儲層地質模型是綜合運刷鑽井、岩心、地震、測外、試井、開發動態等資料，以構造地質學、儲層沉積學、石油地質學和地質統計學為指導思想，將儲層各種地質特徵在三維空間的分布及變化定量表達出來的地質模型，所描述的儲層特徵包括儲集體的幾何形態、規模、連續性、連通性、內部結構、孔隙特徵、儲層物性參數的分布和隔夾層分布等等。
三維儲層模型是從一維的們度對儲層進行定量研究，是對儲層進行多學科綜合一體化、二維定量化及可視化的預測結果。
基本介紹
- 中文名：儲層地質模型
- 外文名：reservoir geological model
- 學科：石油與天然氣地質學
- 分類：概念模型、靜態模型和預測模型
- 定義：定量描述出來的地質模型。
- 套用：油氣田開發
作用,模型類別,概念模型,靜態模型,預測模型,基本步驟,儲層建模原則,
作用
儲層地質模型應能滿足油田不同開發階段的需要，能反映儲層中的孔隙度、滲透率、流體特徵和動態特徵，同時還能滿足不同層次、不同規模地質體預測的需要。它實質上是儲層特徵在三維空間上的靜態和動態特徵的綜合反映。不同學者研究地質體的層次不同，以及研究儲層目標參數的著重點不同，也就有不同的儲層地質模型的分類。在各種分類方法中，按開發階段的任務及模型建立精度進行劃分為宜。不同油田開發階段，所進行的工作量不同，對油藏所取得的資料信息和認識程度存在著差異，所要解決的開發任務也就有所不同，總是隨著油藏開採程度的提高，由淺入深逐步向前推進。不同開發階段所要求建立的儲層地質模型也就有相應的不同。
模型類別
總的來說，隨著油田開發階段的推移，油藏開採程度的提高，對儲層地質模型的要求也是由簡到細，由粗到精。裘懌楠(1991)將儲層地質模型分為概念模型、靜態模型和預測模型三大類，是地質模型分類的典型代表。
概念模型
針對某一種沉積類型或成因類型的儲層，把它代表性的儲層特徵(非均質性、連續性等)抽象出來，加以典型化和概念化，建立一個對這類儲層在研究地區(油田)內具有普遍代表意義的儲層地質模型，稱為概念模型。概念模型並不是一個或一套具體儲層的地質模型，但它卻是代表某一地區(油田)某一類儲層的基本面貌。
概念模型廣泛套用於一個油田的開發早期。從油田發現開始，到油田評價階段和開發設計階段，主要套用儲層概念模型研究各種開發戰略問題。在這個階段，油田僅有少數大井距的探井和評價井，受資料條件的限制，不可能對儲層做出全油藏的詳細描述，只能依據少量的信息，借鑑理論上的沉積模式、成岩模式和鄰區同類沉積儲層的原型模型，建立起研究區儲層概念模型。這種概念模型對開發戰略的確定是至關重要的，可以避免戰略上的失誤，如在井網部署上，對席狀砂體可採用大井距，河道砂體則需小井距，塊狀底水油藏則採用水平井效果較好。
概念模型一般應依靠儲層沉積學為基本依據，儘可能直接利用岩心資料來建立，避免依賴測井解釋等間接資料，因為在油藏早期評價階段，測井定量解釋精度尚不夠高。概念模型在開發可行性和開發設計研究階段是非常重要的，通過油藏數值模擬可以進行各項開發戰略的指導性的決策研究。如投入開發的技術經濟性、優選開發方式和層系井網、估計各階段採收率、預見開採過程中可能出現的主要問題，以及投入開發前必須正確決策的戰略問題，等等，都可以通過概念模型研究。
靜態模型
針對某一具體油田(或開發區)一個(或一套)儲層，將其儲層特徵在三維空問的變化和分布如實地加以描述而建立的地質模型，稱為該儲層的靜態模型。對儲層進行全油藏的如實描述，一般需要較密的井網，即開發井網鑽成以後才有條件進行。靜態模型主要為油田開發方案實施(即注采井別的確定，射孔方案實施等)、日常油田開發動態分析、作業施工、配產配注方案和局部調整服務。
20世紀60年代以來，我國各油田投入開發以後都建立了這樣的靜態模型，但大多數是手工編制的，如各種小層平面圖、油層剖面圖和柵狀圖。個別油田還做出實體模型以更直觀地顯現儲層。這些儲層靜態模型在我國注水油田開發實踐中起到了必不可少的作用。
20世紀80年代以來，國外用計算機技術，逐步發展出一種依靠計算機存儲和顯示的三維靜態模型，即把儲層網塊化後，用各網塊參數按三維空間分布位置建立三維數據體。這樣就可以進行儲層的三維顯示，可以任意切片和切剖面，顯示不同層位不同剖面的儲層模型，以及進行其他各種運算和分析，更重要的是可以直接與數值模擬連線。靜態模型只是把多井井網所揭示的儲層面貌描述出來，不追求井問參數的內插精度及外推預測。靜態模型在我國注水開發實踐中得到廣泛套用，從採油井的日常管理到油田的大小調整措施，都是必不可少的地質基礎。
預測模型
預測模型的提出是油田開發深入發展的結果。與靜態模型相比，預測模型除了強調對多井單井的描述外，更重視對井問儲層的預測，且所建立的儲層模型要比靜態模型精度更高。預測模型是對控制點間及以外地區的儲層參數能預測性地做一定精度的內插或外推，要求井網信息更豐富，以便獲得更可靠的儲層分布規律，提供更可靠的預測參數。預測模型對於剩餘油挖潛意義重大。油藏經注水開發之後，地下仍存在大量剩餘油，需要進行開發調整、井網加密或進行三次採油，因而需要建立精度很高的儲層模型和剩餘油分布模型。三次採油技術在近20年雖然獲得迅速的發展，但除熱采重油外，其他技術均達不到普遍性工業套用的水平，其中一個重要原因是儲層模型精度滿足不了建立高精度剩餘油分布模型的需求。由於儲層參數的分布對剩餘油分布的敏感性極強，這樣儲層特徵及其細微的變化對三次採油注入劑及驅油效率的敏感性遠大於對注水效率的敏感性，因此要求儲層模型具有更高的精度。為了適應注水開發中後期及三次採油對剩餘油開採的需求，要在開發井網條件下(一般百米級條件下)將井問數十米級甚至數米級規模的儲層參數的變化及其絕對值預測出來，即建立儲層精細預測模型或精細油藏地質模型。
基本步驟
三維儲層地質建模的主要日的是將儲層結構和儲層參數的變化在三維空間用圖形顯示出。一般地，儲層三維建模過程有以下4個主要步驟。
(1)數據準備
儲層地質建模至少需要準備以下4類數據，並建試資料庫。
坐標數據：包括井位坐標、深度、地震測網坐標、井斜數據、補心海拔等。
分層數據：各井的層組劃分對比數據、地震資料解釋的層面數據以及測井數據等。
斷層數據：斷層位置、產狀、斷距等。
儲層數據：各井各層組砂體頂底界深度、孔隙度、滲透率、含油飽和度等數據。
(2)建立地層格架模型和井模型
地層格架模型是由坐標數據、分層數據和斷層數據建矗的疊合層面模型。即將各井的相同層組按等時對比連線起來，形成層而模型；然後利用斷層數據，將斷層與層面模型進行組合，建立儲層的空間格架，並進行三維格線化。
井模型是根據各井的儲層數據建立的。即將單井的儲層數據載入到地層格架模型中形成井模型，這是空間網塊賦值的基礎。
(3)三維空問賦值
利用井模型提供的數據對儲層格架的每個三維網塊進行賦值，建立三維儲層數據體。
(4)圖形處理與顯示
對三維數據體進行圖形變換，以圖形的形式顯示出來。可以是三維顯示，還可任意旋轉和不同方向切片顯示。
儲層建模原則
1、多學科綜合一體化建模
充分套用多學科信息（地質、測井、地震、試井等）進行協同建模（圖2-1）。用於儲層描述與建模的資料總是不完整的，例如，井眼資料，優點是比較準確，精度高，缺點是一空隙間的局限性；地震資料，優點是橫向覆蓋廣，缺點是吹響解析度底，多解性強，所以套用多學科優勢協同建模。
2、多種建模方法相結合
現有的建模算法都是在數學意義上表達部分地質規律與地質思維。在套用各種數學算法進行儲層預測與建模時，由於算法的局限性，得到的建模結果可能不盡人意。確定性建模是根據確定性資料,推測出井間確定的、惟一的儲層特徵分布。而隨機建模是對井間未知區套用隨機模擬方法建立可選的、等機率的儲層地質模型。套用隨機建模方法,可建立一簇等機率的儲層三維模型,因而可評價儲層的不確定性,進一步把握井間儲層的變化。在實際建模的過程中,為了儘量降低模型中的不確定性, 應儘量套用多種建模方法相結合的建模思路。
3、等時建模
沉積地質體是在不同的時間段形成的。一般地，各時間段的砂體沉積規律有所差別（由於物源供應及沉積作用的差別）。在建模過程中，若將不同時間段的沉積體作為一個層單元來模擬，則不能反應各層的實際地質規律，導致所建模型不能客觀地反映地質實際。另外，儲層建模過程中的三位格線化一般是在層內進行的，即在層內按等厚或等比例進行三維格線劃分，顯然，若將不同時間段的沉積體按等厚或等比例地進行網塊劃分在地質上是不甚合理的。
為了提高建模精度，在建模過程中應進行等時地質約束，即套用高解析度層序地層學原理確定等時界面，並利用等時界面將沉積體劃分為若干等時層。在建模時，按層建模，然後再將起組合為統一的三維沉積模型。這樣，針對不同的等時層進行三位格線化，可減小等厚或等比例三維格線化對井間賦值帶來的誤差；同時，針對不同的等時層輸入不同的反映各自地質特徵的建模參數，可使所建模型能更客觀的反映地質實際。這就是等時約束建模的主要目的。
4、成因控制建模
沉積相的分布是有其內部規律的。相的空間分布與層序地層之間、相與相之間、相內部的沉積層之間均有一定的成因關係，因此，在相建模時，為了建立儘量符合地質實際的儲層相模型，應充分利用這些成因關係，而不僅僅是井點數據的數學統計關係。
相的成因關係主要體現於層序地層學原理及沉積模式方面。近二十年來，地質學的飛速發展使人們充分認識到沉積與海平面、構造、氣候的關係，並發展了層序地層學這一重要地學分支學科。它對控制沉積物的動態機制有了更好的理解。我們研究的重點已從純粹的岩性對比轉移到成因對比。可容空間和沉積物供給之間的關係控制了縱橫向相序。相模式則體現了相帶之間及相帶內部的成因關係。各種相均有其基本相模式，而各亞相類型、微相空間分布關係和特徵均有理論性的綜合和描述。例如曲流河的二元結構、點壩的側向加積、垂向層序特點，以及河口壩的前積和垂向層序等特點。
因此，在相建模時，不論是確定性建模還是隨機建模，均應充分套用層序地層學原理及沉積相模式來約束建模過程，即套用層序地層學原里確定等時界面及等時地層格架，並在由等時界面限制的模擬單元層內，依據一定的相模式選取建模參數，進行沉積相的三維建模研究。
5、相控建模
就參數模型（孔隙度、滲透率、含油飽和度）建模而言，傳統的建模途徑主要為“一步建模”，即直接根據各井儲層參數進行井間插值以建立儲層參數三位分布模型。這種方法比較簡單，但值得注意的是，它主要適合於具有單一微相分布或者具千層餅狀結構的儲層參數建模，因為在這種情況下，目標區的儲層參數具有同一統計分布。但對於具有多相分布或複雜儲層結構（如拼合板狀和迷宮狀結構）的儲層來說，由於不同相的儲層參數分布（例如直方圖）有較大的差別，因此，套用這種方法將影響甚至嚴重影響所建模型的精度。事實上，具單一微相分布的儲層很少，特別在陸相儲層中更為少見。在這種情況下，應採用“相控建模”方法，即首先建立沉積相、儲層結構或流動單元模型，然後根據不同沉積相（砂體類型或流動單元）的儲層參數定量分布規律，分相（砂體類型或流動單元）進行井間插值或隨機模擬，建立儲層參數分布模型。 這種多步模擬方法不僅與所研究的地質現象吻合，而且能避免大多數連續變數模型對於平穩性/均質性的嚴格要求。實踐證明，這是符合地質規律的、行之有效的儲層參數建模方法。
