砂体预测模型与变差函数关系

储层随机建模中变差函数分析变差函数一直是随机建模过程中研究较少但又十分重要的一个环节，不管是对储层非均质性研究，砂体展布还是对油气田开发中数值模拟的研究都起着至关重要的作用。

通过对前人变差函数分析方法的思考并结合实际油田数据进行了细致的研究，提出了一套详细可行的变差函数分析方法，在实际操作中取得了较好的效果。

标签：随机建模;岩相模型;变差函数储层随机建模是现代油藏描述的重要内容。

随机建模是以现有的有限数据和信息为基本条件，以地质模型和数理统计原理为基础，采用一定的计算方法，通过计算机技术人工合成多个可选的、等概率和高精度的，反映现有参数数据空间分布或该参数理论分布的模型。

亦即对控制点间应用随机模拟方法给出多种可能的预测结果或实现[1]。

储层地质建模是将地质认识、测井，地震等进行综合分析，在此基础上借助软件形成三维可视模型。

而如何通过宏观的地质认识和定量的单井数据等资料来模拟地下储层，如砂体分布和储层的物性变化情况，这就需要在储层随机建模中通过对数据进行变差函数分析，使模型更能反应地下的真是情况。

1 随机建模过程中变差函数拟合方法随机建模中利用已知的井数据和（或）地震数据，通过分层位、分相带建立变异函数模型，运用一定的插值（或模拟）方法建立不同的连续变量的分布模型，以更精确地表征储层参数场的空间变化情况[2]。

变差函数的分析主要就是求取平面和垂向的变程值，在相模型中变程值更是变征了砂体的延伸尺度，对砂体规模的预测和沉积相的划分都具有一定的指导意义。

数据在变差函数分析前需将数据进行转换来满足高斯模拟的计算，常用的转换包括正态转换和对数转换。

含水饱和度和孔隙度一般做正态转换，而孔隙度比较符合对数分布，所以对于孔隙度要先做对数转换再进行正态转换。

变差函数参数设置。

储层物性模型的精确程度以及展布，其关键的决定因素在变差函数的设置。

变差函数的设置既要符合数学统计规律，又要符合实际地质变化特征，因此结合地质认识设置函数中的一些参数，使变差函数能够真实的反映储层参数的空间变化情况。

现代电子技术Modern Electronics Technique2024年3月1日第47卷第5期Mar. 2024Vol. 47 No. 5基于改进支持向量机的致密砂岩储层参数预测研究徐颖晋1， 庞振宇2（1.东华理工大学 信息工程学院， 江西 南昌 330013；2.东华理工大学 江西省核地学数据科学与系统工程技术研究中心， 江西 南昌 330013）摘 要： 致密砂岩储层的评价技术既是油气勘探开发的重点，也是难点。

目前对致密砂岩储层的储层参数的预测与评价，依然采用传统的储层参数预测方法，结合测井曲线进行建模，用以对渗透率、孔隙度等参数进行拟合，主要运用的方法有经验公式、回归分析等，其中大部分方法都是基于线性的，无法反映致密储层特有的沉积和成岩作用所导致的非均质性强的特点，无法揭示致密储层中测井曲线与储层参数之间的复杂非线性关系。

针对此问题，提出在传统储层参数预测模型的基础上，对测井曲线与储层参数的非线性关系进行分析，挖掘更多现有测井信息，进行支持向量机储层参数预测模型的建构，并采用粒子群算法、头脑风暴算法、布谷鸟算法等三种支持向量机的改进优化算法对模型参数进行测试，筛选出最优的储层参数预测模型。

将该模型应用于研究区储层参数预测评价中，有效提高了预测评价精度，为致密储层精细预测评价和非常规油气田的高效开发提供了有力的技术保障。

关键词： 储层参数； 致密砂岩； 测井曲线； 机器学习； 支持向量机； 粒子群算法中图分类号： TN911.1⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X （2024）05⁃0132⁃07Research on tight sandstone reservoir parameter predictionbased on improved support vector machineXU Yingjin 1, PANG Zhenyu 2(1. School of Information Engineering, East China University of Technology, Nanchang 330013, China;2. Jiangxi Engineering Technology Research Center of Nuclear Geoscience Data Science and System, East China University of Technology, Nanchang 330013, China)Abstract ： The evaluation technology of tight sandstone reservoir is not only the focus but also the difficulty of oil and gas exploration and development. At present, the traditional methods are still adopted in the prediction and evaluation of reservoir parameters of tight sandstone reservoir. In these methods, the modeling is carried out in combination with the well logging curves, so as to fit parameters such as permeability and porosity. The main methods used are empirical formulas and regression analysis.Most of these methods are based on linearity, which fails to reflect the strong heterogeneity caused by the unique sedimentation and diagenesis of tight reservoirs and fails to reveal the complex nonlinear relationship between well logging curves and reservoirparameters in tight reservoirs. In view of the above, on the basis of the traditional reservoir parameter prediction model, the nonlinear relationship between well logging curves and reservoir parameters is analyzed and the existing well logging information is more fully explored to construct a reservoir parameter prediction model based on support vector machine (SVM). The modelparameters are tested with three improved optimization algorithms of SVM, including particle swarm optimization (PSO), brainstorming algorithm and cuckoo search (CS) algorithm, so as to select the optimal reservoir parameter prediction model. The model improves the accuracy of prediction and evaluation effectively when it is applied to the prediction and evaluation of the parameters of the reservoir in the study area. Therefore, the proposed model can provide strong technical support for fineprediction and evaluation of tight reservoirs and efficient development of unconventional oil and gas fields.Keyword ： reservoir parameter; tight sandstone; well logging curve; machine learning; SVM; PSO algorithmDOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2024.05.023引用格式：徐颖晋，庞振宇.基于改进支持向量机的致密砂岩储层参数预测研究[J].现代电子技术，2024，47（5）：132⁃138.收稿日期：2023⁃09⁃06 修回日期：2023⁃09⁃27基金项目：江西省核地学数据科学与系统工程技术研究中心开放基金（JETRCNGDSS202003）0 引 言近年来，随着能源需求的增长，石油勘探开发进入了一个新的高峰期，致密砂岩油气资源逐渐成为勘探开发的主战场。

Petrel是Schlumberger公司研发的以三维地质模型为中心的一体化油藏工作平台。

Petrel 一体化油藏工作平台实现了以地质模型为中心的，从地震综合解释到油藏数值模拟的工作流程。

面对当今日益复杂的油气藏的勘探开发技术挑战，Petrel创造了一个允许地质、地震、测井、油藏、钻井、数据管理多专业共享知识和成果的开放环境，Petrel也成为国际油公司解决油气藏勘探开发技术难题的首选。

Petrel平台使用了国际石油勘探开发领域的先进技术，包括断裂系统自动提取、复杂构造建模、多点相建模、裂缝系统分析、全三维可视化显示和解释、不确定性分析、模型自动更新工作流等功能。

Petrel以其友好的界面、强大的显示功能、无缝的数据整合为研究人员提供了多用户、多学科协同工作环境。

使各学科研究人员更好地共享知识和经验、提高工作效率和成果的准确性。

Petrel作为受到业界广泛应用和认可的软件平台，其一体化的工作理念、开放的研发环境和先进的技术功能已经引领软件发展的潮流。

Petrel平台分地学核心系统、地球物理系统、地质建模系统、油藏工程系统等共20多个功能模块，在地学核心系统和高级核心系统的支持下，系统中的每个模块均可独立运行，用户可以根据工作需求合理组合所需功能模块。

2.1核心模块Geoscience Core地学核心系统，是运行Petrel和其它模块的最基本的必要条件包括基本系统和三维网格建立。

应用它进行三维断层建模、生成层面图以及加载井数据和井的分层数据。

它能用于生成/编辑多边形，同时还可以作为一种方便宜的查询工具。

例如，浏览管理、质量检查以及查询PETREL TM工区等，所有信息的在线帮助系统也是这个模块功能的一部分。

2.2地球物理(1) SEISMIC INTERPRETATION地震解释Seismic Interpretation模块提供了主要的地震解释功能。

包括地震数据体二、三维显示和浏览，使解释人员快速浏览地震数据体，优选研究目标区；断层手工解释和自动解释(Automatic Fault Picking功能)；层位的二、三维手工解释和自动解释追踪功能；构造模型与地震数据体的同时显示，提高对地下地层和构造的了解。

油藏描述：综合利用地质，物探，测井及生产测试，油田生产动态等多方面信息，以油藏开发地质学，构造地质学，地层学，沉积学，地球物理学，渗流力学等多学科的理论为基础，灵活运用层序地层学，测井地质学，地震地层学，地质统计学等多学科的方法技术，以计算机为手段，对油气藏进行多学科综合一体化，定量化，可视化的描述，表征和预测的理论，方法和技术体系。

流动单元：是侧向上，垂向上岩性，物性相对均一，具有相同的流体流动特征的储集单元，其顶底必须在一定的有效隔层。

夹层：砂体间厚度稳定对流体具有隔绝能力的非渗透性岩层。

岩石物理相：具有一定岩石物理特征的储层成因单元，是沉积作用，成岩作用和后期构造作用的综合效应。

地震相：由特定的地震反射参数所限定的三维地震反射单元，它是特定的沉积相或地质体的地震响应。

沉积层序：一套整一的，连续的，成因上有联系的地层组合，其顶底以整合或与之可对比的整合而为成藏期构造应力场：是指油气藏在形成期活动和演化的构造应力场。

测井数据标准化：消除仪器刻度误差，人为操作误差，校正误差等各种误差，尽可能使全油田测井数据统一在同一刻度下储层地质模型的分类及表征内容：分类:1概念模型:针对某一种沉积类型的储层,把它具有代表性的储层特征抽象出来,加以典型化和概念化,建立一个对这类储层在研究区具有普遍代表意义的储层地质模型2静态模型:针对某一具体油田的一个或一套储层,将其车程特征在三维空间上的变化和分布如实的加以描述而建立的地质模型3预测模型:比静态模型精度更高,要求对控制点间及以外地区的储层参数作一定精度的内插和外推预测1储层结构模型：指储层砂体的几何形态及其在三维空间的展布，是砂体的连通性及砂体与渗流屏障空间组合分布的表征。

2流动单元模型：由许多流动单元块体镶嵌组合而成，各单元的界线与断层位置，岩性，岩相带及成岩胶结带的分布相对应，属离散型模型。

3储层参数分布模型：储层参数在三维空间上的变化和分布的表征，属连续性模型。

２０２０年２月第５５卷　第１期　＊北京市昌平区府学路１８号中国石油大学（北京）ＣＮＰＣ物探重点实验室，１０２２４９。

Ｅｍａｉｌ：ｌｉｈａｏ＿ｇｅｏ＠１６３．ｃｏｍ本文于２０１９年５月１２日收到，最终修改稿于同年８月２２日收到。

本项研究受国家科技重大专项“地震与井筒精细勘探关键技术”（２０１６ＺＸ０５００６－００２）和中国石油天然气股份公司重大科技专项“大港油区效益增储稳产关键技术研究与应用”（２０１８Ｅ－１１）联合资助。

·综合研究·文章编号：１０００－７２１０（２０２０）０１－０１５３－０８一种用于薄层和薄互层砂体厚度估算的复合地震属性王延光①　李　皓＊②　李国发②　刘立彬①　曹国明③　张会卿③（①中国石化胜利油田分公司物探研究院，山东东营２５７０２２；②中国石油大学（北京）ＣＮＰＣ物探重点实验室，北京１０２２４９；③中国石油大港油田勘探开发研究院，天津３００２８０）王延光，李皓，李国发，刘立彬，曹国明，张会卿．一种用于薄层和薄互层砂体厚度估算的复合地震属性．石油地球物理勘探，２０２０，５５（１）：１５３－１６０．摘要　振幅和频率是两种最基本的地震属性，当地层厚度小于四分之一波长时，一般使用这两种地震属性对地层厚度进行估算。

然而，这两种地震属性与地层厚度之间的非线性关系降低了砂体厚度定量预测精度。

另外，支撑这两个参数与砂体厚度之间函数关系的理论模型是单砂体楔形模型，因此当将这种关系应用于薄互层模型时，不可避免地会产生估算误差。

针对上述问题，提出一种由振幅和频率构成的复合地震属性。

首先，以模型作为实验，分析单砂体楔形模型的砂体厚度估算精度；然后，分析双楔形砂体叠置模型，估算砂体累计厚度；最后，利用实际地震数据估算薄互层砂体累计厚度。

结果表明：该复合地震属性不仅提高了薄层情况下单砂体厚度的估算精度，也可定量预测薄互层情况下砂体累积厚度。

关键词　地震属性　楔形模型　薄互层　砂体厚度　储层预测中图分类号：Ｐ６３１ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３８１０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１０００－７２１０．２０２０．０１．０１８０　引言尽管勘探地球物理领域对薄层的定义很多，不同观点之间也存在诸多争议，但１／４波长（λ）依然是应用最为广泛的薄层定义准则，这个厚度也称为地震极限分辨率［１－２］。

出砂预测⼀、出砂概况油井出砂是油⽓开采过程中由于储层胶结疏松、强度低、流体的冲刷⽽导致射孔孔道附近或井底地带砂岩层结构被破坏，使得砂粒随流体从油层中运移出来的现象[1].（李兆敏,林⽇亿,王渊,等.⾼含⽔期射孔井出砂预测模型的建⽴及应⽤[J].⽯油⼤学学报:⾃然科学版,2003,27,(4):58,61,65.）在我国,除了少数油⽥的油井是由于砂岩层胶结不好、砂粒疏松.在开采初期就有出砂现象之外,许多出砂现象都是发⽣在油井⽣产的中后期.油⽥的中后期出砂特点是出砂量⼤、时间持久且难预测何时发⽣、防治较为困难。

国外在出砂预测⽅⾯研究应⽤较早.开发出了⼤尺⼨出砂试验模拟系统、多种出砂理论模型和软件.我国近⼏年也正在从⼩尺⼨的出砂预测逐步向⼤尺⼨的出砂预测过度。

⼆、出砂的危害(1)减产或停产作业：油、⽓井出砂最容易造成油层砂埋、油管砂堵，地⾯管汇和储油罐积砂。

沙⼦在井内沉积形成砂堵，从⽽降低油井产量，甚⾄使油井停产，因此，常被迫起油管清除砂堵、清洗砂埋油层，清理地⾯管汇和储油罐。

其⼯作量⼤，条件艰苦，既费时⼜耗资。

即使这样，问题也还没有最终解决。

恢复⽣产不久，⼜须重新作业。

(2)地⾯和井下设备磨蚀：由于油层出砂使得油、⽓井产出流体中含有地层砂，⽽地层砂的主要成分是⼆氧化硅（⽯英），硬度很⾼，是⼀种破坏性很强的磨蚀剂，能使抽油泵阀磨损⽽不密封，阀球点蚀，柱塞和泵缸拉伤，地⾯阀门失灵，输油泵叶轮严重冲蚀。

使得油、⽓井不得不停产进⾏设备维修或更换，造成产量下降，成本上升。

(3)套管损坏，油井报废：最严重的情况是随着地层出砂量的不断增加，套管外的地层孔⽳越来越⼤，到⼀定程度往往会导致突发性地层坍塌。

套管受坍塌地层砂岩团块的撞击和地层应⼒变化的作⽤受⼒失去平衡⽽产⽣变形或损坏，这种情况严重时会导致油井报废。

(4)安全及环境问题：意料之外的由于出砂引起的管道渗漏或设备失效还会引起严重的安全问题和溢出事故，尤其是在海上或陆上有⽔的地⽅。

2010年1月断块油气田在油气田开采过程中，出砂问题十分普遍［1］，如我国青海第四系气田、胜利稠油藏、新疆高温高压油气藏、渤海SZ36-1稠油藏等都遇到过严重的出砂问题。

因此，准确地预测出砂和确定出砂临界压差是减少油井出砂和制定合理工作制度的基础。

预测油气井出砂和确定出砂临界压差的理论模型来源于井壁稳定性分析，之后被逐渐扩展到射孔孔眼稳定性分析之中。

理论模型分析射孔孔眼稳定性应遵循下列步骤：1）计算岩石强度和地应力；2）计算井眼或炮孔周围的应力分布；3）利用强度准则判断射孔孔眼是否被破坏［2］。

Sand production prediction model considering perforation azimuthJiang Zhao 1Jiang Wei 2Liu Shujie 2He Baosheng 2Zeng Xianglin 2(1.International Petroleum Exploration and Development Corporation ，SINOPEC,Beijing 100083,China;2.Research Centre ofCNOOC,Beijing 100027,China)Abstract:The conventional sand prediction model for perforated completion wells could not calculate and analyze the critical drawdown in different azimuths.In order to solve this issue,the stress analysis for a perforated tunnel is derived by using the conception and analytical approach in field of rock mechanics,the stress coordinate transfer and the line-elasticity theory and by treating the perforated tunnel in a straight well as a special horizontal well.Based on this stress analysis,a new sand prediction model considering azimuth for perforated completion wells is established by taking the Drucker-Prager strength criteria as sanding criteria.The calculation and analysis on two cases indicate that azimuth can regularly influence the critical sanding drawdown of the perforated tunnel remarkably vary in a straight well and sanding always firstly occurs on the most weakness point where the minimal critical sanding drawdown has.Azimuth can regularly influence the critical sanding drawdown of the perforated tunnel and the primary reason induced this influence attributes to the difference of the two horizontal in suit stresses;the larger the anisotropic coefficient on two horizontal in suit stresses is,the bigger variation trend of critical sanding drawdown along with azimuth will be.Therefore,whether oriented perforating technology should be used depends on the size of anisotropic coefficient on two horizontal in suit stresses and its influence on critical sanding drawdown for a perforated tunnel.Key words:perforation,azimuth angle,sand prediction,critical drawdown,vertical well.考虑射孔方位的出砂预测模型江朝1姜伟2刘书杰2何宝生2曾祥林2（1.中国石化集团国际石油勘探开发有限公司，北京100083；2.中海石油（中国）有限公司研究中心，北京100027）摘要以往的射孔完井出砂预测模型都不能计算和分析不同方位角下的出砂临界压差。