儲集層地質模型是指儲集層巨觀形態和內部結構特徵的綜合，是儲集層固有的地質開發特徵的量化展示。儲集層的本質特徵是它的儲集性和滲透性，因此孔隙度和滲透率是儲集層最基本的地質開發特徵。
基本介紹
- 中文名：儲集層地質模型
- 外文名：Reservoir geological model
- 學科：石油工程
- 釋義：巨觀形態內部結構特徵綜合
- 類型：概念模型、靜態模型等
- 級別：油藏規模、砂體規模、單層規模等
背景,相關概念,類型,級別,儲集層建模方法和建模程式,
背景
儲集層研究的目的，就是要深入認識和準確展不儲集層的地質開發特徵，以建立儲集層地質模型。儲集層地質模型可定量表達儲集層的兒何形態和各項參數的三維空間分布，它是油田開發中油藏工程分析和數值模擬的基礎。與此同時，還應進行儲集層綜合評價，以建立儲集層優劣等級的評價分類標準。它們都是儲集層描述最終成果的體現。
相關概念
1.模型
模型一詞廣泛套用，它指按比例保持實物形狀和結構特徵的可視物。它可以是一個按比例縮小或放大的物品，可以是實物的各種解剖圖件、也可以是數據化的計算機圖形。
在油藏勘探開發領域，近些年也大量引入模型的概念：重要的如儲集層模型(儲集層地質模型、儲集層滲流模型等)、油藏模型(油藏地質模型、油藏開發模型等)、井模型、層模型等。
2.儲集層地質模型
所謂儲集層地質模型，它是儲集層巨觀形態和內部結構特徵的綜合，是儲集層固有的地質開發特徵的量化展示。儲集層的本質特徵是它的儲集性和滲透性，因此孔隙度和滲透率是儲集層最基本的地質開發特徵。
3.油層模型
讓儲集層的孔隙空間中充滿油氣和水，就成為油層。這種進行了油氣水飽和度賦值的儲集層模型，就成為油層模型。可見，油層模型的核心是儲集層。
4.儲集層滲流模型
在儲集層地質模型的基礎上，給以流體飽和度和流動壓力賦值，使儲集空間中的流體能夠流動的模型，就是儲集層滲流模型。儲集層滲流模型是研究該儲集層驅替狀況、驅替過程和開發效果的平台。
5.油藏地質模型
油藏地質模型是在儲集層地質模型(單層或多層模型)的基礎上，給出油層展布情況、給出隔層性質及分布、給出油藏頂、底和四周邊界、給出內部斷層特徵、給出流體性質和分布以後所成的模型。它展不出油藏的整體形態、內部結構、油層特徵和流體分布情況。
6.油藏開發模型
油藏開發模型是在油藏地質模型的基礎上，給出採油井和注水井，給出配采配注計畫，有流體進出油藏後所成的模型。
7.井模型
是對井剖面上油層和隔層的厚度及分布，和油層的地質開發特徵的如實表達。它是建立儲集層地質模型的基礎。
8.層模型
是對各井同一連通儲集層連線而成的砂層體的儲滲特徵的定量展不。它是建立儲集層地質模型和油藏地質模型的基礎。
從上述概念可以看出，無論是油層模型、油藏模型或井模型，其核心都是儲集層地質模型。只要準確把握構建出儲集層地質模型，其它模型都可以比較容易地建立。因此，儲集層建模是油藏描述的一個重要內容，也是儲集層研究結果的具體體現。
類型
基於不同的研究領域或不同的研究目的，儲集層模型有許多不同的劃分和不同的類型。例如，沉積學者按儲集層的建築結構(Architecture)分為千層餅狀地質模型、拼合狀地質模型及迷宮式地質模型。油氣儲集層研究者按照研究對象的級次分為層系規模、砂體規模、微觀孔隙規模等不同級別的地質模型，或者劃分為油田規模、油藏規模、成因砂體規模以及小範圍規模的地質模型。
儲集層模型的精度，決定模型的套用範圍和研究內容。因此，儲集層模型的精度，是決定儲集層本質特徵的基本因素。國內外通行按儲集層模型的精度進行分類，將儲集層模型劃分為概念模型、靜態模型和預測模型三大類。這種分類，在石油勘探開發界己得到廣泛的套用。
1.概念模型(Conceptual model)
概念是思維的基本形式之一，它反映客觀事物的一般的、本質的特徵。人們在認識客觀事物的過程中，把他所感覺到的事物的共同特點抽出來，加以概括，就成為概念。
所謂概念模型，就是對某一類型(沉積類型或成因類型)儲集層基本儲集特徵的概括和抽象。概念模型所描述刻畫的是某一類型的儲集層，它並不代表某一具體儲集層的具體特徵，但卻可以代表該類型的各個儲集層的基本面貌。
概念模型主要套用在油田開發可行性評價階段和開發的早期，限於地質資料的不足，無法建立更精確的地質模型，只能依據有限的地質資料，在參照同類型的其它己開發油田的基礎上建立一個概念化的簡單的儲集層模型。套用概念模型，可以對油田開發中一些帶傾向性的問題進行研究模擬，以決策開發設計中的一些敏感性問題。
右圖為拒馬河點壩側積體系的沉積模式和據此建立的儲集層概念模型。
概念模型廣泛用於油田開發早期，主要為研究開發戰略部署(如投入開發的技術經濟可行性，優選開發方式和層系井網，估計各階段採收率，預測開發過程中可能出現的主要問題等)，進行巨觀決策服務。也就是說，在油田開發早期，以較少探井和評價井資料建立概念模型，進行開發可行性研究以後，即可投入開發。這對加速新區勘探，提高儲集層早期評價精度，減少決策失誤，提高油田開發經濟效益，具有極為重要的意義。
儲集層概念模型不僅在油田開發早期，是必不可少的研究手段，而且在油田開發中、後期仍有重要的實用意義。如我國勝利油田投入注水開發多年以後，根據沙二段上下油組儲集層性質不同，開發效果不同，分別建立了兩個概念模型。上油組為河流砂體的親油正韻律儲集層，下油組為三角洲河口壩砂體的親水反韻律儲集層，並通過數值模擬揭不了兩類砂體在注水開發中油水運動的本質差別，既搞清了水驅油機理，又為全油田開發調整戰略決策提供了重要依據。由此可見，概念模型的合理選擇和正確建立，可收到事半功倍的效果。
當然，概念模型只能是對儲集層進行粗線條的研究，它只能解決油藏開發中的方針、界限等大的決策的傾向性問題。要解決具體油藏開發中的具體問題，還需要建立更精確的儲集層地質模型，這就是儲集層靜態模型。
2.儲集層靜態模型(Static model)
儲集層靜態模型也稱實體模型，它是對某一具體油藏的某一(或某套)具體儲集層的如實描述展示。建立這樣的地質模型必須要有一定密度的資料控制井點，一般是在開發井網完成以後，在密井網的條件下才能建立。
儲集層靜態模型主要用於油藏開發研究，如油藏注採過程模擬、動態指標測算、開發設計的選擇和最佳化等。還可對開發中的油藏進行跟蹤模擬，在跟蹤實際開發過程中逐漸修正完善油藏地質模型。這樣既可改進提高油藏模擬精度，適時指導油藏的開發生產;又可修正和加深油藏地質認識，提高油藏的整體開發水平。
上世紀60年代以來，我國各主要油田投入開發後都普遍建立了多種類型的靜態模型:如各種油層平面圖、剖面圖、柵狀圖，有二維顯不的，也有三維顯不的，個別油田還做出實體模型以直觀形象地展不儲集層。這些儲集層靜態模型對指導該油田開發起到了很好的輔助作用。
上世紀80年代以來，隨著計算機技術的匕速發展，出現了以計算機為存儲和顯不平台的數值模型。計算機的巨大容量和高速運算性能，不僅使儲集層進行任意切片(剖面)或立體展不成為輕而易舉，更以其可以輕易地過渡到油藏開發數值模擬而得到廣泛的重視和套用。目前，國內各油田都建有各類儲集層的靜態模型，並廣泛用於油藏數值模擬以指導開發生產。
建立儲集層靜態模型，需要大量占有油藏地質資料，需要對油藏儲集層進行全面系統詳細的解剖分析研究，其工作量和研究質量的要求都是很高的。
3.預測模型(Predictable model)
預測模型提出於上世紀80年代後期，它追求對控制井點之間和控制井點之外的區域具一定精度的內插和外延的功能。這就要求不僅要詳細解剖研究該油藏和該儲集層，而且要以更高的精度(更小的井距)詳細解剖研究該類儲集層的露頭和現代沉積，以得出該類沉積該類儲集層物性變化的精確的規律性。國內外一些油田都做過一些研究性的工作，例如，新疆油田曾詳細考察解剖過一些現代洪積扇的砂體分布和結構特徵;江漢油田也詳細考查解剖過江陵附近長江中的“百花洲”心灘的砂體結構特徵，以探索建立儲集層預測模型的方法和途徑。
預測模型不僅忠實於資料控制點的實測數據，而且追求控制點間的內插、外推值有相當的精確度，即對無資料點有一定的預測能力。這在目前還僅是一個研究的課題和努力的方向，距離套用還有一個努力攻關的過程。
級別
儲集層地質模型的級別，主要按油、氣、水在其中流動時所受控制的程度和相互制約關係來劃分的，也就是按儲集層非均質性的規模進行劃分。一般劃分為四級:油藏規模、砂體規模、單層規模和孔隙規模。可根據研究問題的具體需要來選擇儲集層模型的級別。
1.油藏規模
這一級別的模型是把全油藏(或開發區)的一套開發層系儲集層作為一個整體進行描述和模擬，其實質是突出層間矛盾。如果油藏不是太大，則比較容易建立;但如果油藏較大，建立這一級別的模型就比較困難，替代的辦法是在油藏內部選取某個有代表性的區塊建立模型，能夠讓人們從中了解油藏的總面貌。
2.砂體規模
這一級別的模型多以沉積類型砂體為單元描述其兒何形態及平面非均質性。各種砂體模型按某種規律的疊置，就是油藏規模的模型。
3.單層規模
這一級別的模型是描述各類砂體的層內非均質性(包括滲透率差異以及夾層情況)，也可以合併到砂體內成為三維參數分布的模型。
4.孔隙規模
這一級別的模型是以各種岩性單元來描述微觀孔隙結構特徵。各種砂體的不同部位也有不同的孔隙結構特徵。
建立油藏地質模型，要儘可能把這四種規模的模型建立起來，尤其是涉及以不同儲集層為特徵標誌的類型，以便從巨觀和微觀兩方面突出儲集層的開發地質特徵。為此，必須對油藏的成因類型、成因條件做深入研究，論述形成這類油藏的沉積作用、成岩作用、構造作用和地球化學作用，也可建立相應的沉積模式、成岩模式、構造模式和地化模式。
儲集層建模方法和建模程式
1.儲集層建模方法
儲集層地質模型建模技術的關鍵是如何根據己知的控制點資料進行資料點間的內插與外推，以表現儲集層的整體特性。根據這一特點，儲集層建模的方法可分為兩大類，即確定性建模和隨機性建模。
（1）確定性建模方法
確定性建模方法認為資料控制點之間的插值是唯一的、確定性的。傳統的地質工作方法的內插編圖，就屬於這一類。克里格作圖和一些數學地質方法作圖也屬這一類建模方法。開發地震的儲集層解釋成果和水平井沿層直接取得的數據和測井解釋成果，都是確定性建模的重要依據。
（2）隨機建模方法
隨機建模方法承認地質參數的分布有一定的隨機性，而人們對它的認識總會存在一些不確定的因素。因此，在建立地質模型時，應考慮這些隨機性引起的多種可能的出現，以供地質人員選擇。
隨機建模方法中又有條件模擬和非條件模擬之別。條件模擬是所建立的地質模型對己有的資料控制點完全忠實，不做任何修改;非條件模擬則相反，對於己有的控制點資料也會根據一般規律做一定的變動。
當前地質統計學的重點是在發展隨機建模方法，己有不少模型和相應軟體問世。但是如何提高精度，取得實用效果，還有待地質工作者大量實踐與經受檢驗。
2.儲集層建模程式
建立儲集層地質模型一般需要經過三個步驟:建立井模型;建立層模型;建立參數模型。實際工作中還要進行第四步，即地質模型網塊的粗化。因為測井解析度可達0.2m，地質模型網塊可以細到這個尺寸，但實際數值模擬還不可能以分米級尺寸的網塊進行計算，因此，一般需要把地質模型的網塊尺寸按數值模擬需要和可能進行合併，即所謂粗化。這一步目前一般都按算術平均或幾何平均等常規方法處理。
（1）建立井模型
把井筒中得到的各種地質信息轉換為開發地質特徵參數，建立每口井顯不各種開發地質特徵的一維柱狀剖面，這就是建立井模型。建立井模型一般要經過以下的工作步驟:
①建立將各種儲集層信息轉換成開發地質特徵參數的解釋模型。現階段測井是獲得儲集層信息的主要手段，因此，應建立精度較高的電性與岩性、物性關係的解釋模型。
②將井筒的基本儲集層參數繪製成連續柱狀剖面，連同井位坐標、高程等井位數據，即可完成井模型的建立。井筒一維剖面中最基本的9個參數是:滲透層、有效層、隔層;含油層、含氣層、含水層;孔隙度、滲透率、飽和度。
在實際工作中，由於測井解釋井柱參數是一項獨立的操作過程，在現有地質模型軟體中一般不包括這一步驟，而是以資料庫方式與測井處理成果聯接。
（2）建立層模型
①把每口井中的每個儲集層地質單元通過井間等時對比線連線起來，即把井筒的一維柱狀剖面變成三維的地質體，建成儲集體的空間格架。
②正確地進行小層單元的等時對比，對比單元愈小，建立儲集體格架愈細。
③利用建模軟體建立層模型。一般先依靠地質人員手工對比到某一個單元(如單砂層或砂層組)，將數據輸入計算機。單元內的進一步細分層則按一定地質規律給定指令，由計算機進行劈分，如垂向加積、側向加積、超覆、等厚對比，均勻加厚減薄對比等等。然後根據同一單元不同井的數據繪製儲集層的二維或三維圖件。在大井距情況下，往往要利用層序地層學和地震橫向追蹤的成果來建立層模型。
（3）建立參數模型
①定量地給出儲集體內空間各點的各種儲集層屬性參數。
②根據上述層模型，按層內己知井點(控制點)的參數值內插或外推，以確定井間未鑽井區域儲集層的各種屬性參數。內插誤差愈小，地質模型精度就愈高。
③目前由於直接解釋滲透率的地球物理方法還未成熟，一般先建立孔隙度模型，然後利用岩心分析測得的孔隙度與滲透率之間的對應關係，由孔隙度模型轉換成滲透率模型。
④對於一些建立連續參數場的隨機建模方法及相應軟體，必須慎重選用，不同沉積類型砂體，應採用適用於本類砂體的方法，並應做相應的檢驗。
