ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซการสร้างแบบจำลองแหล่งกักเก็บเกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมเพื่อวัตถุประสงค์ในการปรับปรุงการประมาณปริมาณสำรองและตัดสินใจเกี่ยวกับการพัฒนาแหล่งกักเก็บ การคาดการณ์การผลิตในอนาคต การวางตำแหน่งบ่อเพิ่มเติม และการประเมินสถานการณ์การจัดการแหล่งกักเก็บทางเลือกต่างๆ

แบบจำลองอ่างเก็บน้ำแสดงถึงพื้นที่ทางกายภาพของอ่างเก็บน้ำด้วยชุดของเซลล์ที่ไม่ต่อเนื่องกัน ซึ่งกำหนดขอบเขตโดยตารางกริดที่อาจเป็นแบบสม่ำเสมอหรือไม่สม่ำเสมอ ชุดของเซลล์มักจะเป็นแบบสามมิติ แม้ว่าบางครั้งจะใช้แบบจำลองหนึ่งมิติและสองมิติก็ตาม ค่าของคุณลักษณะต่างๆ เช่นความพรุนการซึมผ่านและความอิ่มตัวของน้ำจะถูกกำหนดให้กับแต่ละเซลล์ โดยค่าของแต่ละคุณลักษณะจะถือว่าใช้ได้อย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตรของอ่างเก็บน้ำที่แสดงโดยเซลล์นั้น

แบบจำลองอ่างเก็บน้ำโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภท:

• แบบจำลองทางธรณีวิทยาถูกสร้างขึ้นโดยนักธรณีวิทยาและนักธรณีฟิสิกส์โดยมีจุดประสงค์เพื่อให้คำอธิบายแบบคงที่ของแหล่งกักเก็บน้ำมันและก๊าซ ก่อนการผลิต
• แบบ จำลองการจำลองอ่างเก็บน้ำถูกสร้างขึ้นโดยวิศวกรอ่างเก็บน้ำโดยใช้วิธีผลต่างจำกัดเพื่อจำลองการไหลของของเหลวภายในอ่างเก็บน้ำตลอดอายุการผลิต

บางครั้งแบบจำลองโลกที่ใช้ร่วมกันเพียงแบบเดียวก็ถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทั้งสองอย่าง แต่โดยทั่วไปแล้ว แบบจำลองทางธรณีวิทยาจะถูกสร้างขึ้นที่ความละเอียดสูง (ละเอียด) จากนั้นจึงสร้างตารางกริดที่หยาบกว่าสำหรับแบบจำลองการจำลองอ่างเก็บน้ำ โดยอาจมีเซลล์น้อยลงถึงสองลำดับขนาด จากนั้นจึงดึงค่าคุณลักษณะที่มีประสิทธิภาพสำหรับแบบจำลองการจำลองจากแบบจำลองทางธรณีวิทยาโดยกระบวนการขยายขนาด หรืออีกทางเลือกหนึ่ง หากไม่มีแบบจำลองทางธรณีวิทยาอยู่ ค่าคุณลักษณะสำหรับแบบจำลองการจำลองอาจถูกกำหนดโดยกระบวนการสุ่มตัวอย่างจากแผนที่ทางธรณีวิทยา

บางครั้งมีการตรวจสอบความไม่แน่นอนในค่าที่แท้จริงของคุณสมบัติของแหล่งกักเก็บโดยการสร้างแบบจำลองค่าคุณลักษณะที่แตกต่างกันหลายแบบ จากนั้นพฤติกรรมของแบบจำลองจำลองที่ได้จะบ่งชี้ถึงระดับความไม่แน่นอนทางเศรษฐกิจที่เกี่ยวข้อง

บางครั้งวลี "การกำหนดลักษณะเฉพาะของแหล่งกักเก็บ" ถูกใช้เพื่ออ้างถึงกิจกรรมการสร้างแบบจำลองแหล่งกักเก็บจนถึงจุดที่แบบจำลองการจำลองพร้อมที่จะจำลองการไหลของของเหลว

ซอฟต์แวร์ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ใช้ในการสร้าง การจำลอง และการวิเคราะห์แบบจำลองอ่างเก็บน้ำ^{[ 1 ]}

กระบวนการที่จำเป็นในการสร้างแบบจำลองอ่างเก็บน้ำนั้นอธิบายได้ด้วยวลี "จากข้อมูลแผ่นดินไหวสู่การจำลอง " กระบวนการนี้จะประสบความสำเร็จหากแบบจำลองสะท้อนข้อมูลบันทึกหลุมเจาะข้อมูลแผ่นดินไหว และประวัติการผลิต ดั้งเดิมได้อย่างแม่นยำ

แบบจำลองอ่างเก็บน้ำถูกสร้างขึ้นเพื่อให้เข้าใจใต้พื้นดินได้ดีขึ้น ซึ่งนำไปสู่การวางตำแหน่งบ่ออย่างมีข้อมูล การประมาณปริมาณสำรอง และการวางแผนการผลิตแบบจำลองเหล่านี้สร้างขึ้นจากการวัดที่ได้ในภาคสนาม รวมถึงบันทึกบ่อการสำรวจแผ่นดินไหวและประวัติการผลิต^{[ 2 ]}

การนำข้อมูลแผ่นดินไหวมาจำลองช่วยให้สามารถบูรณาการข้อมูลภาคสนามทั้งหมดเข้ากับแบบจำลองอ่างเก็บน้ำที่สามารถปรับปรุงได้ ซึ่งสร้างขึ้นโดยทีมงานที่ ประกอบด้วย นักธรณีวิทยานักธรณีฟิสิกส์และวิศวกร เทคนิคสำคัญที่ใช้ในกระบวนการนี้ ได้แก่การบูรณาการธรณีฟิสิกส์และธรณีฟิสิกส์ของหินเพื่อกำหนดช่วงของชนิดหินและคุณสมบัติของหิน การผกผัน ทางสถิติธรณีวิทยาเพื่อกำหนดชุดของแบบจำลองคุณสมบัติของหินที่ได้จากข้อมูลแผ่นดินไหวที่มีความละเอียดในแนวตั้งและความไม่สม่ำเสมอเพียงพอสำหรับการจำลองการไหล การถ่ายโอนกริด ทางธรณีวิทยาเพื่อย้ายข้อมูลที่ได้จากแผ่นดินไหวไปยังแบบจำลองทางธรณีวิทยาอย่างแม่นยำ และการจำลองการไหลเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองและจัดอันดับเพื่อกำหนดแบบจำลองที่เหมาะสมกับข้อมูลทั้งหมดมากที่สุด

ขั้นตอนแรกในการจำลองแผ่นดินไหวคือการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติทางปิโตรฟิสิกส์ที่สำคัญของหินและคุณสมบัติทางยืดหยุ่นของหิน ซึ่งจำเป็นต่อการค้นหาจุดร่วมระหว่างข้อมูลบันทึกหลุมเจาะและข้อมูลแผ่นดินไหว^{[ 3 ]}

ข้อมูลการเจาะบ่อจะวัดตามความลึกและให้ข้อมูลแนวตั้งที่มีความละเอียดสูง แต่ไม่ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพื้นที่ระหว่างบ่อ ในขณะที่ข้อมูลแผ่นดินไหวจะวัดตามเวลาและให้รายละเอียดด้านข้างที่ดี แต่มีข้อจำกัดในเรื่องความละเอียดในแนวตั้ง เมื่อนำมาเปรียบเทียบกันแล้ว ข้อมูลการเจาะบ่อและข้อมูลแผ่นดินไหวสามารถใช้สร้างแบบจำลอง 3 มิติของใต้พื้นดินที่มีความละเอียดสูงได้

ความเข้าใจเกี่ยวกับคุณสมบัติของหินมาจากการผสมผสานระหว่างความเข้าใจพื้นฐานทางธรณีวิทยาและการวัดค่าจากหลุมเจาะ โดยอาศัยความเข้าใจเกี่ยวกับการก่อตัวของพื้นที่ในแต่ละช่วงเวลา นักธรณีวิทยาสามารถคาดการณ์ชนิดของหินที่น่าจะพบได้และอัตราการเปลี่ยนแปลงของหินเหล่านั้นในเชิงพื้นที่ได้ ข้อมูลจากบันทึกหลุมเจาะและตัวอย่างแกนหินช่วยให้สามารถตรวจสอบและปรับปรุงความเข้าใจนั้นให้ดียิ่งขึ้นได้

นักธรณีฟิสิกส์ใช้ข้อมูลคลื่นไหวสะเทือนในการระบุขอบบนของชั้นหินประเภทต่างๆ และการกระจายตัวของสมบัติของหินในพื้นที่ระหว่างหลุมเจาะ โดยใช้คุณลักษณะการผกผันทางคลื่นไหวสะเทือน เช่น ค่าความ ต้านทานเสียง การสำรวจทางคลื่นไหวสะเทือนจะวัด ความแตกต่างของ ความต้านทานเสียงระหว่างชั้นหิน เมื่อพบกับโครงสร้างทางธรณีวิทยาที่แตกต่างกัน คลื่นเสียงจะสะท้อนและหักเห ตามความแตกต่างของความต้านทานเสียงระหว่างชั้น ค่าความต้านทานเสียงจะแตกต่างกันไปตามประเภทของหิน ดังนั้นจึงสามารถเชื่อมโยงกับสมบัติของหิน ได้โดยใช้ความสัมพันธ์ทางฟิสิกส์ของหินระหว่างคุณลักษณะการผกผันและสมบัติทางธรณีฟิสิกส์ เช่นความพรุนลักษณะทางธรณีวิทยาความอิ่มตัวของน้ำและการซึมผ่านได้

เมื่อข้อมูลการเจาะบ่อได้รับการปรับสภาพและแก้ไขอย่างเหมาะสมแล้ว จะมีการสร้างแบบจำลองทางปิโตรฟิสิกส์ของหิน ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการหาค่าคุณสมบัติความยืดหยุ่นของหินที่มีประสิทธิภาพจากพารามิเตอร์ของของเหลวและแร่ธาตุ รวมถึงข้อมูลโครงสร้างของหิน พารามิเตอร์ของแบบจำลองจะได้รับการปรับเทียบโดยการเปรียบเทียบข้อมูลสังเคราะห์กับ ข้อมูลการเจาะบ่อด้วยคลื่น เสียง แบบยืดหยุ่นที่มีอยู่ การคำนวณจะดำเนินการตาม อัลกอริทึมทางฟิสิกส์ของหินหลายวิธีได้แก่ Xu & White, Greenberg & Castagna, Gassmann, Gardner, Hashin-Shtrikman ส่วนบนและล่างที่ปรับปรุงแล้ว และ Batzle & Wang

เมื่อแบบจำลองทางปิโตรฟิสิกส์ของหินเสร็จสมบูรณ์แล้ว จะมีการสร้าง ฐานข้อมูลทางสถิติเพื่ออธิบายประเภทของหินและคุณสมบัติที่ทราบ เช่น ความพรุนและการซึมผ่านได้ นอกจากนี้ยังมีการอธิบายชนิดของหิน พร้อมทั้งคุณสมบัติทางความยืดหยุ่นที่แตกต่างกันของแต่ละชนิดด้วย

ในขั้นตอนต่อไปของการจำลองแผ่นดินไหว เทคนิคการผกผันแผ่นดินไหวจะรวมข้อมูลบ่อและข้อมูลแผ่นดินไหวเข้าด้วยกันเพื่อสร้างแบบจำลอง 3 มิติที่สมเหตุสมผลหลายแบบของคุณสมบัติความยืดหยุ่นของแหล่งกักเก็บ ข้อมูลแผ่นดินไหวจะถูกแปลงเป็นบันทึกคุณสมบัติความยืดหยุ่นที่ทุกๆ เส้น เทคนิคการผกผันแบบกำหนดจะใช้เพื่อให้ได้ภาพรวมที่ดีของความพรุนทั่วทั้งแหล่งกักเก็บ และทำหน้าที่เป็นการตรวจสอบคุณภาพ เพื่อให้ได้รายละเอียดที่มากขึ้นที่จำเป็นสำหรับธรณีวิทยาที่ซับซ้อนจึงมีการใช้การผกผันแบบสุ่มเพิ่มเติม^{[ 4 ]}

ขั้นตอนการผกผันทางภูมิสถิติจะตรวจจับและกำหนดขอบเขตของแหล่งกักเก็บบาง ๆ ที่ปกติแล้วกำหนดได้ไม่ดี^{[ 5 ]} การผกผันทางภูมิสถิติโดยใช้ Markov chain Monte Carlo (MCMC) จะแก้ไขปัญหาการปรับขนาดในแนวดิ่งโดยการสร้างคุณสมบัติของหินที่ได้จากแผ่นดินไหวด้วยการสุ่มตัวอย่างในแนวดิ่งที่เข้ากันได้กับแบบจำลองทางธรณีวิทยา

ข้อมูลภาคสนามทั้งหมดจะถูกนำเข้าสู่กระบวนการผกผันทางธรณีสถิติโดยใช้ฟังก์ชันการกระจายความน่าจะเป็น (PDF) PDF แต่ละฟังก์ชันจะอธิบายข้อมูลป้อนเข้าเฉพาะในเชิงธรณีสถิติโดยใช้ฮิสโตแกรมและวาเรียแกรมซึ่งระบุโอกาสของค่าที่กำหนด ณ ตำแหน่งเฉพาะ และขนาดและลักษณะโดยรวมที่คาดหวังโดยอิงจากความเข้าใจทางธรณีวิทยา

เมื่อสร้างเสร็จแล้ว PDF จะถูกรวมเข้าด้วยกันโดยใช้การอนุมานแบบเบย์เซียนส่งผลให้ได้ PDF ภายหลังที่สอดคล้องกับทุกสิ่งที่ทราบเกี่ยวกับสนาม^{[ 6 ]}มีการใช้ระบบถ่วงน้ำหนักภายในอัลกอริทึม ทำให้กระบวนการมีความเป็นกลางมากขึ้น

จาก PDF ภายหลัง จะมีการสร้างแบบจำลองโดยใช้อัลกอริธึม Markov chain Monte Carlo แบบจำลองเหล่านี้มีความเป็นธรรมทางสถิติและสร้างแบบจำลองที่มีรายละเอียด ความแม่นยำ และความสมจริงสูง คุณสมบัติของหิน เช่น ความพรุน สามารถจำลองร่วมได้จากคุณสมบัติทางยืดหยุ่นที่กำหนดโดยการผกผันทางธรณีสถิติ กระบวนการนี้จะทำซ้ำจนกว่าจะพบแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุด

พารามิเตอร์การผกผันจะถูกปรับแต่งโดยการรันการผกผันหลายครั้งทั้งแบบมีและไม่มีข้อมูลจากหลุมเจาะ หากไม่มีข้อมูลจากหลุมเจาะ การผกผันจะทำงานในโหมดไร้ข้อมูลหลุมเจาะ การผกผันในโหมดไร้ข้อมูลหลุมเจาะนี้จะทดสอบความน่าเชื่อถือของการผกผันแบบมีข้อจำกัดและขจัดอคติที่อาจเกิดขึ้น

วิธีการทางสถิตินี้สร้างแบบจำลองหลายแบบที่มีความน่าจะเป็นเท่ากัน ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลแผ่นดินไหว บ่อเจาะ และธรณีวิทยา การผกผันทางธรณีสถิติจะทำการผกผันค่าความต้านทานและคุณสมบัติแบบไม่ต่อเนื่องไปพร้อมกัน จากนั้นคุณสมบัติทางปิโตรฟิสิกส์อื่นๆ เช่น ความพรุน สามารถจำลองร่วมกันได้

ปริมาณผลลัพธ์ที่ได้มีอัตราการสุ่มตัวอย่างที่สอดคล้องกับแบบจำลองอ่างเก็บน้ำ เนื่องจากวิธีการสร้างแบบจำลองสังเคราะห์จากแบบจำลองที่มีการสุ่มตัวอย่างอย่างละเอียดนั้นเหมือนกับการใช้ข้อมูลจากบันทึกหลุมเจาะ คุณสมบัติการผกผันมีความสอดคล้องกับคุณสมบัติของข้อมูลจากบันทึกหลุมเจาะ เนื่องจากฮิสโตแกรมที่ใช้ในการสร้างคุณสมบัติของหินที่ได้จากการผกผันนั้นอิงตามค่าของคุณสมบัติของหินเหล่านั้นจากบันทึกหลุมเจาะ

ความไม่แน่นอนถูกวัดปริมาณโดยใช้ค่าเริ่มต้นแบบสุ่มเพื่อสร้างผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเล็กน้อย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่สนใจ กระบวนการนี้ช่วยให้เข้าใจความไม่แน่นอนและความเสี่ยงภายในแบบจำลองได้ดียิ่งขึ้น

หลังจากทำการผกผันทางภูมิสถิติและเตรียมการสำหรับการจับคู่ประวัติและการจำลองการไหล โมเดลคงที่จะถูกสร้างกริดใหม่และปรับขนาด การถ่ายโอนจะแปลงเวลาเป็นความลึกสำหรับคุณสมบัติต่างๆ พร้อมกัน และถ่ายโอนคุณสมบัติเหล่านั้นในรูปแบบ 3 มิติจากกริดแผ่นดินไหวไปยังกริดจุดมุมตำแหน่งสัมพัทธ์ของคุณสมบัติจะถูกรักษาไว้ ทำให้มั่นใจได้ว่าจุดข้อมูลในกริดแผ่นดินไหวจะมาถึงชั้นทางธรณีวิทยาที่ถูกต้องในกริดจุดมุม^{[ 6 ]}

แบบจำลองสถิตที่สร้างจากข้อมูลแผ่นดินไหวโดยทั่วไปจะเป็นแบบตั้งฉาก แต่โปรแกรมจำลองการไหลต้องการกริดแบบจุดมุม กริดแบบจุดมุมประกอบด้วยลูกบาศก์ซึ่งโดยทั่วไปจะมีความละเอียดต่ำกว่าในทิศทางแนวนอน และแต่ละมุมของลูกบาศก์จะถูกกำหนดขึ้นโดยพลการเพื่อให้สอดคล้องกับลักษณะสำคัญในกริด การแปลงโดยตรงจากแบบตั้งฉากไปเป็นแบบจุดมุมอาจทำให้เกิดปัญหา เช่น การสร้างความไม่ต่อเนื่องในการ ไหลของของเหลว

ตารางชั้นหินระดับกลางช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างสำคัญจะไม่ถูกบิดเบือนในการถ่ายโอนข้อมูล ตารางชั้นหินนี้มีจำนวนเซลล์เท่ากับตารางคลื่นไหวสะเทือนแบบตั้งฉาก แต่ขอบเขตถูกกำหนดโดยพื้นผิวชั้นหิน และเซลล์ต่างๆ เป็นไปตามการจัดเรียงชั้นหิน นี่คือการแสดงข้อมูลคลื่นไหวสะเทือนในเชิงชั้นหินโดยใช้การตีความคลื่นไหวสะเทือนเพื่อกำหนดชั้นต่างๆ จากนั้นแบบจำลองตารางชั้นหินจะถูกแมปไปยังตารางจุดมุมโดยการปรับโซนต่างๆ

โดยใช้แบบจำลองความพรุนและการซึมผ่าน รวมถึงฟังก์ชันความสูงของความอิ่มตัว จะสร้างแบบจำลองความอิ่มตัวเบื้องต้นขึ้น หากการคำนวณปริมาตรระบุปัญหาในแบบจำลอง จะทำการเปลี่ยนแปลงในแบบจำลองทางปิโตรฟิสิกส์โดยไม่ทำให้แบบจำลองเบี่ยงเบนไปจากข้อมูลป้อนเข้าดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น การเพิ่มรอยแตกที่ปิดกั้นเพื่อเพิ่มการแบ่งส่วนให้มากขึ้น

ในขั้นตอนสุดท้ายของการจำลองแผ่นดินไหว การจำลองการไหลยังคงดำเนินกระบวนการบูรณาการต่อไปโดยนำประวัติการผลิตเข้ามา ซึ่งเป็นการตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองคงที่เทียบกับประวัติการผลิตเพิ่มเติม ชุดตัวแทนของแบบจำลองที่ได้จากการผกผันทางสถิติทางภูมิศาสตร์จะถูกจับคู่กับข้อมูลการผลิต หากคุณสมบัติในแบบจำลองมีความสมจริง พฤติกรรม แรงดัน ก้นบ่อที่จำลองขึ้น ควรตรงกับแรงดันก้นบ่อในอดีต (ที่วัดได้) ^{[ 7 ]}อัตราการไหลของการผลิตและข้อมูลทางวิศวกรรมอื่นๆ ก็ควรตรงกันด้วย

จากคุณภาพของการจับคู่ โมเดลบางส่วนจะถูกคัดออก หลังจากกระบวนการจับคู่ข้อมูลเบื้องต้นแล้ว พารามิเตอร์ของบ่อแบบไดนามิกจะถูกปรับตามความจำเป็นสำหรับแต่ละโมเดลที่เหลืออยู่เพื่อปรับปรุงการจับคู่ โมเดลสุดท้ายจะเป็นโมเดลที่ตรงกับข้อมูลการวัดภาคสนามและข้อมูลการผลิตดั้งเดิมมากที่สุด และจะถูกนำไปใช้ใน การตัดสินใจ เกี่ยวกับการเจาะและการวางแผนการผลิต

• การสกัดปิโตรเลียม
• วิศวกรรมปิโตรเลียม
• การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์
• โปรแกรมจำลองอ่างเก็บน้ำ
• Rise in Core