[发明专利]使用多点模拟的储层建模

说明书

技术领域

本发明涉及用于储层建模的方法。更具体而言，用于使用具有2D训练图像的多点模拟建模3D储层的方法。

背景技术

在石油和天然气工业中，将流动模拟广泛地用于预测储层性能，在许多情况下，其通过诸如相(facies)、孔隙度以及渗透率的储层特性的分布被控制。

例如SGSIM(序贯高斯模拟)和SISIM(序贯指示模拟)的基于变差函数的算法通过占空间连续性的现有变差函数模型产生逐像素的岩石物理分布，并且能够调节各种类型的数据，诸如井数据、2D或3D趋势信息(Goovearts,1997；Deutsch and Journel,1998；Remy et al.,2009)。然而，这些算法仅重现2-点统计、直方图以及变差函数，这些不足以产生复杂的地质特征，诸如裂片和沟道。

基于对象或布尔(Boolean)算法(Haldorsen and Chang,1986；Lantuejoul,2002；Maharaja,2008)可以通过将给定形状的整个对象下降到模拟网格产生更好的地质图形。这些算法根据形状、尺寸、各向异性、弯曲度以及与其它对象的交互作用(侵蚀和重叠)参数化对象。为了匹配预期的相比例和支持条件(conditioning)数据，使用迭代过程去除、代替以及改变先前下降的对象。然而，当井空间小于对象尺寸时，迭代过程产生问题。该情形随着密集的井、2D或3D软数据以及其它详尽的信息变得更糟。

基于变差函数和基于对象的算法的劣势触发多点地质统计模拟(mps)(Journel,1992)。采用mps，模拟沿访问所有模拟节点的随机路径逐像素地进行。代替从现有变差函数模型借用统计，在mps中的局部条件概率被提升作为来自给定的训练图像(TI)的条件比例。训练图像为示出诸如被认为在现实中盛行的对象的几何结构、纹理以及分布的地质图形的地质概念模型。

SNESIM(单一正规方程模拟(single normal equation simulation))为被开发以处理诸如岩相的分类变量的第一个实用的mps算法(Strebelle,2000)。后来，FILTERSIM(基于滤波器的模拟)算法被用于模拟诸如孔隙度和渗透率的连续性变量的分布(Zhang 2006)。

为了执行mps模拟以产生3D地质特征，需要3D训练图像。实际上，TI被从露出地面的岩层、空中照片，或甚至通过地质学家的刷涂获得，其通常是2D的。对于地质学家如何使用2D图产生3D TI和如何从2D TI模拟3D mps模型变得具有挑战性。

如何从2D图重建3D结构在各领域为感兴趣的话题，诸如图像处理、材料工程、岩石物理学以及石油工程。已经提出若干方法，其可以被分类到四组：简单堆栈、基于统计、基于过程以及基于mps。

简单堆栈方法组合一系列的2D部分到3D图像。这些2D部分可以从实验室照片(Dullien,1992；Tomutsa and Radmilovic,2003)或从X-射线计算机断层扫描图像(Dunsmuir et al.,1991；Fredrich 1999)直接获得。通常，这些方法需要费力操作并且非常耗时，因此其不适于日常应用。

基于统计的技术使用一些统计测量描述3D模型，例如直方图和2-点校正函数。然后，基于统计技术相对于使用随机过程的统计测量重建2D模型，诸如模拟退火(Yeong and Torquato,1998)、截断高斯模拟(Biswal and Hilfer,1999)以及渗流系统(Daian et al.,2004)。统计测量可以来自一些经验关系(Ioannidis et al.,1996)或被从公知的2D图像获得(Quiblier,1984)。使用基于统计技术的主要缺陷为难以重现感兴趣变量的长距离连接。

基于过程的算法通过建模其地质过程重建3D多孔介质(Bryant and Blunt,1992；Biswal et al.,1999；Pilotti,2000)。该方法对于特定地质的系统能够重现长距离连接。然而，当沉降过程变得复杂并且/或涉及不规则对象形状时，例如碳酸盐系统，基于过程的算法遭遇困难。而且，基于过程的训练图像对于mps模拟不平稳。