更新时间：2024-01-31 00:16
地质建模是在将地质，测井，地球物理资料和各种解释结果或者概念模型进行综合分析的基础上，利用计算机图形技术，生成的三维定量随机模型。
一、概述
因此地质建模是一个涉及地质学、数据/信息分析、计算科学的交叉性的综合学科，或者说是一个整合各种学科的学科。这样建立的地质模型汇总了各种信息和解释结果。所以是否了解各种输入数据/信息的优势和不足是合理整合这些数据的关键。我们的储层一般都会有多尺度上的非均质性和连续性，但是由于各种原因我们不可能直接测量到所有的这些细节。
那么借助于地质统计技术来生成比较真实的，代表我们对储层非均质性和连续性的认识的模型是一个比较有效的研究储层的手段。同一套数据可以生成很多相似的但是又不同的模型，这些模型就是随机（stochastic）的。
那么什么是地质模型呢？地质模型是一个三维网格体。这些网格建立在surface，断层和层位的基础之上。它决定了储层的构造和几何形态。网格中的每一个节点都有一系列属性，比如孔隙度，渗透率，含水饱和度等等。一般来说，节点的尺度为200英尺×200英尺×1英尺。不过具体的模型节点尺度要取决于油田的大小，要解决的关键地质问题的尺度以及模型的商业用途。不同情况下建立的地质模型节点尺度会有很大差别。地质模型的建立可以细分为三步：建立模型框架，建立岩相模型，建立岩石物性模型。
前面已经提到地质模型是各种信息和解释结果汇总的地方，那么地质建模的输入数据就要尽量包括已有的资料。通常这些资料有：
1、地震资料和解释结果这包括地震层位，断层，地震相，岩石类型，岩石属性；
2、测井/岩心资料和解释结果这包括tops，连井剖面，岩性，岩相，岩石物性；渗透率；油气水界面；各种分布图比如直方图，散点图；空间连续性，比如垂向半变谱（semivariogram）。
3、概念模型/analog资料包括沉积相模型；沉积体叠置关系；泥岩分布特征；沉积体的大小，百分比以及属性直方图；空间连续性-横向半变谱（semivariogram）。
很多人并不重视这最后一类资料，即概念模型/analog资料。也就是说他们忽略了要把储层的概念模型转换成数值模型，再把这个数值模型整合到最后的地质模型中去。
已建成的地质模型可以为我们提供很多信息。首先是储层地质的三维可视化。我们可以看到储层的地质三位空间分布，变化，也可以制作二维的图片比如构造图，等厚图，岩相分布图等。其次是它为我们提供了一套有机融合在一起的数据体，因为建模过程就是各种数据的融合过程。第三，它是我们进行储层分析的平台。从地质模型我们通过分析可以得到粗至储层的平均砂泥比，平均孔隙度等储层平均值，也可以得到细至储层的kv/kh，各项异性等信息。这些定量分析可以大大提高我们对储层的认识。
二、地质模型的应用
地质模型的主要用途有以下几种：
1、为油藏数值模拟提供三维地质数据体。因为控制油藏流体流动的许多因素来自于储层的地质特征。在许多情况下正是因为油藏工程师需要准确预测油藏的生产情况，我们才进行储层建模。地质模型的网格一般都比油藏数值模型的网格要细，所以地质模型在输入数值模拟器之前需要经过一个网格粗化过程。在网格粗化过程中，如何保留住小尺度地质特征对流体的影响是一个关键。如果网格粗化过程过滤掉/忽略了小尺度地质特征对流体的影响，那么这个粗化的地质模型并不能代表原来的精细地质模型，可想而知用这个变形的地质模型进行数值模拟，其结果的参考价值也就大大降低。
2、用来计算含油气孔隙体积，或者储量。与二维模型相比，三维地质模型具有独特的优势，可以用来计算比较真实的孔隙体积，它也可以用来计算油田储量。在某些情况下，油田开发和生产阶段需要一个严格的储量计算，这可以通过地质建模得到。
3、帮助布井。地质模型可以用来优化评价井的数目和其井位部署；我们也可以从地质模型识别出储层的“sweetspots”，或者计算单井的可产出量；通过三维地质模型，我们可以设计井的钻探轨迹以钻遇单个砂体，或者对井位部署/钻探轨迹vs。油气目标层进行详细的三维空间分析。这样就会减少钻遇差储层的机会。当然地质模型对布井的价值完全取决于模型本身的准确度。如果地质模型几乎没有整合可靠的数据（harddata，如井资料）或者模型所依据的地质概念并不可靠（还属于推测阶段），那么这样建立的地质模型对详细布井并没有多大帮助。随着井资料的增多和地质概念的成熟，地质模型的价值也会增加。
4、进行断层封堵分析和预测。地质模型把构造和地层格架结合到一起，这有利于我们进行断层的封堵性预测。一般来说断层的封堵有两种情况：一是断层两边砂岩对砂岩接触面的减少，二是断层处由于断层泥的存在，其对流体的传导性降低。我们可以通过计算断层的垂向和横向上的断距，或者计算砂岩对砂岩的叠置关系，或者估算断层泥存在的可能性及其影响来预测断层的封堵性。实际上，断层的封堵性预测工作很复杂，需要大量的解释和对比校对，目前这是一个比较热门的研究课题。
5、进行油田监测。无论是一次采油阶段还是二次采油阶段，地质模型都是一个监测油田含水饱和度的有效工具。地质模型可以用来监测油藏的动态。
6、有效的交流平台。地质模型的存在，为地质师、油藏工程师、钻井师提供了一个交流的平台。这些不同领域的工作人员关心的问题不同，行业语言也不尽相同，但是当他们聚集在一起对着同一个地质模型进行交流的时候，相同的讨论目标（这里指地质模型）会促进他们之间的相互理解，同时地质模型的可视化也可以提高他们对油藏的认识。当然模型的可视化也可以帮助我们QC地质模型。如果看到很奇怪的特征就说明模型的什么地方出错了。
从地质模型的这些作用我们可以看出地质建模贯穿在油田勘探开发的各个阶段。一个油田的生命周期通常可以划分为四个阶段：勘探评估阶段，开发规划阶段，油田开发初期，油田开发晚期。不同阶段要解决的问题不同，所以建模的精细度也不一样。从勘探时起到开发晚期，模型的精度不断增加。
在勘探评估阶段，要解决的主要问题通常是：油藏有多大？具有商业价值吗？主要的不确定因素是什么？地质建模工作者要回答这些问题，帮助公司决策者做出正确的决定。在这种情况下，很多人认为要把模型建的足够精细以减少技术上的失误，从而为决策者提供一个完美的参考模型。其实如果把很多细节都包括到模型中去，反而为妨碍我们对主要地质参数的不确定性分析，这样也会导致不明智的决策。所以说精细并不意味着准确。这个阶段的地质模型应该着重于确定油藏的总容量（确定控制油藏的地层或构造界面）。在尺度上只要划分出第3和第4级的层序地层界面就行了。至于岩石物性，给模型选区一个合理的平均值也足够了。这个阶段的重要任务是作储层主要参数（如平均孔隙度）的不确定性分析。
在开发规划阶段，我们一般需要弄清油藏的驱动机制，比如是否有底水。需要钻什么样的井，钻多少口井等问题。这时候的地质模型就要在勘探阶段模型的基础上进一步细分，划分出主要的流体流动单元。这种划分应该基于层序-地层格架，而非岩性地层。这时的模型一般需要划分出第4至第6级层序地层界面。如果有断层的话也应该简单的包括到模型中去。岩石物性用平均值就行了。
开发初期，我们关心的问题是在那里布井位，如何优化开发方案。也就是说我们想把井钻在最理想的地方。这一阶段的地质模型需要进一步细分层内的地层单元或流动单元。详细描述储层的地质构造。到了开发晚期，要解决的主要问题是：剩余油在哪儿，如何把他们有效地开采出来。这时候往往需要把整个油田的模型细分成多个独立的小模型。模型需要很高精细度，一般会划分到第7级层序界面，比如单个河道，但个流动单元。这时的模型需要整合生产资料，也就是说需要进行历史拟合。这样地质模型的不确定性才会进一步降低，而预测功能相应增强。
由于地质模型信息量丰富，它有很多用途，而且地质建模贯穿在油田勘探开发的各个阶段。当然各个阶段关心的问题不同，建模的侧重点也不一样。下一节将介绍地质模型的用途和油田不同时期地质建模的特点。
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国内主要的三维地质建模学者有毛先成，邹艳红，张宝一等。