用Markov链模型随机模拟储层岩相空间展布

将Markov链模型应用于储层建模来获取二维或三维的储层岩相展布图像是近年来储层随机建模领域的一个研究热点。在应用该模型时,须将一维的Markov链模型拓展到二维、三维,同时要对侧向转移概率矩阵的估算和顶层初始化这2个关键问题给出有效的解决方案。笔者对二维和三维的空间Markov链模型进行了阐述,提出了依据Walther相序定律从岩相状态之间的转移记数矩阵入手,来估算侧向转移概率矩阵的方法,并对顶层初始化的解决办法进行了探索。在相关原理及技术细节问题得到解决的基础上,提出了应用Markov链模型进行二维储层岩相空间分布随机模拟的具体算法。二维空间Markov链模型的实际算例表明,对相关问题的解决方案是有效的。     

运用马尔可夫分析模型选择氯气泵的最优维修方案

本文运用马尔可夫分析模型,建立氯气泵的三种维修方案的转移概率矩阵,在平衡条件下求出氯气泵处在各种状态下的概率,计算出每个方案的期望维修费用,从而找出最优维修方案。     

应用随机模拟方法预测岩性圈闭

波阻抗与岩性之间具有一定的概率相关关系。综合应用多学科信息进行岩性圈闭的随机建模研究，基本步骤包括：建立井眼岩性的一维模型，作为三维岩性建模的控制数据；测井约束三维地震反演，获取高分辨率的三维波阻抗数据体；对波阻抗与岩性进行概率相关分析；根据沉积相类型选择随机建模方法后，进行地质统计特征分析；在三维构造建模的基础上进行三维岩相随机建模，获取多个模拟实现，进行多解性评价。以东营凹陷营11区块沙河街组滑塌浊积扇岩性圈闭随机模拟为例，说明这一研究过程的基本步骤。图4参11     

页岩气储层岩石三维数字岩心建模——以导电性模型为例

由于页岩气储层具有低孔低渗、各向异性突出、矿物组分复杂等特点,作为基础研究的岩石物理实验开展非常困难,三维数字岩心模型的建立可为其物理特性的数值模拟奠定基础,但常规的建模方法并不适用于复杂的页岩气储层。利用页岩气储层的二维SEM—EDS图像获得其各组分的分布特征,选取导电性模拟需要的组分(孔隙、黏土矿物、黄铁矿、有机质等)以及可以体现岩石宏观特性的尺度(40μm~3),选用马尔可夫链—蒙特卡罗(MCMC)法并加以改进,分别构建各微观组分的三维模型,并将这些模型嵌套组合,最终获得包含导电性相关的矿物组分以及原始结构特征的页岩气储层微米级三维数字岩心。对建模方法和建模的结果进行了评价,结果表明建立的数字岩心模型可以进行页岩气储层导电性的数值模拟研究,也为页岩气储层其他物理性质的三维数字岩心建模提供了思路;提出了建模方法中存在的问题和不足,对以后的页岩气储层数字岩心建模方面的研究提出了建议。     

马尔可夫链蒙特卡罗模拟在储层反演中的应用

马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法是一种基于全局最优化技术进行地质统计学求解的方法。综合考虑地震数据、测井数据、岩性数据，对波阻抗、岩性概率分布的马尔科夫链进行蒙特卡罗模拟，从初始模拟结果出发，利用MCMC算法，模拟出多个波阻抗曲线，通过合成地震记录与实际地震记录剖面相关性，确定合理的储层参数，反演出空间上的波阻抗体及岩性体。最重要的质控手段是抽井检验，以保证模型的稳定性。MCMC方法在大芦湖油田樊18—3区块沙三中、沙三下亚段浊积砂体储层预测中取得了良好的效果。     

滨里海盆地盐下碳酸盐岩储层地震逐级预测方法

滨里海盆地在盐下石炭系发育台地相碳酸盐岩,以裂缝—孔隙型储层为主,非均质性强,具有岩性复杂多样、储层物性和厚度变化快、单层厚度小的特征。针对这些难点,提出了随机地震反演和地质统计学协模拟实现储层的岩性和物性逐级预测。首先采用基于马尔科夫链—蒙特卡罗算法(MCMC)的随机地震反演获得高分辨率波阻抗和岩性反演结果,然后通过云变换方法分岩性建立波阻抗和孔隙度关系,并结合地质统计学协模拟对储层的孔隙度进行预测。反演结果纵向分辨率高,能识别2m以内的薄储层,同时井间横向变化合理,真实地反映了碳酸盐岩储层变化特征。该方法能解决类似非均质性薄储层预测的地质问题。     

基于多尺度数据融合Markov链模型的岩性随机模拟

Markov链模型在储层随机建模中发挥着越来越重要的作用,但难以融合岩心、测井、地震等多尺度数据限制了它在实际中的应用。依据前人研究的结果,提出了将多尺度数据融入到Markov链模型中的相关方法和公式,即将大尺度数据作为条件数据以贝叶斯公式表达,同时利用公式将小尺度数据转换为井点硬数据。应用此方法对SL盆地Y地区过井剖面进行的岩性模拟表明,相对于无数据融合的方法,此方法能更加直观、准确地揭示薄岩性层的分布。     

滩海油田开发初期的地质建模研究

地质建模是油田开发的基础性工作,由于滩海油田特殊的地理位置条件,造成钻井少,各种资料获取、采集难度大,给处于开发初期的油田带来了较大挑战。以大港滩海关家堡开发区为例,提出在前期地质概念模型的指导下,多学科综合,应用随机模拟理论,采用储层约束反演与地质建模相结合,建立储层岩性模型,并在岩性模型的控制下实现储层参数建模,通过三维地质模型的建立,提取出沿设计井轨迹方向的预测曲线成果,指导复杂结构井的钻探,利用该建模思路与成果,大大降低了井间储层预测的不确定性与开发风险,现场实施效果显著,其建模方法对于类似滩海稀井网开发提供了很好的借鉴。     

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在油气田勘探评价和开发阶段，储层研究以建立定量的三维储层地质模型为目标，这是油气勘探开发深入发展的要求，也是储层研究向更高阶段发展的体现。油气藏描述的最终结果是油气藏地质模型，其核心是储层的地质模型，广义的储层模型包括构造模型、储层属性分布模型及流体分布模型，故应用地质、地震、测井、试井等资料建立广义的储层模型的过程实际上就是油气藏描述。在川西新场气田沙溪庙气藏的储层随机建模中，对非连续的类型变量（岩性）和连续的随机变量（储层参数），分别采用了序贯指示模拟方法和序贯高斯模拟方法。首先用序贯指示模拟方法求得砂体的空间展布，然后将泥岩范围屏蔽掉，只在砂岩范围内采用序贯高斯模拟方法对孔、渗、饱等参数进行模拟。应用Jason软件中的随机建模工具，建立了新场气田沙溪庙气藏储层定量的三维储层参数模型，实现了油气勘探开发深入发展的要求，也体现了储层研究向更高阶段的发展。     

基于马尔科夫链先验模型的贝叶斯岩相识别

基于贝叶斯判别法的基本理论,通过实际应用,文中归纳出基于马尔科夫链先验模型的贝叶斯判别法识别岩性的主要步骤：①选择确定关键井,联合应用岩心、测井信息定义岩相;②进行岩石物理分析,扩展训练数据,由测井数据合成地震属性,估算地震岩相的条件概率密度函数;③将测井数据得到的地震属性利用Backus平均进行尺度放大;④利用基于马尔科夫链先验模型的贝叶斯判别方法,得到样点的后验概率密度函数,从而获得岩相的最大后验概率解。为了验证方法的有效性,将该方法应用于模型数据和海上实际资料,并采用熵和贝叶斯分类混淆矩阵对加入马尔科夫链前、后的效果进行评价,得到了较好的岩相预测结果。     

基于马尔科夫修正的潜油泵灰色振动预测模型

针对潜油泵振动状态数据具有波动性的问题,建立了基于马尔科夫方法对灰色预测结果修正的预测模型。首先利用灰色等维新息GM(1,1)模型对样本数据进行灰色预测,然后根据状态实测数据与其灰色预测结果之间的误差百分比划分马尔科夫状态区间,建立马尔科夫状态转移概率矩阵。用马尔科夫状态转移概率矩阵和当前状态的误差百分比状态向量计算得到马尔科夫修正值,对灰色预测结果进行修正,实现对设备波动状态参数的预测。潜油泵振动状态数据的预测结果表明,基于马尔科夫修正的灰色预测模型不仅比马尔科夫预测模型和灰色预测模型具有更高的预测精度,而且对波动数据的变化趋势具有更高的灵敏度,能够及时反映波动的变化,从而提高了预测精度。     

功能测试条件下安全仪表系统失效概率预测方法

采用马尔科夫模型法对考虑功能测试条件的安全仪表系统的危险失效预测,提出了在线和离线功能测试下的状态转移矩阵。通过在线或离线状态下的状态转移矩阵,得到安全仪表系统功能测试后的状态,通过求解系统功能测试后的测试间隔内的平均要求时失效概率,进而得到衡量安全仪表系统安全性的安全完整性等级（SIL）指标。     

二次插值的时间域激电2.5维有限元数值模拟

通过研究基于三角单元二次插值的有限元2.5维时间域激电正演,引入Cole-Cole模型推导了2.5维复电阻率满足的边值问题,采用Guptasarma提出的滤波算法,实现了频率域激电到时域的转换;从刚度矩阵的特点出发、结合基于符号分析的线性方程组直接解法,设计实现了适合时间域2.5维激电正演的快速算法.该算法通过对计算区边界的近似处理,使处理后的刚度矩阵只与供电频率及波数有关,而与供电点位置无关,从而有效减少线性方程组直接解法中矩阵分解的工作量;设计了基于图论理论的矩阵重排与填入元分析算法,实现了高效的矩阵LDL^T分解;优化了计算流程,在正演计算过程中对于同一剖分结构只需进行一次符号分析,相同频率和波数条件下所有供电点只需一次LDL^T分解.最后,利用快速算法,研究了异常体的视电阻率、视极化率、视频散率等参数的异常特征.     

考虑水平井筒压力损失的数值模拟方法

水平井在油气田开发中的应用越来越广泛,但现有的水平井数值模拟方法存在以下问题:对水平井的处理较为简单,多没有考虑流体在水平井筒内的压力损失,由此所得的模拟计算结果与实际水平井结果存在着较大的差距.本文针对这一问题,在直井黑油模型的基础上建立了考虑水平井井筒压力损失的数值模拟模型,编制了水平井数值模拟软件;模型中考虑了流体在水平井筒内流动时四种压力损失(包括摩擦损失、加速损失、混合损失和重力损失)的影响,软件还可模拟计算地层的各向异性;考虑水平井筒压力损失后所求解的为“加边七对角稀疏矩阵”,本文还寻求了一种新的解法——分块矩阵乘法结合预处理共扼梯度法,试算表明该方法具有较快的收敛速度.最后应用所研制软件,对影响水平井产能、井筒压力损失、井底流压的参数进行了对比计算和分析,其结果对实际水平井优化设计具有一定的指导意义.     

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空间圆弧作为一种典型的井眼轨道模型,广泛应用于多目标井,分支井,侧钻井等三维井眼轨道设计,以及定向井、水平井和大位移井的调整轨道设计。由于三维井眼轨道的设计与计算通常都是在垂直剖面图和水平投影图上进行的,而空间圆弧在这两个平面上又都是像圆弧那样的简单的曲线形式,所以增加了问题的复杂性。由于这种原因,目前对空间圆弧轨道的计算多采用近似公式。文章结合井眼轨道的设计要求和空间圆弧的特点,提出了空间圆弧轨道上的坐标,井斜角,方位角,井斜变化率,方位变化率和装置角的计算公式。这些计算公式在理论上是精确解,具有普遍适用性、从而为空间圆弧轨道模型的进一步应用和三维井眼轨道设计奠定了基础。所有公式都通过算例进行了验证。     

混合概率模型驱动的叠前地震反演方法

叠前地震反演是获取复杂油气储层弹性参数、岩性及含流体性质的主要途径。常规的叠前地震反演往往将“弹性参数”、“离散岩性”和“流体因子”三者独立预测,通常忽视了储层岩性差异对弹性参数的影响,由此引入的先验信息误差会严重影响弹性参数、离散岩性及流体指示因子预测的精度。为此,考虑待反演模型参数的先验概率服从混合型概率密度分布,基于贝叶斯框架推导了由时域、频域地震、低频整合先验信息及已知模型数据点四类数据集协同约束的后验混合概率分布的显式解,将非线性边界约束算法引入叠前地震弹性参数反演中,缓解了模型反演出现不稳定解的问题;利用序贯模拟算法对后验概率密度函数随机采样,且对不同后验概率分量的模拟结果进行分类,发展了对地层连续“弹性参数”、“离散岩性”及储层“流体因子”的叠前地震同步预测方法。理论测试和实际应用验证了该方法在岩性预测和储层孔隙流体识别中的有效性和实用性。     

珠江口盆地XJ油田薄油层水平井三维地质导向技术

针对XJ油田薄油层厚度小、砂体展布特征不确定、岩性变化快和井眼轨迹出层风险大等问题,开展了薄油层水平井三维地质导向技术研究。通过沉积微相精细描述明确砂体展布特征,深入研究储层岩性特征,建立精细地质模型,并充分应用地层边界探测仪、结合其他测录井资料,准确判断井眼轨迹在目的层中的位置,预测地层变化情况。研究表明,XJ油田薄油层中浊积砂体多呈条带状分布,厚度大于前缘席状砂体,是水平井部署的有利相带;沉积微相分布对储层岩性有重要影响,沉积微相约束下建立的岩相模型能准确预测水平井所钻遇地层岩性;地层边界探测仪能获得井眼轨迹周围较大范围内的地质特征,可有效指导油层中的水平井钻进。该技术在XJ油田油层厚度小于5.00 m的3口薄油层水平井进行了应用,储层钻遇率均高于90%。研究与应用表明,XJ油田薄油层水平井三维地质导向技术应用效果良好,对其他地区的薄油层地质导向钻井具有很好的借鉴作用。      

A reservoir simulation approach for modeling of naturally fractured reservoirs

In this investigation, the Warren and Root model proposed for the simulation of naturally fractured reservoir was improved. A reservoir simulation approach was used to develop a 2D model of a synthetic oil reservoir. Main rock properties of each gridblock were defined for two different types of gridblocks called matrix and fracture gridblocks. These two gridblocks were different in porosity and permeability values which were higher for fracture gridblocks compared to the matrix gridblocks. This model was solved using the implicit finite difference method. Results showed an improvement in the Warren and Root model especially in region 2 of the semilog plot of pressure drop versus time, which indicated a linear transition zone with no inflection point as predicted by other investigators. Effects of fracture spacing, fracture permeability, fracture porosity, matrix permeability and matrix porosity on the behavior of a typical naturally fractured reservoir were also presented.