每個(gè)相模型產(chǎn)生一組(若干個(gè))參數(shù)模型，再對它們進(jìn)行快速優(yōu)選，產(chǎn)生最接近生產(chǎn)實(shí)際的若干個(gè)參數(shù)模型的相模型便是最佳模擬實(shí)現(xiàn)。如果雙重標(biāo)準(zhǔn)都合理，產(chǎn)生的參數(shù)模型應(yīng)有規(guī)律，并符合地質(zhì)成因。確保儲(chǔ)層模型數(shù)據(jù)體與原始數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保持一致，模型中抽稀井點(diǎn)處儲(chǔ)層巖相、孔隙度、滲透率、有效儲(chǔ)層厚度等參數(shù)應(yīng)用抽稀井符合率在 80%以上。例如河道的形狀、河口壩的前積等能否在相模型中體現(xiàn)出來，在很大程度上取決于模擬方法和后處理算法。地質(zhì)模型精度檢驗(yàn)具有以下 4 點(diǎn)原則：1）與地質(zhì)實(shí)際符合的原則從某種意義上講，隨機(jī)建模是用計(jì)算機(jī)以數(shù)值方式把地質(zhì)現(xiàn)象表現(xiàn)出來。為了油藏?cái)?shù)值模擬和油藏開發(fā)管理的應(yīng)用，應(yīng)對產(chǎn)生的隨機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證，判斷這些實(shí)現(xiàn)是否符合地質(zhì)實(shí)際。其二，建模過程中，時(shí)刻考慮到沉積相對模型的控制作用。這一環(huán)節(jié)工作繁瑣，但卻至關(guān)重要。其一，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立。模擬輸入多學(xué)科數(shù)據(jù)（作為條件限制數(shù)據(jù)） 、統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)以及已知的確定性井間連通信息；（7）模型精度及可行性分析；（8）圖形處理與顯示，通過隨機(jī)模擬得出多個(gè)模擬實(shí)現(xiàn)（即多個(gè)儲(chǔ)層模型） 。圖 31　儲(chǔ)層建模的流程綜上，目前儲(chǔ)層建模的主要流程如下：（1）建立高質(zhì)量數(shù)據(jù)庫；（2）開展地質(zhì)概念模式研究，主要是建立層序地層發(fā)育模式及沉積相和構(gòu)造模式；（3）儲(chǔ)層參數(shù)模型的建立；（4）根據(jù)地質(zhì)概念模式優(yōu)選隨機(jī)模擬方法，包括優(yōu)選類型變量（如沉積相、流動(dòng)單元、裂縫等）建模和連續(xù)變量（孔隙度、滲透率及流體飽和度）建模的隨機(jī)模擬方法；（5）根據(jù)多學(xué)科數(shù)據(jù)和（或）原型模型確定隨機(jī)模擬所需的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)。劉正中等討論了儲(chǔ)層三維建模的步驟：①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，并建立數(shù)據(jù)庫；②數(shù)據(jù)集成及質(zhì)量檢查；③構(gòu)造模型的建立；④儲(chǔ)層參數(shù)模型的建立；⑤模型精度及可行性分析；⑥圖形處理與顯示。如：序貫高斯模擬方法特別適用于對孔隙度的模擬（序貫高斯模擬的累積條件分布函數(shù)必須具有多元正態(tài)性，對不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)應(yīng)該進(jìn)行正態(tài)得分變換、二元正態(tài)檢驗(yàn)，以使數(shù)據(jù)滿足多元正態(tài)性） ；而對滲透率而言，可選擇序貫指示模擬。模擬沉積微相的常用方法主要是對離散變量的模擬方法，包括序貫指示模擬、概率場模擬和指示主成分模擬等多種方法；參數(shù)場模擬是“相控建?！狈椒ǖ牡诙剑饕糜趯B續(xù)儲(chǔ)層變量的模擬。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該方法的模擬結(jié)果在預(yù)測儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性方面大大優(yōu)于克里格估計(jì)。西南石油學(xué)院馮國慶、陳軍等 [28]提出了采用相控參數(shù)場方法模擬儲(chǔ)層參數(shù)平面分布的方法，探討了相控參數(shù)場的基本原理。除選擇相建模方法外，優(yōu)選和驗(yàn)證相模型是隨機(jī)建模的關(guān)鍵之一。因此，二步建模法（twostagesimulation）被普遍采用，即在建立連續(xù)參數(shù)變量模型之前先確定非均質(zhì)更強(qiáng)的砂體邊界，主要采用相建模（facesmodelling）方法建立儲(chǔ)集層結(jié)構(gòu)模型，作為參數(shù)建模的基礎(chǔ)，所以二步建模常被稱為相控建模。野外露頭測量數(shù)據(jù)表明，不同類型相帶砂體比同類相帶砂體的巖石物理性質(zhì)變異性更強(qiáng)烈。吳勝和、張一偉等人（2022）為了提高隨機(jī)建模的精度，降低模擬實(shí)現(xiàn)中的不確定性，認(rèn)為在建模過程中應(yīng)采取以下地質(zhì)約束原則：等時(shí)約束建模、成因控制建模、多步建模以及應(yīng)用地質(zhì)模式優(yōu)選隨機(jī)模擬方法。第二步是指，在第一步的模擬結(jié)果的基礎(chǔ)之上，即在不同沉積相的控制之下，利用合適的建模方法，對不同的物性參數(shù)進(jìn)行建模。對于具有多相分布的儲(chǔ)層而言，不同相的儲(chǔ)層參數(shù)的概率不同，一般需要采用“兩步建模法”，這樣，可以提高儲(chǔ)層模型的精度。一般來說，廣義的儲(chǔ)層建模包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、構(gòu)造建模、儲(chǔ)層相建模、儲(chǔ)層物性(參數(shù))建模、模型粗化及圖形顯示六個(gè)環(huán)節(jié)。②用于巖石物理參數(shù)隨機(jī)建模的隨機(jī)模型主要有高斯隨機(jī)域、分形隨機(jī)域、指示模擬和馬爾柯夫隨機(jī)域。在待模擬目標(biāo)區(qū)只有兩種相（或巖性）的情況下，上述各種模型均可使用。從模型的基本原理和應(yīng)用出發(fā)，可將不同隨機(jī)模型的地質(zhì)實(shí)用性歸納如下 [1826]：①用于沉積相、巖性的隨機(jī)建模的隨機(jī)模型主要有標(biāo)點(diǎn)過程、截?cái)喔咚褂?、指示模擬、馬爾柯夫隨機(jī)域和二點(diǎn)直方圖。隨機(jī)模型理論及應(yīng)用研究表明，不同隨機(jī)模型對不同的地質(zhì)條件（如不同的沉積相）有一定的實(shí)用性。④要考慮區(qū)域地質(zhì)情況。③應(yīng)考慮條件信息的種類，確定出是來自單變量的信息還是多變量的信息：是軟信息還是這些信息的綜合。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)從以下幾方面考慮所選取的模擬方法是否合理：①應(yīng)考慮變量的隨機(jī)模型，不同的隨機(jī)模型有不同的模擬方法。在實(shí)際應(yīng)用中，二點(diǎn)直方圖常應(yīng)用于模擬退火中作為其他隨機(jī)實(shí)現(xiàn)的后處理，但亦不能很好地恢復(fù)相幾何形態(tài)。由于轉(zhuǎn)換概率的計(jì)算在條件數(shù)據(jù)有限時(shí)很難進(jìn)行，所以在實(shí)際應(yīng)用中要有一個(gè)與待模擬地區(qū)地質(zhì)條件相近的、數(shù)據(jù)密度較高的原型模型(或叫訓(xùn)待圖像)。11）二點(diǎn)直方圖法的隨機(jī)模擬二點(diǎn)直方圖主要用于類型變量的隨機(jī)模擬，它屬于二點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)的范疇。其優(yōu)點(diǎn)是可大大減少生成三維隨機(jī)場的計(jì)算量且十分快捷有效。10）轉(zhuǎn)向帶模擬方法轉(zhuǎn)向帶法是第一個(gè)被實(shí)際應(yīng)用的三維高斯模擬算法，屬于估計(jì)加模擬誤差的模擬。其主要缺點(diǎn)是受計(jì)算機(jī)內(nèi)存的限制，其存儲(chǔ)空間限制了模擬網(wǎng)格的大小。該方法是將復(fù)雜的協(xié)方差矩陣 LU 分解后，通過對隨機(jī)矢量乘以 L 矩陣得到不同的模擬結(jié)果。目前這類模型應(yīng)用很少，且主要限于二維空間。馬爾柯夫隨機(jī)域模擬法的優(yōu)點(diǎn)在于，再現(xiàn)每一種狀態(tài)復(fù)雜的非均質(zhì)性能力較強(qiáng)，適合于鑲嵌狀分布的相（或巖性）的隨機(jī)模擬以及單一類型的相或巖性分布（如砂體內(nèi)鈣質(zhì)膠結(jié)層的分布） 。它可以用于離散性屬性模擬，也可以用于連續(xù)性屬性的模擬。在該模型中，象元巖性不是取決于局部鄰區(qū)，而是取決于較大的區(qū)域。模擬算法常采用迭代算法，開始時(shí)給定一個(gè)非相關(guān)的初始圖像，然后逐步進(jìn)行迭代，直到滿足指定的條件概率分布為止。條件概率可寫為鄰域間局部相互作用的指數(shù)函數(shù)。但當(dāng)利用若干狀態(tài)和較大鄰域時(shí)，這種對模型的直接定義是不可行的。實(shí)際中設(shè)鄰域很簡單，只有兩排節(jié)點(diǎn)在待估點(diǎn)周圍。其原理為:如果當(dāng)前屬性已知，其后屬性出現(xiàn)的概率只和當(dāng)前的屬性有關(guān)，與先前的無關(guān)。模擬退火為一種條件隨機(jī)模擬方法，適合于模擬連續(xù)或離散變量，可以綜合再現(xiàn)兩點(diǎn)統(tǒng)計(jì)量和復(fù)雜多元空間統(tǒng)計(jì)量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：，即實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)；；。即對于一個(gè)初始的圖像，連續(xù)地進(jìn)行擾動(dòng)，并依賴每次擾動(dòng)是否使得圖像更接近目標(biāo)而決定是否接受或拒絕某次擾動(dòng)，直到它與一些預(yù)先定義的、包含目標(biāo)函數(shù)內(nèi)的特征相吻合。它的關(guān)鍵就是使網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)特征與目標(biāo)值之間的偏差達(dá)到最小化。該方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算速度快，既可以模擬連續(xù)變量，也可以模擬類別變量，如模擬濁積巖和三角洲沉積體系的砂泥巖分布等。它既可用于模擬連續(xù)變量的特征，也可用于模擬天然裂縫的分布模式，但更多用于模擬孔、滲參數(shù)的空間變化。在數(shù)據(jù)點(diǎn)較少時(shí)，更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。雖然很多學(xué)者證明垂向與平面上分形特征的相似性，但當(dāng)模擬目標(biāo)區(qū)縱、橫向相變不符合沃爾特相序時(shí)，垂向和平面上的分形特征便不相似了。另外還要檢驗(yàn)垂向與平面上分形特征的差別。然而，在分形模擬的應(yīng)用中，一定要檢驗(yàn)待模擬變量是否具有分形特征。分形模擬一般采用誤差模擬算法，其模擬實(shí)現(xiàn)為克里格估值加上隨機(jī)“噪音”，分形隨機(jī)域的自相似性是它最大的優(yōu)點(diǎn)。Hewett 將分形隨機(jī)域引入巖石物理參數(shù)的隨機(jī)模擬，其基本理論為分?jǐn)?shù)布朗運(yùn)動(dòng)和分?jǐn)?shù)高斯噪音。5）分形模擬方法分形隨機(jī)模擬的最大特征是局部與整體的相似性。截?cái)喔咚鼓M的一個(gè)十分有意義的特征是可以有效地結(jié)合層序地層學(xué)原理進(jìn)行相建模研究。這一方法適合于相帶呈排序分布的沉積相模擬，如三角洲（平原、前緣和前三角洲） 、呈同心分布的湖相（濱湖、淺湖、深湖）及濱面相（上濱、中濱、下濱）的隨機(jī)模擬。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：①易于實(shí)現(xiàn)、速度快；②可在模擬中考慮地質(zhì)因素；③可以對模擬結(jié)果進(jìn)行條件限制，使之與條件數(shù)據(jù)相吻合。該方法既可用于模擬連續(xù)的變量，也可用于模擬離散變量。該方法優(yōu)點(diǎn)：，如相似的分布方向及各種非均質(zhì)性的比率，其原因是該法能保證每個(gè)指示變量使用一個(gè)變差函數(shù)；率和變差函數(shù)，使模擬結(jié)果中包含地質(zhì)趨勢、指示變量之間交互作用；指示頻率及變差函數(shù)可由非規(guī)則的稀疏采樣數(shù)據(jù)得到；模糊信息條件限制模擬結(jié)果。3)序貫指示模擬方法該方法是將地質(zhì)信息離散化，一般編碼為 0 和 1，然后將變差函數(shù)用于指示變量，最終得到指示變量的克里格估計(jì)。主要缺點(diǎn)在于變量分布要求服從高斯分布。計(jì)算的條件數(shù)據(jù)除原始數(shù)據(jù)外，還考慮已模擬過的所有數(shù)據(jù)。2)序貫高斯模擬方法該方法是一種應(yīng)用高斯概率理論和序貫?zāi)M算法產(chǎn)生連續(xù)變量空間分布的隨機(jī)模擬方法。但是，在其應(yīng)用中要有很強(qiáng)的先驗(yàn)地質(zhì)知識(shí)，如各相的體積含量、各相幾何形態(tài)（長、寬、厚等） 。標(biāo)點(diǎn)過程法的主要優(yōu)點(diǎn)是①方法簡單，很容易用于二維和三維建模；②所用的參數(shù)較少；④運(yùn)算速度快。當(dāng)鉆井增加時(shí)，其存在的一個(gè)問題是難以條件化。該方法適用于具有背景相的目標(biāo)（物體或相）模擬，如沖積體系的河道和決口扇（其背景相為泛濫平原） 、三角洲分流河道和河口壩（其背景相為河道間和湖相泥巖） 、濁積扇中的濁積水道（其背景相為深水泥巖） 、濱淺海障壁砂壩、潮汐水道（其背景相為瀉湖或淺海泥巖）等。根據(jù)點(diǎn)過程理論，物體中心點(diǎn)在空間上的分布可以是獨(dú)立的(如 Poisson 點(diǎn)過程，即布爾模型的概率分布理論)，也可以是相互關(guān)聯(lián)或排斥的(如 Gibbs 點(diǎn)過程)。該方法是根據(jù)點(diǎn)過程的概率定律，按照空間中幾何物體的分布規(guī)律產(chǎn)生這些物體的中心點(diǎn)的空間分布，然后將物體性質(zhì)(如物體幾何形狀、大小、方向等)標(biāo)注于各點(diǎn)之上。1）布爾模擬方法（又稱示性點(diǎn)方法或示點(diǎn)法） [16]該方法是隨機(jī)模擬方法（非條件模擬）中最簡單的一種，它主要用于建立離散型模型，如砂體格架平面、剖面或者三維空間分布模型。此外，Journel 等人討論了不同的模擬算法，如序貫?zāi)M、誤差模擬、概率場模擬、矩陣分解、模擬退火等，并從實(shí)用角度入手，綜合考慮模型和算法，將隨機(jī)模型進(jìn)行了綜合分類。儲(chǔ)層建模的分類方法有很多種，Deutsch 等根據(jù)模擬單元的特征，將隨機(jī)模型分為基于目標(biāo)(objectbased)的隨機(jī)模型和基于象元(pixelbased)的隨機(jī)模型。所以，通常的儲(chǔ)層建模都是建立混合模型。第一步建立離散模型描述儲(chǔ)層大范圍的非均質(zhì)特征；第二步在離散模型的基礎(chǔ)上建立表征巖石參數(shù)空間變化和分布的連續(xù)模型。高斯域、分形隨機(jī)域等即屬連續(xù)型模型。2）連續(xù)型模型。該模型用于描述具有離散性質(zhì)的地質(zhì)特征，如：砂體分布，隔層的分布，巖石類型的分布，裂縫和斷層的分布、大小、方位等。（