CN114779333A - 用于确定油气藏的位置的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于使用地下地质区域的力学性质模型来确定油气藏的位置的方法和系统。该方法(10、20)包括如下步骤：基于地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而创建在沉积时的多个假定地震剖面(11、21)；基于在沉积时的多个假定地震剖面以及构造时间数据和构造压力数据的影响而创建地下地质区域的力学性质模型(12、22)。
Description
技术领域
本发明涉及地质建模，并且具体地，涉及用于创建地下地质区域的力学性质模型并且用于确定油气藏的位置的方法和系统。
背景技术
地质建模用来创建地下区域的基于计算机的表示，该基于计算机的表示被称为地质模型。然后可以使用此类地质模型来模拟油气藏或沉积盆地。可以出于许多目的而使用该地质模型。例如，可以使用该地质模型作为计算机程序的输入，模拟流体在建模的地下区域内的运动。然后，可以使用这些计算机程序来预测油气生产率、油气藏的体积与时间的函数关系或者用于预测油气藏的存在。
地下区域的地质建模可以基于不同地质特征，诸如陆坡地形(clinoform)或垂向坡(plummet)。陆坡地形是倾斜的地下沉积结构并且在构造地质学领域是众所周知的。这些沉积结构是通过大陆架随着海平面下降而倒退来形成的。陆坡地形因此描述了可以被定义为从波基面(海平面以下)向下延伸到大体平坦盆地底部的二维表面。由于这种以侵蚀为基础的形成过程，陆坡地形通常形成于具有细粒度岩石(如可以在淤泥或粘土中找到)、薄而均匀的层理的区域中，并且示出了存在由于海水倒退而产生的线性流痕。在阿联酋阿布扎比发现的许多地下结构在过去都与海平面的倒退有关，并且因此被描述为陆坡地形。
然而，在阿布扎比的地下区域中看到的某些结构和构造冲击表现出使用上述陆坡地形的形成模型无法阐释的特征或性质。因此，在阿布扎比发现的沉积表面需要使用不同的标准和方法进行表征。阿布扎比的沉积表面通常表现出可以被称为“垂向坡”的复杂沉积物积聚。这些垂向坡很难绘制，并且需要一种新方法来可靠地模拟这些沉积表面的形成。
从结构、地层和沉积学的角度对垂向坡进行了充分研究。与陆坡地形不同，垂向坡描述了对导致沉积物的复杂层布局的构造冲击的评估。垂向坡是在阿布扎比油田的许多储集层中观察到的，并且尤其可以在Aptian时代、Turonian/Coniacian时代、Berriasian-Valangnian时代和Tithonian时代的地层中发现。所有上述地层的共同点是该等地层是碳酸盐地层。在阿布扎比，这些碳酸盐地层通常含有大量的碳氢化合物。
了解垂向坡的形成可以提高识别和开发在阿布扎比的地下区域中发现的油气积累或油田的可靠性。与陆坡地形不同，垂向坡并非沉积学特征。垂向坡另外起源于与沉积物供给同时起作用的构造活动的冲击，从而导致了形成与控制断层线或主要断层线平行的垂向坡带。通常发现垂向坡仅与普遍存在于阿布扎比的主要断层线平行。另外，海平面随时间的振荡与地下区域的构造活动相结合，支持垂向坡的生长通常由构造事件表征。
垂向坡是盆地边缘地层的特性，并且可以被定义为具有S形(倾斜)几何形状的二维表面。存在垂向坡的证据可以从地震、测井曲线和露头数据中辨识出，并且用于定义盆地边缘、堆积模式和陆架边沿轨迹。古盆地深度和相对海平面波动也是从垂向坡的高度和几何形状推断出来的。因此，更深入地了解垂向坡的形成有助于层序地质学和盆地分析，并且这种了解使得更准确地预测地下油气积聚的位置和尺寸。
然而，有必要更新阿布扎比油田的模型以提高油气的采收率，因为在整个油田中非均质储集层不会等量耗尽。因此，深入了解在储集层内的特定目标区域的建立是有用的，以评估对储集层中的油气的生产和采收具有最大影响的因素，如区室化、流路径和断层模式。术语“区室化”在此上下文中用来定义将一度连续的储集层在地质上分割成孤立的区室。断层是在岩石体积中由于岩块移动而发生显著位移的平面裂缝或不连续处。
现有技术
涉及创建地下地质区域的力学性质模型的许多专利文件是已知的。例如，已授权的美国专利US 9,733,391 B2(Dimitrov等人；转让给ExxonMobil Upstream ResearchCompany)涉及用于对地下体积的一个或多个地球物理性质进行建模的方法和系统。该方法包括：获得地下体积；获得地下体积的解释；定义灵活的地质概念；以及由计算机系统将一个或多个地质概念应用于该地下体积的该解释。该方法进一步包括灵活地质概念以基于该等所应用的地质概念而获得地下体积的经修改解释。具体来说，本申请的方法和系统涉及到使用计算机来解释并且分析地球物理和地质数据。该专利描述了用于使用地质输入数据和计算机系统来重复计算地下结构的方法和系统。所描述的方法包括计算不同地下结构层的堆积模式以及使这些堆叠模式相互作用。然而，该美国专利中公开的方法未明确地详细说明进积面对预测油气藏的存在影响。
已授权的美国专利US 8,903,659 B2(Gesbert等人；转让给Shell Oil Company)描述了一种用于对地震数据进行地层分析的方法。该方法包括：选择地震数据体；选择在该地质数据体内的数个层位或层；以及在该地震数据体内选择感兴趣的尺度。然后将属性函数应用于在所选感兴趣尺度下的所选数量个层位中的至少一个层位。该专利描述了一种用于使用地质输入数据和计算机系统来计算地下结构的大尺度地质特征的方法。该方法使用不同的地质资源计算盆地随时间的发展。然而，未描述专门设计用于结合地下地质区域的力学性质的模型。
国际专利申请WO2019/231681 A1(Mezghani等人；转让给Aramco Services Co.以及Saudi Arabian Oil Co.)公开了一种用于使用线性算法和非线性算法进行地层建模的方法。在第一步骤中，为多个流体动力输入参数中的每个流体动力输入参数选择经定义的范围值。使用选定的范围值和正向模型生成模拟地形结果。生成详细的地震解释以表示特定的地震特征或观察到的地形。提供表示模拟地形结果与详细的地震解释之间的距离的计算偏差值。然后根据从井数据中提取的厚度和孔隙度数据计算偏差值，并且生成模拟结果。该专利申请描述了一种用于预测地下石油储集层的方法。重点在于使用正向地层建模来预测油气藏。然而，该专利申请未公开使用地下地质区域的力学性质以及涉及到油气藏圈闭的形成过程来预测地下储集层的方法。
国际专利申请WO2010/110824 A1(Benson等人；转让给ExxonMobil UpstreamResearch Company)公开了一种选择表达式来对沿着地下地层的某一维度的地质属性的基于测量的值进行近似的方法。确定表达式的各项的值，使得表达式满足在预定量内的目标函数。该目标函数指示表达式的输出与沿着该维度在相似点处的基于测量的值之间的差。输出表达式以及表达式的各项的值，这包括将表达式的各项映射为表示地下地层中的地质属性，使得使用表达式以及表达式的各项的值描述在地下地层中的所有位置处的地质属性。该专利申请描述了一种为了确定存在地下含油气藏而进行计算的理论方法。然而，该专利申请的重点在于在理论上对地下模式进行建模，而没有进一步探讨在地下结构形成中占主导地位的力学方面。
美国专利US 8,494,827 B2(Dasari等人；转让给ExxonMobil Upstream ResearchCompany)描述了一种用于预测地下区域中的局部破坏和自然出现的裂缝的方法。本发明使用混合FEM-DEM(即，有限离散元)框架与裂缝风险分析以及裂缝起始和传播标准相结合来对岩石从连续体状态到非连续体状态的转变进行建模。风险分析结合了其他天然裂缝预测工具的结果，以诸如通过提供远程和本地边界条件并且识别预期破坏和压裂的潜在区域来增强FEM-DEM解决方案。天然裂缝和破坏信息是从建模结果中提取的，并且可以直接用于预测或者用作其他裂缝分析工具或技术的输入。FEM-DEM和风险分析技术可以结合到使用有限离散方法求解器的各种数值模拟软件包中。该专利侧重于使用FEM-DEM方法来预测局部破坏建模。分析并且描述了预测天然裂缝的多种力学性质和所产生的效应。该申请专注于使用复杂模拟模型来预测地下结构中的分数模式。然而，所公开的方法并未具体研究油气积聚的存在。
发明内容
提供一种用于使用创建的地下地质区域的力学性质模型来预测油气积聚的存在的方法。该方法包括基于对该地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而创建在沉积时的多个假定地震剖面。基于在该沉积时的该多个假定地震剖面以及该等构造时间数据和构造压力数据的影响而创建该地下地质区域的力学性质模型。针对进积面的存在进一步分析该力学性质模型。使用所分析的进积面位置，该力学性质模型用于指示在该地下地质区域内存在油气积聚。
该地下地质区域是由其共同的地质特性定义的地下区域。该地下地质区域的该地震解释涉及地下的地质信息，具体来说关于在该地下地质区域内的沉积结构或层的信息。该地震解释可以基于测井测量以及多边井模型与露头模型之间的测井相关性而导出来。露头是可见的基岩暴露。地震剖面或地震线是沿着线的地震数据显示。在沉积时的假定地震剖面是在沉积时沿着线的假定地震数据显示。该假定地震剖面是具有在沉积时地震剖面的假定特性的地震剖面的显示。该等假定特性定义地震剖面的性质，因为地震剖面的性质被估计为在沉积时已经存在。
构造冲击是对地壳的结构和性质以及地壳随时间的演变进行控制的力学过程。构造时间数据是指描述这些构造过程的时间相关数据。构造压力数据是指描述构造地质学的力学过程的压力数据。
在此文件中描述的力学性质模型是计算机实施的地下地质区域的力学性质的模型，并且具体来说，其中地下地质区域的剖面基于其力学性质而分类的地下地质区域的模型。可以使用地质力学建模模拟器以及更具体来说3D模拟器来创建该力学性质模型，其中该地质力学建模模拟器包括使用地质力学来生成该力学性质模型以及假定地震剖面的模拟引擎，该3D模拟器具有恢复和回剥存储在该力学性质模型中的数据的能力。
数据的恢复包括使岩体或岩层逐渐回到原始形状(undeform)以验证用于构建力学性质模型的解释。逐渐回到原始形状描述了对当今地下地质区域进行逆向计算的过程。回到原始形状是通过计算在地下地质区域受到构造过程的力学过程产生的力之前在地下地质区域中的层的初始形状来完成的。对回到原始形状进行这样的计算包括对地下地质区域中的岩层或岩体的预变形层厚度的计算，并且该计算进一步包括使用地震剖面来估计地下地质区域的现今形态。该回剥包括定量估计在初始形成或沉积时所表征岩体或岩层的厚度。定量估计岩体或岩层的厚度包括计算沉积物随时间的沉积以及沉积物随时间的侵蚀。回剥的估计允许确定地下地质区域中的相的初始厚度和力学特性。使用在沉积时存在的岩体或岩层的计算特性，可以计算所产生的力学应力和力学应变。
用于预测在地下地质区域中存在油气积聚的方法基于这样的概念，即最容易相关的沉积体是未变形的层饼地层。因此，首先通过生成多个地震剖面使地下地质区域回到过去。基于地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而生成地震剖面，去除所有断层和褶皱，因而形成在沉积时准层序的假定几何形状。褶皱是在永久变形过程中弯曲或成曲线的原始平坦表面的堆叠，诸如沉积地层。例如，这样的层饼地层能够实现感兴趣井的井数据之间的地震相关性。正向地质力学建模然后对沉积物随着时间向前推进到现在的情况进行建模，其中变形的所有复杂性再次出现，但高沉积物特性仍然可见。
此文件中所概述的方法并非基于现有技术中陆坡地形的概念，而是基于所谓的垂向坡，如上所述。正如引言中所描述的那样，垂向坡由构造过程表征，并且是盆地边缘地层的特性，并且被定义为具有S形几何形状的二维表面。已经表明，垂向坡并非沉积学特征，但垂向坡的形成是由与沉积物供应同时发生的构造过程的冲击引起的。
用于预测油气藏积聚的存在的方法也考虑了结构和构造冲击。提供一种与现有技术的方法相比较改进的地质建模方法。
地下地质区域可以具有一个或多个油气藏。该方法能够实现通过在感兴趣区域中引入高分辨率储集层表征来改进油田的建模细节。高分辨率储集层表征考虑了结构和构造冲击。在此情形中，该方法可进一步包括如下步骤：对于油气藏，基于力学性质模型而确定对应的油气藏的位置；以及传递关于油气藏的位置的信息以能够实现基于一个或多个油气藏的所确定位置而从一个或多个油气藏中提取油气。
在一个方面，创建在沉积时的多个假定地震剖面的步骤进一步包括从地震解释内的几何特征导出构造时间数据。由于沉积系统是由构造过程控制的，因此可以使用层理表面的独特几何构型来识别导致形成垂向坡的沉积物沉积。这使得能够在测井测量中导出并且辨识出地下地质区域的内部特性。具体来说，地层生长模式反映了逆冲断层上不断生长的褶皱和滑移的动力学和几何形状，并且准许对几何结构如何随时间演变施加时间约束。因此，基于构造过程的知识，然后可以以简单方式导出对应的构造时间数据。
创建在沉积时的多个假定地震剖面的步骤进一步包括从地震解释内的几何特征导出构造压力数据。具体来说，断裂的力学模型以及在沉积过程中出现的逆冲断层的特性签名可以用来表征对应的沉积。地层生长模式反映了逆冲断层上不断生长的褶皱和滑移的动力学和几何形状，并且准许对几何结构如何随时间演变施加时间约束。基于断裂的力学模型，然后可以以简单方式导出构造压力数据。
该方法可以进一步包括如下步骤：检测在该沉积时的该多个假定地震剖面中的边界；基于所述边界而开发包括最优测井相关性的模型；以及基于构造时间数据和构造压力数据的影响而调整包括最优测井曲线相关性的该模型。在此上下文中，术语边界是指不同准层序的上边界和下边界，该等边界然后定义垂向坡的边界。使用这些边界的定义并且将其应用于测井，使地震剖面与垂向坡的测井分布彼此上下地叠印。术语“叠印”描述使测井与存储在模型中的地震剖面相关。运用主要沉积和侵蚀事件随时间而变的知识，使两个垂向坡之间的接触出现逆冲断层。所创建的叠印测井分布然后以非常高的分辨率示出储集层特性。例如，储集层特性是指示沉积物类型的伽马射线值以及以米为单位的密度值。然后，使用地质力学建模模拟器并且通过结合一系列变形事件使垂向坡随着时间向前推进到现今的情况。此正向计算会在存储在力学性质模型中的感兴趣区域中重新引入断层和褶皱。检测多个地震剖面中的边界的步骤可以包括使用与所谓的伽马射线谱中的伽马射线有关的数据。在其他非限制性实例中，可以使用声波数据和测得的密度数据来检测边界。伽马射线谱是一种快速且无损的分析技术。使用伽马射线谱，可以获得关于地下区域的各种数据项。然后输入此数据以进一步处理并且估计油气藏的位置，如将在后面进行阐释。
创建地下地质区域的力学性质模型的步骤进一步包括评估一个或多个油气藏对构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应。然后基于一个或多个油气藏对构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应而创建该力学性质模型。在碳氢化合物积累区域内存在力学应力(特别是存在断层)可能导致在油气积聚区内发生复杂流体动力效应。
储集层压力的改变会导致地下地质区域的原地应力改变。地下地质区域的这些应力改变与油气在油气积聚的区域内的分布有关。因此，评估油气藏对构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应并且在创建力学性质模型时考虑力学响应将进一步致使将井正确地放在油气藏内的低应变区带中。类似地，岩石力学性质可以用任何岩石物理性质进行校准，然后用于地质力学建模，其中该等岩石物理性质可以包括密度、孔隙度、渗透率等。
根据本发明的其他方面，提供一种用于确定在地下地质区域中一个或多个油气藏的位置的方法。该方法包括如下步骤：使用用于创建如上所述的力学性质模型的方法来创建包括一个或多个油气藏的地下地质区域的力学性质模型。基于该力学性质模型而确定该等油气藏的该位置。
因此，提供一种用于确定在地下地质区域中油气藏的位置的改进方法，该方法考虑了结构和构造冲击，并且其中使用一种通过在具有结构和构造冲击的问题区域中引入高分辨率储集层表征来改进油田的建模细节的快速简便例程。
根据本发明的另一方面，提供一种用于创建地下地质区域的力学性质模型的装置，其中该装置包括：一个或多个处理器，包括地震剖面模块处理器，该地震剖面模块处理器被配置成基于该地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而确定在沉积时的多个假定地震剖面；以及力学性质模型，被配置成基于在该沉积时的该多个假定地震剖面以及构造时间数据和构造压力数据的影响而创建该地下地质区域的力学性质模型。
该装置考虑了这样一个概念，即最容易关联的沉积体是未变形的层饼地层。因此，首先通过以下方式对地下地质区域进行建模以反映其在远古时期的结构：基于地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而生成多个地震剖面，去除所有断层和褶皱，因而形成在沉积时准层序的假定几何形状。例如，这样的层饼地层然后能够实现关注井之间的地震相关性。接下来的步骤涉及到正向地质力学建模，该正向地质力学建模对沉积物随着时间向前推进到现在的情况进行建模。这些正向计算的沉积物包括因变形导致的复杂性。在力学性质模型的这些正向计算的沉积物中，沉积物特性以高分辨率可见。
该装置被配置成运行该方法，如上所述，该方法并非基于陆坡地形，而是基于垂向坡的概念。该装置还考虑了结构和构造冲击。因此，在此文件中描述了一种用于创建地下地质区域的力学性质模型的改进设备。
该地下地质区域可以包括一个或多个油气藏，并且该装置可以进一步包括储集层模块，该储集层模块被配置成基于该力学性质模型而确定该等油气藏的位置。
该处理器可以包括构造时间导出模块，该构造时间导出模块被配置成从地震解释内的几何特征导出构造时间数据。由于沉积系统是由构造活动控制的，因此可以使用层理表面的独特几何构型来识别沉积。可以在测井测量中导出并且辨识出地下地质区域的内部特性。具体来说，地层生长模式反映了逆冲断层上不断生长的褶皱和滑移的动力学和几何形状，并且准许对几何结构如何随时间演变施加时间约束。因此，基于构造过程的知识，然后可以以简单方式导出对应的构造时间数据。
该处理器还可以包括构造压力数据模块，该构造压力数据模块被配置成从地震解释内的几何特征导出构造压力数据。由于沉积系统是由构造活动控制的，因此可以使用层理表面的独特几何构型来识别沉积。可以在测井测量中导出并且辨识出地下地质区域的内部特性。具体来说，地层生长模式反映了逆冲断层上不断生长的褶皱和滑移的动力学和几何形状，并且准许对几何结构如何随时间演变施加时间约束。基于断裂的力学模型，然后可以以简单方式导出构造压力数据。
在一个方面，该装置进一步包括：检测器，该检测器被配置成检测在该沉积时的该多个假定地震剖面中的边界；模型开发模块，该模型开发模块被配置成基于该等边界而开发包括最优测井相关性的模型；以及模型调整模块，该模型调整模块被配置成基于该等构造时间数据和构造压力数据的影响而调整包括最优测井相关性的该模型。边界描述不同准层序的上边界和下边界，具体来说，垂向坡的边界。使用测井中的这些边界的定义，然后可以使地震剖面与具有准层序的垂向坡的测井分布彼此上下地叠印。通过应用主要沉积和侵蚀事件的知识，可以选择使两个垂向坡之间的接触出现逆冲断层。该分布然后以非常高的分辨率示出油气藏的特性。然后，该模型允许通过结合一系列的变形使用地质力学建模模拟器对垂向坡随着时间进展到现今的情况进行建模。
检测地下区域的信息可以使用伽马射线检测谱来完成。在本发明的此方面，使用伽马射线源来检测边界。此操作是通过发出和接收从该伽马射线源发出的伽马射线来完成的。伽马射线谱是可以用来检测边界的一种快速且无损的分析技术。
在其他方面，该装置进一步包括：评估设备，该评估设备被配置成评估一个或多个油气藏对构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应，其中第二创建设备被配置成也基于一个或多个油气藏对构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应而创建力学性质模型。在油气积聚区域内存在力学应力(特别是存在断层)会导致在油气积聚内发生复杂流体动力效应。储集层压力的改变可能导致可以由该装置计算的地下地质区域的原地应力改变。地下地质区域的这些应力改变与油气在油气积聚的区域内的分布有关。因此，评估油气藏对构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应并且在创建力学性质模型时考虑力学响应将进一步致使将井正确地放置在油气藏内的低应变区带中。类似地，岩石力学性质可以用任何岩石物理性质进行校准并且然后用于地质力学建模，其中该等岩石物理性质可以是密度、孔隙度、渗透率等。
根据本发明的另一方面，公开一种用于确定在地下地质区域中一个或多个油气藏的位置的系统。该方法包括：用于创建如上所述的地下地质区域的力学性质模型的装置；以及被配置成基于该力学性质模型而确定油气藏的位置的确定设备。
因此，提供一种用于确定在地下地质区域中油气藏的位置的系统。该系统包括用于创建地下地质区域的力学性质模型的装置，该装置还考虑了结构和构造冲击。具体来说，提供一种系统，该系统包括一种装置，该装置被配置成运行通过在具有结构和构造冲击的问题区域中引入高分辨率储集层表征来改进油田的建模细节的例程。
在本文中，由于油气藏的位置的确定基于改进的地质建模装置，因此还可以改进油气藏的位置的确定。因此，提供一种系统，该系统包括用于预测在地下地质区域中存在一个或多个油气藏的设备。该系统考虑了结构和构造冲击，并且因此提供一种用于预测在地下地质区域中存在一个或多个油气藏的改进的设备。具体来说，提供一种系统，该系统包括一种设备，该设备被配置成运行通过在具有结构和构造冲击的问题区域中引入高分辨率储集层表征来改进油田的建模细节的例程。
油气的提取基于一种改进的装置，该装置用于创建地下地质区域的力学性质模型，并且因此使用该力学性质模型能够实现汽油提取的改进。将了解，例如，提取设备可以是石油钻探装备。
还公开了一种包括计算机可读存储介质的计算机程序产品，该计算机可读存储介质存储指令，在由处理器执行该指令时，执行用于创建如上所述的地下地质区域的力学性质模型的方法。
该计算机程序产品包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有指令，在由该处理器执行该指令时，执行用于创建地下地质区域的力学性质模型的方法，该方法考虑了结构和构造冲击。具体来说，公开了一种通过在具有结构和构造冲击的问题区域中引入高分辨率储集层表征来改进油气藏的建模细节的例程。该例程使用例如可用的测井(例如，使用音波数据和密度数据)来计算力学性质，并且执行该计算机程序产品的该等指令进一步包括使用众所周知的方程式，诸如太沙基(Terzaghi)原理。太沙基原理指出，当应力施加到多孔材料时，该应力会受到填充材料中的孔隙的流体压力的对抗。
附图说明
图1图示了陆坡地形。
图2图示了根据本发明的第一方面用于创建地下地质区域的力学性质模型的方法的流程图。
图3图示了根据本发明的第二方面用于创建地下地质区域的力学性质模型的方法的流程图。
图4图示了所谓的垂向坡。
图5图示了根据本发明的不同方面用于创建力学性质模型的装置。
具体实施方式
地质建模通常用于创建地下区域的基于计算机的表示，即地质模型。然后可以使用此类模型来模拟油气藏或沉积盆地。此外，在它们形成之后，可以出于许多目的而使用该地质模型。例如，可以使用该地质模型作为计算机程序的输入，模拟流体在建模的地下区域内的运动。然后，可以再次使用这些程序来预测油气生产率、油气藏的体积与时间的函数关系等。
正如引言中所概述的那样，地下区域的地质建模可以基于不同的地质特征，诸如陆坡地形或垂向坡。图1图示陆坡地形1，诸如阿布巴比油田中已知的一种陆坡地形。
陆坡地形被定义为倾斜的沉积表面并且是在没有波扰动的情况下沉积的，其中大陆架已随着海平面下降而倒退。陆坡地形的组成主要是泥质为主，化石不丰富。用于识别陆坡地形的岩石性质被定义为具有细粒度以便由悬浮、薄而均匀的层理所携带，并且存在流痕和凹槽/条纹作为重力流的证据。
然而，此描述不能适用于示出构造断开的区域中并且必须符合例如在阿布扎比的区域构造地质学。具体来说，如在图1中可见，在这样一个区域中的陆坡地形已经不示出一致的坡度和陆架相关性，而是示出不同的和倒倾方向，这被假设为不符合现实地质特征的逻辑。也不存在相改变，而且主要定向与主断层走向平行。
因此，有必要将这些阿布扎比油田的静态模型更新到一定水平以提高采收率，因为在整个油田中非均质储集层不会等量耗尽。因此，深入了解在储集层内的特定目标区域的积聚是有用的，以判断对生产具有最大影响的因素，如区室化、流路径和断层模式。
图2图示了根据本发明的第一方面用于创建地下地质区域的力学性质模型的方法10的流程图。方法10包括如下步骤：在步骤11中基于该地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而创建在沉积时的多个假定地震剖面。在步骤12中基于在该沉积时的该多个假定地震剖面以及该等构造时间数据和构造压力数据的影响而创建该地下地质区域的力学性质模型。
方法10基于这样一个概念，即最容易相关的沉积体是未变形的层饼地层。因此，方法10首先通过以下方式对过去的地下地质区域进行建模：基于地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而生成多个地震剖面，去除所有断层和褶皱，据此形成在沉积时准层序的假定几何形状。例如，这样的“层饼地层”能够实现感兴趣井的井数据之间的地震相关性。正向地质力学建模对沉积物随着时间向前推进到现在的情况进行模拟，在这种情况下所有复杂的变形再次出现，但高沉积物特性仍然可见。如先前所述，方法10并非基于陆坡地形，而是基于所谓的垂向坡。垂向坡由构造事件生长来表征。垂向坡是盆地边缘地层的特性，并且被定义为具有S形几何形状的二维表面。具体来说，垂向坡并非沉积学特征，但该垂向坡起源于与沉积物供应同时起作用的构造地质学的冲击。
因此，方法10还考虑了结构和构造冲击以创建地下地质区域的力学性质模型。地下地质区域包括一个或多个油气藏，并且因此方法10能够实现通过在具有结构和构造冲击的问题区域中引入高分辨率储集层表征来改进油田的建模细节的例程。
创建在沉积时的多个假定地震剖面的步骤11进一步包括从地震解释内的几何特征导出构造时间数据和构造压力数据。
根据断裂的力学模型，当σ2是垂直应力并且σ1和σ3分别是最大水平应力和最小水平应力时演化出走向滑断层。在最大压应力σ1与主断层段之间的裂缝成锐角的情况下，这些裂缝导致应力的旋转，并且σ3将是接近垂直的，从而导致垂向坡逆冲断层。当σ1取代σ3时，演化出垂向坡法线。
此外，上盘向上并越过下盘材料的移动形成逆冲断层的典型地层签名：较老的岩石被放在较新的岩石上方，其中地层是重复的。逆冲断层的此特性签名可以用来辨识逆冲断层，即使该等逆冲断层随后出现褶皱或者被重新激活为正常的断层。因断层的重力滑动导致的铲状几何形状是常见的，由短倾角段连接的水平子段也是如此。短倾角段通常被称为平面和斜坡。材料在斜坡和平面上的运动需要逆冲断层的上盘中的材料的变形，具体来说，斜坡-平面几何形状与逆冲断层的上盘中的特性褶皱(被称为断层弯曲褶皱)相关联。该等褶皱通常与盲断层相关联。由于盲断层终止于岩石块的中间，因此沿着该断层的偏移必须越过掩埋断层尖端转移到分布更广的应变中。该等褶皱形成于盲断层的尖端处。更一般来说，当沿着断层的滑移速率超过断层尖端本身传播的速率时，断层在其大部分历史中都是不可见的并且形成断层传播褶皱。逆冲断层和其褶皱出现在表征垂向坡的沉积过程中。
地层生长模式反映了逆冲断层上不断生长的褶皱和滑移的动力学和几何形状，并且准许对几何结构如何随时间演化施加严格时间约束。此类似于拉张环境中的生长地层。褶皱和逆冲断层带通常与层状沉积物的变形相关联。沉积分层提供一种预先存在的力学各向异性，断层沿着该预先存在的力学各向异性传播。也就是说，沉积分层为斜坡-平面几何形状提供理想的初始条件。应注意，尽管逆冲断层通常不同时移动，但这种效应在沉积分层的形成中仅起到次要作用。
该方法进一步包括如下步骤13：基于力学性质模型而确定一个或多个油气藏的位置。
图3图示了用于预测在地下地质区域中存在一个或多个油气藏的方法20的流程图。
如在图3中示出，方法20包括如下步骤21：基于该地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而创建在沉积时的多个假定地震剖面。此外，在步骤22中基于在该沉积时的该多个假定地震剖面以及该等构造时间数据和构造压力数据的影响而创建该地下地质区域的力学性质模型。
在本文中，根据图3中示出的方法，创建力学性质模型的步骤22进一步包括：步骤23，检测在该沉积时的该多个假定地震剖面中的边界；步骤24，基于该等边界而开发包括最优测井相关性的模型；以及步骤25，基于该等构造时间数据和构造压力数据的影响而调整包括最优测井相关性的该模型。
最容易相关的沉积体是未变形的层饼地层。因此，对应的3D地质力学建模模拟器可以尝试使沉积物回到过去，从而去除所有断层和褶皱，据此形成在沉积时准层序的假定几何形状。一旦构建了相关性，便可以在地震剖面中定义不同准层序的下边界和上边界。使用测井中的这些边界的定义，然后可以使地震剖面与具有准层序的垂向坡的测井分布彼此上下地叠印。通过应用主要沉积和侵蚀事件的知识，可以选择使两个垂向坡之间的接触出现逆冲断层。所创建的分布以非常高的分辨率示出了储集层特性，如伽马射线和密度。然而，所创建的图像仍然表示沉积物在沉积时的状态，从而提供关于现在情况的超简单视图。因此，模型能够实现建模，其中通过结合在区域中重新引入断层和褶皱的一系列变形事件来使垂向坡随着时间向前推进到现今的情况。所产生的伽马射线、中子、密度和声速分布模型用于创建合成地震剖面，然后可以对该合成地震剖面进行评估并且将该合成地震剖面与原始地震数据进行比较。可以钻出虚拟井，以便将经建模的测井分布与原始测井信号进行比较，而且预测以前没有钻井的区域中的测井信号。检测多个地震剖面中的边界的步骤23包括利用使用伽马射线收集的数据来检测边界。
此外，在方法20中，创建地下地质区域的力学性质模型的步骤22进一步包括如下步骤：在步骤26中，评估一个或多个油气藏对构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应。还在步骤26中基于一个或多个油气藏对构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应而创建力学性质模型。
图4图示了垂向坡30，并且具体来说，图4图示了响应于走向滑断层而形成的垂向坡30逆冲断层。如在图4中可见，垂向坡30的表面是具有斜坡-平面几何形状的低角度逆冲断层，指示逆冲断层水平移动，从而向上步进穿过地层。具体来说，垂向坡30是盆地边缘地层的特性，并且被定义为具有S形几何形状的二维表面。
垂向坡30并非沉积学特征，但垂向坡30起源于与沉积物供应同时起作用的构造过程的冲击。具体来说，垂向坡30充当逆冲断层部件，其中垂向坡30响应于压缩力而同步沉积，从而导致在顶部形成封闭。
图5图示了用于创建力学性质模型的装置40。装置40包括第一创建设备41，该第一创建设备被配置成基于地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而创建在沉积时的多个假定地震剖面。装置40进一步包括第二创建设备42，该第二创建设备被配置成基于在沉积时的多个假定地震剖面以及构造时间数据和构造压力数据的影响而创建地下地质区域的力学性质模型。
例如，第一创建设备41和第二创建设备42可以是被配置成运行地质力学建模模拟器的模拟引擎或运算设备。该运算设备包括至少一个处理器和至少一个存储器。该处理器用于地质力学建模模拟器的计算和运行。该存储器用于存储计算的地质力学建模模拟器。
此外，如在图5中所示出，第一创建设备41进一步包括第一导出设备43，该第一导出设备被配置成从地震解释内的几何特征导出构造时间数据。第一创建设备41还包括第二导出设备44，该第二导出设备被配置成从地震解释内的几何特征导出构造压力数据。第一导出设备43和第二导出设备44是被配置成分析地震解释以及从测井测量导出的数据的运算设备。
根据图5的方面，第二创建设备42包括检测设备45，该检测设备被配置成检测在沉积时多个假定地震剖面中的边界。第二创建设备42包括开发设备46，该开发设备被配置成基于边界而开发包括最优测井相关性的模型。第二创建设备42还包括调整设备47，该调整设备被配置成基于构造时间数据和构造压力数据的影响而调整包括最优测井相关性的模型。
第一检测设备45可以是被配置成分析地震解释以及从测井测量导出的数据的运算设备(如上所述)。开发设备46还可以是被配置成模拟测井相关性的模拟引擎，分别为运算设备。调整设备47可以是被配置成运行地质力学建模模拟器的模拟引擎或运算设备。
装置40进一步包括评估设备48，该评估设备被配置成评估一个或多个油气藏对构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应，其中第二创建设备42被配置成也创建力学性质模型。创建力学性质模型是基于一个或多个油气藏对构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应而完成的。
还示出了确定设备49，该确定设备被配置成确定一个或多个油气藏的位置，并且与装置40一起形成用于确定一个或多个油气藏的位置的系统。
Claims (14)
1.一种用于使用所创建的地下地质区域的力学性质模型来确定油气藏的位置的方法，所述方法(10、20)包括：
基于所述地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而生成在沉积时的多个假定地震剖面(11，21)；
基于在所述沉积时的所述多个假定地震剖面以及所述构造时间数据和构造压力数据的影响而创建所述地下地质区域的力学性质模型(12、22)；
针对所述地下地质区域中的进积面，分析所述地下地质区域的所述力学性质模型；以及
由确定设备(49)确定所述地下地质区域中所述油气藏的所述位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地下地质区域包括多个油气藏。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，创建在沉积时的多个假定地震剖面的步骤(11)进一步包括从所述地震解释内的几何特征导出所述构造时间数据。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，创建在沉积时的多个假定地震剖面的步骤(11)进一步包括从所述地震解释内的几何特征导出所述构造压力数据。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，创建力学性质模型的步骤(22)进一步包括如下步骤：
检测(23)在所述沉积时的所述多个假定地震剖面中的边界；
基于所述边界而开发(24)包括最优测井相关性的模型；以及
基于所述构造时间数据和构造压力数据的影响而调整(25)所述包括最优测井相关性的模型。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，创建所述地下地质区域的力学性质模型的步骤(22)进一步包括评估(26)一个或多个油气藏对所述构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应，其中，所述力学性质模型还基于所述一个或多个油气藏对所述构造时间数据和构造压力数据的影响的所述力学响应而创建。
7.一种用于创建地下地质区域的力学性质模型的装置(40)，所述装置(40)包括：
第一创建设备(41)，被配置成基于所述地下地质区域的地震解释以及构造时间数据和构造压力数据的影响而创建在沉积时的多个假定地震剖面；以及
第二创建设备(42)，被配置成基于在所述沉积时的所述多个假定地震剖面以及所述构造时间数据和构造压力数据的影响而创建所述地下地质区域的力学性质模型。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述地下地质区域包括一个或多个油气藏。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述第一创建设备(41)进一步包括第一导出设备(43)，所述第一导出设备被配置成从所述地震解释内的几何特征导出所述构造时间数据。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置，其中，所述第一创建设备(41)进一步包括第二导出设备(44)，所述第二导出设备被配置成从所述地震解释内的几何特征导出所述构造压力数据。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，其中，所述第二创建设备(42)进一步包括：检测设备(45)，被配置成检测在所述沉积时的所述多个假定地震剖面中的边界；开发设备(46)，被配置成基于所述边界而开发包括最优测井相关性的模型；以及调整设备(47)，被配置成基于所述构造时间数据和构造压力数据的影响而调整所述包括最优测井相关性的模型。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其中，所述装置(40)进一步包括：评估设备(48)，被配置成评估一个或多个油气藏对所述构造时间数据和构造压力数据的影响的力学响应，其中，所述第二创建设备(42)被配置成还基于所述一个或多个油气藏对所述构造时间数据和构造压力数据的影响的所述力学响应而创建所述力学性质模型。
13.一种用于确定地下地质区域中一个或多个油气藏的位置的系统，其中，所述系统包括根据权利要求8至12中任一项所述的装置(40)以及确定设备(49)，所述确定设备被配置成基于所述力学性质模型而确定所述一个或多个油气藏的位置。
14.一种程序产品，包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储指令，在由处理器执行所述指令时，执行根据权利要求1至6中任一权利要求所述的方法。
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