1绪论
1.1研究背景
据科学研究表明，石油的形成一般都需要200万年左右，对于这种在我们日常生活中必不可缺少的一次性能源，研究其的精确分布以便提高它的开采率的意义是非常重大的。在其形成的过程中，形成石油的有机物和泥沙之类的混合物混杂在一起组成了沉积层，经过各种作用，慢慢的就形成了石油。所以说石油通常是储藏在地下岩石的孔洞中。在地质中，把这些能够存储即就是能够提供流通和具备缝隙的岩石成为储层。据统计，到目前为止，碎屑岩是我国所发现油田的主要存储岩石类型。据资料得知在我国大陆，第一口油井在1907年才被开钻，与国外相差了近50多年，再综合国内的各种因素，我国油气业的研究与勘探的速度就更慢了。更为重要的是我国在对油气勘探的初期技术不是很成熟，造成了很多不必要的能源损失，当今留下未开发或者开釆所剩的油田，其大部分都是开采较为艰难的地方，所以探索一种精确表征石油储藏分布的模拟算法显得更为迫切。在对石油的勘探过程中，最基本的并且也决定了打井钻釆精确度的前提工作是要对储层岩相的描述。储层的统计属性指标一般包括孔隙度、渗透率、含油饱和度等⑴。孔隙率越大，含油越多；渗透率表现的是油气流动的能力；含有饱和度决定了其油气的流动和渗透方向。对这些指标的精确表述，一方面可以使我们更清楚的了解所开发油田的地层储油概况，另一方面也会对模拟的效果产生一定的作用。储层岩相虽然在形成后是具有确定的性质和特点的，可是储层岩相的形成是很多异常复杂过程共同作用所产生的，而这些地质过程基本上都是随机发生的，并且我们对空间结构复杂的岩相难以精确的表征出其的统计参数，所以掌握储层岩相的真实特征是极其困难或者是不可能的。在目前拥有的资料和认识的不完善下，人们对储层岩相进行表征描述时必然会有一些不确定性和自我认知猜测性。
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1.2国内外研究现状
1.2.1理论与应用方面
对储层岩相的探索研究，是从地质统计学这一门学科的创立开始的。1952年，D G Krige工程师根据当时金矿旳统计分布图像的特性具体情况探索出了一种插值方法。此方法算得的储量误差不但是最小的并且也是无偏的。在这种方法出现10年后，法国的马特隆教授为这种方法做了数学上的精确表述，并正式的提出和广泛的用在了釆矿业中。之后又对前面学者的看法进行了一些修改，并且提出了区域化变量。区域化变量可以用来展现出地质空间分布的特征，并且其所应用的变差函数是其主要的基本工具[4]。此后，变差函数这一表现空间关系的数学工具便在模拟地下地层情况中得到了快速的应用。到了 1970年左右，其就就被用在了油藏模拟中。1990年左右，石油界确立了油藏储层建模的实践价值。但是，变差函数只能表现出地下空间两点间的相关关系，对于复杂的空间变化，其很难精确的表示出。多点统计学（MPS)是地质统计学的一个新的分支，其克服了以前方法的缺点，并且开始不断地蓬勃发展。MPS方法是由Guardiano和Srivastav在20世纪末期提出来的,其对计算机要求比较高，主要的创新点在于包含各种地质模式的训练图像的使用，用其取代了原来方法中的变差函数。但是MPS方法在对每一个未知区域的岩性属性值进行概率计算时，其都需要反复搜索训练图像。
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2储层随机建模理论
2.1储层随机建模技术
储层建模技术的出现与油气的开采勘探有着密切的关系，它是当今油气藏描述的先进技术并且其占据着重要的地位。采用这种方式可以对地质情况的概率分布进行表示和建立模型，并能够用定量的方式去探究储层的非均质性。第一篇与储层随机建模技术相关的资料来自1984年Halodorsen H和Lake.L发表的文章。但是对储层随机建模的研究真正开展是在20世纪90年代初。由于储层岩相形成的过程具有不确定性和我们对这些复杂的变量参数了解的局限性，加上目前研究者对储层数据统计规律的重视，所以此技术得到较为快速发展。目前，对随机建模技术的研究已经被分为了三大派别：以截断高斯研究为主的法国Matheron学派，其带领其的学生专门研究此方向；以专攻序贯指示模拟方法为主的美国Standford (A.Joumel &C.Deutsch)学派；还有以 Haldorsen & More 为主要研究者的挪威多点统计学派。这三大不同方向的随机建模方法已经在储层岩相模拟中被广泛的应用。对于随机建模的首选应用，Haldorsen学者提出了以下几个方面：第一，不同地质情况下，储层各统计指标值不同；第二，地质结构形成的过程的复杂、各异性；第三，地质的动态形成与静态展现的关系；第四，模拟效率问题及规避风险问题。基于以上几个原因，以前的确定性建模已经不再适用于储层模拟的应用，随机技术开始逐步发展并广泛应用。
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2.2随机模拟方法
随机模拟可以产生各统计指标空间分布的各种可能变化。因为其先是对研究的区域所建立的模型进行了随机的抽样，所以产生的这些结果也是等概率的。目前，主要有一维的竖直井模型模拟，二维的井剖面模拟和平面层模拟以及三维结构的空间模拟，我们所有的研究主要是为了得到对三维结构的预测。按照模拟的对象单元不同，Deantch等人将其分为以目标物体和以像元网格为基础模拟的两种分类。把目标物体模块当作基本单元来模拟，其能对具有离散特点物体的空间分布（如岩石岩相、裂缝、夹层等）进行随机模拟，如对其长、宽、厚度之间的定量研究，直接可产生目标块，能更形象的展示出目标物体的空间结构。但是，此方法有几个难以克服的缺点。第一，对该方法应用时要有很丰富的先验经验，以便能精确的对物块的长、宽、高等参数给出描述；第二，其对一些连续性的地质储层变量的模拟很难体现出其的优势；第三，如果当模拟的目标物块测井资料很多时，此方法也很难把已知的数据作为条件来利用。而以像元为模拟单元方法的特点为：第一，其是以网格为基本单元来模拟的，能提高模拟精度；第二，其处理条件化的井数据具有极大的优势，能融合多个已知条件参与模拟。但是，此方法只是反映了空间两点的相关关系，对于类似弯曲河道的复杂结构该方法还是不能精确模拟。而MPS方法则是对这两种方法的综合，所以得到了众多学者对此的探索。随机模拟还可以分为条件模拟和非条件模拟[8]。其中，用非条件模拟得到的所有结果只限定表达统计模型所含有的储层相关变量的一些特点。但是如果使用条件模拟，其生成的随机结果还要求条件化到与所使用信息相同，这点是相当有难度的。其没有特定的算法，并且针对不同的对象其可选的模拟算法有很多。
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3多点地质统计方法理论........ 15
3.1多点统计中的几个基本概念........ 15
3.1.1训练图像........ 15
3.1.2数据模块........ 16
3.1.3数据事件........ 17
3.2多点统计方法的原理 ........17
3.2.1 Snesim 模拟方法........ 19
3.2.3 Filtersim 模拟方法........ 21
4 MPS方法岩相模拟实例........ 23
4.1 前言........ 23
4.1.1 S66井岩性数据的划分........ 23
4.1.2训练图像的建立........ 25
4.2对“S66井”的模拟........ 26
4.2.1 S75井区二维模拟结果的对比........ 26
4.2.2 S75井区三维模拟图展示........ 31
5多点统计的展望........ 35
4 MPS方法岩相模拟实例
本论文以新疆塔里木盆地油田S66井为研究对象，重点是对S66井的岩相进行模拟，所以主要采用两点地质统计方法和最新的MPS方法的Snesim算法对该片地区的岩相随机模拟，并将模拟结果进行对比。S66井位于沙75井区，沙75井区石炭系卡拉沙依组砂泥岩段的主要储层的地质模型是陆架型扇三角洲，通过全区所开采井的砂岩段和泥岩段的信息对比，将研究的S66井分为4个小层，并对这四个小层进行模拟。对训练图进行处理时，本文使用了我们课题小组自己开发的图像处理软件，其能把训练图进行网格化，使其变成一个只含两种状态值的二维矩阵，这样，就可以把其转换的结果导入Matlab软件中进行模拟点的模拟。
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结论
在以前的所有的建模中，我们都是假设了所用的数学模型是平稳的，与之前的要求一样，在MPS方法中，我们使用的前提也是要使训练图像是平稳的。但是，由本文的介绍可知，但是在实际的研究中，训练图像是根据一些地质类似体或者沉积层的地质结构图得到的。实际上这些绝大多数的参照物都不可能是稳定的，当然与之对应的训练图也不可能是稳定的，这个最重要的难题限制了我们使用MPS的应用范围。虽然前面有提到，Caers提出了变换的方法，以及Apart提出了分层的方法，但是这些对于异常复杂毫无规律的地下岩石还是无济于事，或者是非常繁琐，如何有效的解决非平稳性的这些难题，这依旧是我们今后所要研究和攻克的放向。.还有，其实训练图像就相当于我们输入的参数，其的大小、参数的精确性、维数都决定可我们模拟结果的精度。对于大小的界定，我们可以根据实际情况进行限制。而针对不同的地质环境用不同的训练图像，这就显得构建多类别训练图像尤为重要了。有人提出了建立一个训练图库旳构想。但是我个人认为该想法会在实际的应用中遇到很多瓶颈。因为地质状况很复杂，大多数的形成环境及因素都不一样，不可能搜集到所有类别的训练图。而且，这种搜集也是一种很大的工程，因为我们会碰到各种各样的地质情况，而且我们也不可能全部搜集到，所以不能构建完整的训练图库。并且我国对于三维训练图像的构建没有很大旳突破。
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参考文献（略）