CN102057301A - 岩相内插 - Google Patents

Abstract

一种随机模拟地层内的多个岩相的方法，包括：为地层的顶部和基部的每一个定义岩相类别；将地层划分成多个层；以及根据为顶部和基部定义的岩相类别内插多个层中的每个层的类别，其中所述内插包括随机变化分量。

Description

岩相内插

技术领域

本发明一般涉及地质数据的处理，更具体地，涉及用于三维分析和可视化的系统。

背景技术

与油气勘探有关的数据的分析和可视化一般牵涉到具有特定有限功能的定制软件工具。许多数据分析仍然需要由人来解释模糊信息。当操作人员针对图像数据的适当解释做出决定时，该信息一般被限制为操作人员当前正在使用的特定解释工具，而不能传播给其它软件工具。同样，可能难以在物理位置之间共享，这在来自各个学科的专家位于不同位置但需要协作的情况下可能产生问题。

发明内容

本发明的实施例的某些方面提供了对地层内的多个岩相进行随机模拟的方法，其包括：为地层的顶部和基部中的每一个定义岩相类别；将地层划分成多个层；以及根据为顶部和基部定义的岩相类别内插多个层中的每个层的类别，其中所述内插包括随机变化分量。

本发明的实施例的某些方面提供了对地层内的多个岩相进行随机模拟的系统，其包括：数据存储系统，被配置和安排成存储与地质区域的多个特性有关的数据；以及模拟模块，被配置和安排成处理所存储数据并生成地质区域的至少一部分的模拟属性，为地层的顶部和基部中的每一个定义岩相类别；将地层划分成多个层，以及根据为顶部和基部定义的岩相类别内插多个层中的每个层的类别，其中所述内插包括随机变化分量。

本发明的实施例的某些方面可以包括用执行上述方法或控制上述系统的计算机可执行指令编码的计算机可读媒体。

本发明的实施例的各个方面可以包括并入上述系统并且被配置和安排成根据上述方法提供对系统的控制的系统。这样的系统例如可以并入被编程为允许用户根据所述方法或其它方法控制设备的计算机。

通过参照形成本说明书的一部分、相同标号在各个图形中表示相应部件的附图考虑下面的描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它目的、特征、和特性，以及操作方法、结构的相关元件的功能、部件的组合、和制造经济性将变得显而易见。但是，不言而喻，这些附图只用于例示和描述的目的，而无意作为本发明的限制的定义。正如用在说明书和权利要求书中的那样，除非上下文另外明确指明，单数形式“一”、“一个”、和“该”也包括复数指示物。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的系统的体系结构的示意图；

图2A-2E是集成可视化功能的一个实施例的例示；

图3是根据本发明一个实施例的伪3D可视化的例示；

图4是根据本发明一个实施例的伪3D可视化的例示；

图5A-C是盐恢复功能的一个实施例的例示；

图6A-B是岩相解释功能的一个实施例的例示；以及

图7是执行根据本发明实施例的方法的系统的一个实施例的示意性例示。

具体实施方式

根据本发明一个实施例的虚拟石油系统包括为了有效共享和处理数据而互连的许多软件模块。如图1示意性地示出，该系统100包括输入模块102，其被配置成接受可以包括多种数据(例如，地震数据、测井记录等)的相关数据。该数据指示正在调查的地质区域的一种或多种特性。

在一个例子中，输入模块102可以配置成接受包括如下的数据：层位文件(horizons files)、岩石特性、地球化学数据、热数据、地震数据(可以是例如原始地震数据、2-d线、和/或3-d立体图)、测井记录、图像、文化数据(例如，行政边界，地理位置，土地所有权，与包括道路、建筑物、石油钻井平台等的人造结构有关的信息，和/或环境特征)、和断层数据。

这些数据类型一般来自多个来源，因此以不同格式存储，并且具有不同数据结构，但一般说来，它们可以存储在像盘驱动器或驱动器阵列那样的普通存储媒体上。存储的数据对于系统的其余部分可以是本地的，或者例如可以通过LAN，WAN，或经由因特网或其它网络远程访问。

配置成根据数据来模拟地质区域的物理、地球物理和/或地质特性的模拟模块(modeling module)104，接受部分或全部数据作为输入，并且对其进行处理以生成使用户了解地质区域的性质的模型。该模拟模块可以包括例如岩相模拟、地震模拟、地图数据管理、地质历史模拟、和烃迁移模拟。应该理解，存在多种可以使用的模拟技术，可以根据适当设计考虑来选择特定的模拟功能。

接口模块106可供用户操作，以输入参数和选择输入数据的相关部分供模拟模块使用。例如，该接口可以包括图形用户界面。例如，它可以包括允许用户选择看起来存在断层线的区域的功能。同样，用户可以根据他对于例如测井记录数据的专家解释来向数据的一些部分指定特定岩性标记。在一个实施例中，可以包括在三维可视图内选取层位的功能。

接口模块106还可以包括控制数据管理的功能。举例来说，该接口模块可以包括组合各种数据，选择要显示的数据的类型或来源，或修正数据可视图的功能。

中央数据管理模块108与模拟模块104和接口模块106交互。随着用户改变与数据的专家解释有关的参数或信息，这些变化经由数据管理模块传播到其它模拟模块。返回到断层线的例子，当使用接口模块106将断层线加入可视图中或修改断层线时，该信息被传递给中央数据管理模块108。然后，中央数据管理模块108将断层位置传递给各种模拟模块104，这些模拟模块104将断层信息并入它们的模块中。因此，随着模拟模块接收到新信息，可以根据改变的数据或参数重新处理数据。在一个实施例中，可以实时地重新处理这种变化。

继续讨论断层例子，可以将断层信息传递给模拟烃迁移的模块。断层将被并入该模型中，并且当作烃迁移的陷阱或通道来对待，其中改变油气田的模型预期位置。如果模型被配置成在二维中处理新数据，那么与需要三维计算相比，可以相对较快地处理模拟计算。

本身可以包含接口模块的各个部分或包含在接口模块的各个部分中的许多显示模块或观察窗110实现了各种数据视图。关于这一点，模拟模块104将与区域的模拟特性有关的信息传递给据此提供图形显示的显示模块。作为存储器管理解决方案，可以将中央数据管理模块编程为把数据推给显示模块加以显示，然后保证从活动存储器中除去生成正在显示的图像数据所需的计算。

图2A示出了可以代表例如来自三个不同来源的盆地模型的3-D盆地模拟数据200，202，204。另一个观察模块可以给出俯视或地图视图。如图2B所示，储藏区208的地图206可以包括盆地模拟数据200被复制在其上的、指出钻井的位置212的块边界的叠层。

在这个实施例中，该系统包括经由接口模块106选择感兴趣区域，并且从一个视图粘贴到另一个视图中，以便可以将盆地模型信息粘贴到所选区域内的地图206中的工具。在图2C中，已经将第二区域202粘贴到地图206′上，而在图2D中，将第三区域204粘贴到地图206″上。这样，将表示在图2A中的信息叠加在图2B-D的地图视图上，使分析人员可以同时观察几种信息，并在进行盆地分析时整合信息。

接口模块还可以包括允许地图编辑、着色、多边形填充等的功能。这种编辑过的地图的一个例子显示在图2E中，其中地图206′″被显示成包括来自所有三个区域200，202，204的信息。可以看出，用户经由曲线230和232并且经由宽着色区域234指出了盆地地形信息。输入的盆地地形信息可以从其它数据源中导出，或可以例如基于相邻区域的专家解释。另外，还指定了感兴趣的截面A-A。在一个实施例中，可以选择指定的截面以便显示在显示模块中。

在一个实施例中，显示模块实时地提供经过重新处理的特性，使用户可以随着参数的改变被输入到系统中，看到参数变化的效果。

如上简述，加速这种实时重新处理的一种方法是在二维中进行所有或大多数模拟。然后，可以将二维模型用于创建二维图像。通过在伪三维空间中显示二维图像，可以表达三维信息的外观。

而且，甚至可以与二维信息相关联地包括和显示三维信息。关于这一点，通过将三维信息限制成二维表示可以加速显示和模拟。

如图3所示，许多条二维地震线300根据它们的三维相对取向和位置排列。而且，这种显示以三维盆地模型的一个层位302的形式包括一些三维信息。通过将三维信息限制成相对薄的片，可以将其当作二维来对待，并且可以相对迅速地被评估和更新。

在一个实施例中，可以通过提供局部剖视图来提高感兴趣信息的可视性。从图3中可以看出，具有减小的高度的许多地震线300′被显示成细条。如果每条地震线都以完整高度显示出来，那么前景中的那些线将挡住背景中的那些线的视图。可替代地，接口可以允许用户旋转可见显示，以便使以前被遮蔽的显示部分露出来。

此外，在图3中还示出两个相交二维图像310，312。这两个图像代表例如可以通过将来自地震成像的信息与来自其它模拟模块的岩性和地质信息相结合而确定的地质信息。应该理解，这种信息的一些部分可以从专家解释中导出，并且该解释的结果可以使用接口模块106输入。

接口模块可以进一步包括在所显示数据内选择感兴趣层位的功能。一旦作出选择，可以进行各种操作，包括例如将所选层位展平。如图4所示，层位400已经被展平，其效果是改变了其它层位的垂直位置，导致升高的部分402，和404处的底部层位的相应升起。其它显示对象(例如地震2D线)相对于展平层位或基准表面同样可以相应地调整。应该理解，这样的有选择展平可以用于许多目的，包括例如检查在地层单元之间是否存在交叠。在注意到这种交叠的情况下，用户可以使用接口模块输入校正，并且使该校正经由中央数据管理模块被传播回到每个模拟模块。

在一个实施例中，可以包括盐历史模拟(salt history modeling)作为模拟模块104之一。在这个实施例中，通过在三维中定义盐体积和沉积物体积的初始几何形状来模拟覆盖在沉积物区域上的包含盐层(salt formation)的区域。采用沿时间的多个梯级，在每个梯级中，在保持沉积物顶部和盐体积不变的同时改变盐顶部的几何形状。盐顶部几何形状的改变例如可以根据覆盖沉积层的明显历史变化来做出。

在模拟期间，其它模型的结果被包括作为盐体积模拟的输入。例如，当其它模型指示断层或像折叠和形变那样的其它地质活动时，将这些变化并入盐模型中。应该理解，在这些活动影响盐基部形状的情况下，盐基部具有不变几何形状的初始假设是不正确的。其结果是，根据毗邻地层的变化更新盐基部几何形状。

另外，取决于盐体积对于可能发生溶解的环境的暴露，可以包括模拟溶解盐(即，去除的盐)和沉积盐的功能。

在叠代过程中，用户可以控制盐历史进程。尤其，用户可以指导来自断层和其它模型的数据的上述整合。同样，用户可以提供模拟复杂碱式盐结构和盐重新进入问题的指导。

作为输出，可以生成分别代表沿时间的多个梯级之一的一系列三维图像。而且，可以将沿时间的多个梯级用作包括时间分量的其它模型的时变输入。例如，在包括烃迁移模型的情况下，可以随着盐模型变化通过时间调整流动参数。

如图5A-C所示，盐底部500形成以两个截面区的形式显示的盐层502的底层。图5B代表从如图5A所示的初始地层开始的时间梯级。在基部500基本上保持不变的同时，附加沉积物层504覆盖在盐层502上。盐顶部发生显著变化，但盐的总体积保持不变。图5C代表进程中的最后时间间隔，实际上代表例如通过地震成像测量的盐盆地的当天状态。

在一个实施例中，可以包括通过概率手段内插岩相的功能。在这种手段中，为内插选择特定间隔，并且为该间隔定义顶部岩相和底部岩相。来源可以是例如地震截面或包括地震图像、地震地图、地震岩层切片等的其它地震数据。

用户通过例如刷涂、多边形填充或像岩相之间的关联性与地震属性、沉积物厚度、古深海测量法等之间的关系那样的其它典型转换方法为顶部岩相和底部岩相选择岩性解释。然后，将间隔划分成许多薄层供随机方法内插。

在随机内插手段中，根据顶层和底层对每个薄层指定岩性群，其中引入随机变化。可以应用顶层的组成与底层的组成之间的梯度，以便随着层与层越来越接近，它们在组成上同样越来越接近。举例来说，可以将给定层的距离用于生成该层的组成相对于顶层和底层的权重。然后，例如，通过正态分布应用和约束随机分量。

对于每个层，分量的总和由顶部和基部岩相决定，但通过对它们应用正态分布函数重新安排这些分量沿着该层的任何给定部分的横向分布。可选的是，可以进行应用正态分布函数的多次叠代。叠代次数例如可以通过对照地震属性或测井记录检验岩相来确定。如果有必要，可以作人工调整。同样，可以引入位移，以便使该间隔更接近地与实际组成匹配。最后，可以使用像跨过相同区域的地震线那样的来自其它数据源的信息修正该层与这样的数据相交的部分的内插结果。

图6A例示了根据上文实施例的岩相模型的三维视图。可以看出，除了用600总体表示的岩相信息之外，这个视图可以包括来自其它来源的综合信息。如图所示，许多钻井602和它们各自的测井记录604可以叠加在岩相信息上。由随机过程引起的随机变化可以看成在顶层中看得最清楚的长方形可变阴影区。

取代图6A的三维视图，图6B例示了单个层位610。该层位与可看见随机变化层的两个截面612，614相交。

在一个实施例中，模拟模块之一可以针对烃迁移模拟。应该理解，迁移模块可以将来自与烃迁移有关的任何其它数据源的信息用作输入。举例来说，与渗透性(例如可以从测井、岩性等导出)、可以起通道或密封层作用的断层、盐层和历史、和沉积历史有关的信息都可以形成迁移模型的输入。

尤其，该模型可以将像基于渗透率和饱和度的流动模型那样的高分辨率模型用作输入。该模型可以包括油和气这两者的迁移和截留。

在该实施例中，不是随时间逐步通过整个盆地运动，而是独立地对待每个源点。对于随机源点，该迁移沿着试图使势能减小最大化的路径(即最小能量路径)随时间进展，其中流动阻力与浮力相反。在时变地质已知(或被模拟)的情况下，例如已知盐历史或沉积历史的情况下，使该时变包括在评估势能减小的流动模型中。

由于独立地评估所有源，所以认为它们在到达陷阱之前与其它源没有相互作用。对于每个源，一旦到达陷阱就停止计算。由于陷阱可能具有最大填充体积，所以必须在进行溢出评估的陷阱处暂停独立对待。如果到达特定陷阱的烃的总体积超过体积容量，那么多余部分可以按照该模型进一步迁移。

在图7中示意性地例示了执行该方法的系统700。该系统包括数据存储设备或存储器702。可以使所存储数据可用于像可编程通用计算机那样的处理器704。处理器704可以包括像显示器706和图形用户界面708那样的接口组件。图形用户界面可以用于显示数据和经处理数据产物，和允许用户在实现该方法的各个方面的选项当中作出选择。数据可以经由总线710直接从数据获取设备，或从中间存储器或处理设施(未示出)传送给系统700。

应该理解，各个数据源、模拟模块和观察模块可以是根据通常实践的典型软件程序。中央数据管理模块根据这些模块的输入和输出要求来设计。在一个实施例中，用根据规定类别定义特性的面向对象编程语言实现各模块。当模块之一开始改变特定数据项时，对用户输入做出响应，或作为模拟计算的结果，使变化返回到中央数据管理模块，然后中央数据管理模块将变化传播给与所改变数据相同的类别中的数据，从而保证所有模块都同步。

尽管为了例示的目的，根据当前认为最实用的优选实施例对本发明作了详细描述，但应该明白，这样的细节仅仅为了该目的，本发明不局限于所公开的实施例，而是相反，打算涵盖在所附权利要求书的精神和范围之内的所有修改和等同安排。例如，尽管本文提到一台计算机，但这台计算机可以包括通用计算机、专用计算机、编程成执行这些方法的ASIC、计算机阵列或网络、或其它适当计算设备。作为进一步的例子，还应该明白，本发明设想，可以尽可能地将任何实施例的一个或多个特征与任何其它实施例的一个或多个特征组合。

Claims (15)

1.一种随机模拟地层内的多个岩相的方法，包括：

为地层的顶部和基部中的每一个定义岩相类别；

将地层划分成多个层；以及

根据为顶部和基部定义的岩相类别内插多个层中的每个层的类别，其中所述内插包括随机变化分量。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述随机变化包含正态分布。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述内插包括具有从顶部的类别到底部的类别的逐渐变化的分量和所述随机变化分量。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述逐渐变化包含顶部和基部的组成的加权平均，其中所述加权取决于所述层相对于顶部和基部的距离。

5.如权利要求1所述的方法，其中对于每个层，类别沿着所述层的横向分布按照正态分布变化。

6.如权利要求1所述的方法，其中对于每个层，类别沿着所述层的横向分布按照叠代的正态分布变化。

7.如权利要求1所述的方法，其中对于每个层，类别沿着所述层的横向分布按照叠代的随机分布变化。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述随机分布受地球物理约束。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述地球物理约束包含用户施加的约束。

10.如权利要求8所述的方法，其中所述地球物理约束包含从地层的地球物理测量值中导出的信息。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述类别包括材料类型的分布，并且其中在层之间，每种类型的份额的总和保持为与用户定义的值相同。

12.一种随机模拟地层内的多个岩相的系统，包含：

数据存储系统，被配置和安排成存储与地质区域的多个特性有关的数据；以及

模拟模块，被配置和安排成：

处理所存储数据并得出至少一部分地质区域的模拟属性；

为地层的顶部和基部中的每一个定义岩相类别；

将地层划分成多个层；以及

根据为顶部和基部定义的岩相类别内插多个层中的每个层的类别，其中所述内插包括随机变化分量。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述模拟模块至少部分地基于用户输入来划分所述地层和内插类别。

14.如权利要求12所述的系统，其中所述模拟模块至少部分地基于具有从顶部的类别到底部的类别的逐渐变化的分量和所述随机变化分量来内插类别，并且其中所述逐渐变化包含顶部和基部的组成的加权平均，所述加权取决于所述层相对于顶部和基部的距离。

15.如权利要求12所述的系统，其中所述模拟模块内插类别，使得对于每个层，类别沿着所述层的横向分布按照叠代的正态分布变化。

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