Трехмерное геологическое моделирование природных резервуаров на основе литолого-фациального анализа (на примере юрских и нижнемеловых отложений Западной Сибири)

Глава 5. Построение трехмерных геологических моделей на основе литолого-фациальных карт.

5.1. Методология и технология создания объемной литологической модели на основе карт распространения фациальных типов пласта

Суть технологии трехмерного геологического моделирования с использованием фациальных карт состоит в том, чтобы при моделировании литологии, использовать свертку карты типов разреза, которая характеризует фациальную (площадную) изменчивость, с геолого-статистическими разрезами (ГСР) фациальных типов, характеризующих распределение литологических типов в разрезе и, соответственно, вертикальную изменчивость (рис. 1).

При стохастическом моделировании фациальные карты с учетом достоверности выделения конкретных фациальных типов переводятся в вероятностный вид. При этом каждая точка карты характеризует достоверность правильного прогноза конкретного типа.

Свертка вероятностной карты и ГСР подразумевает расчет обобщенной вероятности нахождения каждого используемого литотипа для каждого стратиграфического уровня в пределах каждой выделенной фации. Наиболее удобной для использования в данном случае является функция вероятности наличия конкретного литотипа от стратиграфического уровня в пласте.

Количество функций, требуемых для создания модели, определяется количеством литофациальных единиц i и количеством анализируемых типов разреза j, и равно i*j.

Алгоритм свертки вероятностной карты типов разреза и величин вертикальной вероятности литотипов основан на формуле:

Важно отметить, что использованный подход позволяет <раскрывать> участки неопределенного фациального облика за счет соседних типов, которые выделяются более уверенно. Этот же подход используется для раскрытия нераспознанных при сейсмическом прогнозе зон.

В итоге описанной процедуры для всех ячеек модели определяется вероятность наличия каждого используемого литологического типа, что выражается в формировании ряда кубов вероятности наличия в ячейках модели используемых литологических типов. Именно эти кубы используются в виде весовой функции при распределении литологии.

Применение данной технологии позволяет создать стохастическую модель. Разброс реализаций определяется параметром достоверности используемых фациальных карт и изменчивостью отложений в пределах каждого фациального типа. При этом в пределах участков распространения определенных фациальных типов свойства разреза в целом выдержанны, а на их границах постепенно меняются. Строение пласта в пределах каждого закартированного типа отвечает выявленным по скважинным данным закономерностям его строения, а фациальные границы характеризуются отсутствием резких "негеологичных" переходов.

Результативность описанного подхода можно оценить на основе сопоставления карт-сверток различных параметров с исходной фациальной картой. Так на рис.2 приведено сопоставление карт эффективных толщин, песчанистости и пористости с исходной картой распространения фаций пласта Ю₁³. Видно, что распределение параметров вполне соответствует выделенным фациальным зонам. Это указывает на их корректный учет в модели.

5.2. Построение куба литологии методом последовательного применения трендов

Некоторые программы 3D моделирования не поддерживают возможность использования отдельных весовых функций для каждого литотипа. Поэтому автором также разработан более простой путь учета литолого-фациальных моделей. В отличие от описанного выше (5.1.) "квазистохастического" (т.е. стохастического с наложенными геологическими ограничениями), второй путь можно назвать "квазидетерминистическим". Он заключается в последовательном применении трендов (или весовых функций).

Его преимущество заключается в том, что он может базироваться на всех основных алгоритмах распределения свойств, учитывающих зависимости. Его ограниченность проявляется в фактическом отсутствии аппарата "управления" моделированием.

5.3. Построение трехмерных моделей распределения пористости и проницаемости

Значения пористости и проницаемости отложений меняются как от пласта к пласту, так и от одного фациального типа к другому. Для того, чтобы учесть выявленные закономерности изменения этих параметров возможно применение такого же подхода их учета, как и при создании куба литологии. Однако столь же успешные результаты в данном случае могут быть получены и более простым способом. Дело в том, что значения пористости и проницаемости в первую очередь зависят не от обобщенного понятия фациального типа разреза, а от конкретных литологических типов, его формирующих. Поэтому, если набор литологических типов, использованных при моделировании, выбран корректно, то можно отметить, что для каждого литотипа изменчивость петрофизических параметров не столь высока. При этом она может быть описана понятиями математического ожидания и дисперсии.

Таким образом, распределение пористости и проницаемости (как и всех остальных петрофизических параметров, которые в рамках моделируемого объекта определяются изменчивостью литологии) следует проводить, настраивая параметры распределения на выявленном соответствии параметр-литотип. Такой подход обеспечивает хорошее соответствие распределения пористости и проницаемости литологическим особенностям строения пласта.

5.4. Основные выводы

1. Высокоэффективная методика использования фациальных карт при трехмерном моделировании заключается в создании объемных распределений вероятности наличия выделенных литологических типов в ячейках трехмерной модели и последующего их использования в виде весовых функций при стохастическом построении литологической модели.

2. Данная методика реализуется на основе пространственной свертки результирующих фациальных карт, отображающих латеральную изменчивость отложений, площадной функции достоверности прогноза фаций и геолого-статистических разрезов, отображающих вертикальную составляющую изменчивости.

3. Реализация данной технологии позволяет создать объемную стохастическую литологическую модель изучаемого объекта, полностью отвечающую имеющимся фациальным картам и, таким образом, корректно отображающую его латеральную и вертикальную изменчивость.