地震资料的地质统计学反演地质建模技术教学-第05章：地震课件.ppt

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1、 地质建模技术(5)2004.92004.91目录目录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 25.地震资料的地质统计学反演5.1 5.1 引言引言5.2 5.2 地震建模的意义和方法地震建模的意义和方法5.3 5.3 孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模孔、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地震资料的地质统计学反演5.4 5.4 沉积相空间展布的建模沉积相空间

2、展布的建模5.5 5.5 构造建模构造建模5.6 5.6 断层、裂缝的建模断层、裂缝的建模5.7 5.7 和油气藏工程的结合和油气藏工程的结合5.8 5.8 结合所有的地层面不确定性的地质建模结合所有的地层面不确定性的地质建模5.9 5.9 地质统计学在地震地质建模中应用的将来地质统计学在地震地质建模中应用的将来35.1 5.1 引言引言:OlvierDubrule博士于博士于2003年在北京举行的年在北京举行的“地地质质建建模模中中地地震震数数据据综综合合的的地地质质统统计计学学方方法法（GeostatisticsforSeismicDataIntegrationinEarthModels）

3、”这这个个材材料料全全面面地地阐阐述述了了地地震震建建模模技技术术的的内内容容，方方法法，和将来。和将来。4首先，这是第首先，这是第6次由次由SEG举办的环球性的讲座，举办的环球性的讲座，前前5次的内容，都次的内容，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。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

4、分析，应该是一个全新的内容，这次能作为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。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，体的承认，如如SPE,EAGE

5、,SEG,AAPG,IAMG等。等。6其其次次，从从这这次次讲讲座座的的内内容容看看，地地质质统统计计学学在在地地震震勘勘探探中中的的应应用用并并不不是是一一、二二个个方方面面，而而是是多多个个方方面面，全全方方位位的的应应用用。从从应应用用到到的的地地质质统统计计学学的的方方法法来来看看，包包括括了了多多种种克克里里金金估估计计（协协同同克克里里金金、配配置置协协同同克克里里金金、泛泛克克里里金金、贝贝叶叶斯斯克克里里金金、因因子子克克里里金金、误误差差克克里里金金等等等等），以以及及多多种种随随机机模模拟拟多多种种方方法法。而而从从地地震震应应用用方方面面来来看看，从从数数据据内内插插来来

6、讲讲，有有地地震震数数据据和和测测井井数数据据的的结结合合提提高高地地震震解解释释的的精精度度方方面面的的，有有提提高高地地震震资资料料质质量量方方面面的的。更更主主要要的的是是，从从地地震震资资料料对对油油藏藏进进行行建建模模的的角角度度，作作为为该该文文的的核核心心内内容容，以以第第5、6两两个个章章节节的的篇篇幅幅，讨讨论论了了地地质质统统计计学学反反演演，和和随随机机建建模模对对所所有有地地下下不不确确定定性性的的综综合合的的问问题题，全全面面展展示示了了地地质质统统计计学学在在地地震震勘勘探探技技术术中中应应用用的的前前景景。总总之之，本本文文的的意意义义还还在在于于把把地地质质统统

7、计计学学在在地地震震勘勘探探中应用及其方法系统化了。中应用及其方法系统化了。75.2 5.2 地震建模的意义和方法地震建模的意义和方法大大量量的的国国内内外外文文献献和和实实践践表表明明，油油气气藏藏工工程程技技术术的的发发展展，地地质质统统计计学学的的发发展展已已经经大大大大地地推推进进了了把把地地质质、测测井井、地地震震、油油气气藏藏动动态态等等数数据据的的相相互互结结合合，把把测测井井解解释释、地地震震解解释释、储储层层沉沉积积学学、储储层层建建模模、油油气气藏藏数数值值模模拟拟等等方方法法和和技技术术的的相相互互整整合合，进进而而，促促进进了了这这种种数数据据结结合合和和技技术术整整合

8、合的的客客观观环境的形成，和应用需要的出现。环境的形成，和应用需要的出现。在在这这种种技技术术发发展展的的形形势势下下，由由于于地地震震数数据据解解释释技技术术本本身身的的发发展展，三三维维地地震震技技术术的的出出现现，高高分分辨辨率率地地震震技技术术和和开开发发地地震震技技术术的的出出现现，针针对对油油气气藏藏工工程程的的地地震震解解释释技技术术和和方方法法开开始始形形成成。油油气气藏藏地地质质建建模模技技术术的的出出现现，地地质质统统计计学学概概念念和和方方法法的的采采用用，出出现现了了油油气气藏藏地地震震建建模模的的概概念念，以以及及一一整整套套的方法。的方法。85.3 5.3 孔、渗、

9、饱等物性参数空间展布的建模孔、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地震资料的地质统计学反演1)地震反演发展的过程地震反演发展的过程2)2)地质统计学反演的优越性地质统计学反演的优越性3)3)地质统计学反演的算法和步骤地质统计学反演的算法和步骤4 4）孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模）孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模105.3 5.3 孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模孔、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地震资料的地质统计学反演1)地震反演发展的过程地震反演发展的过程1.1声波阻抗反演声波阻抗反演声波阻抗反演声波阻抗反演声波阻抗反演的特性：声波阻抗

10、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，具有物理意义，没有子波的影响，能够和地质信息结合。没有子波的影响，能够和地质信息结合。111.3多属性反演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。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

11、震属性作为一种工具，允许利用地震数据，从一口外一种表达形式。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。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：多属性反演的分析工具包括：多属性反演的分析工具包括：多属性反演的分析工具包括：因子分析；聚类分析；神经网络；地质因子分析；聚类分析；神经网络；地质因子分析；聚类

12、分析；神经网络；地质因子分析；聚类分析；神经网络；地质统计学。统计学。统计学。统计学。地质统计学反演就是一种地质统计学反演就是一种地质统计学反演就是一种地质统计学反演就是一种多属性反演。多属性反演。132)2)地质统计学反演的优越性地质统计学反演的优越性1.1.关关于于地地下下地地层层的的模模拟拟中中，它它能能很很容容易易地地表表现现出出的的构构造造的的约约束束和和地地层层学学的的约约束束。相相比比之之下下，基基于于地地震震道道反反演演技技术术不不能能容容易易实实现现同同样样的的约约束束。标标准准笛笛卡卡儿儿几几何何的的标标准准模模型型几几乎乎不不能能描描述述地地下下情情况况，运运用用一一个个

13、真真实实的的地地质质学学的的框框架架的的可可能能会会有有一一个个直直接接的的、可可行行的的吸吸引引力力。有有经经验验的的解解释释员员从从地地震震数数据据体体获获得得的时间反射面，可以反映构造的和地层学的信息。的时间反射面，可以反映构造的和地层学的信息。2.2.另另一一个个重重要要的的性性质质是是，在在模模拟拟地地层层面面的的分分布布时时，能能够够灵灵活活地同化、融合不同的空间相关性（横向光滑性）。地同化、融合不同的空间相关性（横向光滑性）。3.最最后后，与与基基于于地地震震道道反反演演过过程程形形成成对对比比，地地质质统统计计学学反反演演能够使反演结果完全满足（通过）测井数据。能够使反演结果完

14、全满足（通过）测井数据。15162)2)地质统计学反演的算法和步骤地质统计学反演的算法和步骤 算法算法181920算法算法(1)任意取一个（任意取一个（X，Y）平面上的一个点）平面上的一个点E1，取其点周围的若干口井点；，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）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；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）对于E点处的一个层段，重复使用高斯场模拟方法，获得在点点处的一个层段，重复使用高斯场模拟方法，获得

15、在点E1处的一个处的一个层段的波阻抗数值；层段的波阻抗数值；（4）利用获得的）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；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；）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）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，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残余平方差或总方差等方法），等方法），选定一个最优的虚

16、拟波阻抗，记入反演的结果，并成为虚拟井的数据，和其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。处的波阻抗的模拟过程中去。（7）选定（）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）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。选过一遍。21算法说明：算法说明：（1）以一个地层学的单元中，来进行反演；）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；）横向上确定点的位置是距离，纵向上确定点的位置是时间；（

17、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）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；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（）同样，对于（X，Y）平面上的一个点）平面上的一个点E，需要实施多次高，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；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，）确定一条虚拟的波阻抗曲线

18、，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；即可作为井的数据参加到模拟中去；（6）可以重复选定（）可以重复选定（X，Y）平面上的一个点，再进行模拟，）平面上的一个点，再进行模拟，只是新的结果代替了旧的；只是新的结果代替了旧的；224 4）孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模）孔、渗、饱等物性参数空间展布的建模245.4 5.4 沉积相空间展布的建模沉积相空间展布的建模255.5 5.5 构造建模构造建模1）确定性的方法：利用各种克里金估计，对构造进）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行建模，包括利用测井数据，地震数据相结合的贝叶斯

19、叶斯-克里金估计；克里金估计；2）构造建模的构造建模的随机方法。随机方法。265.7 5.7 和油气藏工程的结合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。285.8 5.8 结合所有的地层面不确定性的地质建模结合所有的地层面不确定性的地质建模5.8.1引言引言在在以以前前,我我们们已已经经集集中中于于应应用用地地质质统统计计学学条条件件模模拟拟（GCSGCS）形形成成3D3D非均值性建模。非均值性建模。我我们们已已经经见见到到了了对对于于产产生生地地层层逼逼真真的的三三维维表表示示的的问问题题，GCSGCS能能提提供满

20、意的解答。供满意的解答。我我们们也也看看到到我我们们不不仅仅能能够够产产生生和和井井中中数数据据匹匹配配的的多多个个实实现现，这这可可以以看看成成先先验验的的地地质质统统计计学学约约束束（直直方方图图和和变变异异函函数数），而而且且在许多情况中，还和地震数据匹配。在许多情况中，还和地震数据匹配。从从一一个个实实现现到到另另一一个个实实现现的的变变化化代代表表了了用用所所有有的的输输入入数数据据约约束束后，遗留下的不确定性。后，遗留下的不确定性。现现在在，我我们们将将讨讨论论定定量量化化的的不不确确定定性性用用于于地地质质模模型型的的所所有有参参数数，导导致致附附属属于于砂砂泥泥比比，油油气气含

21、含量量，油油气气储储量量，生生产产剖剖面面等等（图图6-6-1 1）。然而）。然而,我们为什么对定量化的不确定性感兴趣呢？我们为什么对定量化的不确定性感兴趣呢？29挪威学者是地质模型定量化工作的先驱者。例如，挪威学者是地质模型定量化工作的先驱者。例如，Sandsdalen Sandsdalen et al.(1996),Damsleth et al.(1996),Damsleth 和和Omre(1997),Omre(1997),和和 Lie et al.(1997)Lie et al.(1997)。LieLie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的文章被认为是这个方面的经典文章

22、，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，定量化不确定性方法，HegstadHegstad和和MoreMore显示了最近显示了最近5 5年来的进展。年来的进展。31 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（图方面，静态性质，动态性质（图6-46-4）。既然每一步都或多或少）。既然每一

23、步都或多或少地和定量化的、不同的技术（地球物理，地质学地和定量化的、不同的技术（地球物理，地质学/石油地球物理，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，体流动影响的定量化往往被忽略的，而如今可以被研究了。而如今可以被研究了。325.8.2几何不确定性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。335.8.3静态和动态模型的不

24、确定性静态和动态模型的不确定性 345.8.4多个实现不确定性定量化多个实现不确定性定量化 355.9 5.9 地质统计学在地震地质建模中应地质统计学在地震地质建模中应用的将来用的将来Dubrule博士的演讲中最有特色的内容：博士的演讲中最有特色的内容：1这这种种模模型型的的特特点点是是研研究究地地质质模模型型所所有有参参数数的的不不确确定定性的定量化，包括地层的砂泥比，储量，生产剖面等；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；这种不确定性的计算是决策作为目标的；3这这种种不不确确定定性性的的定定量量化化是是以以地地震震数数据据和和动动态态数数据

25、据为为条件的；包括测井数据，地震数据，生产历史数据；条件的；包括测井数据，地震数据，生产历史数据；4大大部部分分这这种种地地质质模模型型的的不不确确定定性性的的研研究究包包括括了了三三部部分：几何性质，静态性质，以及动态性质。分：几何性质，静态性质，以及动态性质。36地质统计学在地震地质建模中应用的将来地质统计学在地震地质建模中应用的将来地地质质统统计计学学建建模模方方法法已已经经成成为为标标准准的的油油藏藏建建模模过过程程中中的的一一个个部部分。分。建建模模软软件件的的发发展展巨巨大大地地影影响响了了沉沉积积学学家家和和石石油油地地质质学学家家们们的的工工作。作。地地质质学学家家们们希希望望

26、把把油油藏藏结结构构的的先先验验知知识识结结合合到到他他们们的的模模型型中中去去。这这就就是是发发展展多多点点地地质质统统计计学学（Multi-PointGeostatistics）研研究究的动力之一。的动力之一。在在将将来来，地地质质统统计计学学和和地地震震反反演演的的界界限限会会被被消消除除，地地质质统统计计学学不确定性定量化和生产历史拟合将被消除。不确定性定量化和生产历史拟合将被消除。油油藏藏工工程程师师在在目目前前看看到到多多个个实实现现的的方方法法可可以以帮帮助助控控制制长长期期存存在在的历史拟合结果不唯一的问题。的历史拟合结果不唯一的问题。地地质质统统计计学学反反演演遇遇到到的的成

27、成功功将将会会产产生生新新的的问问题题。例例如如，我我们们如如何何运运用用多多个个实实现现？我我们们能能够够使使用用预预先先堆堆放放的的数数据据吗吗？地地质质统统计计学学家家花花在在开开发发新新的的地地质质统统计计学学方方法法的的时时间间将将会会减减少少，而而他他们们花花在多学科结合上的时间会增多。在多学科结合上的时间会增多。37因此，我们希望这个讲座的听众能够认识到在因此，我们希望这个讲座的听众能够认识到在确定性技术和概率技术之间的差别，已经基本确定性技术和概率技术之间的差别，已经基本上消失。正如上消失。正如WadsworthWadsworth等人在等人在19531953年所说的年所说的那样：那样：“在处理自然界观察到数据时，在处理自然界观察到数据时，有着有着2 2种基本的方法，特别是，对于地震数据更是如种基本的方法，特别是，对于地震数据更是如此。一种是确定性方法，另外一种则是概率方此。一种是确定性方法，另外一种则是概率方法。许多人认为这法。许多人认为这2 2种方法是冲突的，但是实种方法是冲突的，但是实际上，并不是这样。最近的调查表示这每一种际上，并不是这样。最近的调查表示这每一种方法基本上和另一种是等价的。方法基本上和另一种是等价的。”38