使用多點模擬的儲層建模的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于儲層建模的方法。更具體而言，用于使用具有2D訓(xùn)練圖像的多點 模擬建模3D儲層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在石油和天然氣工業(yè)中，將流動模擬廣泛地用于預(yù)測儲層性能，在許多情況下，其 通過諸如相（facies)、孔隙度以及滲透率的儲層特性的分布被控制。
[0003] 例如SGSM(序貫高斯模擬）和SISM(序貫指示模擬）的基于變差函數(shù)的算法 通過占空間連續(xù)性的現(xiàn)有變差函數(shù)模型產(chǎn)生逐像素的巖石物理分布，并且能夠調(diào)節(jié)各種類 型的數(shù)據(jù)，諸如井?dāng)?shù)據(jù)、2D 或 3D 趨勢信息（Goovearts，1997;Deutsch and Journel，1998; Remy et al.，2009)。然而，這些算法僅重現(xiàn)2-點統(tǒng)計、直方圖以及變差函數(shù)，這些不足以 產(chǎn)生復(fù)雜的地質(zhì)特征，諸如裂片和溝道。
[0004] 基于對象或布爾（Boolean)算法（Haldorsen and Chang, 1986 ; Lantuejoul, 2002 ;Maharaja, 2008)可以通過將給定形狀的整個對象下降到模擬網(wǎng)格產(chǎn)生 更好的地質(zhì)圖形。這些算法根據(jù)形狀、尺寸、各向異性、彎曲度以及與其它對象的交互作用 (侵蝕和重疊）參數(shù)化對象。為了匹配預(yù)期的相比例和支持條件（conditioning)數(shù)據(jù)，使 用迭代過程去除、代替以及改變先前下降的對象。然而，當(dāng)井空間小于對象尺寸時，迭代過 程產(chǎn)生問題。該情形隨著密集的井、2D或3D軟數(shù)據(jù)以及其它詳盡的信息變得更糟。
[0005] 基于變差函數(shù)和基于對象的算法的劣勢觸發(fā)多點地質(zhì)統(tǒng)計模擬（mps) (Journel，1992)。采用mps，模擬沿訪問所有模擬節(jié)點的隨機路徑逐像素地進(jìn)行。代替從現(xiàn) 有變差函數(shù)模型借用統(tǒng)計，在mps中的局部條件概率被提升作為來自給定的訓(xùn)練圖像（TI) 的條件比例。訓(xùn)練圖像為示出諸如被認(rèn)為在現(xiàn)實中盛行的對象的幾何結(jié)構(gòu)、紋理以及分布 的地質(zhì)圖形的地質(zhì)概念模型。
[0006] SNESIM (單一正規(guī)方程模擬（single normal equation simulation))為被 開發(fā)以處理諸如巖相的分類變量的第一個實用的mps算法（Strebelle，2000)。后來， FILTERSIM(基于濾波器的模擬）算法被用于模擬諸如孔隙度和滲透率的連續(xù)性變量的分 布（Zhang 2006)〇
[0007] 為了執(zhí)行mps模擬以產(chǎn)生3D地質(zhì)特征，需要3D訓(xùn)練圖像。實際上，TI被從露出 地面的巖層、空中照片，或甚至通過地質(zhì)學(xué)家的刷涂獲得，其通常是2D的。對于地質(zhì)學(xué)家如 何使用2D圖產(chǎn)生3D TI和如何從2D TI模擬3D mps模型變得具有挑戰(zhàn)性。
[0008] 如何從2D圖重建3D結(jié)構(gòu)在各領(lǐng)域為感興趣的話題，諸如圖像處理、材料工程、巖 石物理學(xué)以及石油工程。已經(jīng)提出若干方法，其可以被分類到四組：簡單堆棧、基于統(tǒng)計、基 于過程以及基于mps。
[0009] 簡單堆棧方法組合一系列的2D部分到3D圖像。這些2D部分可以從實驗室照 片（Dullien, 1992 ;Tomutsa and Radmilovic, 2003)或從X-射線計算機斷層掃描圖像 (Dunsmuir et al·，1991 ;Fredrich 1999)直接獲得。通常，這些方法需要費力操作并且非 常耗時，因此其不適于日常應(yīng)用。
[0010] 基于統(tǒng)計的技術(shù)使用一些統(tǒng)計測量描述3D模型，例如直方圖和2-點校正函數(shù)。 然后，基于統(tǒng)計技術(shù)相對于使用隨機過程的統(tǒng)計測量重建2D模型，諸如模擬退火（Yeong and Torquato, 1998)、截斷高斯模擬（Biswal and Hilfer, 1999)以及滲流系統(tǒng)（Daian et al.，2004)。統(tǒng)計測量可以來自一些經(jīng)驗關(guān)系（Ioannidis et al.，1996)或被從公知的2D 圖像獲得（Quiblier，1984)。使用基于統(tǒng)計技術(shù)的主要缺陷為難以重現(xiàn)感興趣變量的長距 離連接。
[0011] 基于過程的算法通過建模其地質(zhì)過程重建3D多孔介質(zhì)（Bryant and Blunt, 1992 ; Biswal et al·，1999 ;Pilotti, 2000)。該方法對于特定地質(zhì)的系統(tǒng)能夠重現(xiàn)長距離連接。 然而，當(dāng)沉降過程變得復(fù)雜并且/或涉及不規(guī)則對象形狀時，例如碳酸鹽系統(tǒng)，基于過程的 算法遭遇困難。而且，基于過程的訓(xùn)練圖像對于mps模擬不平穩(wěn)。
[0012] 近年來，已經(jīng)使用用于使用2D圖的3D圖像構(gòu)造的mps算法作為輸入訓(xùn)練圖像。 Okabe和Blunt (2005)提出一種使用SNES頂算法用于孔隙空間重建的方法。假設(shè)多孔介 質(zhì)為各向同性，在SNESM模擬期間每個X/Y/Z方向中，使用2D部分圖像用于提供孔隙空間 圖形（patter)。Zhang等人（2008,2009)提出另一種使用SNESM算法用于產(chǎn)生3D孔隙空 間圖像的方法。在該方法中，順序模擬每個水平層。在完成一層的模擬之后，在那層中使用 模擬代替訓(xùn)練圖像。使用預(yù)定模板從訓(xùn)練圖像到下一個模擬層來采樣數(shù)據(jù)。最后，使用新 的TI和采樣的硬數(shù)據(jù)執(zhí)行SNESIM模擬。新提出的基于mps方法可以重現(xiàn)長距離連接，但 是被從地質(zhì)過程的現(xiàn)有知識免除。
[0013] 上文討論的所有方法集中于微尺度，諸如3D多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)和材料微觀結(jié)構(gòu)。因 此，需要用于宏觀尺度mps算法的出現(xiàn)以用2D訓(xùn)練圖像產(chǎn)生3D儲層分布（相、孔隙度、滲 透率）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 在實施例中，一種用于建模儲層的方法包括：接收和加載數(shù)據(jù)；產(chǎn)生具有多個層 的3D網(wǎng)格；對于每一層，順序產(chǎn)生2D網(wǎng)格；對于第一層，重建或模擬2D圖像；從所述第一 層的所述2D圖像的采樣數(shù)據(jù)；對于所有其它層，從所述2D網(wǎng)格采樣數(shù)據(jù)；將采樣的數(shù)據(jù)設(shè) 置為硬數(shù)據(jù)；進(jìn)行基于濾波器的模擬以調(diào)節(jié)所述硬數(shù)據(jù)；以及將所述基于濾波器的模擬從 所述2D網(wǎng)格復(fù)制到所述3D網(wǎng)格。
[0015] 在另一實施例中，一種用于建模儲層的方法包括：接收和加載數(shù)據(jù)；產(chǎn)生具有多 個層的3D網(wǎng)格；對于每一層，順序產(chǎn)生2D網(wǎng)格；獲取目標(biāo)相比例；從所述2D網(wǎng)格采樣所述 數(shù)據(jù)，其中所述采樣為點采樣、地質(zhì)體采樣或混合采樣；進(jìn)行單一正規(guī)方程模擬以調(diào)節(jié)所述 數(shù)據(jù)；以及將所述基于SNESM的模擬從所述2D網(wǎng)格復(fù)制到所述3D網(wǎng)格。
【附圖說明】
[0016] 本發(fā)明連同及其進(jìn)一步優(yōu)勢通過參考結(jié)合附圖的下文說明書被最好得理解，其 中：
[0017] 圖l(a)-l(c)示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的各種圖像：(a)2D訓(xùn)練圖像；(b)良 好的3D訓(xùn)練圖像；（c)欠佳的3D訓(xùn)練圖像。
[0018] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的2D連續(xù)訓(xùn)練圖像。
[0019] 圖3(a)_3(b)示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用隨機采樣的最終3D實現(xiàn)：(a)原始 3D實現(xiàn)；(b)去噪實現(xiàn)。
[0020] 圖4(a)-(d)示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)和模擬實現(xiàn)的硬樣品：（a) 從層1采樣的硬數(shù)據(jù)；(b)在層2中的2D實現(xiàn)；（C)從層2采樣的硬數(shù)據(jù)；（d)在層3中的 2D實現(xiàn)。
[0021] 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的直接使用2D訓(xùn)練圖像模擬的實現(xiàn)。
[0022] 圖6(a)_6(b)示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用基于直方圖采樣的最終3D實現(xiàn)： (a)原始3D實現(xiàn)；(b)去噪實現(xiàn)。
[0023] 圖7(a)_(b)示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用隨機采樣選項和數(shù)據(jù)突變的實現(xiàn)： (a) 沒有突變；(b)突變20%樣品；（c)突變30%樣品；（d)突變40%樣品。
[0024] 圖8(a)_(d)示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用隨機采樣選項的實現(xiàn)：(a) 100樣品； (b) 200 樣品；（c) 300 樣品；(d) 400 樣品。
[0025] 圖9示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的直接使用2D訓(xùn)練圖像模擬的實現(xiàn)。
[0026] 圖10(a)_(b)示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用常規(guī)網(wǎng)格采樣和數(shù)據(jù)突變的實現(xiàn)： (a)沒有突變；(b)突變30%樣品。
[0027] 圖11 (a)-ll(e)示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用兩相訓(xùn)練圖像的采樣的地質(zhì)體 (geobody)測試。
[0028] 圖12示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用三相圖像的地質(zhì)體抽樣。
[0029] 圖13 (a)-13(b)示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的最終3D實現(xiàn)和直接使用給定的2D兩 相訓(xùn)練圖像模擬的一個實現(xiàn)：(a)使用新工作流程的實現(xiàn)；(b)使用2D TI的直接模擬。
[0030] 圖14示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的2D三相訓(xùn)練圖像。
[0031] 圖15(a)_15(d)示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的直接使用給定的2