JP2023551850A - 炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置を決定するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置を決定するための方法（１００）に関し、前記方法は、以下のステップ：・異なる既知のサンプリング深さ値で、接続された炭化水素貯留層から収集された少なくとも２つの貯留層流体サンプルを提供し（１１０）；・前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれから、希ガスの少なくとも１つの同位体の存在量を測定し（１２０）；及び・測定された前記存在量及び前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルの前記既知のサンプリング深さ値から、前記炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を計算すること（１３０）を含む。

Description

本発明は、貯留層の探査及び評価の分野に関する。特に、本発明は、炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置を決定するための方法及びコンピュータ装置に関する。より具体的には、本発明は、炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触深さを決定するための新しい方法及びコンピュータ装置を提供する。

貯留層の特性評価は、炭化水素探査にとってますます重要になっている。貯留層の特性評価は、石油鉱床と炭化水素を含む岩石の性質を説明し、その形状と岩石学的特性の両方の詳細な地質学的再構成を作成しようとするものである。従来の炭化水素の探査、開発、生産の手法では、分子地球化学分析、安定同位体分析、及び石油とガスのサンプル中の炭化水素化合物の金属濃度分析が使用されている。例えば、浸透試料中に存在する希ガスの濃度及び同位体の比率を測定し、地層水の濃度と比較することが提案されている。このような比較により、地下堆積物に関連する炭化水素の種類、品質、炭化水素／水の体積比、及び／又は体積を決定できる（国際公開第２０１３／１４８４４２号で決定される）。

別の例として、欧州特許出願公開第ＥＰ２７７６８６６号は、サンプルの希ガス特徴を決定し、希ガス特徴と凝集同位体特徴又は生態特徴の少なくとも１つ以上を統合することを含む、炭化水素浸透からの炭化水素サンプルからの凝集同位体特性の測定を記載している。次に、この統合を使用して、地下堆積物中の炭化水素の深さ、地表に逃げる前の地下堆積物中の炭化水素／水の体積比、及び地下堆積物の体積を推定する。

このような情報は、重要な意思決定のサポートを提供できる。ただし、浸出液サンプルに基づくこのような方法は、特にコストの高い地域で操業している場合に、油井の位置を特定し、開発掘削を計画し、埋蔵量と経済性を予測するために決定する必要がある炭化水素と水の接触位置を決定するために使用することはできない。

炭化水素と水の接触位置を決定するために、いくつかの方法が開発されている。新しい石油やガスの貯留層を探査又は開発する場合、坑井のボアホールが炭化水素／水の接触を貫通しない場合がある。炭化水素含有帯の接触位置の位置は、坑井ログとコアの分析情報から空隙率φと水飽和度Ｓ_w及び透気度ｋａを使用した回帰分析によって予測できる（米国特許第６２１１６９号）。また、深い方向の抵抗率測定を使用して、ディッピング層での油水接触を決定するための多段階ワークフローも提案されている（国際公開第２０１５／１１３０６７号）。このような方法は、油水接触の上の貯留層との油水接触を表す２Ｄモデルによって完結させることができる。ただし、２Ｄインバージョンの使用は、モデリングの性質が未定であるため（データに等しく適合するモデルがいくつかある）、うまく機能しない可能性がある。

上記の方法は、油と水との接触を推定する上で限られた成功しか収めておらず、すべてがガスと水の接触を決定するのに適しているわけではない。実際、貯留層全体を説明するには、限られたコア測定値からの実験室の毛細管圧データをログデータと一緒に統合するために細心の注意が必要である。さらに、貯留層の坑井が遷移帯より高い位置にある場合、水飽和度のわずかな誤差が地下水面の予測に大きな誤差をもたらす。したがって、従来の方法は、予測される炭化水素と水との接触位置に大きな誤差をもたらす可能性がある特定の誤差に非常に敏感である。

したがって、結果にバイアスをかける可能性のあるインバージョンモデルを使用する必要がなく、油井又はガス井に無差別に適用でき、炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置をより正確に決定することに特化した新しい解決策が必要とされている。

本発明の目的は、油井及び／又はガス井における炭化水素と水との接触位置を決定する方法（好ましくは、ただ１つの探査坑井の既知の深さ値で収集された少なくとも２つの貯留層サンプルから生成された希ガスの同位体の存在量の値から。）を提供することである。

以下は、本発明の基本的な理解を提供する目的で、本発明の選択された態様の簡略化された概要、実施形態、及び例を記載する。しかし、概要は、本発明のすべての態様、実施形態、及び例の広範な概要を構成するものではない。概要の唯一の目的は、概要に続く本発明の態様、実施形態、及び例のより詳細な説明への導入として、本発明の選択された態様、実施形態、及び例を簡潔な形式で提示することである。

本発明は、従来技術の欠点を克服することを目的とする。特に、本発明は、希ガスの同位体の存在量の値に基づいて炭化水素と水との接触位置を決定する方法を提案し、この方法は、希ガスの同位体の存在量の値と収集の深さを炭化水素と水との接触位置に直接関連付けることを可能にする。有利なことに、既知の深さ値で収集された貯留層サンプルに基づくこのような方法により、１つの探査坑井だけで、いくつかの貯留層の炭化水素と水との接触位置を決定できる。

本発明は、炭化水素と水との接触位置を決定するように構成されたコンピュータ装置も提案する。有利なことに、本発明による解決策は、いくつかの貯留層を通過するただ１つの探査坑井から信頼できる値を生成することができる。

したがって、本発明の一態様によれば、接続された炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定する方法が提供され、前記方法は、以下のステップを含む：
・異なる既知のサンプリング深さ値で、接続された炭化水素貯留層から収集された少なくとも２つの貯留層流体サンプルを提供し；
・前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれから、希ガスの少なくとも１つの同位体の存在量を測定し；及び
・測定された前記存在量及び前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルの前記既知のサンプリング深さ値から、前記炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を計算する。

古典的な坑井ログ情報を使用する代わりに、本発明による方法は、炭化水素と水との接触距離の関数として、炭化水素貯留層内の希ガスの同位体存在量に基づくものである。有利なことに、この方法を使用して存在量と深さとの関係を決定し、炭化水素と水との接触位置を決定することができる。このような方法は、１つ又は複数の探査坑井から得られたデータだけを使用して行うことができ、バイアスを受ける可能性のある複雑なモデリングの実装を必要としない。

この方法の他の任意の特徴によれば、以下の特徴の１つ又は複数を単独で又は組み合わせて任意に含むことができる：
・炭化水素と水との接触位置が油と水との接触位置又はガスと水との接触位置である。特に、本発明は、油と水との位置又はガスと水との位置を決定するために適用することができるが、既知の技術は、これらの接触位置の一方又は他方に対してのみ有効であるため、用途が広くない。
・少なくとも２つの貯留層流体サンプルが、少なくとも１０メートルの既知の深さ変化で収集されたものである。これにより、この方法は、炭化水素と水との接触位置を決定する際により正確で精密になる。
・少なくとも２つの貯留層流体サンプルが、１つの同じ接続された貯留層ユニットから収集されたものである。あるいは、少なくとも２つの貯留層流体サンプルが、いくつかの異なる接続された貯留層ユニットから収集されたものである。炭化水素貯留層が同じ帯水層（ａｑｕｉｆｅｒ）に接続されている場合、貯留層流体を異なる貯留層でサンプリングできるため、特に貯留層の高さが低い場合やサンプル数を減らす必要がある場合に、この方法の実施が容易になる。あるいは、同じ帯水層に接続されていない、いくつかの貯留層と交差する単一の坑井を使用して、交差する貯留層のいずれかで炭化水素と水の接触位置を決定できる。したがって、本発明による方法は、収集されるサンプルの位置に関して非常に融通が利く。
・少なくとも２つの貯留層流体サンプルがダウンホールサンプルである。
・少なくとも２つの貯留層流体サンプルが、同じ貯留層ユニット又は接続された貯留層ユニットから１つ以上の坑井で収集されたものである。貯留層流体サンプルが坑口ではなく坑井内で収集された場合、炭化水素と水の接触位置は大幅に正確になる。より好ましくは、少なくとも２つの貯留層流体サンプルはダウンホールサンプルである。
・さらに、方法は、いくつかの接続されていない貯留層に適用され、接続されていない貯留層ごとに、少なくとも２つの貯留層流体サンプルが提供される。
・貯留層流体サンプルが、貯留層の圧力及び温度条件で炭化水素貯留層から地層試験機又はドリルステムテストによって直接収集されたものである。これにより、この方法は、炭化水素と水との接触位置を決定する際により正確で精密になる。
・接続された炭化水素貯留層の貯留層圧力及び温度条件で地層試験機によって、少なくとも２つの貯留層流体サンプルを収集するステップを含む。これにより、この方法は、炭化水素と水との接触位置を決定する際により正確で精密になる。
・貯留層流体サンプルを地表に運び、それらをＰＶＴサンプリングボトルに移すステップを含む。これにより、この方法は、炭化水素と水との接触位置を決定する際により正確で精密になる。
・少なくとも２つの貯留層流体サンプルから希ガスをサブサンプリングするステップを含む。好ましくは、希ガスのサブサンプリングは、圧力及び温度の制御された条件で行われる。これにより、この方法は、炭化水素と水との接触位置を決定する際により正確で精密になる。
・希ガスの少なくとも１つの同位体の存在量を測定するステップは、以下から選択される少なくとも１つの希ガス同位体の分析（好ましくは質量分析による）を含む：³Ｈｅ、⁴Ｈｅ、²⁰Ｎｅ、²¹Ｎｅ、²²Ｎｅ、³⁶Ａｒ、³⁸Ａｒ、⁴⁰Ａｒ、⁷⁸Ｋｒ、⁸⁰Ｋｒ、⁸²Ｋｒ、⁸³Ｋｒ、⁸⁴Ｋｒ、⁸⁸Ｋｒ、及び¹²⁴Ｘｅ、¹²⁶Ｘｅ、¹²⁸Ｘｅ、¹²⁹Ｘｅ、¹³⁰Ｘｅ、¹³¹Ｘｅ、¹³²Ｘｅ、¹³³Ｘｅ、¹³⁴Ｘｅ。
・少なくとも２つの貯留層流体サンプル中の希ガスの汚染又は分画を評価するステップ。好ましくは、汚染又は分画が検出された場合、サンプルは廃棄される。
・測定された存在量及び収集の既知の深さ値から炭化水素と水との接触位置を計算するステップは、希ガスの同位体の所定の存在量値の使用を含む。実際、例えば教師あり学習モデル又は他の回帰方法を使用する場合の計算方法は、事前定義された存在量値から恩恵を受けることができる。好ましくは、炭化水素と水の接触位置を計算するステップは、希ガスの少なくとも１つ又は少なくとも２つの同位体の所定の存在量値の使用を含む。

この態様の他の実装は、本発明による方法のアクションの少なくともいくつかを実行するようにそれぞれ構成された、コンピュータシステム、装置、及び１つ又は複数のコンピュータ記憶装置に記録された対応するコンピュータを含む。特に、１台以上のコンピュータのシステムは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア又はソフトウェア、ファームウェアの組み合わせのインストール、又はシステムにインストールされたハードウェアにより、特定の操作又はアクション（特に、本発明による方法）を実行するように構成できる。さらに、１つ又は複数のコンピュータプログラムは、データ処理装置によって実行されると、装置にアクションを実行させる命令を通じて、特定の動作又はアクションを実行するように構成することができる。

本発明の別の態様によれば、炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定するためのコンピュータ装置が提供され、前記コンピュータ装置は、
・以下を取得するように構成された通信インターフェース：
前記炭化水素貯留層からの少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれからの希ガスの少なくとも１つの同位体の測定された存在量値、及び
前記炭化水素貯留層内の少なくとも２つの貯留層流体サンプルの収集深さ値；
・測定された前記存在量値及び前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルの既知の深さ値から、前記炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置を計算するように構成されたプロセッサ
を含む。

本発明の別の態様によれば、コンピュータ装置のプロセッサによって実行されると、本発明による方法を実施する実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。

本発明の前述及び他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明からより明らかになる。

図１は、既知の解決策による掘削プラットフォームによるいくつかの炭化水素貯留層における炭化水素と水の接触位置の決定を示す図である。 図２は、本発明による掘削プラットフォームによるいくつかの炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置の決定を示す図である。 図３は、本発明による掘削プラットフォームによる、接続された炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置の決定を示す図である。 図４は、本発明の一実施形態による方法のプロセスフロー図を示す概略図である。 図５は、本発明による方法の貯留層流体サンプルの収集に関連するプロセスフロー図を示す概略図である。 図６は、サンプル位置（すなわち、深さ）に依存する希ガスの同位体の存在量値をプロットしたグラフを表したものである。 図７は、サンプル位置（すなわち、深さ）に応じて希ガスの同位体の存在量値から炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定するように訓練された決定木の一部を表したものである。 図８は、本発明の一実施形態による、炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定するためのコンピュータ装置の図である。

本発明のいくつかの態様は、本発明の実施形態による方法、装置、及びコンピュータプログラム製品の流れ図及び／又はブロック図を参照して開示される。

図において、フロー図及び／又はブロック図は、本発明のいくつかの実施形態による、装置又はシステム又は方法及びコンピュータプログラム製品のアーキテクチャ、機能及び可能な実装を示す。

この目的のために、フロー図又はブロック図の各ボックスは、指定された論理機能を実装するためのいくつかの実行可能な命令を含むシステム、装置、モジュール、又はコードを表すことができる。一部の実装では、ボックスに関連付けられた機能が、図に示されている順序とは異なる順序で表示される場合がある。例えば、関連する機能に応じて、連続して示される２つのボックスが実質的に同時に実行されるか、ボックスが逆の順序で実行される場合がある。

フローダイアグラム又はブロックダイアグラムの各ボックス、及びフローダイアグラム又はブロックダイアグラム内のボックスの組み合わせは、指定された機能又はアクションを実行するか、又は特殊な機器とコンピュータ命令の組み合わせを実行する特殊なシステムによって実装される場合がある。

したがって、当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、システム、方法、又はコンピュータプログラムの製品として実現することができる。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又は「回路」、「モジュール」、又は「システム」などの特定の実装形態の形態をとることができる。さらに、本発明の態様は、コンピュータ可読プログラムコードが埋め込まれた、１つ又は複数のコンピュータ可読媒体に埋め込まれたコンピュータプログラム製品の形をとることができる。

１つ又は複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせを使用できる。本明細書の文脈において、コンピュータ可読媒体は、命令実行システム、設備又は装置によって、又はこれらに関連して使用されるプログラムを含む又は格納できる任意の有形の媒体であり得る。コンピュータ可読媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線又は半導体システム、設備又は装置、又は上記の任意の適切な組み合わせであり得るが、これらに限定されない。コンピュータで読み取り可能な記憶媒体のより具体的な例（網羅的ではないリスト）には、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が含まれる。

本発明の態様の操作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、オブジェクト指向プログラミング言語（Ｊａｖａ（登録商標）、Ｃ＋＋など、「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語など）、スクリプト言語（Ｐｅｒｌ、又は類似の言語など）、及び／又は関数型言語（メタ言語など）を含む、１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述できる。プログラムコードは、完全にユーザーのコンピュータで実行することも、部分的にユーザーのコンピュータで部分的にリモートコンピュータで実行することも、完全にリモートコンピュータ又はサーバーで実行することもできる。後者のシナリオでは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）やワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）など、任意の種類のネットワークを介してリモートコンピュータをユーザーのコンピュータに接続できる。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ装置（例えば、コンピュータ、サーバーなど）に指示できるコンピュータ可読媒体に格納することができ、これに、コンピュータ可読媒体に格納された命令が、本発明を実施するように構成されたコンピュータ装置を生成する。

本発明の例示的な実施形態の説明は以下の通りである。

以下の説明において、「希ガス」は、類似の特性を示す一連の化学的に不活性な元素を指す。希ガスは、地殻系での自然存在量が少ない、化学的に不活性な、又は保存的なガスのグループである。さまざまな物理的プロセスにより、希ガスのさまざまなプール（マントル、大気、及び地殻のプール）が、同位体組成と相対的な元素の存在量において判然になった。本発明において特に重要な５つの希ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）及びキセノン（Ｘｅ）である。

本明細書で使用される用語「同位体」は、原子番号は同じであるが中性子の数が異なる２つ以上の原子のうちの１つを指す。例えば、アルゴンは、１８個の陽子と２２個の中性子を持つ⁴⁰Ａｒ、１８個の陽子と２０個の中性子を持つ³⁸Ａｒ、１８個の陽子と１８個の中性子を持つ³⁶Ａｒの３つの安定同位体のうちの１つとして存在し得る。

本明細書で使用する「帯水層」という用語は、堆積物内又はそのすぐ下であるが炭化水素堆積物と接触している多孔質媒体で水が発生している領域を指す。多孔質媒体で発生するこの水は、地下の透水性の岩石を通って移動する雨水又は海水、及び／又は埋没中に堆積物に閉じ込められて所定の位置に留まる水などの地表水の再充填に由来し得る。

本明細書で使用される場合、「炭化水素」は、一般に、石油及び天然ガスなどの炭素原子及び水素原子から主に形成される分子として定義される。炭化水素には、他の元素又は化合物（ハロゲン、金属元素、窒素、酸素、及び硫黄などであるが、これらに限定されない）も含まれ得る。炭化水素貯留層に由来する炭化水素には、石油、ケロゲン、瀝青、ピロビチューメン、アスファルテン、タール、油、天然ガス、又はそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。

本明細書で使用される用語「貯留層」又は「石油貯留層」は、炭化水素の堆積物を貯蔵できる堆積岩、変成岩又は火成岩の地下群を指すことができる。これは通常、多孔質の砂岩又は石灰岩であるが、ほかもあり得る。接続された炭化水素貯留層は、例えば、貯留層又は堆積物を形成するのに十分な炭化水素堆積物及び密閉メカニズムを備えた、多孔性、透過性を含む、炭化水素含有岩石の１つ又は複数の地下グループを指すことができる。典型的には、炭化水素貯留層は、そこから商業的な炭化水素の流れを作り出すことができる堆積物である。

本明細書で使用される「炭化水素探査」とは、地下領域における炭化水素の位置を決定することに関連する任意の活動を指す。炭化水素探査とは、通常、地下形成に関連する測定データの取得と、炭化水素蓄積の潜在的な場所を特定するためのデータの関連モデリングを通じて、測定値を取得するために実施される任意の活動を指す。したがって、炭化水素探査には、測定データの取得、地下モデルを形成するための測定データのモデリング、及び地下内の炭化水素貯留層の可能性のある場所の決定が含まれる。

「炭化水素と水との接触位置」（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ－ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔａｃｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＨＷＣ）は、主に炭化水素（すなわち、石油又はガス）が上に存在し、主に水が下に存在する、貯留層内の境界面を表すために使用される表現である。炭化水素と水との接触位置は、例えば深さ又は表面からの距離として表すことができる。２Ｄ又は３Ｄマップが利用可能な場合、炭化水素と水の接触位置もマップ上の位置に対応できる。

「処理する」、「計算する」、「決定する」、「表示する」、「抽出する」、「比較する」、又はより広範に「実行可能な操作」とは、本発明の意味の範囲内で、文脈で別段の指示がない限り、コンピュータ装置又はプロセッサによって実行されるアクションを意味する。この点に関して、動作は、データ処理システム、例えばコンピュータシステム又は電子計算装置のアクション及び／又はプロセスに関連し、情報を保存、送信、又は表示するために、コンピュータシステム又はその他の装置のメモリ内の物理的（電子的）量として表されるデータを操作及び変換する。特に、計算操作は装置のプロセッサによって実行され、生成されたデータはデータメモリの対応するフィールドに入力され、このフィールド又はこれらのフィールドは、例えばそのようなデータをフォーマットするヒューマンマシンインターフェースを介してユーザーに返すことができる。これらの操作は、アプリケーション又はソフトウェアに基づくことができる。

「アプリケーション」、「ソフトウェア」、「プログラムコード」、及び「実行可能なコード」という用語又は表現は、データ処理で特定の機能を直接的又は間接的に実行することを目的とする（例えば、別のコードへの変換操作の後）、一連の命令の表現、コード、又は表記法を意味する。例示的なプログラムコードには、サブプログラム、関数、実行可能なアプリケーション、ソースコード、オブジェクトコード、ライブラリ、及び／又はコンピュータシステム上で実行されるように設計されたその他の命令シーケンスが含まれるが、これらに限定されない。

「プロセッサ」とは、本発明の意味において、コードに含まれる命令に従って動作を実行するように構成された少なくとも１つのハードウェア回路を意味する。ハードウェア回路は集積回路であってもよい。プロセッサの例には、中央処理装置、グラフィックプロセッサ、特定用途向け集積回路（アングロサクソン用語による「ＡＳＩＣ」）、及びプログラマブル論理回路が含まれるが、これらに限定されない。本発明を実施するために、単一のプロセッサ又はいくつかの他のユニットを使用することができる。

「連結された」とは、本発明の意味において、１つ又は複数の中間要素と直接的又は間接的に連結されていることを意味する。２つの要素は、機械的、電気的に結合するか、通信チャネルによってリンクすることができる。

本発明の意味において、「ヒューマンマシンインターフェース」という表現は、人間がコンピュータと通信することを可能にする任意の要素に対応し、特に、網羅的でないリストとして、キーボードと、キーボードに入力されたコマンドに応答して表示を実行し、任意選択で画面に表示された項目をマウス又はタッチパッドで選択できるようにする手段がある。別の実施形態は、指又は物体がタッチする要素を画面上で直接選択するためのタッチスクリーンであり、任意選択で仮想キーボードを表示し得る。

「コンピュータ装置」とは、例えばデータメモリ、場合によってはプログラムメモリと協働するマイクロコントローラの形態の、処理ユニット又はプロセッサを備える任意の装置を意味するものと理解されるべきであり、前記メモリは場合によっては分離される。処理ユニットは、内部通信バスによって前記メモリと協働する。

本明細書で使用される「実質的に」という用語は、過半数、又は大部分、少なくとも５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、９９．９％、９９．９９％、又は少なくとも９９．９９９％以上を指す。

本開示の様々な実施形態の要素を紹介するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、１つ又は複数の要素があることを意味することを意図している。「含む」、「備える」、及び「有する」という用語は包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。

以下の説明において、「アンサンブル予測法」とは、一連の学習器を使用して学習し、いくつかのルールを使用して学習結果を統合し、単一の学習器よりも優れた学習効果を達成する一種の機械学習法を意味する。アンサンブル学習の主なアイデアは、最初に特定のルールに従って多数の学習器を生成し、次にいくつかの統合戦略によってそれらを結合し、最終的に総合的な判断によって最終結果を出力することである。簡単に言えば、アンサンブル学習が行うことは、複数の弱い学習器を１つの強い学習器に統合することである。このようなアンサンブル予測法は、例えば、Random Forest (RF, Breiman, 1996; 2001)及びExtreme Gradient Boosting (XGBOOST, Chen and Guestrin, 2016)から選択できる。アンサンブル予測モデルを生成するために、アンサンブル予測法が使用される。

さらに、本開示の「１つの実施形態」又は「一実施形態」への言及は、列挙された特徴を組み込む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図していないことを理解されたい。

前述のように、炭化水素と水の接触位置の決定は、貯留層の特性評価にとって最も重要であり、探査及び貯留層の特性評価中は、各炭化水素貯留層のこの炭化水素と水の接触位置を決定するために、通常、評価坑井が掘削される。

これらの問題に応えるために、本発明者らは、希ガスの同位体を使用して（好ましくはで１つの探査坑井から得られたデータから得られるが、これに限定されない）、炭化水素と水との接触、「油と水との接触」（ｏｉｌ－ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔａｃｔ、ＯＷＣ）又は「ガスと水との接触」（ｇａｓ－ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔａｃｔ、ＧＷＣ）の位置を予測するための専用の解決策を開発した。

すべての流体には、希ガスの同位体源と流体履歴によってコントロールされる希ガスフィンガープリントがある。これらのガスフィンガープリントは、源岩から継承された希ガスに基づいており、貯留層での輸送と滞留時間によって二次的に変更される。

希ガスの使用は、物理的プロセス（放射性崩壊、輸送、混合、相変化など）の影響を受けるが、化学的又は生物学的プロセスの影響を受けないため、貯留層の探査と評価の分野で既に提案されている。しかし、発明者の知る限り、炭化水素と水との接触位置を決定するためにそれらを使用することは提案されていない。

発明者らは、既知の深さで収集された少なくとも２つの貯留層流体サンプル中の希ガスの少なくとも１つの同位体の存在量に基づいて、炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定する解決策を開発した。このような方法により、１つ又は複数の探査坑井から炭化水素と水の接触位置を迅速かつ簡単に推定できる。

したがって、第１の態様によれば、本発明は、炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定するための方法１００に関する。

図１に示すように、炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置の決定は、通常、最初の探査坑井を掘削し、その後に評価坑井を掘削することによって行われる。図１において、探査坑井１０は、異なる既知の深さＤ１０ａ、Ｄ１０ｂ、Ｄ１０ｃで収集された黒点として表されるサンプルを通じて、貯留層Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３における炭化水素の発生を確認した。探査坑井は炭化水素のみに遭遇し、従来の方法で炭化水素と水の接触位置を推定するのは困難である。しかし、最初の評価坑井１１は水だけに遭遇した。したがって、異なる既知の深さＤ１１ａで収集されたサンプル（白色点として表される）を通じて水の存在を確認し、水高さ値（ｗａｔｅｒ ｕｐ ｔｏ、ＷＵＴ）を決定することしかできなかった。これは炭化水素と水との接触位置の決定には役に立たない。第２の評価坑井１２のみが炭化水素と水との接触位置の推定を可能にするが、第２の炭化水素貯留層Ｒ２についてのみである。したがって、この例では、炭化水素と水の接触位置に関する不完全なデータの決定は、１つの探査坑井１０と２つの評価坑井１１、１２を必要とし、これは探査段階で費用のかかるプロセスである。

貯留層Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３内の参照符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３によって表されるＨＷＣの例を図１に示す。油田又はガス田では、炭化水素は岩石に移動し、上方への流出を防ぐ非透過性バリアＮＰＢ１（ｎｏｎ－ｐｅｒｍｅａｂｌｅ ｂａｒｒｉｅｒ １）がある場合にトラップできる。炭化水素は水Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３よりも軽いため、ガスと油は、非透過性バリアＮＰＢ１によって形成される「トラップ」の上端で気泡を形成する。油と水は混じり合わないが、油と水の接触は移行帯である可能性があり、岩石中の粒子に吸着された還元不可能な水と、精製できない不動の油が存在する可能性がある。

図２に示されるように、本発明による解決策は、１つの探査坑井１０だけで炭化水素と水との接触位置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を決定することを可能にする。実際、この解決策は、異なる既知の深さ値（貯留層Ｒ１についてはＤ１０ａ₁、Ｄ１０ａ₂、Ｄ１０ａ₃、貯留層Ｒ２についてはＤ１０ｂ₁、Ｄ１０ｂ₂、貯留層Ｒ３についてはＤ１０ｃ₁、Ｄ１０ｃ₂、Ｄ１０ｃ₃で表される）で収集された少なくとも２つの貯留層流体サンプルに基づいている。次いで、少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれからの希ガスの少なくとも１つの同位体の存在量を、既知の深さ値とともに使用して、炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置を計算する。

既に述べたように、本発明による方法は、炭化水素と水との接触位置の決定を可能にする。このような炭化水素と水との接触位置は、例えば、深さ、又は坑井からの距離又は採集点からの距離で表すことができる。好ましくは、炭化水素と水との接触位置は、炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触深さを指す。

特に、炭化水素と水との接触深さは、油と水との接触深さ又はガスと水との接触深さである。

図に示すように、炭化水素と水との接触深さの決定は、いくつかの貯留層Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に適用できる。このような貯留層は、接続されている場合も（図３）、接続されていない場合もある（図１及び２）。

図３を参照すると、貯留層Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が接続されていると、それらは同じ炭化水素と水との接触位置Ｌ１を共有する。したがって、少なくとも２つの貯留層流体サンプルは、異なる貯留層Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の異なる既知の深さ値Ｄ１０ａ、Ｄ１０ｂ、Ｄ１０ｃで収集することができる。

好ましくは、炭化水素と水との接触深さの決定は、接続されていないために炭化水素と水との接触位置が変化するいくつかの貯留層に適用される。

図４に示されるように、本発明による、接続された炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定するための方法１００は、特に以下のステップを含む：少なくとも２つの貯留層流体サンプルを提供すること１１０、少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれから希ガスの少なくとも１つの同位体の存在量を測定すること１２０、及び炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触距離、又は好ましくは深さを、測定された存在量及び少なくとも２つの貯留層流体サンプルのサンプリング値の既知の深さから計算すること１３０。

本発明による方法の第１のステップは、少なくとも２つの貯留層流体サンプルを提供するステップ１１０であり得る。

このような貯留層流体サンプルは、炭化水素貯留層から、又は単一の帯水層に接続された２つの炭化水素貯留層から収集されることが好ましく、このような炭化水素貯留層は接続された炭化水素貯留層とも呼ばれる。そのような貯留層流体サンプルは、好ましくは、単一の炭化水素貯留層から収集されたものである。特に、少なくとも２つの貯留層流体サンプルは、同じ貯留層から収集されたものである。したがって、少なくとも２つの貯留層流体サンプルは、同じ貯留層のさまざまな深さから、又は接続された同じ貯留層のさまざまな深さから収集されたものである。

あるいは、貯留層流体サンプルは、異なる既知の深さ値で、接続された２つの炭化水素貯留層から収集できる。通常、接続された炭化水素貯留層は、図３の参照Ｗ１で表されるように、単一の帯水層に接続される。したがって、炭化水素と水との接触位置を計算するには、少なくとも２つ又は接続されたそれぞれの貯留層からの貯留層流体サンプルで十分である。

有利なことに、多くの先行技術の方法とは異なり、貯留層流体サンプルは、坑口からではなく、掘削深さで直接収集される。表面浸透サンプルに基づく従来の方法では、本発明による方法を実施することはできなかった。実際、このような地表浸透サンプルは、通常、地表大気によって汚染されており、第二に、深さ値と関連付けることが困難である。

したがって、好ましくは、本発明で使用される少なくとも２つの貯留層流体サンプルは、坑井内で収集されたものである。

さらに、本発明の一部として、収集の深さ（例えば、表面からの深さ又は距離）を知ることが最も重要である。したがって、本発明によれば、少なくとも２つの貯留層流体サンプルは、異なる既知の深さ値で収集されたものである。深さ値は、表面から当該深さまでの掘削距離に対応できる。

有利なことに、本発明による方法で使用される少なくとも２つの貯留層流体サンプルは、少なくとも１０メートルの既知の深さ変化で収集されたものである。特に、少なくとも２つの貯留層流体サンプルは異なる場所から収集され、前記異なる場所は少なくとも１０メートル離れている。実際、少なくとも２つの貯留層流体サンプルの収集位置間の深さ又は距離が少なくとも１０メートルの場合、計算された炭化水素と水との接触位置はより正確になる。同様に、本発明による方法で使用される少なくとも２つの貯留層流体サンプルは、少なくとも２０メートル、好ましくは少なくとも５０メートル、より好ましくは少なくとも１００メートル、さらにより好ましくは少なくとも２００メートル、例えば少なくとも５００メートル変化する既知の深さ又は収集位置距離で収集することができる。実際、２つの貯留層サンプル間の距離が長いほど、計算された炭化水素と水の接触位置がより正確になる。しかしながら、本発明による方法は接続された炭化水素貯留層に特に適しているので、本発明による方法で使用される少なくとも２つの貯留層流体サンプルを、最大８００メートル、好ましくは最大５００メートル、より好ましくは最大２００メートル、さらにより好ましくは最大１００メートル、例えば最大５０メートルの範囲で変化する既知の深さ又は収集場所の距離で収集することができる。

既知の深さの坑井からサンプルを収集する方法は多数ある。特に、本発明による方法で使用される少なくとも２つの貯留層流体サンプルは、貯留層の圧力及び温度条件で貯留層から地層試験機（例えば、ＲＦＴ（「Ｒｅｐｅａｔ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔｅｒ」）、ＭＤＴ（「ｍｏｄｕｌａｒ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｔｅｓｔｅｒ」）、ＴＬＣ（「Ｔｕｂｉｎｇ Ｌｏｇｇｉｎｇ Ｃｏｎｖｅｙ」）、ＷＦＴ（「Ｗｉｒｅｌｉｎｅ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔｅｒ」）、ＤＳＴ（「Ｄｒｉｌｌ Ｓｔｅｍ Ｔｅｓｔ」））によって直接収集されたものである。好ましくは、本発明による方法で使用される少なくとも２つの貯留層流体サンプルは、ＲＦＴ、ＭＤＴ及びＷＦＴから選択される地層試験機によって収集されたものである。

このような収集方法は、掘削プロセスと同時に有利に行うことができる。

図５に示すように、本発明による方法はまた、貯留層流体サンプルの収集に関連するステップ２００を含むことができる。

したがって、本発明による方法は、貯留層流体サンプルを収集すること２１０；貯留層流体サンプルを地表に運ぶこと２２０；少なくとも２つの貯留層流体サンプルからの希ガスをサブサンプリングすること２３０；希ガスの汚染又は分画を評価すること２４０を含むことができる。

本発明による方法は、炭化水素を有する地下貯留層まで掘削された坑井から生成されたデータに基づくことができる。坑井の掘削は、一般的に使用される技術を使用して行うことができる。次に、サンプルは、好ましくは坑井の掘削と同時に、又は坑井の掘削後に取得することができる。

収集方法はブロック２１０で始まる。ブロック２１０では、炭化水素のサンプルが異なる深さで収集される。特に、流体サンプルは、貯留層の圧力及び温度条件で炭化水素貯留層から直接収集される。これは、例えば、地層試験機を使用して行うことができる。

好ましくは、流体サンプルは、各サンプリング間に少なくとも１０メートル（例えば、少なくとも２０メートル、好ましくは少なくとも５０メートル、より好ましくは少なくとも１００メートル、さらにより好ましくは少なくとも２００メートル、例えば少なくとも５００メートル）の距離間隔で異なる深さから収集される。これらのサンプルは、好ましくは、サンプリング場所のＰＶＴ（「圧力、体積、温度」）条件と同様、より好ましくは実質的に同一のＰＶＴ条件で保持される。そのような実施形態は、炭化水素と水との接触位置決定の精度を向上させる。先行技術の方法とは異なり、測定された存在量の精度が炭化水素と水との接触位置を適切に決定するのに十分でないため、坑井内を循環する泥からガスサンプルは収集されない。

したがって、有利なことに、本発明による方法は、貯留層の圧力及び温度条件で、炭化水素貯留層から地層試験機によって直接貯留層流体サンプルを収集するステップ２１０を含む。好ましくは、瓶の十分なフラッシングと組み合わせることで、泥の汚染、大気汚染の問題、分画を制限する。特に、貯留層流体サンプルは、地層試験機技術（ドリルステムテスト（ＤＳＴ）、リピートフォーメーションテスター（ＲＦＴ）、モジュラーダイナミックテスト（ＭＤＴ）、チューブロギングコンベイ（ＴＬＣ）、又はワイヤーラインフォーメーションテスター（ＷＦＴ）など）によって収集できる。このような地層試験機は、貯留層の圧力及び温度条件で貯留層から直接使用される。

サンプルが得られると、貯留層流体サンプルを含む地層試験機が地表に運ばれる（２２０）。貯留層流体サンプルは、持ち運び可能なＰＶＴボトルに移すことができる。これらの持ち運び可能なボトルは、輸送／保管中の大気汚染を制限し、貯留層流体サンプルを希ガス存在量の同位体測定を担当する研究所に輸送するために使用できる。

各希ガス同位体の存在量の測定は、質量分析法を使用した標準的な抽出技術に従って行うことができる。

各希ガス同位体の存在量値を測定する方法はいくつか提案されている。さらに、最近の研究では、油中のガス溶解度に関する広範な仮定を使用して、ケーシングガス測定から油相の希ガス組成が再構築された（例えば、Barry et al., 2018a, Tracing enhanced oil recovery signatures in casing gases using noble gases. Earth Planet. Sci. Lett. 496, 57-67; Barry et al., 2018b, Noble gases in deep-water oils of the U.S. Gulf of Mexico. Geochem. Geophys. Geosyst. 19(11), 4218-4235）。希ガス測定には、抽出／精製ラインと組み合わせたガス質量分析計が必要である。質の高い結果を得るために、精製ラインの役割は、希ガスではないすべての分子を除去することである。そのために、主にケミカルトラップが使用される。したがって、サンプル中の分子が少ないと、サンプルの精製時間と効率が低下する。さらに、精製ライン（ケミカルトラップの外側）は定期的にベークされ、残留汚染を除去するために高真空下で排気される。

しかしながら、好ましくは、各希ガス同位体の存在量値の測定に先立ち、少なくとも２つの貯留層流体サンプルからの希ガスをサブサンプリングするステップ２３０がある。特に、それらの同位体を含む希ガスは、加圧された貯留層流体からサブサンプリングされる。

そのようなサブサンプリング方法は、単相流体を脱気したガスの組成の分析を含むことができる（Holland and Gilfillan, 2013, Application of noble gases to the viability of CO2 storage. The noble gases as geochemical tracers (pp. 177-223), Springer, Berlin, Heidelberg & Ballentine et al., 1996, A Magnus opus: Helium, neon, and argon isotopes in a North Sea oilfield. Geochimica et Cosmochimica Acta, 60(5), 831-849で概説されている）。ただし、これらの方法には主に２つの問題がある：１）多くの研究は、気体が流体から解離するとき、すべての希ガスが気相に分配されると誤って仮定していること、及び２）サンプル収集中のＰＶＴ条件の制約が不十分であること（Tyne et al., 2019, Tracing the Fate of Injected CO2 using Noble Gas Isotopes. In AGU Fall Meeting 2019. AGU）。得られた結果は、多くの場合、高度に分画されたサンプルから得られる。欠陥のあるサンプリング方法に加えて、元の組成を再計算するために使用される方程式は単純化されすぎである（Ballentine et al., 1996）。

したがって、好ましくは、サブサンプリングは、単相流体が二相流体に変換されるときに圧力、体積、及び温度条件が完全に制御される（すなわち、バブルポイント圧力、ＰＶ曲線）、単相流体からのガス状サブサンプルの調製を可能にするシステム又は方法の使用を含むことができる。バブルポイントが発生したときの正確な条件を知ることで、単相流体の元の希ガスの特徴を正確に計算することができる。特に、単相液体サンプルでは、圧力と温度の制御された条件下で、平衡状態にある二相性ドメインでのサンプルの分割が、気相専用の分析を有効にし、初期の流体組成を再構築できる。好ましくは、サブサンプリングは、分画されていない単相流体の代表的なサンプルの調製を含む。すべてのサブサンプリング手順は十分に制約されており、サンプリングの条件は制御及び記録されている。これにより、単相流体の希ガスフィンガープリントなどの化学成分の真の決定が可能になる。

各希ガス同位体の存在量の測定の前に、希ガスの汚染又は分画の評価２４０を行うこともできる。特に、希ガスはサンプルが汚染や分画の形跡のない流体サンプルの代表であることを確認するため、品質管理プロセスを経ることができる。汚染又は分画の形跡が見つかった場合、サンプルは破棄される。

図４に戻ると、本発明はまた、少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれから希ガスの少なくとも１つの同位体の存在量を測定するステップ１２０を含む。測定ステップ１２０は、希ガスの少なくとも２つの同位体、又は希ガスの２つより多い同位体、例えば、希ガスの少なくとも３つ、好ましくは希ガスの少なくとも４つの同位体について行うことができる。同様に、測定ステップ１２０は、例えば少なくとも３つ、好ましくは少なくとも４つの貯留層流体サンプルのように、２つ以上の貯留層流体サンプルに対して行うことができる。

希ガス存在量は、一般的に質量分析で測定される。特に、希ガス存在量は、いくつかの質量分析法（ガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ／ＭＳ）、ＧＣ／ＭＳ／ＭＳ、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）、より具体的には同位体比質量分析など）によって測定できる。

特に、希ガス同位体の存在量を測定するこのステップ１２０は、以下から選択される希ガスの少なくとも１つの同位体の存在量の測定（好ましくは質量分析で）を含む：³Ｈｅ、⁴Ｈｅ、²⁰Ｎｅ、²¹Ｎｅ、²²Ｎｅ、³⁶Ａｒ、³⁸Ａｒ、⁴⁰Ａｒ、⁷⁸Ｋｒ、⁸⁰Ｋｒ、⁸²Ｋｒ、⁸³Ｋｒ、⁸⁴Ｋｒ、⁸⁸Ｋｒ、及び¹²⁴Ｘｅ、¹²⁶Ｘｅ、¹²⁸Ｘｅ、¹²⁹Ｘｅ、¹³⁰Ｘｅ、¹³¹Ｘｅ、¹³²Ｘｅ、¹³³Ｘｅ、¹³⁴Ｘｅ。特に、本発明は、希ガスの少なくとも３つの同位体、好ましくは希ガスの少なくとも４つの同位体の存在量の測定を含むことができる。

存在量が測定された希ガス同位体は、１つの希ガスの同位体（³Ｈｅ、⁴Ｈｅ；⁷⁸Ｋｒ、⁸⁰Ｋｒ、⁸²Ｋｒ、⁸³Ｋｒ、⁸⁴Ｋｒ、⁸⁸Ｋｒ；又は¹²⁴Ｘｅ、¹²⁶Ｘｅ、¹²⁸Ｘｅ、¹²⁹Ｘｅ、¹³⁰Ｘｅ、¹³¹Ｘｅ、¹³²Ｘｅ、¹³³Ｘｅ、¹³⁴Ｘｅなど）に対応することができる。しかしながら、好ましくは、存在量が測定された希ガス同位体は、異なる希ガスの同位体（⁴Ｈｅと²⁰Ｎｅ、²¹Ｎｅと³⁶Ａｒ、³⁶Ａｒと¹³²Ｘｅ、²¹Ｎｅと⁸⁰Ｋｒ、²⁰Ｎｅと³⁶Ａｒ、⁸²Ｋｒと¹³⁰Ｘｅ、又は⁸⁴Ｋｒと¹³²Ｘｅなど）に対応することができる。

より好ましくは、存在量が測定される希ガス同位体は、⁷⁸Ｋｒ、⁸⁰Ｋｒ、⁸²Ｋｒ、⁸³Ｋｒ、⁸⁴Ｋｒ、⁸⁸Ｋｒ、及び¹²⁴Ｘｅ、¹²⁶Ｘｅ、¹²⁸Ｘｅ、¹²⁹Ｘｅ、¹³⁰Ｘｅ、¹³¹Ｘｅ、¹³²Ｘｅ、¹³³Ｘｅ、¹³⁴Ｘｅのうちの少なくとも１つを含む。実際、希ガスのそのような同位体を用いて、決定された炭化水素と水との接触位置の精度を向上させることができる。

図４に示されるように、本発明はまた、炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を計算するステップ１３０を含む。

説明したように、この計算は、希ガスの同位体の測定された存在量と、少なくとも２つの貯留層流体サンプルの既知のサンプリング深さ値から行われる。

この計算は、測定された存在量と既知のサンプリング深さ値との間の相関関係を確立するための任意の適切な手段によって行うことができる。

まず、測定された存在量値を変換して、解釈を容易にすることができる。したがって、測定された存在量値は、正規化、対数変換、平方根変換、又は乗法逆変換することができる。

次に、測定された存在量値と既知のサンプリング深さ値は、変換され又は変換されずに、モデルで使用して、炭化水素と水の接触位置Ｍｘ１を推定できる。

図６に示すように、本発明は、測定された存在量と既知のサンプリング深さ値との間の多項式回帰の使用を含むことができる。

図６に示すように、同位体希ガス存在量ボックスプロットなどの同位体希ガス存在量は、Ｄ１０ａＲ、Ｄ１０ｂＲ、Ｄ１０ｃＲをサンプリング深さでプロットでき、多項式回帰Ｒｅｇ１がサンプルボックスプロットに追加される。回帰直線がｘ軸で安定した値を示している場合、炭化水素貯留層と帯水層Ａｑ１の水との接触の深さがｙ軸において推定される。

説明したように、本発明による方法は、複雑なモデル化を必要とせず、深さデータと希ガスの濃度値だけで実施することができる。

ただし、本発明による方法では、炭化水素と水との接触位置を計算するステップ１３０は、研究対象の炭化水素貯留層について利用可能な追加データの使用を含むことができる。このようなデータは、例えば、炭化水素貯留層の坑井ログデータ及びコアデータを含むことができる。好ましくは、測定された濃度と既知のサンプリング深さ値、特に計算の結果は、深さの関数としての空隙率、水飽和度、透気度などの他の観測変数で補完することができる。

さらに、図７に示すように、この方法は、既知の炭化水素と水との接触位置を持つ、既に研究された貯留層から収集された過去のデータで訓練された機械学習モデルでも使用できる。

その場合、本発明による、接続された炭化水素貯留槽内の炭化水素と水との接触位置を決定するための方法１００は、炭化水素と水との接触位置が把握されている研究対象の貯留層からデータを収集する任意のステップを含むことができる。このようなデータは、複数の構成を持つ複数の貯留層で既に利用可能である。さらに、本発明による炭化水素と水との接触位置を決定するための方法１００は、予測モデル、好ましくはアンサンブル予測モデルなどの教師あり学習モデルを訓練するステップを含むことができる。

機械学習は現在、さまざまな産業分野で広く採用されている。予測モデルは、教師なし学習法と教師あり学習法に分けることができる。教師なし学習法により、アプリオリなしで観察のグループを決定することが可能である。したがって、これらのグループは、入力データのラベル値を必要とせずに形成される。対照的に、教師あり学習法は、入力と出力のペアの例に基づいて、入力を出力にリンクする。

好ましくは、本発明では、機械学習技術を使用して、測定された存在量及び少なくとも２つの貯留層流体サンプルの既知のサンプリング深さ値から炭化水素と水との接触位置を推定するように構成された教師あり予測モデルを構築する。教師あり学習法の中で、ニューラルネットワーク、特に深層学習、分類又は回帰ツリー、最近傍検索、及びランダムフォレストは、本発明による最も堅牢で効率的な機械学習技術の一部である。

本発明では、教師あり学習モデル、特に、測定された存在量及び少なくとも２つの貯留層流体サンプルの既知のサンプリング深さ値から炭化水素と水との接触位置を推定するアンサンブル予測モデルを使用することができる。前記教師あり学習モデルの訓練は、入力データとして希ガス存在量の値を使用し、ターゲットデータとして炭化水素と水との接触位置の値を使用して行うことが好ましい。教師あり学習モデルの訓練に使用されるこれらの値は、参照データと見なすことができる。好ましくは、教師あり学習モデルは、いくつかの貯留層で訓練されている。

好ましくは、教師あり学習モデルの使用は、スタッキング、ブースティング（勾配ブースティング又は適応ブースティングなど）、及びバギング（ランダムフォレストなど）から選択される方法を含む。

本発明による方法は、教師あり学習モデルをロードするステップを含むことができる。好ましくは、ロードされた教師あり学習モデルは、上記の訓練のステップに従って訓練されており、より好ましくは、探査された貯留層からデータを収集するステップに従って収集されたデータで訓練されている。

図７に戻ると、炭化水素と水との接触位置を決定するための方法１００は、測定された存在量と既知のサンプリング深さ値（２つのサンプルからの⁴Ｈｅの比率値、２つの希ガス同位体の比率値、又はサンプリング深さ値の比率値など）から、変換されたデータを計算するステップを含むことができる。

この例は、各貯留層で複数のサンプリングポイントが行われた図２の配置に対応している。したがって、方法は、接続されていない貯留層の３つの炭化水素と水との接触位置の同時識別を可能にすることができる。

本発明による方法は、好ましくは、検討された水素貯留層の炭化水素／水接触位置の中央値、平均値、上限推定値、及び／又は下限推定値を決定するステップを含む。

本発明の本方法は、何百万もの費用がかかるいくつかの評価坑井の掘削を避けることができるので、貯留層の探査及び評価の分野での使用に特に適している。

したがって、本発明はまた、評価坑井の位置を決定する方法にも関することができ、前記方法は、本発明の方法に従って炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置を決定するステップを含む。

既に述べたように、本発明の態様は、装置、システム、方法、又はコンピュータプログラムの製品として実現することができる。したがって、上述の炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置を決定するための本発明による方法のステップは、コンピュータプログラム又はコンピュータ装置の形態をとることができる。

別の態様によれば、本発明は、コンピュータ装置のプロセッサによって実行されると、本発明又はその実施形態のいずれかによる方法を実装する実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体に関する。

この開示の目的のために、コンピュータ可読媒体は、データ及び／又は命令を一定期間保持することができる任意の手段又は手段の集合体を含むことができる。コンピュータ可読媒体には、例えば、限定的ではないが、直接アクセス記憶装置（例：ハードディスクドライブ又はフロッピーディスクドライブ）、シーケンシャルアクセス記憶装置（例：テープディスクドライブ）、コンパクトディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及び／又はフラッシュメモリなどの記憶媒体；さらにはワイヤー、光ファイバー、マイクロ波、電波、及びその他の電磁及び／又は光キャリアなどの通信媒体；及び／又は前述の任意の組み合わせが含まれ得る。

特に、本発明は、プロセッサによって実行されると、炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定する方法を実施する、実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体に関し、当該方法は、炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を、少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれについて測定された希ガスの少なくとも１つの同位体の濃度値と、少なくとも２つの貯留層流体サンプルの既知の深さ値から計算することを含む。測定は、希ガスの少なくとも２つの同位体、又は希ガスの２つより多い同位体、例えば希ガスの少なくとも３つ、好ましくは少なくとも４つの同位体について行うことができる。

好ましくは、非一時的コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されると、炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定するための方法を実施することができ、当該方法は、次を取得することも含む：
・炭化水素貯留層からの少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれからの希ガスの少なくとも１つの同位体の測定された存在量値、及び
・炭化水素貯留層内の少なくとも２つの貯留層流体サンプルの収集深さ値。

本発明の態様の操作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、オブジェクト指向プログラミング言語（Ｊａｖａ、Ｃ＋＋など、「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語など）、スクリプト言語（Ｐｅｒｌ、又は類似の言語など）、及び／又は関数型言語（メタ言語など）を含む、１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述できる。プログラムコードは、完全にユーザーのコンピュータで実行することも、部分的にユーザーのコンピュータで部分的にリモートコンピュータで実行することも、完全にコンピュータ又はリモートサーバーで実行することもできる。後者のシナリオでは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）やワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）など、任意の種類のネットワークを介してリモートコンピュータをユーザーのコンピュータに接続できる。

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ装置（すなわち、コンピュータ、サーバーなど）に指示できるコンピュータ可読媒体に格納することができ、これに、コンピュータ可読媒体に格納された命令が、本発明を実施するように構成されたコンピュータ装置を生成する。

別の態様によれば、本発明は、炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触深さを決定するためのコンピュータ装置３００に関する。

この開示のために、本発明によるコンピュータ装置３００は、あらゆる形式の情報、インテリジェンス、又はデータを計算、分類、処理、送信、受信、検索、発信、保存、表示、検出、記録、複製、扱い、又は利用することができる、任意の手段又は手段の集合体を含むことができる。

例えば、本発明によるコンピュータ装置３００は、パーソナルコンピュータ、サーバー、ネットワーク記憶装置、又は他の適切な装置であり、サイズ、形状、性能、機能、及び価格が異なり得る。本発明による装置１は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、中央処理装置（ＣＰＵ）又はハードウェア若しくはソフトウェア制御論理、ＲＯＭ、及び／又は他のタイプの不揮発性メモリなどの１つ又は複数の処理リソースを含むことができる。情報処理システムの追加コンポーネントには、１つ又は複数のディスクドライブ、外部装置と通信するための１つ又は複数のネットワークポート、及びさまざまな入出力（Ｉ／Ｏ）装置（キーボード、マウス、ビデオ ディスプレイなど）が含まれ得る。情報処理システムはまた、様々なハードウェアコンポーネント間の通信を送信するように動作可能な１つ又は複数のバスを含むことができる。

特に、図８に示すように、コンピュータ装置３００は、以下を含み得る：炭化水素と水との接触位置の決定に使用される深さ及び存在量値を保存するように構成された１つ又は複数のメモリコンポーネント３１０、前記深さ及び存在量値を取得するように構成された１つ又は複数の通信インターフェース３２０；及び炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定するために、前記深さ及び存在量値を処理するように構成された１つ又は複数のプロセッサ３３０。

メモリコンポーネント３１０は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）やダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）などの揮発性メモリ、及び／又は読み取り専用メモリ、フラッシュメモリ、ハードディスク、光ディスク、磁気テープなどの不揮発性メモリを含むような、当技術分野で知られている任意のコンピュータ可読媒体を含むことができる。メモリコンポーネント３１０は、様々な機能を実行するための複数の命令又はモジュール又はアプリケーションを含むことができる。したがって、メモリコンポーネント３１０は、ルーチン、プログラム、又はマトリックスタイプのデータ構造を実装することができる。好ましくは、メモリコンポーネント３１０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又はキャッシュメモリなどの揮発性メモリの形態で、コンピュータシステムによって読み取り可能な媒体を含むことができる。メモリコンポーネント３１０は、他のモジュールと同様に、例えば、通信バス及び１つ又は複数のデータキャリアインターフェースを介してコンピュータ装置３００の他のコンポーネントと接続することができる。

メモリコンポーネント３１０は、炭化水素貯留層内の少なくとも２つの貯留層流体サンプルのサンプリング深さに関連するすべてのデータ及び値を記憶するように構成することができる。

メモリコンポーネント３１０はまた、炭化水素貯留層からの少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれからの希ガスの少なくとも２つの同位体の測定された存在量値に関連するすべてのデータ及び値を記憶するように構成することができる。

メモリコンポーネント３１０は、既知の貯留層又は炭化水素貯留層と接触する帯水層中の希ガスの同位体の存在量値を記憶するように構成することができる。

さらに、メモリコンポーネント３１０は、好ましくは、本発明による方法を実施できる命令を格納するように構成される。

通信インターフェース３２０は、好ましくは、少なくとも１つの通信ネットワーク上でデータを送信するように構成され、有線又は無線通信を実装することができる。コンピュータ装置１は、通信インターフェース３２０の助けを借りて、他の装置又はコンピュータシステム、特にクライアントと通信することができる。通信は、Ｗｉ－Ｆｉ、３Ｇ、４Ｇ、及び／又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線プロトコルを介して動作することが好ましい。これらのデータ交換は、ファイルの送受信という形をとることができる。例えば、通信インターフェース３２０は、印刷可能なファイルを送信するように構成され得る。通信インターフェースは、特に、クライアントを含む遠隔端末との通信を可能にするように構成され得る。クライアントは、一般に、コンピュータ装置３００と通信できる任意のハードウェア及び／又はソフトウェアである。

本発明による通信インターフェース３２０は、特に、以下を取得するように構成される：
炭化水素貯留層からの少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれからの希ガスの少なくとも１つの同位体の測定された存在量値、及び
炭化水素貯留層内の少なくとも２つの貯留層流体サンプルの収集深さ値。

特に、コンピュータ装置３００は、クライアントなどの別のコンピューティングシステムが炭化水素貯留層からの少なくとも２つの貯留層流体サンプルの希ガスの少なくとも１つの同位体の測定された存在量値、及び炭化水素貯留層内の少なくとも２つの貯留層流体サンプルのサンプリング深さ値を送信するための通信インターフェース３２０を含むことができる。

このようなコンピュータ装置又はクライアントはすべて、貯留層サイトに配置されるか、希ガスの同位体存在量を測定するために必要な機器を考慮して、貯留層サイトから離れた場所に配置される。

プロセッサ３３０は、メモリコンポーネント３１０に動作可能に結合されて、プログラムにエンコードされた命令を実行し、本明細書で開示されている技術を実行し、より具体的には本発明による方法を実行することができる。

符号化された命令は、これらの命令又はルーチンを少なくともまとめて格納する少なくとも１つの有形の非一時的コンピュータ可読媒体を含む任意の適切な製品（メモリコンポーネント３１０など）に格納され得る。このように、メモリコンポーネント３１０は、プロセッサ３３０によって実行されると、開示された方法のうちの１つを実行する一組の命令を含み得る。

メモリコンポーネント３１０は、開示された方法を実行するために必要に応じてプロセッサ３３０から照会できる任意の数のデータベース又は同様の記憶媒体を含むことができる。

特に、プロセッサ３３０は、少なくとも２つの貯留層流体試料のそれぞれからの希ガスの少なくとも１つの同位体、好ましくは少なくとも２つの同位体の測定された存在量、及び少なくとも２つの貯留層流体サンプルの既知のサンプリング深さ値から、炭化水素貯留層における炭化水素－水接触位置を計算するように構成される。

これらの異なるモジュール又は構成要素は、図８では分離されているが、本発明は、例えば、ここで説明したすべての機能を累積する単一のモジュールなど、さまざまなタイプの配置を提供することができる。同様に、これらのモジュール又はコンポーネントは、いくつかの電子基板に分割されるか、単一の電子基板にまとめられる。

本発明によるコンピュータ装置３００は、コンピュータシステムに組み込むことができ、キーボード、ポインター装置、ディスプレイ、又はユーザーがコンピュータ装置３００と対話できるようにする任意の装置など、１つ又はいくつかの外部装置と通信することができる。

コンピュータ装置３００はまた、ヒューマンマシンインターフェースと、又はヒューマンマシンインターフェースを介して通信するように構成されてもよい。したがって、本発明の一実施形態では、装置１をヒューマンマシンインターフェース（ｈｕｍａｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＨＭＩ）に結合することができる。ＨＭＩを使用して、パラメータを装置に送信したり、逆に、装置によって測定又は計算されたデータの値をユーザーが利用できるようにしたりすることができる。

一般に、ＨＭＩはプロセッサに通信可能に結合され、ユーザー出力インターフェース及びユーザー入力インターフェースを含む。ユーザー出力インターフェースは、オーディオ及びディスプレイ出力インターフェースと、視覚インジケータ、可聴インジケータ、及び触覚インジケータなどの様々なインジケータを含むことができる。

ユーザー入力インターフェースは、キーボード、マウス、又はタッチスクリーン、タッチパッド、スタイラス入力インターフェースなどの別のナビゲーションモジュール、及びプロセッサによって認識できるユーザーの音声、データ、コマンドなどの可聴信号を入力するためのマイクを含むことができる

ユーザーインターフェースは、オペレータが、例えば、測定された希ガスの同位体の存在量値及び収集深さ値を入力することを可能にする様々な入力／出力装置を含み得る。

地層試験機法により、２つのサンプルがそれぞれ深さ３４８７メートルと深さ３５１２メートルで採取された。サンプルを地表に移した後、掘削液による汚染を示唆する証拠はなかった。

サブサンプリングは、圧力、温度、及び容量を制御した実験室条件で行われた。油相を代表するＣ１～Ｃ５分析により、分画がないことが確認された。

希ガスの同位体存在量は、ガスクロマトグラフィーに結合された同位体比質量分析法によって測定された。

これら２つのサンプルの同位体比に基づく訓練された回帰分析を使用した希ガス同位体存在量値の処理は、３５１８ｍ ＴＶＤｓｓで構成される、推定された油と水との接触位置を示す。ＴＶＤｓｓは、ＴＶＤ（Ｔｒｕｅ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｄｅｐｔｈ、真の垂直深さ。表面から探査坑井又は評価坑井の底までの測定値、又はその長さに沿った任意の場所までの直線垂直線での測定値）から坑井の深さ基準点の平均海面からの標高を引いたものを表す。一方、確認された油と水と接触位置は３５２３ｍ ＴＶＤｓｓに位置していた。

したがって、本発明による方法は、掘削されたＨＷＣとよく一致する炭化水素と水との接触位置の予測を可能にする。

代替として、ニューラルネットワーク又はランダムフォレストツリーは、入力変数（主に希ガスの同位体の存在量、既知のサンプリング深さ値）及びターゲット変数（炭化水素と水の接触位置）を使用して、いくつかの貯留層からのデータで訓練される。機械学習モデルは、入力変数とターゲット変数の間の関係のパターンを決定するために使用される。次に、訓練された教師あり学習モデルが、測定された希ガスの同位体の各存在量と既知のサンプリング深さ値に適用され、炭化水素と水の接触位置が予測される。

Claims (15)

1. 接続された炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定するための方法（１００）であって、以下のステップ：
   ・異なる既知のサンプリング深さ値で、接続された炭化水素貯留層から収集された少なくとも２つの貯留層流体サンプルを提供し（１１０）；
   ・前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれから、希ガスの少なくとも１つの同位体の存在量を測定し（１２０）；及び
   ・測定された前記存在量及び前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルの前記既知のサンプリング深さ値から、前記炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を計算すること（１３０）
   を含む、方法。
2. 炭化水素と水との接触位置が、油と水との接触位置又はガスと水との接触位置である、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルが、少なくとも１０メートルの既知の深さ変化で収集されたものである、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルが、１つの同じ接続された貯留層ユニットから収集されたものである、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルが、いくつかの異なる接続された貯留層ユニットから収集されたものである、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルが、同じ貯留層ユニット又は接続された貯留層ユニットから１つ以上の坑井で収集されたものである、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルがダウンホールサンプルである、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記方法は、いくつかの接続されていない貯留層に適用され、前記接続されていない貯留層ごとに、少なくとも２つの貯留層流体サンプルが提供される、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルが、貯留層の圧力及び温度条件で前記炭化水素貯留層から地層試験機又はドリルステム試験によって直接収集されたものである、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。
10. 接続された炭化水素貯留層の貯留層圧力及び温度条件で地層試験機によって、前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルを収集するステップ（２１０）を含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
11. 貯留層流体サンプルを地表に運び、それらをＰＶＴサンプリングボトルに移すステップ（２２０）を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルから希ガスをサブサンプリングするステップ（２３０）を含み、好ましくは、希ガスの少なくとも１つの同位体の存在量を測定するステップ（１２０）は、以下から選択される少なくとも１つの希ガス同位体の分析を含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法：³Ｈｅ、⁴Ｈｅ、²⁰Ｎｅ、²¹Ｎｅ、²²Ｎｅ、³⁶Ａｒ、³⁸Ａｒ、⁴⁰Ａｒ、⁷⁸Ｋｒ、⁸⁰Ｋｒ、⁸²Ｋｒ、⁸³Ｋｒ、⁸⁴Ｋｒ、⁸⁸Ｋｒ、及び¹²⁴Ｘｅ、¹²⁶Ｘｅ、¹²⁸Ｘｅ、¹²⁹Ｘｅ、¹³⁰Ｘｅ、¹³¹Ｘｅ、¹³²Ｘｅ、¹³³Ｘｅ、¹³⁴Ｘｅ。
13. 測定された前記存在量及び収集の前記既知の深さ値から炭化水素と水との接触位置を計算するステップ（１３０）は、希ガスの同位体の所定の存在量値の使用を含む、請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 炭化水素貯留層内の炭化水素と水との接触位置を決定するためのコンピュータ装置（３００）であって、
    ・以下を取得するように構成された通信インターフェース（３２０）：
    前記炭化水素貯留層からの少なくとも２つの貯留層流体サンプルのそれぞれからの希ガスの少なくとも１つの同位体の測定された存在量値、及び
    前記炭化水素貯留層内の前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルの収集深さ値；
    ・測定された前記存在量値及び前記少なくとも２つの貯留層流体サンプルの既知の深さ値から、前記炭化水素貯留層における炭化水素と水との接触位置を計算するように構成されたプロセッサ（３３０）
    を含む、コンピュータ装置。
15. コンピュータ装置のプロセッサによって実行されると、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法を実施する実行可能な命令を格納した、非一時的コンピュータ可読媒体。

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