三维地质建模在油气勘探中的方法应用

王小嘉

摘  要：建立定量的油藏三维地质模型是当今开发地质学研究的热点和难点之一，其目的就是应用油气勘探、开发过程中获得的地震、测井、测试、钻井以及开发动态等资料，从不同侧面对油藏特征进行精细描述和预测。笔者经过大量的文献查阅与实际调研，认为三维地质建模的用途是：①真三维的立体场景;②精准的储量计算;③平、剖面构造形态相容并联动编辑;④多源、异构数据的集成与同化;⑤各种三维空间分析与过程模拟;⑥便于向客户与领导介绍复杂的地质条件。

关键词：三维地质建模;地质调查;油气勘探;油藏特征

1 引言

三维地质建模是运用计算机技术，在虚拟三维环境下，将空间信息管理、地质解译、空间分析与预测、地学统计、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来，并用于地质分析的技术。三维地质建模的相关技术在20世纪80年代就开始研究，加拿大学者在20世纪90年代初提出“三维地质建模”这个概念;法国学者提出的离散光滑插值方法促进了这一技术走向成熟。

三维地质建模在强大的应用需求牵引以及计算机硬/软件、三维几何造型等相关学科发展的促进。下，在这二十多年的时间里得到了飞速发展。三维地质建模在油气勘探领域最先得到应用，然后向其他相关领域扩展应用。该技术是中国“三维地质填图”以及“玻璃地球”国家战略的支撑技术之一，是地质大数据时代多源异构数据的整合平台。国内学者也对三维地质建模的理论与技术进行了不懈的探索。三维地质建模从软件开发到应用实践近年来都出现了较好的发展势头，但也存在很多急需解决的问题。

2 三维地质建模在油气勘探中的方法应用

2.1 三维地质建模的用途

三维地质建模技术具有广阔的应用领域，包括区域地质调查、矿产资源勘探、矿井设计、矿井生产管理、城市地质勘探与城市区地下空间管理、水文地质、工程地质、环境地质、地震预报等众多在国民经济中起支撑作用的行业，凡是与地下探测、地下工程、地下空间管理有关的行业与领域都可借助于三维地质建模工具，提升该学科领域的科学技术能力。

三维地震数据蕴含着丰富的有关地下岩性、物性和流体等方面的空间分布信息，随着三维地震各类属性分析和反演技术的发展，这些信息得以被充分挖掘，但是现阶段这些信息在油气藏开发过程中并没有得到充分的利用。

实践表明，遵从由地震到油气藏再回到地震的井、震、藏一体化研究方法更有利于充分发挥三维地震技术在油田挖潜中的作用，并深化各专业间的合作、提高勘探开发效率，使得油气藏开发效益最大化。

2.2 基于高分辨率反演的三维地质建模方法

传统三维地质建模和油气藏数值模拟中用到的主要是地震油气藏描述的二维构造研究成果，对于蕴含着丰富地质信息的各類三维地震属性体、反演体并没有得到充分利用。为此可以采用岩石物理分析、地震反演、地质建模和油气藏数值模拟等多学科一体化的研究方法，将三维地震反演得到的岩性体、物性体等成果通过三维数据体的时深转换直接用于地质建模。并且不经过模型粗化、将这些储层参数体采样到油气藏模型的每个网格，从而得到深度域的属性模型，直接用于后续的油气藏数值模拟。该流程在地质统计学反演完成后，首先针对各类属性的多个等概率模型与测井、已知地质信息进行综合对比和地下地质情况的不确定性分析，针对模型进行初步的优选。随后通过油气藏生产历史拟合的优化来进行模型的迭代优选，从而实现地震反演、地质建模和气藏模拟的循环反馈、不断优化。

该研究方法不但能够提高三维地震信息的利用率，而且同时提高了地质建模和气藏模拟的精度以及剩余油分布预测的准确性，真正实现了岩石物理、地震、地质、油气藏多学科的一体化研究。

2.3 不同偏移距地震道的频谱均衡

高精度三维地质建模的输入信息主要来自测井曲线、三维地震和地质认识等几个方面，其中井间信息主要来自于三维地震数据，其资料质量和可靠性是保障后续研究成果质量的基础。

由于地层对地震信号的吸收作用和处理过程中动较拉伸效应的存在，造成远道地震波波形畸变，使得不同偏移距表现出不同的频谱特征。偏移距越大则其频谱能量分布的频段范围就越大，导致AVO分析不够稳定、影响后续的叠前地震属性分析及反演效果。

2.4 三维数据体精细时深转换技术

三维数据体的时深转换是应用地震反演数据体直接建立深度域三维地质模型的关键，其要求三维速度模型不但对于控制层面要有精确的平均速度，而且层间也要有精细的速度结构。

常规时深转换方法大多数都是针对二维构造面的时深转换需求提出的，难以满足三维数据体精细时深转换的要求。尤其对于控制层之间的地层，其钻井与三维地震深度难以精确匹配，导致关于其储层连通性的认识不够准确，从而制约了蕴含着丰富的有关岩性、物性、流体信息的三维地震各类属性体在油气田开发阶段的充分利用。同时地震深度偏移成像数据的地层深度与测井曲线的深度难以准确对齐，存在较大井震深度差，无法满足井震精细匹配的要求。为了使得地震反演成果在深度域与测井的深度准确对应需要针对三维体的时深转换方法进行深入研究，但这方面相关的研究和探索鲜见报道，这也需要以后的研究人员进一步研究。

3 结束语

从三维地质建模在油气勘探中的各种方法可以看出，建模的方法在未来的地质勘探与油藏特征分析中有着极大的用处，可以通过三维地质建模技术，对不同地质背景下的油藏进行进一步的剖析，技术进步带来了油气勘探的飞跃，而油气勘探的飞跃也必将进一步反哺我国相关技术的继续发展。

参考文献

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