[科普中国]-储层地质模型

储层地质模型应能满足油田不同开发阶段的需要，能反映储层中的孔隙度、渗透率、流体特征和动态特征，同时还能满足不同层次、不同规模地质体预测的需要。它实质上是储层特征在三维空间上的静态和动态特征的综合反映。不同学者研究地质体的层次不同，以及研究储层目标参数的着重点不同，也就有不同的储层地质模型的分类。在各种分类方法中，按开发阶段的任务及模型建立精度进行划分为宜。不同油田开发阶段，所进行的工作量不同，对油藏所取得的资料信息和认识程度存在着差异，所要解决的开发任务也就有所不同，总是随着油藏开采程度的提高，由浅入深逐步向前推进。不同开发阶段所要求建立的储层地质模型也就有相应的不同。

模型类别总的来说，随着油田开发阶段的推移，油藏开采程度的提高，对储层地质模型的要求也是由简到细，由粗到精。裘怿楠(1991)将储层地质模型分为概念模型、静态模型和预测模型三大类，是地质模型分类的典型代表。2

概念模型针对某一种沉积类型或成因类型的储层，把它代表性的储层特征(非均质性、连续性等)抽象出来，加以典型化和概念化，建立一个对这类储层在研究地区(油田)内具有普遍代表意义的储层地质模型，称为概念模型。概念模型并不是一个或一套具体储层的地质模型，但它却是代表某一地区(油田)某一类储层的基本面貌。

概念模型广泛应用于一个油田的开发早期。从油田发现开始，到油田评价阶段和开发设计阶段，主要应用储层概念模型研究各种开发战略问题。在这个阶段，油田仅有少数大井距的探井和评价井，受资料条件的限制，不可能对储层做出全油藏的详细描述，只能依据少量的信息，借鉴理论上的沉积模式、成岩模式和邻区同类沉积储层的原型模型，建立起研究区储层概念模型。这种概念模型对开发战略的确定是至关重要的，可以避免战略上的失误，如在井网部署上，对席状砂体可采用大井距，河道砂体则需小井距，块状底水油藏则采用水平井效果较好。

概念模型一般应依靠储层沉积学为基本依据，尽可能直接利用岩心资料来建立，避免依赖测井解释等间接资料，因为在油藏早期评价阶段，测井定量解释精度尚不够高。概念模型在开发可行性和开发设计研究阶段是非常重要的，通过油藏数值模拟可以进行各项开发战略的指导性的决策研究。如投入开发的技术经济性、优选开发方式和层系井网、估计各阶段采收率、预见开采过程中可能出现的主要问题，以及投入开发前必须正确决策的战略问题，等等，都可以通过概念模型研究。

静态模型针对某一具体油田(或开发区)一个(或一套)储层，将其储层特征在三维空问的变化和分布如实地加以描述而建立的地质模型，称为该储层的静态模型。对储层进行全油藏的如实描述，一般需要较密的井网，即开发井网钻成以后才有条件进行。静态模型主要为油田开发方案实施(即注采井别的确定，射孔方案实施等)、日常油田开发动态分析、作业施工、配产配注方案和局部调整服务。

20世纪60年代以来，我国各油田投入开发以后都建立了这样的静态模型，但大多数是手工编制的，如各种小层平面图、油层剖面图和栅状图。个别油田还做出实体模型以更直观地显现储层。这些储层静态模型在我国注水油田开发实践中起到了必不可少的作用。

20世纪80年代以来，国外用计算机技术，逐步发展出一种依靠计算机存储和显示的三维静态模型，即把储层网块化后，用各网块参数按三维空间分布位置建立三维数据体。这样就可以进行储层的三维显示，可以任意切片和切剖面，显示不同层位不同剖面的储层模型，以及进行其他各种运算和分析，更重要的是可以直接与数值模拟连接。静态模型只是把多井井网所揭示的储层面貌描述出来，不追求井问参数的内插精度及外推预测。静态模型在我国注水开发实践中得到广泛应用，从采油井的日常管理到油田的大小调整措施，都是必不可少的地质基础。

预测模型预测模型的提出是油田开发深入发展的结果。与静态模型相比，预测模型除了强调对多井单井的描述外，更重视对井问储层的预测，且所建立的储层模型要比静态模型精度更高。预测模型是对控制点间及以外地区的储层参数能预测性地做一定精度的内插或外推，要求井网信息更丰富，以便获得更可靠的储层分布规律，提供更可靠的预测参数。预测模型对于剩余油挖潜意义重大。油藏经注水开发之后，地下仍存在大量剩余油，需要进行开发调整、井网加密或进行三次采油，因而需要建立精度很高的储层模型和剩余油分布模型。三次采油技术在近20年虽然获得迅速的发展，但除热采重油外，其他技术均达不到普遍性工业应用的水平，其中一个重要原因是储层模型精度满足不了建立高精度剩余油分布模型的需求。由于储层参数的分布对剩余油分布的敏感性极强，这样储层特征及其细微的变化对三次采油注入剂及驱油效率的敏感性远大于对注水效率的敏感性，因此要求储层模型具有更高的精度。为了适应注水开发中后期及三次采油对剩余油开采的需求，要在开发井网条件下(一般百米级条件下)将井问数十米级甚至数米级规模的储层参数的变化及其绝对值预测出来，即建立储层精细预测模型或精细油藏地质模型。

储层地质建模的基本步骤三维储层地质建模的主要日的是将储层结构和储层参数的变化在三维空间用图形显示出。一般地，储层三维建模过程有以下4个主要步骤。

(1)数据准备

储层地质建模至少需要准备以下4类数据，并建试数据库。

坐标数据：包括井位坐标、深度、地震测网坐标、井斜数据、补心海拔等。

分层数据：各井的层组划分对比数据、地震资料解释的层面数据以及测井数据等。

断层数据：断层位置、产状、断距等。

储层数据：各井各层组砂体顶底界深度、孔隙度、渗透率、含油饱和度等数据。

(2)建立地层格架模型和井模型

地层格架模型是由坐标数据、分层数据和断层数据建矗的叠合层面模型。即将各井的相同层组按等时对比连接起来，形成层而模型；然后利用断层数据，将断层与层面模型进行组合，建立储层的空间格架，并进行三维网格化。

井模型是根据各井的储层数据建立的。即将单井的储层数据加载到地层格架模型中形成井模型，这是空间网块赋值的基础。

(3)三维空问赋值

利用井模型提供的数据对储层格架的每个三维网块进行赋值，建立三维储层数据体。

(4)图形处理与显示

对三维数据体进行图形变换，以图形的形式显示出来。可以是三维显示，还可任意旋转和不同方向切片显示。3

储层建模原则1、多学科综合一体化建模

充分应用多学科信息（地质、测井、地震、试井等）进行协同建模（图2-1）。用于储层描述与建模的资料总是不完整的，例如，井眼资料，优点是比较准确，精度高，缺点是一空隙间的局限性；地震资料，优点是横向覆盖广，缺点是吹响分辨率底，多解性强，所以应用多学科优势协同建模。

2、多种建模方法相结合

现有的建模算法都是在数学意义上表达部分地质规律与地质思维。在应用各种数学算法进行储层预测与建模时，由于算法的局限性，得到的建模结果可能不尽人意。确定性建模是根据确定性资料,推测出井间确定的、惟一的储层特征分布。而随机建模是对井间未知区应用随机模拟方法建立可选的、等概率的储层地质模型。应用随机建模方法,可建立一簇等概率的储层三维模型,因而可评价储层的不确定性,进一步把握井间储层的变化。在实际建模的过程中,为了尽量降低模型中的不确定性, 应尽量应用多种建模方法相结合的建模思路。

3、等时建模

沉积地质体是在不同的时间段形成的。一般地，各时间段的砂体沉积规律有所差别（由于物源供应及沉积作用的差别）。在建模过程中，若将不同时间段的沉积体作为一个层单元来模拟，则不能反应各层的实际地质规律，导致所建模型不能客观地反映地质实际。另外，储层建模过程中的三位网格化一般是在层内进行的，即在层内按等厚或等比例进行三维网格划分，显然，若将不同时间段的沉积体按等厚或等比例地进行网块划分在地质上是不甚合理的。

为了提高建模精度，在建模过程中应进行等时地质约束，即应用高分辨率层序地层学原理确定等时界面，并利用等时界面将沉积体划分为若干等时层。在建模时，按层建模，然后再将起组合为统一的三维沉积模型。这样，针对不同的等时层进行三位网格化，可减小等厚或等比例三维网格化对井间赋值带来的误差；同时，针对不同的等时层输入不同的反映各自地质特征的建模参数，可使所建模型能更客观的反映地质实际。这就是等时约束建模的主要目的。

4、成因控制建模

沉积相的分布是有其内部规律的。相的空间分布与层序地层之间、相与相之间、相内部的沉积层之间均有一定的成因关系，因此，在相建模时，为了建立尽量符合地质实际的储层相模型，应充分利用这些成因关系，而不仅仅是井点数据的数学统计关系。

相的成因关系主要体现于层序地层学原理及沉积模式方面。近二十年来，地质学的飞速发展使人们充分认识到沉积与海平面、构造、气候的关系，并发展了层序地层学这一重要地学分支学科。它对控制沉积物的动态机制有了更好的理解。我们研究的重点已从纯粹的岩性对比转移到成因对比。可容空间和沉积物供给之间的关系控制了纵横向相序。相模式则体现了相带之间及相带内部的成因关系。各种相均有其基本相模式，而各亚相类型、微相空间分布关系和特征均有理论性的综合和描述。例如曲流河的二元结构、点坝的侧向加积、垂向层序特点，以及河口坝的前积和垂向层序等特点。

因此，在相建模时，不论是确定性建模还是随机建模，均应充分应用层序地层学原理及沉积相模式来约束建模过程，即应用层序地层学原里确定等时界面及等时地层格架，并在由等时界面限制的模拟单元层内，依据一定的相模式选取建模参数，进行沉积相的三维建模研究。

5、相控建模

就参数模型（孔隙度、渗透率、含油饱和度）建模而言，传统的建模途径主要为“一步建模”，即直接根据各井储层参数进行井间插值以建立储层参数三位分布模型。这种方法比较简单，但值得注意的是，它主要适合于具有单一微相分布或者具千层饼状结构的储层参数建模，因为在这种情况下，目标区的储层参数具有同一统计分布。但对于具有多相分布或复杂储层结构（如拼合板状和迷宫状结构）的储层来说，由于不同相的储层参数分布（例如直方图）有较大的差别，因此，应用这种方法将影响甚至严重影响所建模型的精度。事实上，具单一微相分布的储层很少，特别在陆相储层中更为少见。在这种情况下，应采用“相控建模”方法，即首先建立沉积相、储层结构或流动单元模型，然后根据不同沉积相（砂体类型或流动单元）的储层参数定量分布规律，分相（砂体类型或流动单元）进行井间插值或随机模拟，建立储层参数分布模型。 这种多步模拟方法不仅与所研究的地质现象吻合，而且能避免大多数连续变量模型对于平稳性/均质性的严格要求。实践证明，这是符合地质规律的、行之有效的储层参数建模方法。