NO315825B1

NO315825B1 - Fremgangsmåte for å simulere innfylling av et sediment¶rt basseng

Info

Publication number: NO315825B1
Application number: NO19970318A
Authority: NO
Inventors: Philippe Joseph; Didier Granjeon
Original assignee: Inst Francais Du Petrole
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2003-10-27
Also published as: GB2309562A; FR2744224A1; NO970318L; CA2195991C; NL1005074A1; NL1005074C2; GB9701296D0; CA2195991A1; FR2744224B1; US5844799A; GB2309562B; NO970318D0

Description

Formålet med foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte for å skape en modell innrettet for å simulere fylling av et sedlmentbasseng i store tids- og rom-skalaer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vedrører mer spesielt frembringelse av en nummerisk, stratigrafisk modell som muliggjør to- eller tre-dimensjonal (2D eller 3 D) simulering av den multilitologiske fylling av et basseng for å simulere sedimentsystemets stratigrafiske respons på variasjoner i eustasien, innsynkningen, sedimentavsetningene og de fysiske parametre som styrer transporten av sedimenter i bassenget.

Nyere geologisk forskning som i løpet av de siste tjue år har gitt opphav til seismisk stratigrafi, så til genetisk stratigrafi, forandret dypt forståelsen av histori-en til den sedimentære fylling av bassenger i store tids- og rom-skalaer ved å vise den opphavelige innvirkning av tre hovedparametre: Eustasi, tektonikk og den sedimentære fluks.

Mange modeller, spesielt deterministiske, numeriske modeller, ble laget for å kunne forstå de geometriske og litologiske implikasjoner av disse nye løsninge-ne.

Disse numeriske modellene simulerer transporten og sedimenteringen (eller erosjonen) av sedimenter i bassenget ved å basere seg på en mer eller mindre kompleks beskrivelse av beskaffenheten, ut fra et anslag av eustasien, av innsynkningen av den sedimentære avsetning. Det kan nevnes at uttrykket eustasi refererer seg til de overflatevariasjoner av havet som registreres samtid over hele jordoverflaten, og uttrykket innsynkning refererer til den absolutte forskyvning av bunnen av et sedimentærbasseng i forhold til et fast markeringsnivå i tid. Disse modellene gjør det således mulig å prøve innvirkningen av forskjellige konsepter (relasjoner mellom klima og eustasi, osv.) på utformingen av de sedimentære enheter. Anvendt på virkelige tilfeller tillater de videre prøving av koherensen av de parametre som innføres i modellen, slik som de eustatiske og tektoniske variasjoner, samt å bekrefte den geologiske tolkning av det undersøkte basseng.

En modell er ventet å kunne definere de store facies-variasjonstrendene (variasjon av sand/leire-forholdet, karbonatinnhold osv.) innenfor genetiske enheter. For dette formål er en multilitologisk modelldannelse nødvendig. Modellen må kunne simulere transporten og sedimenteringen av forskjellige silisiklastiske (sand, leire, osv.) og karbonat-litologier (rev, dypvannskarbonatslam, bioklaster osv.) slik at disse facies-variasjonstrendene er et resultat av modellen uavhengig av den kjente geologi slik som sandholdige, alluviale sletter og leirholdige, marine områder. I denne ideelle modellen er de silisiklastiske sedimenter innført i bas-

senget av elver og havstrømmer. Produksjonen av karbonater er blant annet av-

hengig av vannets batymetri og turbiditet, og kan defineres ved formelen:

P= PA* e*

P karbonatproduktivitet

P„ optimalproduktivitet

A,^ dempningsfaktor avhengig av vannets turbiditet

dempningsfaktor avhengig av batymetrien (z).

Etter å ha blitt innført ved basseng-grensenes nivå eller produsert i bas-

senget, blir sedimentene transportert og avsatt.

Det finnes tre store deterministiske modellfamilier som styrer transporten av sedimenter: - partikkelmodellene basert på en løsningen med hensyn til partiklenes be-vége[se~(berégning av vannstrømnihgeh, så forholdet mellom vannfluksen og sedimentfluksen); - diffusjonsmodellene basert på en diffusjonsligning hvor definisjonen av diffusjonskoeffisienten er mer eller mindre fingradert (tatt i betraktning av flere lito-

logier, vannfluksen, de avsetningsmessige omgivelser, osv.); og

- de geometriske modeller basert på en definisjon av den geometriske profi-

len til de avsetningsmessige omgivelser (lengde og helning av alluvialsletten, osv.)

eller på en geometrisk definisjon av sedimentasjonshastigheten (eksponentiell minskning i det marine området, osv.).

Partikkelmodeller benytter en omhyggelig beskrivelse av de sedimentære prosesser, og de er således like kaotiske som naturen. De gjør det mulig å oppnå simuleringer hovedsakelig ved reservoarskalaen (lengde av størrelsesorden 0,5 til 50 km og varighet av størrelsesorden 5 til 500 ka). Diffusjonsmodellene og de geometriske modeller gir begge mer eller mindre grove tilnærmelser av de naturli-ge prosesser. De er meget mer stabile enn den virkelighet de skal representere; de gir bare et glattet anslag av naturen. Disse modellene kan fortrinnsvis anvendes på bassengets skala (lengde i størrelsesorden 10 til 1000 km og varighet av størrelsesorden 0,1 til 10 Ma).

De geometriske modeller basert på en tilnærmelse av bassengmorfologien, er hovedsakelig anvendbare på enkle og dimensjonale tilfeller hvor innsynkningen, beskaffenheten av sedimentene og klimaet ikke forstyrrer definisjonen av like-vektsprofilen for meget.

De mer generelle diffusjonsmodeller, basert på en tilnærmelse av sedimentenes fysikk, er anvendbare i tredimensjonale tilfeller og kan håndtere transporten og sedimenteringen av flere litologier.

Forskjellige kjente diffusjonsmodeller er f.eks. beskrevet av:

- Kenyon og Turcotte, 1985, Morphology of a delta prograding by bulk sediment transport, i Geol. Soc. Amer.Bull., 96,1457-1465; - Begin Z.B., 1988, Application of a diffusion-erosion model to alluvial chan-nels which degrade due to base-level lowering. Earth Surface Processes and Landforms, 13,487-500; - Rivenaes, J.C., 1988, Application of a dual-lithology, depth dependent diffusjon equation in stratigraphic simultation, Basin Research, 4,133-146.

En fordel ved diffusjonsmodellene er at de gjør det mulig å vende tibake til de geologiske konsepter ved kvantifisering av visse relasjoner slik som den vari-able varighet av progradasjons- og retrogradasjons-fasene for de genetiske enheter, eller utviklingen av sandholdigheten i henhold til enten batymetrien eller progradasjons- eller retrogradasjons-trenden til strandsonen.

Formålet med de tidligere kjente modeller er hovedsakelig en numerisk eksperimentering med teoretiske konsepter langs profiler i to dimensjoner.

Fremgangsmåten for modelldannelse i henhold til oppfinnelsen gjør det mulig å skape en todimensjonal eller tredimensjonal deterministisk modell av diffusjonstypen som simulerer den multilitologiske fylling av et sedimentasjons-basseng. Den omfatter frembringelse, fra kjente feltdata av bassengets arkitektur og fra måledata, slik som brønnloggingsdata eller seismiske data, av et sett med inngangsdata i forhold til en tilpasning av innsynkning og eustasi, avsetningen av fluviale eller marine sedimenter og transporten av disse, og fysiske parametre slik som diffusjonskoeffisienter for de forskjellige litologier. Fremgangsmåten omfatter, ved hjelp av en iterativ prosess:

- ruteoppdeling av bassenget i ruter med regulære dimensjoner,

- løsing av storskala diffusjonstransport-ligninger i henhold til et eksplisitt mønster med endelige volum og konstante tidsintervaller, for å simulere fluksen (strømmen) av hver litologi avsatt i hver rute, og - sammenlikning av simuleringsresuftatene med feltdataene og trinnvis modifikasjon av inngangsdataene ved invertering.

Inverteringstrinnet kan oppnås f.eks. ved hjelp av en prøve-og-feile-metode.

Den oppnådde diffusjonsmodell gjør et mulig å få en tredimensjonal oppfat-ning av den multilitologiske fylling av et basseng og dermed å teste en databases koherens, eller endog å hjelpe til å forutsi posisjonen og geometrien av de sedimentære lag. Det fører til en realistisk forutsigelse av mektigheten av de sedimentære lag og av facies. Disse parametre, justert til borehullsdataene, gjør det dermed mulig å forbedre den totale kunnskap om bassenget ved å klargjøre posisjonen og kvaliteten av de lag som sannsynligvis er hydrokarbonreservoarer.

Siden modellen i henhold til oppfinnelsen for å reprodusere de sedimentære geometrier krever en perfekt rekonstruksjon av de fysiske parametre i stor skala (flukskvantifisering, kvantifisering av diffusjonskoeffisienter,osv.), er det nødvendig å identifisere hvilken tilpasning, innsykning og diffusjonkoeffisientskoplinger som må defineres for å rekonstruere de observerte geometrier, og følgelig det foreslåt-te korrelasjonsmønster for brønndataene. Den geologiske sammenheng, eller umuligheten, mellom disse koplingene gjør det dermed mulig å bekrefte eller ugyldiggjøre valget av blant annet et korrelasjonsmønster.

Andre trekk og fordeler ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor:

- fig. 1 illustrerer modelleringsprosessen, og

- fig. 2 viser et optimaliseringsmønster for en modell ved bruk av en prøve-og-feile-metode.

Den deterministiske modell blir konstruert i flere påfølgende trinn. I et første trinn blir plassen for sedimentene definert. Sedimentene blir deretter innført og den sedimentære produksjon i bassenget blir simulert. Disse sedimentene blir så fordelt i samsvar med makrotransport-lover som vil bli definert senere, mens erosjonen av forvitringslagene begrenses.

1) Plassfrembrinaelse

Plasstilgjengeligheten for den sedimentære fylling av bassenget er summen av eustasien og av innsynkningen. Det er blitt valgt å definere den punkt for punkt, enten fra eustatiske kurver og innsynkningskart, eller direkte fra kart av plasstilgjengeligheten, dermed uten å bruke fysiske modeller som forbinder eustasien med klimaet, eller innsynkningen med tektoniske, isostatiske eller termiske prosesser.

Selv om den ikke modifiserer plasstilgjengeligheten, påvirker kompaksjonen den sedimentære innfylling ved å modifisere mektigheten av de sedimentære lag. For å ta hensyn til den mekaniske kompaksjonen, er det blitt valgt å forbinde sedimentenes porøsitet direkte med den maksimale begravning som dermed nås, ved hjelp av en relasjon av eksponensiell form som gjør det mulig å oppnå en god tilnærmelse av kompaksjonen, som definert av: - Beaudoin et al., 1987, Mesure directe de la compaction dans les sedi-ments, in Berthon, J.L., Burollet, P.F., og Legrand, Ph. (eds), Genése et évolution des bassins sédimentaires, Notes et Mémoires no. 21, Total-Compagnie Francais des Pétroles.

For å ta hensyn til tilfellet med multilitologiske sedimenter har det vært antatt at hver litologi har en porøsitet uavhengig av de andre, noe som medfører klassifisering av de sedimentære lag som består av en blanding av flere litologier, slik som sand og leire, som en overlagring av flere del-lag bestående av rene litologier. Porøsiteten forbundet med hver litologi, blir så behandlet individuelt i henhold til den maksimale begravning som nås av det sedimentære lag.

For hver litologi I => 4.s4rj+(4cj"^rJ6"*™

med porøsiteten til Ufologien (%)

t,j restporøsiteten til litologien {%)

avleiringsporøsitet til litologien (%)

z maksimal begravning nådd av det undersøkte sedimentære

lag (meter)

z, referanse-begravning av litologien (meter).

Denne definisjonen av en porøsitet forbundet med litologiene, gjør det spesielt mulig å simulere den individuelle transport av hver litologi og derfra å utlede følgene på porøsiteten i de sedimentære lag.

W) Innføring og produksjon av sedimenter

Når plasstilgjengeligheten er laget på denne måten, består det annet trinn i dannelsen av den søkte modell i innføring av sedimenter i bassenget, eller ved å produsere dem inne i det marine område.

1) Innføring av sedimenter i det undersøkte område

Fluksen av sedimenter ved grensene til det undersøkte område, representerer geologisk den sedimentære avleiring som er ansvarlig for fyllingen av bassenget. Den kan oppfattes fysisk uttrykt ved grensebetingelsene for sedimentfluksen.

Disse grensebetingelsene blir innstilt enten ved å påføre den nøyaktige verdi av fluksen i en sektor av grensen, eller ved å påføre en kontinuerlig utvikling på sedimentfluksen. Det første tilfelle representerer en avleiringssone påført av tilstander utenfor bassenget, slik som utløpet av en elv som drenerer et elvebas-seng utenfor bassenget. Det annet tilfellet representerer en fri sone langs hvilken sedimentfluksen blir styrt av fysiske parametre innenfor bassenget, slik som bøl-gekarakteristikkene. Under simuleringen av et basseng er det mulig å kombinere disse to typer grensebetingelser ved å skjelne f.eks. en kontinental sone hvor fluksen blir påført av de ytre fluviale avleiringer, og en marin sone hvor fluksen blir definert av de interne transportlover.

2) Sedimentær produksjon i det undersøkte område.

Sedimentene kan også produseres inne i bassenget, og mer spesielt i tilfelle med karbonatsedimenter. For denne fase av konstruksjonen av modellen i henhold til oppfinnelsen, er det blitt valgt å simulere denne produksjon ved hjelp av en empirisk formel som forbinder produksjonshastigheten ved hvert punkt i bassenget med batymetrien og med strømmen av sedimenter som definert for eksempel av: - Lawrence et al., 1990, Stratigraphic simulation of sedimentary basins: concepts and calibration, in Amer. Assoc. Petrol. Geol. Bull., 74,3, 273-295.

For hver litologi i => P, <=> P0. B, LI F,

m

P, produksjonshastighet for litologien (m/s)

med f

P0J maksimal produksjonshastighet for litologien (m/s)

0 hvis bfiO B, batymeblens Innvirkning (dimensjonsløs)

b/b, hvistXbsb, b batymetri (m)

Batymetrtens innvirknin<g> B=

b, batymetrisk terskel (m)

p, dem<p>nin<g>skoefflslent (m1)

hvtsb>b,

f Fu følsomheten til litologien i overfor fluksen av litologi j

I hvis QfiSv Q, fluksen av lltotogien J (m7s)

^ ploglens i innvirknin<g> Fu=* SM hemningsstart-terskel (m'/s)

aViV nv|s ^>su f ti tolsomhetskoefBsient (m"<2>.s)

For å ta hensyn til erosjonen av revene når disse er over havnivå, er prosessen med mekanisk endring av disse revene blitt simulert mens det antas at bare eventuelt revsediment som befinner seg i det forvitringslaget i det kontinentale område, blir endret til et «bioklastisk» sediment. Revet og de bioklastiske sedimenter blir transportert i bassenget på samme måte som de silisiklastiske sedimenter.

Ill) Sedimenttransport

Etter å ha definert plasstilgjengeligheten og den mengde sedimenter som må fylle bassenget, fordeler modellen sedimentene over bassenget i samsvar med storskala-transportlover som er fastslått ved å utvikle kjente transporUover, noe som gjør det mulig å anslå fluksen av hver litologi som strømmer i bassenget ved alle dets punkter.

drfTusjonsligning

massekonservering

med Q sedimentfluks (mf/år)

K ditTusjonskoefifsent (rrrVår)

h høyde av de undersøkte punkter (m).

Hastigheten til sedimenteringen eller erosjonen blir definert ved kopling av disse lovene med massekonserveringsprinsippene. Denne sedimentære transporten er imidlertid begrenset til forvitringslaget, og erosjonshastigheten ved et gitt punkt kan ikke overstige den lokale forvitringshastigheten.

Frembringelse av en tredimensjonal transportlov i stor skala

Den kontinentale transportlov i liten skala som er vist ovenfor, representerer vann- og sedimentfluks i tidsskalaer i størrelsesorden noen timer til noen måneder, og rommessige skalaer i størrelsesorden noen kvadratkilometer. For å kunne anvende disse lovene på større tids- og romskalaer, var det nødvendig å trans-formere dem til storskala-transportlover.

For å gå fra det todimensjonale kontinentale område i liten skala til det tredimensjonale storskala-bassenget, er det nødvendig å: - ta hensyn til strømmens diversitet i det kontinentale område, fra de midlere, nedre lawannsregimér hvor vannet blir kanalisert i kanaler tii flomregimene hvor vannet sprer seg over alle flomslettene, - ekstrapolere til det marine område en transportlov som er gyldig for det kontinentale område, og å definere simuleringsmåten for bølgenes virkning, - beskrive den differensielle transport av flere litologier selv om de foregår samtidig, og

- ta hensyn til det begrensede sedimenttilgjengelig.

Tredimensjonal fremvisning av den fluviale transportlov

For å uttrykke denne transportloven i tre dimensjoner og ta hensyn til de forskjellige strømningsregimer i vannet, fra flom til midlere, lave lavvann, er det blitt antatt at sedimentfluksen er, ved ethvert punkt på et kontinent, proporsjonal med en indre diffusjonskoeffisient, med vannfluksen og med bassenghelningen.

Vannfluksen som er konstant ved tidspunktet for den todimensjonale sedimenttransport-undersøkelse, omfatter nå tidsvariasjonen av de forskjellige vann-strømningsregimer. Tre grunnleggende strømningsmodi er blitt definert. a) Den rette strøm som svarer til det tilfelle hvor vann som strømmer inn ved et gitt punkt i bassenget, blir fullstendig omfordelt I retning av den største helning, og hvor tidsintervallet mellom to simuleringstilfeller er kort i forhold til perioden for modifikasjon av strømmen. Denne perioden er lik meanderiserings-perioden hvis bassenget blir undersøkt med meget fine rutenett, hvis størrelse er i størrelsesorden hundre meter, og er lik avulsjonsperioden for rutenett i størrelses-orden en kilometer. En slik vannstrømning leder til en sedimentstrøm i en enkelt retning i ethvert øyeblikk. b) Den strøm som er kjent som en «vill» strøm, som mer spesielt svarer til tilfelle med en storskala-transport av sedimentene, hvor simuleringstidsintervallet som benyttes er av størrelsesorden ett tusen år. Den er således større enn strøm-menes endringsperiode. For en slik strømningstype er det dermed ikke lenger mulig å anta at en enkelt strøm har holdt en enkelt retning under tidsintervallet, og det blir nødvendig å ta hensyn til de forskjellige kurser som vannet kan ha fulgt. I motsetning til småskala-lover for transport som er fokusert på et enkelt strøm-ningsregime, slik som overflømmingen eller det midlere, lavere lawanns-regime, må storskala-transportloven videre ta hensyn til hvert av disse regimene for å reprodusere begge flomprosessene på riktig måte, så som avsetningen av leire på oversvømte sletter, og de midlere, lavere lawannsprosesser, slik som den fluviale innskjæring og den hurtige transport av sedimentene tii deltaområdet.

Ved denne type vill strømning blir det antatt at alle de retninger i rommet hvis helning er positiv, kan ha blitt fulgt av vannet. Utvelgelsen av disse retningene blir imidlertid oppnådd ved ethvert øyeblikk ved å ta banen med den største helning. Det må således antas at sannsynligheten for å velge en retning istedenfor en annen, er lik forholdet mellom helningen av denne retningen og summen av alle helningene. Jo større helningen av en retning er i forhold til de andre retningene, jo mer sannsynlig er det at vannet vil strømme i denne retningen. Denne ville strømningen er middelverdien av alle de rette strømninger som har opptrått i løpet av simuleringstidsintervallet.

c) Den uniforme strømning som mer spesielt svarer til det tilfelle hvor den foregående argumentasjon blir generalisert ved å anvende en megatidsskala i

størrelsesorden ett hundre tusen år. Det kan da antas at overflatens høydefor-skjeller har nådd en likevektstilstand. Vannstrømningen blir da uniform, og der er ingen foretrukne områder slik som en innskåret dal eller et meanderbelte. En slik vannstrømning leder til en uniform sedimentdiffusjon.

Disse tre strømningstyper for hvilke hver kombinasjon er mulig, representerer således tre observasjoner av dreneringsmønstre for et basseng over forskjellige tidslengder. Disse strømninger svarer til overgangen av gjennomsnittet av de rette strømninger som gir opphav til den ville strømning, og de ville strømninger som gir opphav til den uniforme strømning.

For å ta hensyn til det faktum at vannfluksen i de ville og uniforme strøm-ningstyper ikke lenger har en enkelt retning, men et uendelig antall mulige retninger, har det blitt bestemt å erstatte uttrykket vannfluks, som har en retnings-messig betydning, med uttrykket vanneffektivitet. Denne vanneffektiviteten er deretter blir normalisert ved å dividere vannfluksen med en referanseftuks.

Ekstra<p>olerin<g> til det marine område

En transportlov som kan anvendes på det marine område, er også blitt valgt. For dette formål har de forskjellige sedimenttransporter blitt gruppert sam-men i henhold tit opprinnelsen for deres bevegelsesenergi, ved å skjelne «gravitasjonsstrømmer» som får sin kinetiske energi fra en transformasjon av vannstrøm-ningens potensielle energi, og strømninger indusert av bevegelsen av bølgene under virkning av vindene.

Det er blitt fastslått at gravitasjonsstrømningen av sedimenter kan simuleres ved en diffusjonsligning av samme type som den som er definert at Kenyon og Turcotte, 1985, som er nevnt ovenfor.

Likeledes er det tatt i betraktning tre strømningstyper, hvor den første er den rette strømning hvor vannet er kanalisert til ethvert tidspunkt, den ville strøm-ning hvor den gjennomsnittlige vannstrømning blir betraktet ved å ta hensyn til, i beregningen, fordelingen av vannet, og den uniforme strømning som induserer en uniform diffusjon av sedimentene som fører til en regresjon av strandsonen i de ikke-forsynte områder, og til en stagnasjon av strandsonen i det område som befinner seg nær deltamunningen.

Valg av strømningstypen avhenger av verdien av tidsintervallet mellom to

simuleringsøyeblikk, og av den fluviale hydrodynamikk i bassenget. Hvis tidsintervallet er kort eller hydrodynamikken er høy, må en rett strømning simuleres. I mot-satt fall vil en vill eller endog en uniform strømning gjøre det mulig å representere omhyllingen av de sedimentære masser.

For dannelse av modellen i henhold til oppfinnelsen, er det blitt antatt at den empiriske ekstrapolering av diffusjonsligningen til hele bassenget, er gyldig i tilfelle med «gravitasjonsstrø mn inger».

Bølgeindusert sedimenttransport

Når det gjelder fluviale strømmer, er det mulig å kombinere fluidmekanikk-lover for å oppnå en lov i liten tidsskala (fra flere dager til flere måneder) som beskriver transporten av sedimenter indusert av bølger. Ekstrapolering av en slik lov på store tidsskalaer er derimot ikke mulig. Det er uhyre vanskelig å rekonstruere havenes nøyaktige morfologi for hvert sedimentærfyllingstrinn og dermed å definere en fullstendig geologisk modell. Empiriske lover som beskriver utviklingen av strandsoner i en stor tidsskala som forbinder sedimentfluksen indusert av bølgene med lokale parametre slik som bassengets helning og de lokale bølgekarakteris-tikker, er blitt brukt.

Bølgeindusert ortogona) marin transport til strandsonen ( Moralen)

I modellen blir sedimenttransport til litoralen simulert ved en diffusjonslik-ning, og den er innbefattet i den fluviale transport som er beskrevet ovenfor ved hjelp av en negativ diffusjonskoeffisient som representerer den bremsing som ge-nereres av bølgene mot den fluviale transport. På grunn av fysiske og numeriske stabilitetsproblemer ved det sedimentære system, er det blitt antatt at bølgene bremser bevegelsen av sedimentene mot det åpne hav, men de kan ikke genere-re en restsediment-fluks mot strandsonen (litoralen) i tusenårs-skalaen, og derfor kan denne bremsingen aldri reversere sedimentenes transportretning. For å ta hensyn til minskningen i bølgenes aktivitet i retning mot det åpne hav, er det blitt antatt at koeffisienten avtar eksponensielt med batymetrien.

Bølgeindusert litoral drift

For å kvantifisere den litorale drift, er det blitt valgt å bruke en empirisk relasjon som forbinder den sedimentfluks som strømmer ved et gitt punkt, til den totale energi i bølgebevegelsen og til en dempningsfaktor forbundet med batymetrien, for å bruke bare lokale parametre.

Samtidig transport av flere litologier

Storskala-transportlovene som er nevnt ovenfor, er blitt etablert for en un-dergrunn som består av en enkelt litologi. For å ta hensyn til tilfeller hvor flere litologier blir transportert samtidig, blir følgende relasjoner som omfatter relative diffusjonskoeffisienter brukt:

tor hver litologi i => Q, = v, K, E^, V h

med Q, fluksen til litologien i (mVs)

v, Innholdet til litologien 1 (dimensjonsløs)

K, relativ diffusjonskoefflsient for litologien i (m<2>/s)

E^, vanneffektivitet (dimensjonsløs)

h grunnoverflatens høyde (im)

Disse storskalatransportlikningene blir koplet med massekonservasjons-prinsippet anvendt på hver litologi for å definere, ved ethvert punkt i bassenget, hastigheten av erosjon eller sedimentering og andelen av hver av iitologiene.

Sedimenttilgiengelighet og forvitringslag

For å ta hensyn til den ulike diffusiviteten til sedimentene av hver litologi, er det blitt antatt, som allerede beskrevet av Rivenæs, J.J., 1988, som er nevnt ovenfor, at det er et lag med konstant mektighet (f.eks. desimetrisk), referert til som overflate-forvitringslag, i hvilket sedimentene blir transportert. Sedimentfluksen blir da proporsjonal med det litologiske innhold av forvitringslaget.

For konstruksjonen av modellen i henhold til oppfinnelsen er det blitt valgt å anslå forvitrings hastigheten, eller hastigheten for frembringelse av dette overflate-forvitringslaget, ved hvert punkt i bassenget ved hjelp av en empirisk relasjon.

På bagrunn av alt som er blitt skrevet før er de to følgende empiriske storskala-transportlover blitt valgt for modellen i hehold til oppfinnelsen, den første i forhold til den diffuse transport, den andre til den litorale transport: 1)

for hver litologi i

Q, den diffuslve fluks til litologien i (m<2>/s)

v, innholdet til litologiens i (dimensjonsløs)

relativ diffusjonskoeffisent for litologien i (m<2>/s)

E«™i vanneffektrvitet (dimensjonsløs)

h grunnoverflatens høyde over havet (m)

2)

for hver litologi i

litoral drift => 0, = K,.,, E Ca f(b) sin a cos a r

dersom b^b,

medf(b) = f

-je ""V dersomb>b„

Q, fluks indusert av den litorale drift for litologien i (i mVs) K^, bølgenes transporteffektivHet av litologien i

E bøkjeenergWensitet -prcgtfj

C, bølgeenergiens forplantningshastighet

f(b) fluks-fordelingsfunksjon i henhold til batymetrien

a bølgenes ankomstvinkel

Numerisk løsning

Dannelsen av modellen i henhold til oppfinnelsen omfatter den numeriske løsning av transportlikningene, basert på en rommessig diskretisering av det un-dersøkte basseng og en tidsmessig diskretisering av formasjonen.

Det undersøkte basseng blir dekomponert i kvadratiske ruter med konstant størrelse, mens fyllingen av dette rutemønstret blir simulert ved nivået til en rekke-følge av beregningstider adskilt med et konstant tidsintervall. Bredden av rutene er f.eks. av størrelsesorden 1 til 10 km i henhold til det simulerte basseng, mens tidsintervallet er av størrelsesorden 50000 år.

Transportligningene blir deretter løst ved hjelp av et eksplisitt numerisk mønster hvor de fysiske parametre, slik som fluksen eller høyden over havet ved tiden (n+1) blir uttrykt som en funksjon av parametre målt ved tiden (n) og hvis verdier således er kjent.

I det todimensjonale, monolitologiske tilfelle blir denne løsningen dermed uttrykt på følgende måte:

Denne ganske enkle oppskriften blir likevel mer kompleks når man går over til det tredimensjonale, multilitologiske tilfelle, og når man tar hensyn til be-grensningen av sedimenttransporten til forvitringslaget. I et slikt tilfelle har vi:

Innenfor rammen av den foreliggende fremgangsmåte er formålet med in-venteringen dermed å kvantifisere spesielt verdiene av plasstilgjengeligheten, av de sedimentære avleiringer og av diffusjonskoeffisientene for å oppnå en simulering hvor de sedimentære legemers geometrier, mektighet og facies målt rett under kalibreringsbrønnene, er så nær de geologiske begrensninger som mulig.

En fremgangsmåte av prøve-og-feile-typen blir brukt. Et innledende sett med parametre blir definert. Løsningen av modellen forbundet med disse parametre blir beregnet, og verdien av parametrene blir modifisert i henhold til differansen mellom løsningen og de geologiske begrensninger. Denne prosessen blir gjentatt inntil differansen blir liten nok.

Når den optimale konkordanse er oppnådd, fører simuleringen til kvantitati-ve data om geometrien til bassenget og litologiene til de sedimentære enheter. Den gjør det også mulig å kontrollere koherensen til brønnenes korrelasjonsmøns-ter.

Geologisk validering av den oppnådde modell

Den således oppnådde modellens validitet er blitt testet for todimensjonale eller tredimensjonale enkle teoretiske tilfeller. Innsynkningshastigheten, den sedimentære avleiringshastighet og sedimentdlffusiviteten ble f.eks. antatt å være konstante. Ved å definere eustasien i henhold til en eller to periodiske rekkefølger, var det mulig å vise, ved hjelp av disse enkle, men realistiske tilfeller, at diffusjons-modellen gjør det mulig å reprodusere implikasjonene med de genetiske, stratigrafiske konsepter, slik som den volumetriske deling av sedimentene innenfor en genetisk enhet, og forvrengningen av de genetiske enheter. Simuleringsresultatenes geologiske koherens gjør det mulig å validere den empiriske bruken av den multilitologiske dfffusjonslikningen på større tids- og romskalaer.

Modellen ble også testet på virkelige tilfeller. Størrelsen av de simulerte sedimentære objekter er typisk av samme størrelsesorden som et reservoar: f.eks. Mesa Verde-gruppen i San Juan-bassenget (Colorado, USA), og ved skalaen til et basseng: den nedre krittidsformasjonen i Paris-bassenget, og den har gjort det mulig å utvikle de benytte inverteringsmetode, ved hjelp av hvilken modellens parametre (plass, sedimentære avleiringer og diffusjonskoeffisienter) blir definert fra de geologiske begrensninger (mektighet og facies av de sedimentære lag) med prøve-og-feile-metoden.

Denne inventering kombinert med det ikke-dimensjonerende prinsipp for diffusjonsligningen, gjør det mulig å oppnå simuleringer hvis resultater blir justert med hensyn til de geologiske begrensninger. Det er blitt kontrollert at den benyt-tede diffusjonsmodell gjør det mulig å oppnå meget nøyaktige simuleringer, med midlere differanser for de kumulative mektigheter av sedimentene i størrelsesor-den 5 meter, 25 km borte fra avgrensningsbrønnene (for en formasjon med en middelmektighet i størrelsesorden 100 m), og en differanse mellom de simulerte og observerte kystlinjers posisjon (dimensjonen av beregningsrutene er 10 km).

Som et resultat av denne geometriske og faciologiske rekonstruksjon og av tilgangen til de sedimentære prosessens storskala-fysikk, muliggjør diffusjonsmo-dellen i henhold til oppfinnelsen en tilbakevending til de geologiske databaser ved å forfine f.eks. verdien av batymetriene og av sedimentstrømmene ved å reprodusere utviklingen av plasstilgjengelighet med tiden og ved å bekrefte eller avkrefte valget av et korrelasjonsmønster.

Claims

4. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,

karakterisert ved at den litorale storskala-transport i for hver litologi, blir modellert ved hjelp av relasjonen: 5. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav,

karakterisert ved at de multilitologiske sedimentære lag blir definert som en overlagring av litologier med porøsiteter som antas å være uavhengige av hverandre. 6. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav,

karakterisert ved at innføringen og produksjonen av sedimenter blir modellert ved å bruke en relasjon slik at: