何治亮，孫建芳，郭攀紅，魏荷花，呂心瑞，韓科龍

（1.中國(guó)石油化工股份有限公司，北京 100728；2.中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

0 引言

中國(guó)含油氣盆地碳酸鹽巖儲(chǔ)集層埋藏深、類型多樣，其中，巖溶縫洞型儲(chǔ)集層受古地貌、構(gòu)造及巖溶作用控制，儲(chǔ)集空間尺度差異大，非均質(zhì)性強(qiáng)，空間分布規(guī)律復(fù)雜，地球物理響應(yīng)特征多解性強(qiáng)，有效儲(chǔ)集層識(shí)別、預(yù)測(cè)、描述和建模非常困難[1-3]。目前儲(chǔ)集層研究主要依靠井-震結(jié)合手段，由于單井受巖心和測(cè)井資料限制，井間受地震預(yù)測(cè)精度限制，精細(xì)表征不同成因類型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的難度極大[4-9]。

隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的大幅度提升，基于訓(xùn)練圖像的多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)地質(zhì)建模方法和基于樣本的深度學(xué)習(xí)等機(jī)器學(xué)習(xí)類算法發(fā)展迅速，其應(yīng)用領(lǐng)域快速拓展，應(yīng)用效果不斷提升。在碎屑巖儲(chǔ)集層研究方面，國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)通過(guò)建立碎屑巖河流相儲(chǔ)集層地質(zhì)知識(shí)庫(kù)，使地質(zhì)模型的不確定性顯著降低[9-14]。由于訓(xùn)練圖像整合了各種數(shù)據(jù)，獲得了各種地質(zhì)先驗(yàn)知識(shí)，如沉積成因、沉積規(guī)模、空間形態(tài)和展布規(guī)律等，較全面獲取了儲(chǔ)集層單井模型的統(tǒng)計(jì)分析等知識(shí)[15-20]。因此，基于知識(shí)庫(kù)能夠有效提高訓(xùn)練圖像的質(zhì)量，并能夠成功用于多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)地質(zhì)建模。

在碳酸鹽巖儲(chǔ)集層研究方面，由于缺乏有效的數(shù)據(jù)和知識(shí)管理手段，導(dǎo)致這些碎片化知識(shí)分散在數(shù)據(jù)庫(kù)或?qū)I(yè)系統(tǒng)、個(gè)人機(jī)器以及冗長(zhǎng)的研究報(bào)告中，難以完整的獲取這些知識(shí)，從而使得儲(chǔ)集層建模能夠獲取的數(shù)據(jù)及知識(shí)量很少，而且較為片面，難以建立統(tǒng)計(jì)規(guī)律。同時(shí)，碳酸鹽巖儲(chǔ)集層知識(shí)體系的定義、框架設(shè)計(jì)與碎屑巖儲(chǔ)集層不同，由于需要采集洞內(nèi)結(jié)構(gòu)信息，使得相關(guān)的數(shù)據(jù)采集方法和流程均有差異，常規(guī)碎屑巖儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)構(gòu)建方法無(wú)法滿足各種碳酸鹽巖儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)構(gòu)建的要求。

本文提出構(gòu)建針對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層特點(diǎn)及表征難點(diǎn)的儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)，以服務(wù)于高質(zhì)量的儲(chǔ)集層研究為目標(biāo)；通過(guò)構(gòu)建針對(duì)性的知識(shí)分類體系及知識(shí)描述標(biāo)準(zhǔn)，梳理集成各類技術(shù)方法，形成技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，按規(guī)范形成技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包。同時(shí)持續(xù)采集、積累案例樣本，并對(duì)相關(guān)的案例樣本資料實(shí)施嚴(yán)格有效的管理，不斷建立各類樣本的構(gòu)型模式、參數(shù)特征及定量關(guān)系[21-22]。當(dāng)樣本數(shù)量足夠多，知識(shí)內(nèi)容足夠豐富的時(shí)候，可以基于知識(shí)庫(kù)來(lái)開展類比及統(tǒng)計(jì)分析，并取得統(tǒng)計(jì)規(guī)律；同時(shí)將更多的地質(zhì)信息融入到模型中，建立訓(xùn)練圖像并持續(xù)積累數(shù)量，獲得與目標(biāo)區(qū)對(duì)象更貼合的訓(xùn)練圖像，從而提高對(duì)儲(chǔ)集層的認(rèn)識(shí)精度，解決傳統(tǒng)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層建模存在的問(wèn)題[23-27]。由于有完整、系統(tǒng)、實(shí)時(shí)更新與完善優(yōu)化的知識(shí)體系作支撐，儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)能夠有效降低地質(zhì)模型的不確定性，提高建模的精細(xì)化程度，更有力地支撐油氣藏的高效開發(fā)工作。

碳酸鹽巖儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建及應(yīng)用主要包括知識(shí)庫(kù)分類框架體系構(gòu)建、儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)描述規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)、儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)知識(shí)采集及抽提、基于知識(shí)庫(kù)開展類比分析及儲(chǔ)集層建模等4個(gè)具體內(nèi)容和步驟。

1 知識(shí)庫(kù)分類框架體系及要素構(gòu)成

碳酸鹽巖儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)的建設(shè)重點(diǎn)需要考慮應(yīng)用需求、達(dá)到的目標(biāo)、主要技術(shù)方法、知識(shí)內(nèi)容，如何獲得及分類整理，以方便應(yīng)用。

基于此，在分析碳酸鹽巖儲(chǔ)集層研究“主要遵從什么技術(shù)流程標(biāo)準(zhǔn)（技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)類），采取什么技術(shù)方法（技術(shù)研究方法類），需要些什么基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、沉積模式及定量參數(shù)等相關(guān)知識(shí)內(nèi)容（地質(zhì)對(duì)象案例類）基礎(chǔ)上，將儲(chǔ)集層專題知識(shí)庫(kù)的知識(shí)框架劃分為 3大類：技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)類、技術(shù)研究方法類及與地質(zhì)對(duì)象有關(guān)的專業(yè)知識(shí)和案例。再根據(jù)儲(chǔ)集層類型和研究技術(shù)領(lǐng)域把這 3大類進(jìn)一步細(xì)分為亞類，每個(gè)亞類建立自己的知識(shí)體系，同時(shí)每個(gè)亞類再繼續(xù)細(xì)分為子類，依此類推，由大到小、由粗到細(xì)，形成如圖 1所示完整的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層知識(shí)分類體系。

圖1 碳酸鹽巖儲(chǔ)集層知識(shí)框架體系示意圖

以地質(zhì)建模知識(shí)結(jié)構(gòu)為例，主要內(nèi)容包括：總結(jié)各種類型地質(zhì)建模方法；針對(duì)不同類型油氣藏儲(chǔ)集層建模的特點(diǎn)及難點(diǎn)，建立建模流程；優(yōu)選不同類型油氣藏地質(zhì)建模典型實(shí)例，配套相關(guān)數(shù)據(jù)及地質(zhì)模型；從方法優(yōu)選、軟件技巧、操作指南等方面總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，建立經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，供使用者學(xué)習(xí)；最重要的是，基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)要求，形成技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包，確保建模質(zhì)量。

1.1 技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)類知識(shí)主要通過(guò)開發(fā)企業(yè)技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包來(lái)體現(xiàn)。專業(yè)技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包是經(jīng)過(guò)廣泛討論、由專家編制并經(jīng)嚴(yán)格審核認(rèn)可的一系列標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)規(guī)范及流程，目的是固化業(yè)務(wù)能力，把專家個(gè)人能力固化為組織能力。業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化和流程化程度直接體現(xiàn)了業(yè)務(wù)的成熟程度與成長(zhǎng)性。因而，技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包是技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)類知識(shí)庫(kù)中最核心的知識(shí)內(nèi)容。

技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包按業(yè)務(wù)來(lái)進(jìn)行分類，可根據(jù)勘探開發(fā)業(yè)務(wù)分別編制基礎(chǔ)性的技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包，內(nèi)容包括業(yè)務(wù)指導(dǎo)書、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、檢查要素表、操作指南、典型案例、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)。技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵是建立一種機(jī)制來(lái)保證標(biāo)準(zhǔn)包的內(nèi)容持續(xù)更新，特別是典型案例及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)等內(nèi)容的不斷更新。

編制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包是構(gòu)建、豐富、優(yōu)化知識(shí)庫(kù)的主要內(nèi)容之一。例如，針對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層地質(zhì)建模的特殊需求，知識(shí)庫(kù)對(duì)原有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包中的內(nèi)容進(jìn)行了必要的擴(kuò)充，經(jīng)專家審核后進(jìn)入基礎(chǔ)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包中，形成具有權(quán)威性標(biāo)準(zhǔn)體系供上游企業(yè)同行參考使用。知識(shí)庫(kù)所涉及的技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包主要業(yè)務(wù)有儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)、儲(chǔ)集層實(shí)驗(yàn)研究、地質(zhì)建模、測(cè)井評(píng)價(jià)、油藏描述、三維地震資料處理、三維地震資料解釋 8個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包。如縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層建模技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包包括：縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層地質(zhì)建模業(yè)務(wù)指導(dǎo)書、地質(zhì)建模標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、儲(chǔ)集層地質(zhì)建模檢查要素表、儲(chǔ)集層建模操作指南、儲(chǔ)集層建模典型案例和地質(zhì)建模經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)等。

1.2 技術(shù)研究方法

按不同專業(yè)技術(shù)門類對(duì)知識(shí)進(jìn)行分類，其內(nèi)容大致相當(dāng)于“最新最全的專業(yè)教科書”。針對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層建模所需的技術(shù)門類，包括地質(zhì)分析評(píng)價(jià)技術(shù)、測(cè)井評(píng)價(jià)技術(shù)、地球物理處理解釋技術(shù)和建模技術(shù)等。這不僅有利于知識(shí)分門別類地收集，也能讓使用者更快速地聚焦于本領(lǐng)域的知識(shí)，有針對(duì)性的解決儲(chǔ)集層研究中遇到的實(shí)際問(wèn)題。其中，儲(chǔ)集層地質(zhì)建模技術(shù)方法類的知識(shí)分類框架包括：儲(chǔ)集層地質(zhì)建模方法、不同類型油氣藏地質(zhì)建模流程等內(nèi)容。

儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)中技術(shù)研究方法類知識(shí)是對(duì)技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包知識(shí)的有效擴(kuò)充和增強(qiáng)，它不僅收集了大量基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)，也收集了大量針對(duì)各種復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題的最新的技術(shù)方法。它可以讓部分專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)不夠系統(tǒng)的研究人員快速掌握相關(guān)知識(shí)和工具，完成所承擔(dān)的任務(wù)，也能夠?yàn)榻?jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員提供有效借鑒。技術(shù)研究方法類知識(shí)內(nèi)容的自由度和豐富程度比標(biāo)準(zhǔn)類知識(shí)要高。

1.3 地質(zhì)對(duì)象案例

使用技術(shù)方法對(duì)某個(gè)地質(zhì)對(duì)象展開研究，形成規(guī)律性的認(rèn)識(shí)（如成因機(jī)理、分布規(guī)律、地質(zhì)模式等），把這些規(guī)律性的認(rèn)識(shí)記錄下來(lái)并歸類，形成案例，為進(jìn)一步研究提供示例和樣本。例如根據(jù)露頭及油藏實(shí)例剖析建立的各種地質(zhì)模式，就可以為地質(zhì)建模提供訓(xùn)練圖像。由于地質(zhì)對(duì)象案例類知識(shí)直接面向應(yīng)用，其豐富程度和齊全性、完備性，就成為構(gòu)建知識(shí)庫(kù)是否能成功的關(guān)鍵。

由于碳酸鹽巖儲(chǔ)集層相關(guān)知識(shí)內(nèi)容龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本次研究選擇生產(chǎn)急需的縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層為主要建庫(kù)對(duì)象。按照結(jié)構(gòu)成因，將巖溶縫洞分為風(fēng)化殼、地下暗河、斷控巖溶 3類儲(chǔ)集體類型，如圖 2即為縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的知識(shí)分類體系。縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層專題知識(shí)庫(kù)通過(guò)廣泛收集野外露頭、油藏開發(fā)實(shí)例數(shù)據(jù)，以知識(shí)分類及描述規(guī)范為基礎(chǔ)，建立了油藏單元、現(xiàn)代巖溶露頭及古巖溶露頭的典型案例，如圖 3即為縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層古暗河型露頭知識(shí)框架，主要包含了露頭及油藏原始數(shù)據(jù)、知識(shí)提取、知識(shí)應(yīng)用3個(gè)部分。

圖2 縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層知識(shí)體系

圖3 縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層暗河型露頭知識(shí)框架

2 儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)構(gòu)建方法

2.1 儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)描述規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)地質(zhì)對(duì)象案例類（露頭及油藏）知識(shí)的描述需要建立知識(shí)描述的規(guī)范，即構(gòu)建知識(shí)庫(kù)建庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橹挥袠?biāo)準(zhǔn)化以后才能實(shí)現(xiàn)類比，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)才有意義，才能真正為建模提供借鑒。通過(guò)對(duì)露頭及油藏的研究數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行高效地采集和規(guī)范、有效地管理，便能夠獲得一些預(yù)期的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

以露頭描述規(guī)范為例，要分別明確露頭的知識(shí)名稱、知識(shí)內(nèi)容、展示類型、生成方式、存儲(chǔ)方式等內(nèi)容以及規(guī)范化文字、圖、數(shù)據(jù)表的格式和內(nèi)容。

地質(zhì)建模需要將巖溶露頭的類型、形態(tài)和結(jié)構(gòu)直接應(yīng)用到建模訓(xùn)練圖像的制作中，因而對(duì)描述的精細(xì)化程度要求更高。本專題知識(shí)庫(kù)通過(guò)對(duì)露頭儲(chǔ)集體類型的細(xì)分，細(xì)致地描述其屬性參數(shù)。表 1所列出的碳酸鹽巖暗河型儲(chǔ)集體描述的內(nèi)容及屬性參數(shù)達(dá)49項(xiàng)，各類特征統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)字段逾 450多項(xiàng)，涵蓋了暗河的主要特征。同時(shí)規(guī)定了各類數(shù)據(jù)的入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)和露頭三維數(shù)據(jù)入庫(kù)的規(guī)范列表，包含序號(hào)、數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱、拼音代碼、類型、小數(shù)位數(shù)、計(jì)量單位及填寫規(guī)定等內(nèi)容。設(shè)計(jì)了溶洞特征統(tǒng)計(jì)內(nèi)容，包括溶洞編號(hào)、所屬剖面、所屬露頭區(qū)，溶洞類型、溶洞形態(tài)、長(zhǎng)度最小值、長(zhǎng)度最大值、長(zhǎng)度平均值，寬度最小值、寬度最大值、寬度平均值，高度最小值、高度最大值、高度平均值，方向最小值、方向最大值、方向平均值，寬高比、長(zhǎng)寬比，充填物類型、充填物分布、充填物組合、充填物期次，溶洞形成時(shí)期等。

表1 碳酸鹽巖暗河儲(chǔ)集體描述規(guī)范

2.2 儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)信息采集及抽提

儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)的架構(gòu)構(gòu)建完成后，就需要開展知識(shí)庫(kù)內(nèi)容建設(shè)工作。通過(guò)系統(tǒng)、細(xì)致地采集、抽提、整理及入庫(kù)，不斷充實(shí)知識(shí)庫(kù)的內(nèi)容。知識(shí)內(nèi)容的系統(tǒng)性，知識(shí)內(nèi)容的先進(jìn)性以及知識(shí)內(nèi)容的新穎性是判斷知識(shí)庫(kù)建設(shè)是否成功的關(guān)鍵指標(biāo)。

在實(shí)際研究與生產(chǎn)過(guò)程中，相關(guān)的研究資料由于缺乏有效管理，導(dǎo)致成果數(shù)據(jù)分散，不便于資料、知識(shí)共享與應(yīng)用。因此，如何通過(guò)知識(shí)庫(kù)平臺(tái)，將分散的數(shù)據(jù)、成果進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一、有效的管理，是知識(shí)庫(kù)首先要解決的問(wèn)題。

由于儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)需要采集的特征參數(shù)眾多，需要調(diào)查、采集、整理的資料繁雜，工作量巨大，給知識(shí)庫(kù)的建設(shè)帶來(lái)非常大的困難。采用 3個(gè)方面的信息化技術(shù)，顯著提高了知識(shí)采集、整理、抽提的效率。

2.2.1 基于多學(xué)科協(xié)同編輯架構(gòu)共同完善知識(shí)內(nèi)容

一般的知識(shí)庫(kù)通常是由少數(shù)管理員通過(guò)后臺(tái)端進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)。普通使用者只能看內(nèi)容，沒(méi)有權(quán)限去新增或更改知識(shí)內(nèi)容。由于個(gè)人知識(shí)的局限性，很難全面了解某個(gè)地質(zhì)對(duì)象的所有地質(zhì)屬性，造成知識(shí)庫(kù)內(nèi)容不夠全面，甚至缺失許多關(guān)鍵屬性參數(shù)。

儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)采用多學(xué)科協(xié)同編輯架構(gòu)，可以彌補(bǔ)上述缺陷。多學(xué)科協(xié)同編輯架構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)上開放且可供多人協(xié)同創(chuàng)作的超文本系統(tǒng)。在前臺(tái)界面上，任何人都可擴(kuò)充和編輯內(nèi)容，通過(guò)管理員審核后就可入庫(kù)。采用這種協(xié)同構(gòu)建知識(shí)的方式，由多方面的研究人員共同來(lái)完成專題知識(shí)內(nèi)容的構(gòu)建，其知識(shí)內(nèi)容會(huì)隨時(shí)間推移而不斷完善，對(duì)具體對(duì)象的認(rèn)識(shí)就會(huì)逐步深入客觀，知識(shí)庫(kù)的內(nèi)容也會(huì)逐步豐富和完善。

2.2.2 基于自然語(yǔ)言處理技術(shù)自動(dòng)抽提地質(zhì)對(duì)象及屬性參數(shù)

知識(shí)管理員編寫案例時(shí)，需要大范圍的查找及閱讀資料。通過(guò)對(duì)已有資料的收集、整理、歸納及總結(jié)，提取相關(guān)內(nèi)容編入知識(shí)庫(kù)，其工作耗時(shí)耗力。隨著深度學(xué)習(xí)與 NLP（自然語(yǔ)言處理）技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)今已經(jīng)可以通過(guò)深度學(xué)習(xí)，自動(dòng)處理大規(guī)模文檔并對(duì)文檔中的知識(shí)進(jìn)行鑒別和自動(dòng)歸類，如圖4所示為基于自然語(yǔ)言處理的知識(shí)圖譜自動(dòng)生成，可以大幅度減少知識(shí)采集整理耗費(fèi)的時(shí)間，大大提高知識(shí)管理員的工作效率。

圖4 基于自然語(yǔ)言處理的知識(shí)圖譜自動(dòng)生成

2.2.3 基于現(xiàn)代精細(xì)測(cè)量技術(shù)的數(shù)據(jù)采集

碳酸鹽巖儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)中露頭知識(shí)專題庫(kù)中案例的數(shù)量和質(zhì)量至關(guān)重要。這就需要對(duì)每個(gè)露頭開展實(shí)地考察，采集地質(zhì)信息，完成整理、入庫(kù)工作。如圖5所示露頭數(shù)據(jù)的采集工作主要在野外踏勘過(guò)程中使用激光雷達(dá)及無(wú)人機(jī)傾斜攝影等最新測(cè)量技術(shù)完成，其中洞內(nèi)主要使用激光雷達(dá)及近景攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)構(gòu)建內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型，使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)獲取露頭影像數(shù)據(jù)并構(gòu)建數(shù)字化露頭模型。通過(guò)研發(fā)基于影像和激光雷達(dá)的巖溶縫洞洞內(nèi)洞外一體化建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了洞內(nèi)洞外數(shù)字模型的融合。

圖5 影像點(diǎn)云與激光雷達(dá)點(diǎn)云融合建模技術(shù)流程

2.3 知識(shí)管理軟件平臺(tái)構(gòu)建

碳酸鹽巖儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)平臺(tái)軟件架構(gòu)采用分層松散耦合的架構(gòu)體系設(shè)計(jì)，由1個(gè)門戶和3個(gè)關(guān)聯(lián)集成又可以獨(dú)立運(yùn)行的子系統(tǒng)組成，每個(gè)子系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行同時(shí)又與其他系統(tǒng)有深度的交互式數(shù)據(jù)集成。

整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)的架構(gòu)功能完備，包含8個(gè)主模塊，967個(gè)功能子模塊，具體如下。①深層碳酸鹽巖門戶系統(tǒng)，其功能是所有掛接子系統(tǒng)的內(nèi)容集中集成和統(tǒng)一展示，包括一體化的搜索、子系統(tǒng)的入口和用戶權(quán)限的集成等功能模塊。②深層儲(chǔ)集層知識(shí)文庫(kù)子系統(tǒng)，其功能類似于百度文庫(kù)的功能，包括文獻(xiàn)資料的上傳、瀏覽、查詢及內(nèi)容推薦等功能模塊。③深層儲(chǔ)集層知識(shí)卡片子系統(tǒng)，其功能類似于百度百科的功能（Wiki架構(gòu)），是個(gè)開放且供多人協(xié)同創(chuàng)作的網(wǎng)頁(yè)系統(tǒng)，同時(shí)集成知識(shí)圖譜、GIS（地理信息系統(tǒng)）、標(biāo)簽、知識(shí)推薦等功能模塊。④縫洞型碳酸鹽巖專業(yè)知識(shí)子系統(tǒng)，其功能類似于針對(duì)專業(yè)應(yīng)用需求而建的專業(yè)類數(shù)據(jù)庫(kù)，需要根據(jù)具體專業(yè)應(yīng)用需求展開精細(xì)化的知識(shí)刻畫及描述，精細(xì)化加工和組織，形成本專業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)性知識(shí)庫(kù)，支撐一些專業(yè)性的分析應(yīng)用。整個(gè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)管理形式多樣，可以管理非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化的多種數(shù)據(jù)格式。

3 基于知識(shí)庫(kù)的類比分析及儲(chǔ)集層建模

3.1 基于知識(shí)庫(kù)獲取統(tǒng)計(jì)規(guī)律

建設(shè)知識(shí)庫(kù)的主要應(yīng)用目標(biāo)是根據(jù)知識(shí)庫(kù)相關(guān)信息開展類比分析，獲取統(tǒng)計(jì)規(guī)律。通過(guò)從知識(shí)庫(kù)中獲得目標(biāo)區(qū)的特征參數(shù)數(shù)據(jù)，開展詳細(xì)統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析，獲得一些初步的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，豐富知識(shí)庫(kù)的內(nèi)容，也為地質(zhì)建模提供有效的參考依據(jù)。

采集的洞穴長(zhǎng)、寬、高等特征參數(shù)如果不進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析，采集的數(shù)據(jù)本身是無(wú)意義的。如果按照格式規(guī)范，統(tǒng)計(jì)分析成圖，或總結(jié)歸類，羅列成表，把其賦予地質(zhì)意義后，這些數(shù)據(jù)才能成為有用的知識(shí)。圖6為塔北地區(qū)暗河型溶洞及湖南廟前鎮(zhèn)現(xiàn)代巖溶管道的參數(shù)統(tǒng)計(jì)，依據(jù)現(xiàn)代地下河的結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)塔北暗河結(jié)構(gòu)要素成因，分析其發(fā)育的地貌和構(gòu)造位置，劃分暗河儲(chǔ)集體內(nèi)部結(jié)構(gòu)類型，綜合識(shí)別暗河的溶洞類型，形成縫洞特征參數(shù)知識(shí)模板，為油藏描述和地質(zhì)建模提供依據(jù)。

圖6 塔北地區(qū)暗河型溶洞及湖南廟前鎮(zhèn)現(xiàn)代巖溶管道參數(shù)統(tǒng)計(jì)模板

如圖 7所示，基于知識(shí)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)分析，獲得了斷裂控制裂縫、溶洞發(fā)育展布的規(guī)律認(rèn)識(shí)：斷層規(guī)模越大，斷層斷距越大，周圍裂縫發(fā)育概率越高，裂縫帶越寬；距斷層越近，相關(guān)的裂縫和溶洞越發(fā)育；斷層核附近裂縫發(fā)育程度最高。基于統(tǒng)計(jì)分析，獲得斷層距離與裂縫、溶洞發(fā)育頻率的響應(yīng)關(guān)系，將相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)集體發(fā)育的條件概率體，可用于斷控溶洞、裂縫的精細(xì)地質(zhì)建模。

圖7 距斷層距離與裂縫發(fā)育密度關(guān)系

3.2 基于專題知識(shí)庫(kù)開展儲(chǔ)集層建模研究

運(yùn)用知識(shí)庫(kù)中大量的地質(zhì)信息構(gòu)建訓(xùn)練圖像，再采取多點(diǎn)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)建模方法，在暗河形態(tài)展布刻畫的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步表征暗河系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征。其中，基于知識(shí)庫(kù)來(lái)制作訓(xùn)練圖像是核心內(nèi)容。下面以塔河地區(qū)奧陶系一間房組暗河型巖溶儲(chǔ)集層地質(zhì)建模為例，介紹訓(xùn)練圖像的制作方法。

首先，從知識(shí)庫(kù)中優(yōu)選與研究區(qū)相似的古巖溶及現(xiàn)代巖溶露頭，統(tǒng)計(jì)暗河形態(tài)、結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，測(cè)量特征參數(shù)，包括：暗河類型、幾何參數(shù)（長(zhǎng)、寬、高、長(zhǎng)寬比、寬高比）及內(nèi)部特征（充填、物性）等，分析暗河中充填、垮塌的分布情況，繪制相應(yīng)河道展布及結(jié)構(gòu)平面圖。

其次，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代地下河寬度（50～100 m）及其概率分布與塔河相鄰露頭古暗河、溶洞寬度有較大出入，因而需要對(duì)現(xiàn)代溶洞寬度數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。如圖 8所示，采用累計(jì)概率曲線方法，針對(duì)現(xiàn)代溶洞任意一點(diǎn)寬度（82 m），在古溶洞寬度累計(jì)頻率曲線上找具有相同累計(jì)頻率的寬度（3.7 m），建立校正前后古暗河與現(xiàn)代暗河對(duì)應(yīng)寬度列表。

圖8 暗河寬度校正

最后，如圖 9所示，根據(jù)校正后的現(xiàn)代暗河、溶洞形態(tài)，制作三維訓(xùn)練圖像，圖像既模擬了典型現(xiàn)代暗河形態(tài)和結(jié)構(gòu)等要素，又反映了研究區(qū)古暗河、溶洞幾何參數(shù)特征，能夠較好地用于古暗河溶洞建模，可以更加準(zhǔn)確地模擬目標(biāo)區(qū)的情況，減少模型的不確定性。

圖9 暗河儲(chǔ)集體訓(xùn)練圖像制作過(guò)程

采用塔里木盆地塔河油田主體區(qū)典型暗河系統(tǒng)進(jìn)行建模，該區(qū)域面積約47.8 km2，涵蓋13個(gè)開發(fā)單元（見(jiàn)圖10）?；谥R(shí)庫(kù)的建模方法與地震體積雕刻為主的建模方法相比，精度進(jìn)一步得到提升。利用 2口抽稀井共88.5 m的儲(chǔ)集層厚度及類型進(jìn)行對(duì)比，實(shí)鉆井鉆遇符合率由67.0%提高到81.8%；原模型刻畫了河道的輪廓，主要為河道異常體，新模型包含 2層主河道，6條分支河道，5個(gè)溶蝕帶和落水洞?；趯ｎ}知識(shí)庫(kù)建模方法的應(yīng)用，更有效表征了暗河系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，提高了模型精度和建模效率。

圖10 暗河建模結(jié)果對(duì)比

4 結(jié)論

構(gòu)建了碳酸鹽巖儲(chǔ)集層應(yīng)用型知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)集層相關(guān)知識(shí)的管理與儲(chǔ)集層研究的有效融合。該知識(shí)庫(kù)將知識(shí)框架分為技術(shù)研究方法類、技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)類及與地質(zhì)對(duì)象有關(guān)的專業(yè)知識(shí)和案例3大類別。

建立針對(duì)性的知識(shí)分類體系及知識(shí)描述標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)，梳理不同地質(zhì)對(duì)象的理論認(rèn)識(shí)與各類技術(shù)方法，按規(guī)范形成技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包，采集典型的露頭及油藏案例，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化管理，通過(guò)系統(tǒng)抽提、整理及入庫(kù)，構(gòu)建地質(zhì)對(duì)象有關(guān)的專業(yè)知識(shí)。采用基于多學(xué)科協(xié)同編輯架構(gòu)共同完善知識(shí)內(nèi)容、基于自然語(yǔ)言處理技術(shù)自動(dòng)抽提地質(zhì)對(duì)象及相關(guān)屬性參數(shù)、基于現(xiàn)代精細(xì)測(cè)量技術(shù)開展數(shù)據(jù)采集等 3個(gè)方面的信息化技術(shù)，顯著提高了知識(shí)采集、抽提、整理的效率。

以塔里木盆地復(fù)雜縫洞型油藏典型暗河系統(tǒng)地質(zhì)建模為例，闡述碳酸鹽巖儲(chǔ)集層知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建及其在縫洞型油藏地質(zhì)建模中的應(yīng)用，地質(zhì)模型經(jīng)實(shí)鉆井驗(yàn)證符合率由67.0%提高到81.8%，有效表征了暗河系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，提高了模型精度和建模效率。

致謝：本項(xiàng)研究得到了朱日祥院士、金之鈞院士、李陽(yáng)院士的指導(dǎo)，羅曉容、段太中、胡向陽(yáng)等專家參與了研究并提出了寶貴意見(jiàn)，在此一并表示感謝！