CN104331589B - 一种刻画河道宽厚规律性变化的建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刻画河道宽厚规律性变化的建模方法，属油藏描述技术领域；其特征在于包括如下步骤：1、河道中线的产生：2、确定河道的方向角和流向以及宽度、厚度变化趋势：3、建立河道中线上每一点处宽度、厚度的分布函数：4、根据分布函数随机抽样产生河道中线每一点处的宽度和厚度：5、建立河道三维模型。本发明根据河道宽度、厚度的变化趋势，构建河道中线上每一点处河道宽度和厚度的分布函数，通过随机抽样获取河道的宽度和厚度能够反映先验地质认识上的这种趋势，使模拟结果更加真实，能够提高模型精度，提高油气采收率。

Description

一种刻画河道宽厚规律性变化的建模方法

技术领域：

本发明涉及一种刻画河道宽厚规律性变化的建模方法，属油藏描述技术领域。

背景技术：

储层地质建模作为现代油藏描述研究的核心内容，国内外学者开展了大量的研究，其中C.V.Deutsch设计的基于目标的建模方法(Fluvsim)能够较好地表征不同储层结构单元的成因关系，是一种重要的河流相储层建模方法。国内在利用该算法描述复杂河道形态及预测河道储层分布方面有不少成功案例。在Fluvsim算法中，河道沿主流线的宽度和厚度都是在给定宽度和厚度的分布函数(如三角分布或正态分布)中通过随机抽样得到的。这样做能够保证河道宽度和厚度的分布在合理范围内，且符合先验的统计规律，但是无法刻画河道宽度和厚度沿主流线方向呈有规律性变化的情况，如当河道存在顺物源方向宽度变宽、厚度变薄的趋势的时候。这种河道宽、厚有规律性变化的情况在野外露头及井下资料都已经得到证实。例如吴胜和等根据野外现代冲积扇沉积考察，发现流沟沿主流线向下游方向有宽度变宽、厚度变薄的趋势。M.J.Pranter等在深水水道储层中也证实了这种规律性变化的存在。

鉴于现有河流相储层建模算法Fluvsim存在的上述问题，亟待研究一种新的河道建模方法，以解决当河道宽度、厚度呈规律性变化时合理刻画河道几何形态的问题。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种刻画河道宽厚规律性变化的建模方法,可根据河道宽度、厚度的变化趋势，构建河道中线上每一点处河道宽度和厚度的分布函数，使模拟结果更加真实，能够提高模型精度，提高油气采收率。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

本发明所提供的一种刻画河道宽厚规律性变化的建模方法,包括如下步骤：

1、河道中线的产生：

根据给定河道的方位角确定河道的起点所在的研究区边界，在研究区边界上随机产生一个河道起点位置，其坐标为P(X₁,Y₁)；再根据Ferguson周期性扰动模型产生河道中线下一个节点与其上一个节点组成的线段s的倾角φ(s)，其计算公式为：

式中：k＝2π/λ，λ为波长；

h为阻尼系数，0＜h＜1；

ε(s)为扰动值，通过一维高斯随机函数获取；

s为河道中线不同节点的距离；

φ(s)为线段s的倾角，即河道中线的走向；

下一节点的坐标位置为：

X_i+1＝X_i+s×Cos(φ(s))，Y_i+1＝Y_i+s×Sin(φ(s))

计算出河道所有中线节点位置的坐标值，完成河道中线的构建；

2、确定河道的方向角和流向以及宽度、厚度变化趋势：

以河道中线的中点为原点，建立XY坐标系，引入平面象限参数；根据河道的起始位置和结束位置所在的象限、以及河道的方位角，就可以确定河道的方向角和流向以及宽度、厚度的变化趋势；

3、建立河道中线上每一点处宽度、厚度的分布函数：

根据建立河道地质模型的需求，将河道平面上划分成网格，河道中线穿过m个网格，则河道中线上第i个网格上的初始河道宽度为K_i，

K_i＝W_min+(W_max-W_min)×(i-1)/(m-1)

式中：W_min为河道的最小宽度；

W_max为河道的最大宽度；

初始河道宽度的均值为：

初始河道宽度的标准偏差为：

在河道中线上的不同位置i，将初始河道宽度K_i当成期望值，以σ_w ²作为方差，即可以得到河道中线不同位置上河道宽度的正态分布函数(K_i,σ_w ²)；

由于河道厚度在顺物源方向变薄，构建河道中线上第i个网格的初始河道厚度T_i,

T_i＝T_max-(T_max-T_min)×(i-1)/(m-1)

式中：T_min为河道的最小厚度；

T_max为河道的最大厚度；

初始河道厚度的均值为：

初始河道厚度的标准偏差为：

在河道中线上的不同位置i，将初始河道厚度T_i当成期望值，以σ_t ²作为方差，即可以得到河道中线不同位置上河道厚度的正态分布函数(T_i,σ_t ²)；

4、根据分布函数随机抽样产生河道中线每一点处的宽度和厚度：

根据河道宽度的正态分布函数(K_i,σ_w ²)得到其累计概率分布函数，采用蒙特卡洛抽样得到不同网格的河道最终宽度；由于初始河道宽度K_i顺物源方向线性增加，因此，随机抽样得到的河道最终宽度具有总体顺物源方向增加的趋势；

同样，根据河道厚度的正态分布函数(T_i,σ_t ²)得到其累计概率分布函数，采用蒙特卡洛抽样得到顺物源方向的河道最终厚度；由于初始河道厚度T_i顺物源方向线性减小，因此，随机抽样得到的河道最终厚度具有总体顺物源方向变薄的趋势；

5、建立河道三维模型。

本发明与现有的技术相比，其有益效果在于，根据河道宽度、厚度的变化趋势，构建河道中线上每一点处河道宽度和厚度的分布函数，通过随机抽样获取河道的宽度和厚度能够反映先验地质认识上的这种趋势，模拟结果更加真实，能够提高模型精度，提高油气采收率。

附图说明：

图1为本发明河道中线的产生示意图。

图2为本发明河道的方向角和流向确定示意图。

图3为本发明的河道模拟结果对比图。

图3.a为原始Fluvsim算法的模拟结果，图3.b为本发明算法的模拟结果。

图4为本发明建立的流沟模型。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

实例数据来自克拉玛依油田三叠系克下组储层，研究对象为流沟构型单元，流沟为泛连通体内部的异常高渗带，呈窄条状，具河道几何形态，沿着物源方向存在宽度变宽，厚度变薄的趋势。

图4为利用油田实际数据采用本发明的方法建立的模型。

为了刻画出流沟构型单元的分布情况，建立了精细的地质模型，平面上网格的大小为5米×5米，垂向上按照0.125米等厚划分网格。

在进行详细地质研究的基础上，确定了流沟相关的输入参数：流沟方位角为300°、315°、330°的三角分布；物源为北西方向；流沟中线振幅为30米、40米、50米的三角分布；流沟中线波长为600米、700米、800米的三角分布；流沟厚度为0.2米、0.3米、0.4米的三角分布；流沟宽度为50米、60米、70米的三角分布。

利用本发明的方法建立了相应的三维地质模型。

图4为4张垂直方向的顺层切片，分别代表逐渐变深的第25、26、27、28层。

从图4中可以看出模拟结果比较好地刻画了流沟在宽度和厚度上的变化，流沟的形态和规模也得到了较好的再现。从图4.a及4.b中可以看出，流沟宽度具有从北到南变宽的趋势；从图4.a到图4.d，顺着流沟走向，流沟厚度越来越薄，第27层及28层流沟远端已经消失，而流沟近端仍存在，说明了流沟厚度的变化。本发明的方法很好地刻画了流沟宽度和厚度的这种变化趋势。

Claims (1)

1.一种刻画河道宽厚规律性变化的建模方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、河道中线的产生：

根据给定河道的方位角确定河道的起点所在的研究区边界，在研究区边界上随机产生一个河道起点位置，其坐标为P(X₁,Y₁)；再根据Ferguson周期性扰动模型产生河道中线下一个节点与其上一个节点组成的线段s的倾角φ(s)，其计算公式为：

$\mathrm{\φ}\left(s\right)+\frac{2h}{k}\frac{d\mathrm{\φ}\left(s\right)}{ds}+\frac{1}{k^2}\frac{d^2\mathrm{\φ}\left(s\right)}{{\mathrm{ds}}^2}=\mathrm{\ϵ}\left(s\right)$

式中：k＝2π/λ，λ为波长；

h为阻尼系数，0＜h＜1；

ε(s)为扰动值，通过一维高斯随机函数获取；

s为河道中线不同节点的距离；

φ(s)为线段s的倾角，即河道中线的走向；

下一节点的坐标位置为：

X_i+1＝X_i+s×Cos(φ(s))，

Y_i+1＝Y_i+s×Sin(φ(s))

计算出河道所有中线节点位置的坐标值，完成河道中线的构建；

(2)、确定河道的方向角和流向以及宽度、厚度变化趋势：

以河道中线的中点为原点，建立XY坐标系，引入平面象限参数；根据河道的起始位置和结束位置所在的象限、以及河道的方位角，就可以确定河道的方向角和流向以及宽度、厚度的变化趋势；

(3)、建立河道中线上每一点处宽度、厚度的分布函数：

根据建立河道地质模型的需求，将河道平面上划分成网格，河道中线穿过m个网格，则河道中线上第i个网格上的初始河道宽度为K_i，

K_i＝W_min+(W_max-W_min)×(i-1)/(m-1)

式中：W_min为河道的最小宽度；

W_max为河道的最大宽度；

初始河道宽度的均值为：

$\stackrel{\‾}{K}=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{K}_i$

初始河道宽度的标准偏差为：

${\mathrm{\σ}}_w=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{(K_i-\stackrel{\‾}{K})}^2}$

在河道中线上的不同位置i，将初始河道宽度K_i当成期望值，以σ_w ²作为方差，即可以得到河道中线不同位置上河道宽度的正态分布函数(K_i,σ_w ²)；

由于河道厚度在顺物源方向变薄，构建河道中线上第i个网格的初始河道厚度T_i,

T_i＝T_max-(T_max-T_min)×(i-1)/(m-1)

式中：T_min为河道的最小厚度；

T_max为河道的最大厚度；

初始河道厚度的均值为：

$\stackrel{\‾}{T}=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{T}_i$

初始河道厚度的标准偏差为：

${\mathrm{\σ}}_t=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{(T_i-\stackrel{\‾}{T})}^2}$

在河道中线上的不同位置i，将初始河道厚度T_i当成期望值，以σ_t ²作为方差，即可以得到河道中线不同位置上河道厚度的正态分布函数(T_i,σ_t ²)；

(4)、根据分布函数随机抽样产生河道中线每一点处的宽度和厚度：

根据河道宽度的正态分布函数(K_i,σ_w ²)得到其累计概率分布函数，采用蒙特卡洛抽样得到不同网格的河道最终宽度；

根据河道厚度的正态分布函数(T_i,σ_t ²)得到其累计概率分布函数，采用蒙特卡洛抽样得到顺物源方向的河道最终厚度；

(5)、建立河道三维模型。