一种结合试井数据改进的随机地质建模方法技术

本发明专利技术公开了一种结合试井数据改进的随机地质建模方法，涉及油气田开发技术领域。包括：本发明专利技术的基本原理，目标函数的建立，算法的优化以及扰动的改进；结合试井动态资料的随机模拟算法所包含的三个过程：扰动过程、决策过程、更新过程，并得出结合试井动态资料的随机模拟方法的过程。本发明专利技术的优点是：将试井测试资料引入地质建模方法中，增加了利用模拟退火算法结合试井资料对初始模型进行修正这一技术流程，所建立的模型能反映动态测试资料的特征。

An improved stochastic geological modeling method based on well test data

【技术实现步骤摘要】
一种结合试井数据改进的随机地质建模方法
本专利技术涉及油气田开发
，特别涉及一种结合试井数据改进的随机地质建模方法。
技术介绍
试井是油气勘探开发中认识储层的一个重要手段，试井资料可以反映地层的连通性，对认识储层平面的展布有着重要的作用，但遗憾的是，目前现有的地质建模方法中却少有很好地使用试井解释资料。本专利技术将试井测试资料引入地质建模方法中，该方法先采用静态资料建立储层初始地质模型，然后利用模拟退火算法结合试井资料对初始模型进行修正，从而建立既符合静态参数分布又满足试井测试资料的地质模型。与传统的地质建模方法相比，本专利技术增加了利用试井资料修正初始地质模型这一技术流程，所建立的模型能反映动态测试资料的特征。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种结合试井数据改进的随机地质建模方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。本专利技术的方法原理如下：首先利用静态地质资料和传统的随机地质建模方法(如序贯高斯模拟，序贯指示模拟等)，建立储层的初始属性模型，包括孔隙度模型和渗透率模型。初始模型建立后，结合试井动态资料(主要为试井压力数据)，利用模拟退火算法对属性模型进行修正。其基本原理是：在初始模型中产生随机扰动，根据扰动后的参数场利用数值模拟计算单井井底压力；比较模型计算的压力与实际测试压力的误差，根据误差判断是否进行下一次扰动；直到计算的各单井的压力与实际测试压力误差满足要求，则认为扰动结束，得到修正后的模型。(1)目标函数模拟退火算法与固体退火原理相似，固体退火时先将固体加热到较高温度后，再让其缓慢冷却至常温，此过程中固体中粒子不断转移，由无序到有序，内能不断降低，故固体退火趋势可以由内能函数判断。同样的，在模拟退火过程中，需要反复扰动参数场，此过程中需要目标函数来判断是否接受扰动，由于考虑的是试井测试的压力资料，因此把目标函数设置为式(1)：每次扰动都要重新计算目标函数，得出扰动前后的目标函数值。原模拟退火使用Metropolis准则判断是否接受扰动，但本次是先使用传统随机建模方法根据地质静态资料建立的初始模型，初始模型已经能一定程度上反映地质特征，因此将退火温度设置为接近0的状态，不必考虑退火温度，简化模拟退火优化过程。在此引入MAP算法，当目标函数减少时，接受扰动，而目标函数增大时，则拒绝接受该扰动，这样使得算法较快达到收敛。数学表达式为式(2)：式中nw——井数；nt——时间步长；N——之间的函数差值；——第i口井在j时间的地层压力；——第i口井在j时间的模拟压力；Paccept——接受扰动的概率；Oold——扰动前的目标函数值；Onew——扰动后的目标函数值。(2)算法优化目标函数中的模拟压力一般是通过数值模拟计算得到，但由于模拟退火过程中需要对模型初始参数场进行很多次扰动，如果每次扰动都利用数值模拟来计算井底压力，则需要花费大量时间和精力，对于大型油藏这样做显然不符合实际。本次研究引入偏心井的两区复合油藏压力公式来计算压力值，当油井位于油藏内区时，其压力计算公式为：当0≤r≤r1时，公式为式(3)当r≥r1时，公式为式(4)式中r——观测点到油藏中心的距离，m；r1,r2——复合油藏内区和外区边界；rD——观测点到油藏中心的无因次距离；s——拉式变量；In——第一类n阶修正贝塞尔函数；Kn——第二类n阶修正贝塞尔函数；ψ,Ω,Φ——压力解中的辅助变量；θ——观测点关于地层中心的极角；θ′——偏心井关于地层中心的极角；M——内外区流度比；ηD——内外区导压系数比。当油井位于油藏外区时，其压力计算公式为：当0≤r≤r1时，公式为式(5)当r≥r1时，公式为式(6)以上计算过程中代入的是孔隙度、渗透率的平均值，而由于油藏的非均质性，计算结果会有一定的误差。但在扰动次数较少时，压力解析解计算结果与数模模拟计算结果差距不大；随着退火扰动次数增加，误差会不断扩大，在这时，再利用数值模拟进行压力计算，即采用解析解和数值解结合的方法计算单井的井底压力，这样既保证了计算的准确性，又节约了运算时间。通过研究表明，一般在每扰动50次后，利用数值模拟计算一次。在目标函数中将数模的计算压力引入，优化后的模拟退火目标函数为式(7)：式中Oi——初始目标函数；——第i口井所占的权重系数；——第i口井压力数据所占的权重系数；——第i口井压力导数所占的权重系数；ΔPsim＝Pi-Psim——模拟压力降；ΔPdata＝Pi-Pdata——实测压力降；——第i口井试井记录中最后的压力降；——相应压力降的导数。在式(7)的基础上加入了调节因子αi得到式(8)，可以在一定程度上加快计算速度:(3)扰动改进基本的模拟退火方法在扰动阶段是先在模型中随机挑选一个网格，然后在数据集中随机挑选新的孔隙度和渗透率数据替换原有的数据，扰动过程中没有范围限制，这在退火温度较高的模型中有助于跳出局部最优，到达全局最优，但在退火温度很低时却有可能增加无效扰动次数，因此我们需要对新数据的挑选做出一定限制，以减少扰动次数，更快达到全局最优。为了实现以上专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种结合试井数据改进的随机地质建模方法，其特征在于将试井测试资料引入地质建模方法中，利用模拟退火算法结合试井资料对初始地质模型进行修正，所建立的新模型能反映动态测试资料的特征；结合试井动态资料的随机模拟算法主要包含三个过程：扰动过程、决策过程和更新过程；扰动过程就是扰动储层的参数场，即随机改变储层中某位置孔隙度和渗透率值，从而导致模型计算的井底压力产生变化，再利用解析方法来计算扰动后的参数场的目标函数；然后持续扰动，直到扰动达到该退火温度下的最大扰动次数；决策过程就是判断扰动过程中参数场扰动前后的目标函数值的大小，从而判断是否接受扰动；判断是否达到极限扰动值决定是否利用数模模拟值修正目标函数；判断是否满足循环条件和停止条件；更新过程就是更新扰动网格次数和接受网格扰动次数、更新储层的渗透率、孔隙度的网格分布；如果接受扰动，那么扰动前的目标函数值Oold将被扰动后的目标函数值Onew代替，而新的目标函数与网格扰动后的渗透率和孔隙度有关，计算目标函数的准确性将会影响到决策过程的可靠性；如果参数场改变了N次，那么利用解析解计算的目标函数，就有N次误差(由于解析解采用储层参数平均值导致)；因此，当达到一定的扰动次数后，引入数值模拟来更新扰动后参数场的压力，重新计算目标函数，使目标函数更准确；根据上述介绍，得出了结合试井动态资料的随机模拟方法的具体步骤如下：(1)生成初始参数场并计算初始目标函数Oi，令用解析解计算模拟压力的次数Nsim＝0，互换网格次数N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合试井数据改进的随机地质建模方法，其特征在于将试井测试资料引入地质建模方法中，利用模拟退火算法结合试井资料对初始地质模型进行修正，所建立的新模型能反映动态测试资料的特征；结合试井动态资料的随机模拟算法主要包含三个过程：扰动过程、决策过程和更新过程；/n扰动过程就是扰动储层的参数场，即随机改变储层中某位置孔隙度和渗透率值，从而导致模型计算的井底压力产生变化，再利用解析方法来计算扰动后的参数场的目标函数；然后持续扰动，直到扰动达到该退火温度下的最大扰动次数；/n决策过程就是判断扰动过程中参数场扰动前后的目标函数值的大小，从而判断是否接受扰动；判断是否达到极限扰动值决定是否利用数模模拟值修正目标函数；判断是否满足循环条件和停止条件；/n更新过程就是更新扰动网格次数和接受网格扰动次数、更新储层的渗透率、孔隙度的网格分布；如果接受扰动，那么扰动前的目标函数值O

【技术特征摘要】
1.一种结合试井数据改进的随机地质建模方法，其特征在于将试井测试资料引入地质建模方法中，利用模拟退火算法结合试井资料对初始地质模型进行修正，所建立的新模型能反映动态测试资料的特征；结合试井动态资料的随机模拟算法主要包含三个过程：扰动过程、决策过程和更新过程；
扰动过程就是扰动储层的参数场，即随机改变储层中某位置孔隙度和渗透率值，从而导致模型计算的井底压力产生变化，再利用解析方法来计算扰动后的参数场的目标函数；然后持续扰动，直到扰动达到该退火温度下的最大扰动次数；
决策过程就是判断扰动过程中参数场扰动前后的目标函数值的大小，从而判断是否接受扰动；判断是否达到极限扰动值决定是否利用数模模拟值修正目标函数；判断是否满足循环条件和停止条件；
更新过程就是更新扰动网格次数和接受网格扰动次数、更新储层的渗透率、孔隙度的网格分布；如果接受扰动，那么扰动前的目标函数值Oold将被扰动后的目标函数值Onew代替，而新的目标函数与网格扰动后的渗透率和孔隙度有关，计算目标函数的准确性将会影响到决策过程的可靠性；如果参数场改变了N次，那么利用解析解计算的目标函数，就有N次误差(由于解析解采用储层参数平均值导致)；因此，当达到一定的扰动次数后，引入数值模拟来更新扰动后参数场的压力，重新计算目标函数，使目标函数更准确；
根据上述介绍，得出了结合试井动态资料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯国庆，李英，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51