儲層地質(zhì)建模和油藏描述作為儲層研究的重要手段， 是Petrel 軟件平臺的重要組成部分。在一體化環(huán)境下，地質(zhì)建模功能與其他功能模塊已經(jīng)完全融合，互為輔助，相得益彰，形成了解釋-建模一體化， 建模- 工程一體化等通暢的工作流程。地質(zhì)建模作為Petrel 油氣大通道的重要組成部分，建模技術(shù)同樣被應(yīng)用與勘探上游銜接盆地源巖分析、油氣運移和有利區(qū)域優(yōu)選，立足于儲層地質(zhì)研究，并向前延伸至油氣藏開發(fā)的鉆井設(shè)計，地質(zhì)工程一體化，以及油藏生產(chǎn)階段的油氣藏動態(tài)追蹤監(jiān)測。
復(fù)雜斷塊油藏由于油藏構(gòu)造復(fù)雜、斷層削截關(guān)系復(fù)雜，一些小的斷層因其數(shù)量多、斷距小、較隱蔽，常常在構(gòu)造解釋中被忽略。對于斷層的識別與地質(zhì)建模非常困難，往往花費了很大的精力用在構(gòu)造建模上，但是得到的網(wǎng)格效果不是產(chǎn)生畸變就是數(shù)模無法收斂。但國內(nèi)很多老油區(qū)大多進(jìn)入開發(fā)中后期，剩余油分布變得更加零散和復(fù)雜，精細(xì)地質(zhì)研究、地質(zhì)建模和數(shù)值模擬綜合的多學(xué)科油藏研究成為量化剩余油研究的主要手段。Petrel 的復(fù)雜構(gòu)造精細(xì)建模技術(shù)有效的解決了這些問題。
Petrel 地質(zhì)建模的流程及特色技術(shù)
油氣藏地質(zhì)建模技術(shù)主要包括油氣藏的構(gòu)造建模和油氣藏的屬性建模兩個方面。研究工作流程包括以下幾個主要步驟，見圖1。
構(gòu)造模型的建立 Petrel 的構(gòu)造建模提供了傳統(tǒng)的創(chuàng)建Pillar 的角點網(wǎng)格方式和基于體的構(gòu)造框架建模方法通過建立創(chuàng)建Pillar、部分和完全階梯狀斷層等方式快速建立一個精確的構(gòu)造框架?；诘卣鸾忉尅?gòu)造框架和建模之間無縫銜接，用戶可以對涉及到的任意環(huán)節(jié)的工作進(jìn)行修改，以獲得對復(fù)雜油藏的更精確的控制。
圖 1 Petrel 地質(zhì)建模工作流
圖2 先進(jìn)的算法解決各種復(fù)雜構(gòu)造建模挑戰(zhàn)
圖3 MWI 邊解釋邊建模功能
特色技術(shù)VBM 復(fù)雜構(gòu)造框架建模算法常規(guī)的構(gòu)造建模是基于層面模擬的算法，完全是顯式地基于輸入數(shù)據(jù)計算各個層位的構(gòu)造面，該算法完全取決于輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)定義了各個構(gòu)造面的形態(tài)，再加上各個層位的構(gòu)造面計算是獨立的，因此該算法無法考慮構(gòu)造特征等地質(zhì)模式。而Petrel 提供的VBM 算法而VBM 算法完全不同于這種顯式算法，它是一種隱式算法，是通過計算體積模型來得到構(gòu)造框架的，見圖2?？梢宰詣佑嬎闩卸〝鄬? 斷層交切關(guān)系，以及斷層- 層位、層位- 層位交切關(guān)系。節(jié)省了人工編輯、定義斷層模型的時間和精力。大大提高了復(fù)雜構(gòu)造建模的能力。并且結(jié)合地震解釋功能實現(xiàn)了邊解釋邊建模功能，使解釋與建模有機(jī)地連接在一起。在模型的層位計算中新近推出了基于體積的建模算法(Volume BasedModeling)，根據(jù)層位沉積規(guī)律（是整合面、剝蝕面、基底、不整合面），劃分地質(zhì)層段，根據(jù)沉積體積守恒等原則，合理預(yù)測不同斷塊單元內(nèi)層位位置及層段厚度，使構(gòu)造模型更加準(zhǔn)確合理。
MWI 邊解釋邊建模技術(shù) 地質(zhì)構(gòu)造模型主要研究建立構(gòu)造模型及構(gòu)造背景下的地層厚度分布變化、垂向地層之間的接觸關(guān)系。構(gòu)造模型的素材來源是地震解釋的層位和斷層。MWI 邊解釋邊建模技術(shù)（見圖3）可以將斷層和層位一鍵轉(zhuǎn)換為構(gòu)造框架模型中的斷層和層位模型，并且隨著解釋數(shù)據(jù)的修改、增加而同步構(gòu)造模型的更新。從而保證了構(gòu)造建模與地震解釋成為一體，避免地震解釋與構(gòu)造建模出現(xiàn)矛盾；也提高了解釋、建模的精度和效率。
Seismic Restoration 構(gòu)造恢復(fù)技術(shù) 復(fù)雜構(gòu)造建模的前提是構(gòu)造解釋的精度和準(zhǔn)確性, 這為后續(xù)的油藏地質(zhì)建模奠定了基礎(chǔ)。構(gòu)造恢復(fù)技術(shù)模擬地層沉積的逆過程，將目的層構(gòu)造形態(tài)恢復(fù)至剛沉積時的構(gòu)造形態(tài)，這是一個計算平衡剖面的過程，并非簡單的層拉平，因此一些地質(zhì)特征如剝蝕、不整合等地質(zhì)現(xiàn)象會被尊重被保留。同時生成三角網(wǎng)格、剪切力等多種屬性用于見證構(gòu)造恢復(fù)過程中是否引入假象以及恢復(fù)過程中應(yīng)力的變化。為建好復(fù)雜構(gòu)造的精細(xì)構(gòu)造模型打下重要的基礎(chǔ)，見圖4。
DepoSpace 沉積域建模 新增沉積域建模功能（DepoSpaceModeling），可以進(jìn)行構(gòu)造平衡恢復(fù)式的構(gòu)造恢復(fù)?？梢愿玫牧私獾貙映练e時期區(qū)域構(gòu)造的發(fā)育情況以及地層沉積期沉積相與儲層參數(shù)特性。計算出在初始沉積狀態(tài)下的構(gòu)造模型，并支持后續(xù)屬性建模（相模型和儲層物性模型）在沉積域的計算，使建模結(jié)果更加準(zhǔn)確合理。優(yōu)勢在于提高擠壓型盆地逆斷層建模，以及拉張型盆地，構(gòu)造位移較大情況下建模的準(zhǔn)確性，見圖5。
圖4 構(gòu)造恢復(fù)過程中尊重地質(zhì)規(guī)律 圖5 DepoSpace 同沉積構(gòu)造模型
屬性模型的建立及特色技術(shù)
在傳統(tǒng)建模工作流程中，建好了構(gòu)造模型、完成了時深轉(zhuǎn)換后，下一步就是為模型網(wǎng)格賦值，建立屬性模型的過程。通常包括以下3個步驟：1，數(shù)據(jù)質(zhì)控（包含井曲線粗化和變差函數(shù)計算；2，檢查是否有其他可利用的建模輔助材料（如地震屬性等）；3，沉積相建模和巖石物理學(xué)建模。下面從這3 個步驟中詳細(xì)闡述Petrel 屬性建模的特色。
數(shù)據(jù)分析和嵌套式變差函數(shù)制作 屬性建模的理論基礎(chǔ)是地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)。在利用井點樣本數(shù)據(jù)插值之前必須對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)的前提假設(shè)處理數(shù)據(jù)。然而不同的數(shù)據(jù)類型統(tǒng)計學(xué)假設(shè)也不同，見圖6。在Petrel 的Data analysis 模塊針對離散型和連續(xù)型兩種數(shù)據(jù)類型分別進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)質(zhì)控和變換。變差函數(shù)計算是屬性建模成功與否的關(guān)鍵。Petrel 使用的是水平、垂向三方向的嵌套變差函數(shù)分析，即便是非均質(zhì)性強的儲層也可以通過嵌套式變差函數(shù)找出規(guī)律。
圖6 屬性建模前的數(shù)據(jù)預(yù)處理和嵌套式變差函數(shù)的制作
整合地球物理的建模技術(shù) 在傳統(tǒng)的建模工作流程里，包含時深轉(zhuǎn)換后的層位和斷層數(shù)據(jù)， 可直接用于 3D 構(gòu)造網(wǎng)格的創(chuàng)建。新的Petrel 平臺除了可以建立更精確的構(gòu)造模型外，各種地震屬性體也可直接采樣到3D 網(wǎng)格中， 為數(shù)據(jù)分析和建模過程帶來更多的可能，即實現(xiàn)了從簡單計算、過濾到地震屬性體的合理運用?；诘刭|(zhì)背景，用戶可直接從地震數(shù)據(jù)中獲知各種地層和沉積特征， 并提取相應(yīng)的Body 體，進(jìn)而采樣到3D 網(wǎng)格中，用于屬性建模分析，在提高建模工作效率的同時，也使得對各種沉積圖7 多點相模擬結(jié)果顯示了一個河道和相關(guān)聯(lián)的朵狀體的分布范圍。最終屬性已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成一個地震體目標(biāo)，通過透視涂抹工具允許可視化特征、地質(zhì)情況的認(rèn)識更加的直觀和清晰。
沉積相建模和巖石物理學(xué)建模 相建模和巖石物理學(xué)建模有確定性和隨機(jī)性兩種方法共用戶選擇，包括指示克里金、目標(biāo)體建模、序貫指示模擬、截斷高斯模擬和多點相模擬。近些年來，隨機(jī)算法獲得了極大的改進(jìn)，更好的尊重實際井?dāng)?shù)據(jù)。在相建模過程中，可通過幾何趨勢建模技術(shù)生成的趨勢體對相的分布進(jìn)行約束控制，該方法對自適應(yīng)性河道建模尤為適用。
針對井稀少的地區(qū)，通過關(guān)聯(lián)井信息和地震屬性數(shù)據(jù)獲得的區(qū)域概率約束體，實現(xiàn)對巖性屬性建模的約束控制。對于物性建模，除了傳統(tǒng)的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)算法外，增加了快速克里金、高斯任意模擬算法。尤其是趨勢建模技術(shù)的引入，能夠整合包括概率曲線、地質(zhì)圖件、地震屬性趨勢等在內(nèi)的多種第二屬性來約束首要的屬性特征的分布，見圖7、圖8。
GPM 沉積層序正演模擬技術(shù)
GPM 沉積層序正演模擬技術(shù)（Geological Process Modeler）是Petrel2017 版本推出的地質(zhì)建模的新功能。GPM 地質(zhì)過程模擬基于物質(zhì)和能量守恒原理，提供了一種針對碎屑巖和碳酸巖模擬的方法，能夠允許用戶創(chuàng)建地層模型，展示沉積幾何形態(tài)，預(yù)測巖性分布以及沉積層序組成。GPM 即可模擬碎屑巖和碳酸巖沉積在不同沉積環(huán)境下侵蝕、搬運以及沉積過程，又可模擬相關(guān)的地質(zhì)過程，如碳酸巖建造、沉積壓實以及流體排驅(qū)，見圖9。
圖7 圖8 圖9
圖7 多點相模擬結(jié)果顯示了一個河道和相關(guān)聯(lián)的朵狀體的分布范圍。最終屬性已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成一個地震
圖8 在油藏模型中運用趨勢建模過程使巖石屬性分布能得到更好的控制
圖9 深水濁流沉積模擬
總結(jié)
隨著油氣勘探開發(fā)難度的不斷加大，要想實現(xiàn)對勘探生產(chǎn)目標(biāo)的深層次分析研究，需要一體化協(xié)同的綜合工作流。Petrel 承擔(dān)了從地球物理開始到井筒研究再到綜合地質(zhì)分析，最終把這些綜合的勘探分析成果與認(rèn)識整合成綜合油藏地質(zhì)模型，并以此來指導(dǎo)油藏開發(fā)生產(chǎn)。其中的特色技術(shù)包括了：模型的實時更新工具，大大提高了工作效率；地震解釋結(jié)果直接提供地質(zhì)建模所需的構(gòu)造擱架；地震模型采樣及Geobody 工具的應(yīng)用使優(yōu)化了對地質(zhì)沉積特征認(rèn)識；強大的數(shù)據(jù)分析和趨勢建模技術(shù)；強大局部更新工具，無需進(jìn)行全區(qū)域性調(diào)整，效率更高； 天然裂縫油藏建模工作流程，綜合應(yīng)用多領(lǐng)域的觀測數(shù)據(jù)；多角度的不確定性分析，使油藏評價更加科學(xué)；多用戶工作的高度統(tǒng)一與協(xié)同合作，保重成果及時共享與更新；整合了油藏工程中的ECLIPSE* 及INTERSECT 模擬器的Petrel 平臺, 提供了更科學(xué)的不確定性分析和最優(yōu)化工作流程。
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