动态约束的随机建模方法及装置与流程

本发明涉及精细气藏描述领域，特别涉及一种动态约束的随机建模方法及装置。

背景技术：

精细气藏描述是在油气田正式开发方案实施后，开发基础井网全部完钻的新增资料基础上进行的。精细气藏描述的主要任务是对气藏地质的再认识，落实构造、断层、气层分布状况及砂体连通、油气水界面、储层参数等，检查开发方案设计的符合性，完善地质模型，从而为储量复算、射孔、井别调整等提供地质依据。精细气藏描述的最终成果是建立开发初期的地质模型。

目前基于国内外储层建模技术发展与应用现状而言，现有的每种建模方法均具有一定的适用条件，每种建模资料也有一定的局限性，储层模型存在着不确定性高及通用性差的问题。相对而言，目前适用性较广的为随机建模。随机建模的一般流程是根据实际测试资料解释结果验证并校正参数解释公式，建立单井属性参数解释模型；依据垂向分小层、最小厚度、网格厚度，充分体现非均质性和工区地质模式，测井解释数据粗化到网格进行相应数据体二次变量(地震属性或者反演数据体以及沉积相模型数据体等)以及趋势约束限制建立参数三维模型。

在上述随机建模的过程中，往往会忽略实际生产过程中的生产动态数据等动态约束条件的影响，从而造成模型的不够准确，与实际情况存在一定的误差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种动态约束的随机建模方法及装置，能够结合实际生产过程中的生产动态数据等动态约束条件的影响，提高气藏地质建模的精度，实现精细气藏描述，为气藏开发提供技术支持。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种动态约束的随机建模方法，包括：

通过不稳定试井确定气井有效控制范围，并通过井间连通性分析获得第一砂体规模，将所述气井有效控制范围和第一砂体规模作为早期约束，建立初始储层模型；

建立有效渗透率与单位有效厚度无阻流量对应关系，修正静态测井渗透率；利用指定参数划分动态流动单元，将所述静态测井渗透率和动态流动单元作为中期约束，根据随机建模方法建立数值模拟模型；

通过动静态拟合矛盾分析确定造成储层模型不可靠的地质因素，逐步迭代，修正储层模型，确定第二砂体规模。

在优选的实施方式中，所述确定气井有效控制范围包括：

利用预定试井方法确定包括渗透率和表皮系数的第一参数；

获取包括生产产量、流压、地层压力的第二参数；

基于所述第一参数和第二参数，根据气藏拟稳态产能公式确定所述气井的控制半径。

在优选的实施方式中，所述井间连通的评判依据包括：

地层各处原始折算压力相等；各井原始地层压力与深度成线性关系；开采期间，各井地层压力同步下降；各井的产量递减总体趋势相同或相似。

在优选的实施方式中，所述初始储层模型包含有空间变差函数，所述变差函数的调整步骤包括：

确定第一搜索方向和第一调整数据进行搜索，所述第一调整数据包括：变差函数的类型、带宽、角度容限、平均厚度值、搜索半径和步长；

判断变差函数曲线与回归曲线是否重合或接近重合，且块金值是否满足预定要求；

若上述判断结果为是，则停止调整，获得变差函数调整结果。

在优选的实施方式中，所述变差函数的调整步骤还包括：

若上述判断结果为否，则改变搜索方向、角度容限和带宽再次进行搜索；

重复所述判断变差函数曲线与回归曲线是否重合或接近重合，且块金值是否满足预定要求的步骤，至判断结果为是，则停止调整，获得变差函数调整结果。

在优选的实施方式中，所述动态流动单元的划分包括：

选取取心井段的预定指标，应用聚类分析方法进行分析，获取聚类分析结果；

以聚类分析结果作为学习样本，应用贝叶斯判别法判别分析，建立各类流动单元的判别函数；

将非取心井每一个样本对因的预定指标代入所述建立的各类流动单元的判别函数中，将判别值最大的函数类型作为其流动单元的归属类型，从而获得划分好的动态单元。

一种动态约束的随机建模装置，包括：

第一建模模块，用于通过不稳定试井确定气井有效控制范围，并通过井间连通性分析获得第一砂体规模，将所述气井有效控制范围和第一砂体规模作为早期约束，建立初始储层模型；

第二建模模块，用于建立有效渗透率与单位有效厚度无阻流量对应关系，修正静态测井渗透率；利用指定参数划分动态流动单元，将所述静态测井渗透率和动态流动单元作为中期约束，根据随机建模方法建立数值模拟模型；

第三建模模块，用于通过动静态拟合矛盾分析确定造成储层模型不可靠的地质因素，逐步迭代，修正储层模型，确定第二砂体规模。

在优选的实施方式中，所述第一建模模块包括：

第一参数确定单元，用于利用预定试井方法确定包括渗透率和表皮系数的第一参数；

第三参数确定单元，用于获取包括生产产量、流压、地层压力的第二参数；

气井控制半径确定单元，用于基于所述第一参数和第二参数，根据气藏拟稳态产能公式确定所述气井的控制半径。

在优选的实施方式中，所述井间连通的评判依据包括：

地层各处原始折算压力相等；各井原始地层压力与深度成线性关系；开采期间，各井地层压力同步下降；各井的产量递减总体趋势相同或相似。

在优选的实施方式中，所述第二建模模块包括：

聚类分析单元，用于对选取取心井段的预定指标，应用聚类分析方法进行分析，获取聚类分析结果；

判别函数建立单元，用于以聚类分析结果作为学习样本，应用贝叶斯判别法判别分析，建立各类流动单元的判别函数；

动态单元确定单元，用于将非取心井每一个样本对因的预定指标代入所述建立的各类流动单元的判别函数中，将判别值最大的函数类型作为其流动单元的归属类型，从而获得划分好的动态单元。

本发明的特点和优点是：针对精细气藏描述提供的动态约束的随机建模方法，通过在建模过程中结合动态监测资料进行拟合分析和精度计算进而对模型进行修正，大大提高了储层模型的可靠性，整体上，上述方法能够充分动态监测资料，根据气藏动态评价结果约束储层随机建模，并将各种动态监测资料及成果应用到数值模拟中，形成了基于气藏动态监测的建模一体化技术，提高了气藏地质建模的精度，实现了精细气藏描述，为气藏开发提供技术支持。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种动态约束的随机建模方法的步骤流程图；

图2是本申请实施方式中一种动态约束的随机建模方法的子步骤流程图；

图3是本申请实施方式中一种动态约束的随机建模方法的子步骤流程图；

图4是本申请实施方式中一种动态约束的随机建模方法的变差函数调整的简要流程图；

图5是本申请实施方式中一种动态约束的随机建模装置的模块示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

下面结合附图对本申请所述的动态约束的随机建模方法及装置进行详细的说明。图1是本申请一个实施方式提供的动态约束的随机建模方法的流程图。虽然本申请提供了如下述实施方式或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者更少的操作步骤或模块结构。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本申请实施方式提供的执行顺序或模块结构。所述的方法或模块结构的在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施方式或者附图所示的方法或模块结构连接进行顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

本发明提供一种动态约束的随机建模方法及装置，能够提高气藏地质建模的精度，实现精细气藏描述，为气藏开发提供技术支持。

请参阅图1，本申请实施方式中提供的一种动态约束的随机建模方法可以包括如下步骤。

步骤S10：通过不稳定试井确定气井有效控制范围，并通过井间连通性分析获得第一砂体规模，将所述气井有效控制范围和第一砂体规模作为早期约束，建立初始储层模型；

步骤S12：建立有效渗透率与单位有效厚度无阻流量对应关系，修正静态测井渗透率；利用指定参数划分动态流动单元，将所述静态测井渗透率和动态流动单元作为中期约束，根据随机建模方法建立数值模拟模型；

步骤S14：通过动静态拟合矛盾分析确定造成储层模型不可靠的地质因素，逐步迭代，修正储层模型，确定第二砂体规模。

在本实施方式中，动态约束下的随机建模方法中的动态约束整体上可以分为：早期动态约束、中期动态约束和晚期迭代约束三类。

下面结合各个期间的约束和本申请所述的动态约束的随机建模方法进行详细阐述。

在建模的早期，早期(动态)约束可以包括两个方面：气井有效控制范围和井间连通状况。

其中，所述气井有效控制范围在数值上可以体现为通过不稳定试井评价气井有效控制范围获得的气井控制半径。

一般的，在油气井关井停产后会引起油气层压力重新分布，油气井内处于不稳定过程中。此时，若需要获取油气层各种资料，一般可以通过测定井底压力随时间变化的资料，根据曲线形状来分析油气层性质求得。

请参阅图2，其中，所述确定气井有效控制范围包括：

步骤S101：利用预定试井方法确定包括渗透率和表皮系数的第一参数；

步骤S102：获取包括生产产量、流压、地层压力的第二参数；

步骤S103：基于所述第一参数和第二参数，根据气藏拟稳态产能公式确定所述气井的控制半径。

具体的，获取所述气井控制范围时，可以首先利用预定试井计算出渗透率、表皮系数等参数，取稳定生产产量、流压、地层压力等数据，根据气藏拟稳态产能公式算出气井控制半径。

其中，所述预定试井方法可以包括不稳定试井、数值试井等，当然也可以包括能够达到与不稳定试井相同的技术效果的其他试井方法，即能够准确确定包括渗透率和表皮系数的试井方法，本申请在此并不作具体的限定。

其中，井间连通状况可以通过压力折算，压力与深度关系，压降同步性，产量递减趋势，邻井干扰反应等方法，进行井间连通性分析获得。具体的，所述井间连通状况可以用于确定砂体规模。当获得砂体规模后，可以为相建模过程中变差函数调整提供依据。

在本实施方式中，所述第一砂体规模是指通过井间连通性分析确定的初始砂体规模。

具体的，在进行井间连通性分析时，判断井间连通的评判依据包括：地层各处原始折算压力相等；各井原始地层压力与深度成线性关系；开采期间，各井地层压力同步下降；各井的产量递减总体趋势相同或相似。

上述井间连通的评判依据基于的原理是：某井工作制度发生变化时,邻近井会有干扰反映。

在一个的应用场景下，通常对一般的河道砂体的砂体规模大都采用地质—测井—地震的方法进行预测。而对于薄而窄的砂体，其厚度可以通过钻井获得，但是其宽度则因受地震分辨率的限制而很难预测，用现有的方法往往效果很差。为了不仅能够确定常规砂体的砂体规模，并且能够确定薄而窄的砂体，在所述初始模型中可以包含有空间变差函数，用于反应出随机建模中的非均质性。

一般的，地质数据由于沉积环境的变化使物性参数表现的周期性、垂直和水平方向漂移等特性常常导致变差函数空间结构不清楚，草率确定变差函数的模型及特征参数，如变程、基台值和块金常数，将极大影响随机条件模拟的最终实现。

在本实施方式中，采用不稳定试井、数值试井等的技术来综合描述砂体分别，特别是薄而窄的砂体分布，据此调整变差函数，使得地质模型为气田布署开发井位提供可靠的地质依据。

其中，所述数值试井作为一种全新的试井技术，其实质是将注采井组或流动单元作为一个整体，采用油水井同步监测工艺录取测试资料，并在综合考虑注采井组或流动单元的地质构造、平面非均质、开发井网、生产历史及措施情况的基础上，对一个注采井组或流动单元进行精细油藏数值模拟。

请参阅图3，所述变差函数调整步骤如下：

步骤S111：确定第一搜索方向和第一调整数据进行搜索，所述第一调整数据包括：变差函数的类型、带宽、角度容限、平均厚度值、搜索半径和步长；

步骤S112：判断变差函数曲线与回归曲线是否重合或接近重合，且块金值是否满足预定要求；

步骤S113：若上述判断结果为是，则停止调整，获得变差函数调整结果；

步骤S114：若上述判断结果为否，则改变搜索方向、角度容限和带宽再次进行搜索；

步骤S115：重复所述判断变差函数曲线与回归曲线是否重合或接近重合，且块金值是否满足预定要求的步骤，至判断结果为是，则停止调整，获得变差函数调整结果。

请结合参阅图4，在本实施方式中，在调整所述变差函数时具体可以为：

(1)从调节主变程开始，先确定一个搜索方向，选择变差函数类型。其中，所述变差函数的类型一般情况下选择球形模型。

(2)在设置实验变差函数参数的窗口输入带宽，角度容限和细分后每一片的平均厚度值。

(3)改变搜索半径和步长，直到变差函数图形中变差函数曲线与回归曲线基本重合，且块金值很小时为止。

其中，块金值为函数参数之一。块金值(Nugget)用Co表示:也叫块金方差，反映的是最小抽样尺度以下变量的变异性及测量误差。理论上当采样点的距离为0时，半变异函数值应为0，但由于存在测量误差和空间变异，使得两采样点非常接近时，它们的半变异函数值不为0，即存在块金值。测量误差是仪器内在误差引起的，空间变异是自然现象在一定空间范围内的变化。它们任意一方或两者共同作用产生了块金值。是由实验误差和小于实际取样尺度引起的变异.表示随机部分的空间异质性。

在本实施方式中，可以设定所述块金值的阈值，当块金值小于等于该阈值时，可以认为此时，块金值参数已经满足要求。

然而很多情况下，只依靠改变搜索半径和步长数目的值并不能得到与回归曲线重合较好的变差函数图形。

(4)这时可以适当的改变搜索方向，角度容限和带宽的大小，直到变差函数图形中变差函数曲线与回归曲线基本重合，且块金值很小时为止。

(5)通过拟合，得到主方向和主变程。由于主方向和次方向垂直，得到主方向后，次方向的值也就确定了。重复第(2)到第(4)步，依次得出次方向和垂向方向的变程值。

在建模的中期，相应的中期(动态)约束也可以包括两个方面：通过建立有效渗透率与单位有效厚度无阻流量对应关系，获得修正后的静态测井渗透率，以及利用指定参数划分出的动态单元；其中，所述指定参数可以包括：无阻流量与动储量。

其中，建立有效渗透率与单位有效厚度无阻流量对应关系，修正静态测井渗透率中的渗透率属性是模型的关键参数，因此建立符合实际生产动态特征的渗透率模型尤为重要。

一般的，测井解释渗透率与试井渗透率存在较大差别，且相关性较差。如果直接利用测井解释渗透率建立地质模型，建立模型与实际存在较大误差，但是如果利用试井渗透率建立模型，测试数据又非常少。因此，要根据气田试井及试气资料，建立有效渗透率与单位有效厚度无阻流量成线性关系，从而得到每口气井的有效渗透率数据。根据径向流动方程，可以算出各井流量公式：

式中：Q-气井流量，cm³/s；K-储层有效厚度，mD；h-储层有效厚度，cm；Pe，Pw-外边界、内边界压力，atm；r_e，r_w-外边界、内边界半径，cm；μ-流体粘度，cp；

从第二式可以看出，当μ、Pe和Pw、r_e和r_w一定时，单位有效厚度无阻流量的大小可以反映储层有效渗透率的高低。

另外，可以利用无阻流量与动储量划分出的动态单元，作为随机建模的约束条件。其中，动态流动单元可以定义为在一个横向上和垂向上连续的储集带。在某一开发时期，其储层具有相似的影响流体渗流规律的岩石物理性质和流体性质。首先选用6个参数进行流动单元的定量划分：渗透率、孔隙度、含油饱和度、粒度中值、最大孔喉半径和流动层指数。其中，渗透率由上一步求得。孔隙度、含油饱和度和粒度中值都可以从岩心分析及测井二次解释中直接得到。最大孔喉半径可由渗透率回归求得，公式为：R_d＝8.8263lnK+13.083。流动层指数是划分流动单元的一个重要参数，可由Kozeny-carman(康采尼-卡曼)方程变形后得到。

在一个实施方式中，所述动态流动单元的划分可以包括如下步骤：

选取取心井段的预定指标，应用聚类分析方法进行分析，获取聚类分析结果；

以聚类分析结果作为学习样本，应用贝叶斯判别法判别分析，建立各类流动单元的判别函数；

将非取心井每一个样本对因的预定指标代入所述建立的各类流动单元的判别函数中，将判别值最大的函数类型作为其流动单元的归属类型，从而获得划分好的动态单元。

具体的，划分过程如下：对于取心井段采用这六个指标，应用聚类分析，建立各类流动单元判别函数；在取心井流动单元划分的基础上，以聚类分析的结果作为学习样本，应用Bayes(贝叶斯)判别法判别分析，建立各类流动单元的判别函数，将非取心井每一个样本的6个参数代入建立的各类流动单元的判别函数，以判别值最大的函数类型作为其流动单元的归属类型，从而获得划分好的动态单元。

利用动态监测资料成果获得的无阻流量、动储量等动态参数分布频率情况正交组合划分动态单元。所述动态单元能够体现出地质的非均质性，为动态非均质单元。在动态非均质单元的基础上，根据随机建模方法建立属性参数模型，随机建模能够满足原始数据点统计概率分布特征。

整体上，利用上述技术可建立渗透率分布模型与动态特征符合程度较高的地质模型。

在建模的后期，建模时，可以利用迭代法进行建模，因此也叫做储层迭代建模。在建立中期见了的数值模拟模型及“拟合上”量化指标体系基础上，利用动静态拟合矛盾修正砂体模型。其中，修正砂体模型主要是确定砂体连通情况。

其中，通过动静态拟合矛盾分析，分析造成储层模型不可靠性的地质因素。可以包括如下步骤：

首先排除非地质因素的影响，核实岩石压缩系数、油气水相对渗透率曲线、毛管压力曲线、流体高压物性、生产动态数据的可靠性，确保非地质模型准确可靠；

然后根据拟合现象与矛盾，分析影响拟合指标的可能地质因素；

在综合分析资料的可靠性程度、地质认识的基础上，采用排除法找出造成储层模型不可靠的具体属性和具体部位。

上述排除的过程也是一个将可能性分析变为确定性认识的过程。

一般的，由于储层模型的复杂性以及数值模拟的多解性，不可能根据历史拟合误差直接得到可靠的储层模型。储层模型的拟合和求解过程类似于复杂偏微分方程组的求解过程，不可能直接求取解析解，而是采用数值逼近的方法逐步逼近真实解，从而获得可靠的模型，确定出相对准确的砂体规模(即第二砂体规模)，以指定气藏的开发。

在一个实施方式中，所述数值逼近的方法(即迭代法)可以包括如下步骤：

获取气井控制半径和第一砂体规模，建立包含空间变差函数的初始储层模型；

结合动态监测资料，建立数值模拟模型；

利用所述数值模拟模型进行模拟运算获取拟合精度，并基于所述拟合精度确定所述初始储层模型的可靠性；

若可靠性不满足要求，分析动静态拟合矛盾，确定造成储层模型不可靠的地质因素；

利用所述地质因素对所述初始储层模型进行修正，获得修正后的储层模型。

此外，在获得修正后的储层模型后，所述方法还包括：重复建立数值模拟模型和确定可靠性的步骤，直至可靠性满足要求为止。当可靠性满足精度要求后，相应的，此时获得的砂体规模为修正后的第二砂体规模，非常接近于实际的气藏地质分布情况。

本申请所述的动态约束的随机建模方法针对精细气藏描述提供的动态约束的随机建模方法，通过在建模过程中结合动态监测资料进行拟合分析和精度计算进而对模型进行修正，大大提高了储层模型的可靠性，整体上，上述方法能够充分动态监测资料，根据气藏动态评价结果约束储层随机建模，并将各种动态监测资料及成果应用到数值模拟中，形成了基于气藏动态监测的建模一体化技术，提高了气藏地质建模的精度，实现了精细气藏描述，为气藏开发提供技术支持。

基于上述实施方式所述的动态约束的随机建模方法，本申请还提供一种动态约束的随机建模装置。

请参阅图5，所述动态约束的随机建模装置，可以包括：

第一建模模块10，用于通过不稳定试井确定气井有效控制范围，并通过井间连通性分析获得第一砂体规模，将所述气井有效控制范围和第一砂体规模作为早期约束，建立初始储层模型；

第二建模模块12，用于建立有效渗透率与单位有效厚度无阻流量对应关系，修正静态测井渗透率；利用指定参数划分动态流动单元，将所述静态测井渗透率和动态流动单元作为中期约束，根据随机建模方法建立数值模拟模型；

第三建模模块14，用于通过动静态拟合矛盾分析确定造成储层模型不可靠的地质因素，逐步迭代，修正储层模型，确定第二砂体规模。

所述动态约束的随机建模装置的另一种实施方式中，所述第一建模模块10可以包括：

第一参数确定单元，用于利用预定试井方法确定包括渗透率和表皮系数的第一参数；

第三参数确定单元，用于获取包括生产产量、流压、地层压力的第二参数；

气井控制半径确定单元，用于基于所述第一参数和第二参数，根据气藏拟稳态产能公式确定所述气井的控制半径。

所述动态约束的随机建模装置的另一种实施方式中，所述井间连通的评判依据包括：

地层各处原始折算压力相等；各井原始地层压力与深度成线性关系；开采期间，各井地层压力同步下降；各井的产量递减总体趋势相同或相似。

所述动态约束的随机建模装置的另一种实施方式中，所述第二建模模块12包括：

聚类分析单元，用于对选取取心井段的预定指标，应用聚类分析方法进行分析，获取聚类分析结果；

判别函数建立单元，用于以聚类分析结果作为学习样本，应用贝叶斯判别法判别分析，建立各类流动单元的判别函数；

动态单元确定单元，用于将非取心井每一个样本对因的预定指标代入所述建立的各类流动单元的判别函数中，将判别值最大的函数类型作为其流动单元的归属类型，从而获得划分好的动态单元。

上述实施方式公开的动态约束的随机建模装置与本申请理动态约束的随机建模方法实施方式相对应，可以实现本申请的动态约束的随机建模方法实施方式并达到方法实施方式的技术效果。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。