建模-第05章：地震.ppt

1,地质建模技术(5),计算机学院王家华2004.9,2,目录,1.绪论2.地质统计学的原理3.克里金估计和构造建模4.沉积相空间分布建模和相控建模5.地震资料的地质统计学反演6.概率储量7.地质建模和油藏数值模拟8.粗化技术9.风险分析和决策分析10“储层地质统计分析系统GASOR”11.结束语,3,5.地震资料的地质统计学反演,5.1引言5.2地震建模的意义和方法5.3孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模:地震资料的地质统计学反演5.4沉积相空间展布的建模5.5构造建模5.6断层、裂缝的建模5.7和油气藏工程的结合5.8结合所有的地层面不确定性的地质建模5.9地质统计学在地震地质建模中应用的将来,4,5.1引言:,OlvierDubrule博士于2003年在北京举行的“地质建模中地震数据综合的地质统计学方法（GeostatisticsforSeismicDataIntegrationinEarthModels）”这个材料全面地阐述了地震建模技术的内容，方法，和将来。,5,2003DistinguishedInstructorShortCourseDistiguishedInstructorSerirs,No.6SponsoredbytheSocietyofExplorationGeophysicists（SEG）EuropeanAssociationofGeoscientists&EngineersGeostatisticsforSeismicDataIntegrationinEarthModelspresentedbyOlvierDubrule,6,首先，这是第6次由SEG举办的环球性的讲座，前5次的内容，都是地震勘探中的最基本，也是最重要的问题，如：时间推移地震,地震速度模型,横波的获取与解释，地震幅度解释，地震各向异性的认识等等。这一次讲座也应该不例外，其内容应该是最基本、最重要的。地震资料的地质统计学分析，应该是一个全新的内容，这次能作为SEG讲座在世界各地举行，可以看出地质统计学在地震勘探中应用的地位了。Dr.Dubrule作为这次讲座的主讲人，他在从事地质统计学的二十多年中，其学术成就得到了石油工业界、石油地质界、石油地球物理界、地质统计学界、和数学地质界，以及多个国际学术团体的承认，如SPE,EAGE,SEG,AAPG,IAMG等。,7,其次，从这次讲座的内容看，地质统计学在地震勘探中的应用并不是一、二个方面，而是多个方面，全方位的应用。从应用到的地质统计学的方法来看，包括了多种克里金估计（协同克里金、配置协同克里金、泛克里金、贝叶斯克里金、因子克里金、误差克里金等等），以及多种随机模拟多种方法。而从地震应用方面来看，从数据内插来讲，有地震数据和测井数据的结合提高地震解释的精度方面的，有提高地震资料质量方面的。更主要的是，从地震资料对油藏进行建模的角度，作为该文的核心内容，以第5、6两个章节的篇幅，讨论了地质统计学反演，和随机建模对所有地下不确定性的综合的问题，全面展示了地质统计学在地震勘探技术中应用的前景。总之，本文的意义还在于把地质统计学在地震勘探中应用及其方法系统化了。,8,5.2地震建模的意义和方法,大量的国内外文献和实践表明，油气藏工程技术的发展，地质统计学的发展已经大大地推进了把地质、测井、地震、油气藏动态等数据的相互结合，把测井解释、地震解释、储层沉积学、储层建模、油气藏数值模拟等方法和技术的相互整合，进而，促进了这种数据结合和技术整合的客观环境的形成，和应用需要的出现。在这种技术发展的形势下，由于地震数据解释技术本身的发展，三维地震技术的出现，高分辨率地震技术和开发地震技术的出现，针对油气藏工程的地震解释技术和方法开始形成。油气藏地质建模技术的出现，地质统计学概念和方法的采用，出现了油气藏地震建模的概念，以及一整套的方法。,9,地震建模技术的形成大大扩展了地震的应用范围；同时也通过静态数据和动态数据的结合，极大地改善了对油气藏的各种参数和特性的认识，对于合理地开发油气藏，进行油气田开发的各种风险评估，提高油气采收率具有重要意义。,10,5.3孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模:地震资料的地质统计学反演,1)地震反演发展的过程2)地质统计学反演的优越性3)地质统计学反演的算法和步骤4）孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模,11,5.3孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模:地震资料的地质统计学反演,1)地震反演发展的过程1.1声波阻抗反演声波阻抗反演的特性：声波阻抗是描述油藏性质的一个重要而且基本的地震属性。它能够直接和测井数据、油藏性质相关，而且具有物理意义，没有子波的影响，能够和地质信息结合。,12,1.2弹性阻抗反演弹性阻抗反演的应用条件是：在油田开发阶段使用，同时需要井中数据的控制。,13,1.3多属性反演多属性反演的应用范围是：油气田开发阶段，而且需要有很多的井的控制。地震属性可以定义为从地震数据导出的任何参数，为地震数据提供了另外一种表达形式。地震属性作为一种工具，允许利用地震数据，从一口井横向的来延伸油藏的性质。多属性反演的目的：属性可以突出从地震数据无法直接看到的某种性质。多属性反演的分析工具包括：因子分析；聚类分析；神经网络；地质统计学。地质统计学反演就是一种多属性反演。,14,总之，地震反演方法可以综述如下：,15,2)地质统计学反演的优越性,1.关于地下地层的模拟中，它能很容易地表现出的构造的约束和地层学的约束。相比之下，基于地震道反演技术不能容易实现同样的约束。标准笛卡儿几何的标准模型几乎不能描述地下情况，运用一个真实的地质学的框架的可能会有一个直接的、可行的吸引力。有经验的解释员从地震数据体获得的时间反射面，可以反映构造的和地层学的信息。2.另一个重要的性质是，在模拟地层面的分布时，能够灵活地同化、融合不同的空间相关性（横向光滑性）。3.最后，与基于地震道反演过程形成对比，地质统计学反演能够使反演结果完全满足（通过）测井数据。,16,17,3)地质统计学反演的算法和步骤,算法（方框图，文字描述）算法说明：性能测试：,18,2)地质统计学反演的算法和步骤算法,19,20,21,算法,(1)任意取一个（X，Y）平面上的一个点E1，取其点周围的若干口井点；（2）用这若干口井点处的测井数据，通过高斯场模拟方法，获得在点E1处的一个数值。这个测井数据是声速和密度的乘积，也既是波阻抗；（3）对于E点处的一个层段，重复使用高斯场模拟方法，获得在点E1处的一个层段的波阻抗数值；（4）利用获得的E1点处的一段波阻抗值，称为这一段的虚拟波阻抗；（5）重复使用高斯场模拟方法，可以求得类似的若干个这一段的虚拟波阻抗；（6）以点E1处的真实的、观察到的波阻抗作为对比的标准，将获得的若干个虚拟波阻抗与之进行对比（可以用最小平方，残余平方差或总方差等方法），选定一个最优的虚拟波阻抗，记入反演的结果，并成为虚拟井的数据，和其他的井的数据一起，参加到下一个点E2处的波阻抗的模拟过程中去。（7）选定（X，Y）平面上的其他点，模拟其上的虚拟波阻抗，直止全部的点选过一遍。,22,算法说明：,（1）以一个地层学的单元中，来进行反演；（2）横向上确定点的位置是距离，纵向上确定点的位置是时间；（3）高斯场模拟方法的应用的对象是一个点的模拟问题，所以对于一个层段的各点需要实施多次的高斯场模拟方法；（4）同样，对于（X，Y）平面上的一个点E，需要实施多次高斯场模拟方法，以求取多条虚拟的波阻抗曲线，再和实测的波阻抗曲线进行对比，以确定一条最优的虚拟的波阻抗曲线；（5）确定一条虚拟的波阻抗曲线，相当于增加了一口虚拟井，即可作为井的数据参加到模拟中去；（6）可以重复选定（X，Y）平面上的一个点，再进行模拟，只是新的结果代替了旧的；,23,性能测试：,（a）从波阻抗模拟值中计算反射率；（b）用地震子波与反射系数褶积，以便数值上模拟局部的地震道；（c）计算模拟地震道与实测地震道的残余平方差或总方差。,24,4）孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模,25,5.4沉积相空间展布的建模,26,5.5构造建模,1）确定性的方法：利用各种克里金估计，对构造进行建模，包括利用测井数据，地震数据相结合的贝叶斯-克里金估计；2）构造建模的随机方法。,27,5.6断层、裂缝的建模,裂缝分析对于裂缝性储层非常关键。现在，提出了一种方法：利用地震资料，通过地质力学分析，研究裂缝系统的空间分布。这方面已经发表了大量的文献。,28,5.7和油气藏工程的结合,三维、四维地震数据，利用生产动态数据的结合，通过油气藏数值模拟，包括流线模拟，研究油气藏的各种性质。,29,5.8结合所有的地层面不确定性的地质建模,5.8.1引言在以前,我们已经集中于应用地质统计学条件模拟（GCS）形成3D非均值性建模。我们已经见到了对于产生地层逼真的三维表示的问题，GCS能提供满意的解答。我们也看到我们不仅能够产生和井中数据匹配的多个实现，这可以看成先验的地质统计学约束（直方图和变异函数），而且在许多情况中，还和地震数据匹配。从一个实现到另一个实现的变化代表了用所有的输入数据约束后，遗留下的不确定性。现在，我们将讨论定量化的不确定性用于地质模型的所有参数，导致附属于砂泥比，油气含量，油气储量，生产剖面等（图6-1）。然而,我们为什么对定量化的不确定性感兴趣呢？,30,如果不作决策，那么关于不确定性的计算是毫无意义的（图6-2）。为了支持不确定性的计算，我们应该做什么样的决策呢？图6-3例出了一些重要的决策（Tyleretal.,1996和Charlesetal.,2001）。经常地，这些决策和大量的经济投资有关。取代了一个生产剖面，一个典型的不确定性研究将产生一族生产剖面，或一个储量的概率分布。在以往，尽管存在着很强的不确定性，地质学家或油藏工程师被要求仅是一个储量数字或一个生产剖面。这样，为了决策，地质学家就会被要求从许多可能的实现选择一个。这也就是说，一个不确定性定量化的方法，通过在每一个可能的决策附加一个风险，将把决策交回决策制定者。,31,挪威学者是地质模型定量化工作的先驱者。例如，Sandsdalenetal.(1996),Damsleth和Omre(1997),和Lieetal.(1997)。Lie的文章被认为是这个方面的经典文章，它证明了把影响地质建模的因素的所有不确定性结合起来是可能的，把它们对生产剖面的定量化是可能的。对于地震数据和动态数据约束的地质模型定量化不确定性方法，Hegstad和More显示了最近5年来的进展。,32,如今，大多数的地质模型不确定性的研究分为三个阶段：几何方面，静态性质，动态性质（图6-4）。既然每一步都或多或少地和定量化的、不同的技术（地球物理，地质学/石油地球物理，油藏工程）有关的，不确定性有关。在地质模型的所有不确定性的结合提供了一个多学科综合的工具。以往，构造不确定性对流体流动影响的定量化往往被忽略的，而如今可以被研究了。,33,5.8.2几何不确定性,提供了两种方法，对几何不确定性和它们对总数-岩石-体积不确定性的影响定量化。,34,5.8.3静态和动态模型的不确定性,35,5.8.4多个实现不确定性定量化,36,5.9地质统计学在地震地质建模中应用的将来,Dubrule博士的演讲中最有特色的内容：1这种模型的特点是研究地质模型所有参数的不确定性的定量化，包括地层的砂泥比，储量，生产剖面等；2.这种不确定性的计算是决策作为目标的；3这种不确定性的定量化是以地震数据和动态数据为条件的；包括测井数据，地震数据，生产历史数据；4大部分这种地质模型的不确定性的研究包括了三部分：几何性质，静态性质，以及动态性质。,37,地质统计学在地震地质建模中应用的将来,地质统计学建模方法已经成为标准的油藏建模过程中的一个部分。建模软件的发展巨大地影响了沉积学家和石油地质学家们的工作。地质学家们希望把油藏结构的先验知识结合到他们的模型中去。这就是发展多点地质统计学（Multi-PointGeostatistics）研究的动力之一。在将来，地质统计学和地震反演的界限会被消除，地质统计学不确定性定量化和生产历史拟合将被消除。油藏工程师在目前看到多个实现的方法可以帮助控制长期存在的历史拟合结果不唯一的问题。地质统计学反演遇到的成功将