利用偽隨機路徑提高序貫指示建模精度

尹艷樹　張昌民　李少華

摘要：傳統序貫指示建模中產生隨機路徑時未能考慮條件數據，與實際地質研究不符，導致所建立模型不確定性增加。為此，結合沉積微相研究方法，在序貫指示建模中通過偽隨機路徑優先考慮條件數據點周圍待估點，利用條件數據確定信息減弱預測中的不確定性，提高建模精度。比較研究證明，利用偽隨機路徑的序貫指示建模能夠減弱傳統建模方法的不確定性，提高模型精度。

關鍵詞：偽隨機路徑；序貫指示建模；不確定性；地質模型

中圖分類號：TE122.2文獻標識碼：A

引言

儲層建模是油藏描述的核心，地質模型的建立可以分為確定性建模和隨機建模。油藏開發階段，尤其是我國陸相油藏開發中后期，儲層復雜性和非均質性特征增加了所建立地質模型的不確定性，使隨機建模逐漸成為開發階段建立精細地質模型的主流技術。而油藏開發階段資料豐度的增加使地下情況認識更清楚，儲層不確定性逐漸減少，尤其在相對密井網區，儲層分布特征相對確定，儲層建模中需要體現出儲層的確定分布特征，并利用確定信息提高井間儲層預測準確性。傳統序貫指示建模方法采取的是純隨機路徑，不能體現資料豐富程度對建模結果的影響，導致模擬實現仍具有較大的不確定性。偽隨機路徑的序貫指示建模方法通過優先考慮條件數據點周圍待估點，利用條件數據確定信息減弱預測中的不確定性。對序貫指示建模進行了改進，用偽隨機路徑替代了傳統的純隨機路徑。對比研究證明，偽隨機路徑確實提高了儲層建模精度。

1序貫指示建模原理及問題

序貫指示建模是通過隨機函數產生隨機路徑，在順序訪問的待估點處，采用合適的隨機函數建立待估點條件概率分布，利用蒙特卡羅抽樣獲得模擬值。對序貫指示建模方法的研究表明，隨機路徑不同將導致模擬某個節點時的條件數據空間配置不同，進而導致累積條件概率差異，因此，在相同的數據分布格局下，隨機路徑決定模擬實現的差異，不同隨機路徑將產生不同模擬結果。實際地質研究中，條件數據豐富區域其不確定性遠小于條件數據缺乏的區域，加之條件數據對預測過程存在影響，采取純隨機路徑方法進行儲層預測不符合實際研究過程，應根據條件數據分布對模擬過程進行約束，以減少模擬的不確定性，提高建模精度。

2偽隨機路徑及地質依據

隨機建模中采取準確的地質約束能夠提高建模精度，如沉積相帶控制、成因控制建模等，從綜合資料出發，結合經驗認識對建模進行有效控制(如砂體連通信息、砂體寬厚度、虛擬井等)。

沉積相研究過程中，繪沉積微相平面圖總由井點數據出發，結合砂體厚度、砂地比、相模式等信息，進行綜合沉積微相平面分布分析，即沉積微相平面分布預測中首先考慮井點(條件數據)，其次分析少井區，最后才對無井區進行推測。因此，沉積微相研究方法是充分利用現有井資料對沉積微相分布的最確定預測，再以此為基礎對無井區沉積微相預測進行指導和約束。

序貫指示建模對未知井區的預測是建立在條件數據和先期模擬結果基礎上的，在完全隨機路徑情況下，無條件數據區域的模擬是直接根據邊緣概率，利用蒙特卡羅隨機抽樣來獲得的，具有很大的不確定性，使數據稀少區域的模擬結果具有很強的不確定性。參考沉積微相研究思路，優先考慮條件數據豐富地區，并利用已有條件硬數據進行相鄰區域估計，降低模擬結果不確定性。因此，可以在序貫指示建模方法中加入此研究思路，即優先考慮條件數據區域的估計、隨后進行其他資料貧乏區域估計。對序貫指示建模方法進行改進，放棄傳統的純隨機路徑方法，采用偽隨機路徑方法：首先根據搜索范圍內條件數據的多少確定優先模擬網格，如果待模擬網格節點周圍條件數據最多，則此節點最先模擬；然后再在搜索范圍內沒有條件數據的待估點處采用純隨機路徑方法進行模擬。模擬步驟如下：①確定序貫指示建模模擬路徑，即根據條件數據，利用搜索策略確定偽隨機路徑，優先模擬搜索范圍內包含條件數據的待估點，并根據條件數據多少確定優先順序，如果相等，則隨機確定模擬次序，再采取純隨機路徑方法模擬剩余待估節點；②在待估點處，采用指示克里金方法估計待估點條件概率，建立累計概率分布；③蒙特卡羅抽樣，獲得模擬值；④轉向下一節點，并重復步驟②、③，直至所有節點被訪問，獲得一個模擬實現。

3方法比較

利用理論模型，對傳統的序貫指示建模和偽隨機路徑的序貫指示建模進行了比較研究。首先利用非條件模擬方法產生一個實現(圖la，網格大小均為100×100)，表示實際儲層展布情況。以此實現為基礎，利用數值化方法選取30個點，作為模擬的條件數據。再保證其他輸入不變，僅改變隨機路徑產生方式進行方法比較。從單個模擬實現結果看，純隨機路徑產生的實現結果分散性較大(圖1b)，而偽隨機路徑分散性相對較小(圖1c)，反映偽隨機路徑模擬結果相對較好。

單個模擬實現無法描述不確定性，分析2種不同方法的模擬效果，必須通過多個實現分析評價獲得。對模擬實現不確定性評價的方法之一是利用統計概率評價不確定性。分別做10個模擬實現，利用10個模擬實現計算砂泥巖出現概率，以此衡量模擬不確定程度。從出現砂巖概率小于75％的模擬圖可以看出：純隨機路徑方法的分布范圍大，分布相對離散；偽隨機路徑方法的分布區域小，分布相對集中；反映純隨機路徑方法的不確定性分布范圍廣，而偽隨機路徑方法的不確定性則相對弱些。進一步比較條件數據點對模擬不確定性的影響發現：偽隨機路徑方法在有條件數據點處其模擬不確定性較弱；而純隨機路徑方法的模擬實現仍然存在較強的不確定性(圖2圓圈部分)；證明偽隨機路徑優先考慮條件數據的影響，減弱了地質不確定性。

通過統計某一點出現砂、泥巖概率，對2種模擬方法不確定性進行了比較：概率為50％時，模擬結果不確定性最高，偽隨機路徑為198個模擬點，純隨機路徑為206個模擬點；概率大于75％時，模擬結果不確定性低，偽隨機路徑為1375個模擬點，純隨機路徑僅為1311個點。顯然，偽隨機路徑能夠降低模擬的不確定性，提高了儲層建模精度。

4結束語

隨機建模需要借助合理的地質約束提高建模精度，針對傳統序貫指示建模方法中純隨機路徑方法不確定性高的不足，參考傳統儲層微相研究思路，提出了偽隨機路徑的改進措施，通過優先考慮條件數據的確定信息，有效地減弱了預測過程中的不確定性。對比研究表明，偽隨機路徑的序貫指示建模方法較傳統隨機路徑序貫指示建模方法能夠明顯降低模擬的不確定性，提高儲層建模精度，對于生產實踐具有很好的實用意義，具有較高的推廣價值。

則[J]，石油大學學報，2001，25(1)：55—58

[3]廖新維，李少華，朱義清，地質條件約束下的儲集層隨機建模[J]，石油勘探與開發，2004，31(增刊)：92—94

[4]于興河，陳建陽，張志杰，等，油氣儲層相控隨機建模技術的約束方法[J]，地學前緣，2005，12(3)：237～244

[5]尹艷樹，吳勝和，翟瑞，等，港東二區六區塊曲流河儲層三維地質建模[J]，特種油氣藏，2008，15(1)：17～20

[6]尹艷樹，吳勝和，提高河流相儲層建模精度的河道中線約束方法[J]，大慶石油地質與開發，2007，26(6)：78—81

[7]毛治國，胡望水，余海洋，油藏地質模型研究進展[J]，特種油氣藏，2007，14(4)：6～12

[8]李少華，張昌民，彭裕林，等，儲層不確定性評價[J]，西安石油大學學報(自然科學版)，2004，19(5)：16—21

編輯董志剛