專利名稱：用于綜合儲(chǔ)層和封閉質(zhì)量預(yù)測(cè)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及烴儲(chǔ)層的模擬，尤其涉及綜合力學(xué)地球模型、地球模型和盆地模型。
背景技術(shù)：
深儲(chǔ)層中的烴勘探引入了儲(chǔ)層當(dāng)前或在歷史上經(jīng)受過高溫高壓和/或經(jīng)受過構(gòu)造力的可能性，所有這些都可能導(dǎo)致對(duì)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的影響。因此，了解這些對(duì)儲(chǔ)層大小、流體性質(zhì)和可生產(chǎn)性的影響是有價(jià)值的。對(duì)于現(xiàn)有正在生產(chǎn)的儲(chǔ)層，這樣的了解可能導(dǎo)致改進(jìn)的策略以便達(dá)到增產(chǎn)目的。一般說來，這些手段都基于垂直應(yīng)力和溫度歷史。同樣，盆地模擬工具一般不計(jì)及非垂直應(yīng)力或隨著時(shí)間變化的主應(yīng)力取向。于是，本發(fā)明人開發(fā)了可提供用于在儲(chǔ)層表征中解決這些和其它問題的綜合模擬方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面包括一種模擬感興趣地下區(qū)域中的性質(zhì)的方法。該方法包括使用代表所述地下區(qū)域中的地質(zhì)、地球物理和/或巖石物理屬性的數(shù)據(jù)，構(gòu)建所述地下區(qū)域的地球模型；根據(jù)所述數(shù)據(jù)的至少一部分來構(gòu)建所述地下區(qū)域的力學(xué)地球模型；以及根據(jù)所述數(shù)據(jù)的至少一部分來構(gòu)建所述地下區(qū)域的盆地模型。對(duì)照與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)所述盆地模型和力學(xué)地球模型。迭代地評(píng)估所述地球模型、力學(xué)地球模型和盆地模型，以便使模擬的性質(zhì)與測(cè)量的感興趣地下區(qū)域中的屬性會(huì)聚。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀如下詳細(xì)描述時(shí)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以更容易地看清本文所述的其它特征，在附圖中圖I例示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法或工作流程；圖2例示了依照本發(fā)明一個(gè)可替代實(shí)施例的方法或工作流程；以及圖3示意性地例示了執(zhí)行按照本發(fā)明實(shí)施例的方法的系統(tǒng)的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式依照本發(fā)明的實(shí)施例，綜合地球模擬的方法合并了基于代表感興趣區(qū)域的地質(zhì)、 地球物理和/或巖石物理特征的數(shù)據(jù)的互相關(guān)模型。綜合模型迭代地相互作用，以便提供， 例如，儲(chǔ)層質(zhì)量以及流動(dòng)和封閉性質(zhì)的預(yù)測(cè)。通過使用不同類型的綜合模型，可通過三維中的地質(zhì)歷史來評(píng)估感興趣區(qū)域內(nèi)的有效平均應(yīng)力。從如下所述綜合儲(chǔ)層和封閉預(yù)測(cè)方法的所選情況研究中得到的初始觀察認(rèn)為應(yīng)力和溫度異常的充分了解與，例如，鹽底辟、鹽枕、 鹽冠層、泥底辟等相關(guān)聯(lián)。圖I示意性地例示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的綜合地球模型的一個(gè)例子?？梢詫ǎ?，地震解釋100、地震數(shù)據(jù)102、井?dāng)?shù)據(jù)104、和/或?qū)嶒?yàn)室數(shù)據(jù)106的各種來源的數(shù)據(jù)合并到模型中。實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)106可以包括，例如，諸如潤(rùn)濕性、毛細(xì)管入口壓力、巖石成分、分類、粒度、石英膠結(jié)物、粘土涂層、脆性等的從巖心樣本和流體樣本中得到的巖石性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量值。要懂得的是，可以并入其它類型的數(shù)據(jù)，或可以使用上述數(shù)據(jù)類型的某個(gè)子集。一般說來，數(shù)據(jù)可以來自多種專用源，并且可被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中以便依照綜合地球模型加以訪問和變換。根據(jù)輸入數(shù)據(jù)來構(gòu)建地球模型110。要懂得的是，這個(gè)步驟可以使用可用或?qū)淼牡刭|(zhì)地球模擬應(yīng)用程序來執(zhí)行。例如，可從George Town, Cayman Islands的Paradigm獲得的GOCAD是常用地球模擬軟件套件，并適合依照本發(fā)明的實(shí)施例使用。部分根據(jù)地球模型，為至少一部分感興趣地下區(qū)域構(gòu)建力學(xué)地球模型112(即，油田或盆地中的特定地層剖面的應(yīng)力狀態(tài)和巖石力學(xué)性質(zhì)的數(shù)值表示)。力學(xué)地球模型可以使用可用于此目的的可用或?qū)淼墓ぞ邅順?gòu)建。例如,可從V6lizy_ViIlacoublay, France 的Dassault-Systemes獲得的Abaqus是常用數(shù)值模擬軟件。要懂得的是，可以選擇允許使用關(guān)于包括但不限于彈性、塑性和粘性的物理特性的假設(shè)來計(jì)算應(yīng)力的力學(xué)地球模型，可以使用在某個(gè)范圍內(nèi)的網(wǎng)格和基于定義的初始和邊界條件的數(shù)值求解工具。在一個(gè)實(shí)施例中，力學(xué)地球模型包括感興趣區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變和/或能量場(chǎng)。使用來自地球模型110、數(shù)據(jù)100，102，104和106和/或力學(xué)地球模型112的輸入，使用盆地模擬工具或套件來構(gòu)建盆地模型114。例如，可從Aachen, Germany的 Schlumberger獲得的Petromod是常用盆地模擬軟件。盆地模型可以是，例如，包括盆地隨時(shí)間的演變的四維模型。力學(xué)地球模型112可以使用從盆地模型114導(dǎo)出的壓力預(yù)測(cè)和/或垂直應(yīng)力，以便為力學(xué)地球模型獲取殘余應(yīng)力場(chǎng)。同樣，盆地模型114的垂直分量應(yīng)當(dāng)與力學(xué)地球模型 112 —致。在可用的情況下，盆地模型114的垂直分量應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步與井?dāng)?shù)據(jù)104相符。一旦被構(gòu)成，所述模型被迭代地評(píng)估，目標(biāo)在于朝向測(cè)量的屬性會(huì)聚模擬的地下區(qū)域?qū)傩?。具體地，使用適當(dāng)預(yù)測(cè)工具，可以至少部分基于力學(xué)地球模型來做出三維應(yīng)力預(yù)測(cè)120。在可用的情況下，可以基于地震數(shù)據(jù)102來做出三維壓力預(yù)測(cè)122。并且，可以根據(jù)盆地模型來做出三維有效應(yīng)力預(yù)測(cè)124?？梢詫⑦@些預(yù)測(cè)的模擬屬性與測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在預(yù)測(cè)與測(cè)量之間不相符的情況下，調(diào)整模型110、112和114，并生成新的預(yù)測(cè)。類似地，可以根據(jù)模型110、112和114中的一個(gè)或多個(gè)的輸出來生成三維有效應(yīng)力和溫度歷史130。根據(jù)這些預(yù)測(cè)，可以生成諸如封閉預(yù)測(cè)132和儲(chǔ)層質(zhì)量預(yù)測(cè)134的定性預(yù)測(cè)。這些預(yù)測(cè)與適當(dāng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且根據(jù)發(fā)現(xiàn)的任何不一致來調(diào)整所述模型。舉例來說，可以對(duì)照諸如毛細(xì)管入口壓力、孔隙率、滲透率、包括，例如，中子、電阻率、密度、和/或地震速度數(shù)據(jù)的測(cè)井記錄、和/或滲透率數(shù)據(jù)的井?dāng)?shù)據(jù)來檢驗(yàn)(140)封閉預(yù)測(cè)。同樣，可以對(duì)照孔隙率、滲透率和/或IGV(粒間體積)來檢驗(yàn)(142)儲(chǔ)層質(zhì)量。當(dāng)達(dá)到預(yù)測(cè)與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相符的程度時(shí)，可以認(rèn)為所述模型是精確的，并可以中止(144)迭代過程。對(duì)于較大數(shù)量的井并因此更多的井?dāng)?shù)據(jù)，會(huì)聚可能需要更多次迭代。另一方面，更多井?dāng)?shù)據(jù)也可導(dǎo)致更好的初始模型并因此更精確的初始預(yù)測(cè)。使用敏感性和不確定性分析，可以調(diào)整(150)盆地模型和力學(xué)地球模型，以便改善綜合地球模型的校準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，比調(diào)整力學(xué)地球模型更頻繁地優(yōu)先調(diào)整盆地模型。部分原因是力學(xué)地球模型通常使用井?dāng)?shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)來計(jì)算可能更易于校準(zhǔn)的當(dāng)前應(yīng)力場(chǎng)。另一方面，盆地模型被設(shè)計(jì)成提供貫穿地質(zhì)時(shí)間的有效應(yīng)力和溫度。雖然溫度歷史一般更易于校準(zhǔn)，但有效應(yīng)力一般需要盆地模型和儲(chǔ)層/封閉質(zhì)量預(yù)測(cè)工具之間的更多次迭代。力學(xué)地球模型的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以包括，例如，壓力、巖石密度、裂縫、力學(xué)巖石性質(zhì)和 /或它們的組合。類似地，盆地模型的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以包括溫度數(shù)據(jù)、聲波數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、諸如鏡質(zhì)體反射率的地球化學(xué)數(shù)據(jù)、生物標(biāo)志物和/或它們的組合。在某些情況下，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以合并所有或部分用于創(chuàng)建地球模型的數(shù)據(jù)，并且一般可以包含構(gòu)建模型的初始數(shù)據(jù)的子集。在一個(gè)實(shí)施例中，將地球物理、地質(zhì)和/或巖石物理屬性的預(yù)測(cè)值與相應(yīng)測(cè)量的屬性相比較。在預(yù)測(cè)的屬性和測(cè)量的屬性在所選變化范圍內(nèi)的情況下，可以中止迭代過程。 關(guān)于這方面，所選范圍可以是用戶輸入的范圍、預(yù)選的范圍或定量確定的范圍。 在一個(gè)實(shí)施例中，模型110、112和114中的每一個(gè)都可以包含一維、二維和/或三維模型。而且，至少力學(xué)地球模型112和盆地模型114可以包含時(shí)間維度。在如圖2所示的實(shí)施例中，可以通過使用一維提取來改善計(jì)算效率。在這種手段中，相互對(duì)照地迭代力學(xué)地球模型112和盆地模型114，以保證它們相互一致。在這種手段中，力學(xué)地球模型112可以是僅當(dāng)前有效應(yīng)力模型，而盆地模型114包含與歷史有效應(yīng)力有關(guān)的信息。另一方面，要懂得的是，力學(xué)地球模型112可能包含有關(guān)一段時(shí)間內(nèi)的有效應(yīng)力的信息。為了校準(zhǔn)，從盆地模型114中取出一維提取物。舉例來說，這樣的一維提取物可以是從模型中導(dǎo)出的偽井?dāng)?shù)據(jù)。在存在力學(xué)地球模型的情況下，它可被用于如前面針對(duì)圖 I的實(shí)施例所述，在評(píng)估儲(chǔ)層質(zhì)量和/或封閉預(yù)測(cè)132、134之前修改盆地模型的有效應(yīng)力 152。如果定性預(yù)測(cè)與可用測(cè)量數(shù)據(jù)良好吻合154，則結(jié)束該過程。如果否，則可以作出對(duì)盆地模型和力學(xué)地球模型的迭代修改。在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)先地修改盆地模型，而較不頻繁地修改力學(xué)地球模型。要懂得的是，沒有力學(xué)地球模型的流程圖分支涉及只綜合了盆地模型和地球模型的實(shí)施例。在圖3中示意性地例示了執(zhí)行該方法的系統(tǒng)200。該系統(tǒng)200包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)器202。可以使存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可用于諸如可編程通用計(jì)算機(jī)的處理器204。處理器204 可以包括諸如顯示器206和圖形用戶界面208的接口組件。圖形用戶界面可被用于顯示數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)產(chǎn)物以及允許用戶在實(shí)現(xiàn)該方法的各個(gè)方面的選項(xiàng)當(dāng)中作出選擇。數(shù)據(jù)可以經(jīng)由總線201直接從數(shù)據(jù)獲取設(shè)備傳送給系統(tǒng)200，或從中間存儲(chǔ)或處理設(shè)施(未示出)傳送給系統(tǒng)200。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員要懂得的是，本文所述的公開實(shí)施例只是為了舉例，可以存在許多變化。本發(fā)明只受包含本文所述的實(shí)施例以及對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的變體的權(quán)利要求書限制。
權(quán)利要求
1.一種用于模擬感興趣地下區(qū)域中的性質(zhì)的方法，包含使用代表地下區(qū)域中的地質(zhì)、地球物理和/或巖石物理屬性的數(shù)據(jù)，構(gòu)建所述地下區(qū)域的地球模型；根據(jù)所述數(shù)據(jù)的至少一部分來構(gòu)建所述地下區(qū)域的力學(xué)地球模型；根據(jù)所述數(shù)據(jù)的至少一部分來構(gòu)建所述地下區(qū)域的盆地模型；對(duì)照與感興趣地下區(qū)域有關(guān)的數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)所述盆地模型和力學(xué)地球模型；以及在所述地球模型、力學(xué)地球模型和盆地模型之間進(jìn)行迭代，以便使模擬的性質(zhì)與感興趣地下區(qū)域中的測(cè)量的屬性會(huì)聚。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述迭代包含對(duì)感興趣地下區(qū)域中的地球物理、地質(zhì)或巖石物理屬性的值作出預(yù)測(cè)；將預(yù)測(cè)的屬性值與感興趣地下區(qū)域中的各自的測(cè)量的屬性相比較；以及當(dāng)預(yù)測(cè)的屬性值和測(cè)量的屬性值在所選范圍內(nèi)時(shí)，結(jié)束所述迭代。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，測(cè)量的地質(zhì)、地球物理和/或巖石物理屬性包含校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以及所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包含用于構(gòu)建地球模型的數(shù)據(jù)的子集。
4.如權(quán)利要求I所述的方法,其中，代表地下區(qū)域中的地質(zhì)、地球物理和/或巖石物理屬性的數(shù)據(jù)包含地震數(shù)據(jù)、測(cè)井記錄數(shù)據(jù)、地震解釋數(shù)據(jù)和巖石性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量值中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述地下區(qū)域的力學(xué)地球模型包含感興趣地下區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變和能量場(chǎng)的評(píng)估。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述地下區(qū)域的力學(xué)地球模型包含從由彈性、塑性和粘性組成的組中選擇的一種或多種物理特性的評(píng)估。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述地下區(qū)域的力學(xué)地球模型包含使用可變初始和邊界條件的數(shù)值分析。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述地下區(qū)域的力學(xué)地球模型包括使用來自盆地模型的包括壓力的屬性預(yù)測(cè)。
9.如權(quán)利要求I所述的方法,其中,所述地球模型、盆地模型和力學(xué)地球模型包含三維模型。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述地球模型、盆地模型和力學(xué)地球模型進(jìn)一步包含時(shí)間維度。
11.一種用于模擬感興趣地下區(qū)域中的性質(zhì)的方法，包含獲取代表地下區(qū)域中的地質(zhì)、地球物理和巖石物理屬性的數(shù)據(jù)；使用所述數(shù)據(jù)來構(gòu)建所述地下區(qū)域的地球模型；使用所述數(shù)據(jù)和所述地球模型來構(gòu)建和生成所述地下區(qū)域的盆地模型；根據(jù)所述地球模型并使用從盆地模型中導(dǎo)出的包括壓力的預(yù)測(cè)來構(gòu)建和生成所述地下區(qū)域的力學(xué)地球模型；根據(jù)所述地球模型、盆地模型和力學(xué)地球模型，對(duì)地球物理、地質(zhì)和/或巖石物理屬性中的一個(gè)或多個(gè)值作出預(yù)測(cè)；從所述盆地模型中提取偽井位置處的預(yù)測(cè)屬性；從所述力學(xué)地球模型中提取偽井位置處的預(yù)測(cè)屬性；將提取的預(yù)測(cè)性質(zhì)的值與相應(yīng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)預(yù)測(cè)性質(zhì)的值在所選范圍內(nèi)與相應(yīng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相符時(shí)，接受所述模型作為感興趣區(qū)域的代表，而當(dāng)預(yù)測(cè)性質(zhì)的值在所選范圍內(nèi)與相應(yīng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)不相符時(shí)，在來自力學(xué)地球模型和盆地模型的一維提取物之間進(jìn)行迭代，以使預(yù)測(cè)的性質(zhì)與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)會(huì)聚。
12.—種用于模擬感興趣地下區(qū)域中的性質(zhì)的方法，包含獲取代表地下區(qū)域中的地質(zhì)、地球物理和巖石物理屬性的數(shù)據(jù)；使用所述數(shù)據(jù)來構(gòu)建所述地下區(qū)域的地球模型；使用所述數(shù)據(jù)和地球模型來構(gòu)建和生成所述地下區(qū)域的盆地模型；根據(jù)所述地球模型并使用從所述盆地模型中導(dǎo)出的包括壓力的預(yù)測(cè)來構(gòu)建和生成所述地下區(qū)域的力學(xué)地球模型；根據(jù)所述地球模型、盆地模型和力學(xué)地球模型，對(duì)地球物理、地質(zhì)或巖石物理屬性中的一個(gè)或多個(gè)值作出預(yù)測(cè)；以及將預(yù)測(cè)的性質(zhì)的值與相應(yīng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)預(yù)測(cè)的性質(zhì)的值在所選范圍內(nèi)與相應(yīng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相符時(shí)，接受所述模型作為感興趣區(qū)域的代表，而當(dāng)預(yù)測(cè)的性質(zhì)的值在所選范圍內(nèi)與相應(yīng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)不相符時(shí)，在所述地球模型、力學(xué)地球模型和盆地模型之間進(jìn)行迭代，以使預(yù)測(cè)的性質(zhì)與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)會(huì)聚。
全文摘要
綜合儲(chǔ)層和封閉預(yù)測(cè)的系統(tǒng)和方法可用于評(píng)估在它們的整體歷史中影響地質(zhì)系統(tǒng)的有效平均應(yīng)力，隨后預(yù)測(cè)儲(chǔ)層和封閉質(zhì)量、流動(dòng)和封閉性質(zhì)以及其它行為。根據(jù)有效平均應(yīng)力來模擬多孔性和滲透性以及封閉性質(zhì)。使用地震解釋、井和其它可用數(shù)據(jù)來構(gòu)建綜合地球模型。構(gòu)建地質(zhì)力學(xué)地球模型并計(jì)算應(yīng)力。使用來自地震解釋工具、井、地球化學(xué)、地球模型和力學(xué)地球模型的輸入來構(gòu)建盆地模型。進(jìn)行儲(chǔ)層質(zhì)量和封閉質(zhì)量預(yù)測(cè)，并迭代地構(gòu)建地球模型、計(jì)算應(yīng)力、構(gòu)建盆地模型和進(jìn)行質(zhì)量預(yù)測(cè)，以會(huì)聚到與井、地震、巖心、地球化學(xué)和任何其它可用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相符的解上。
文檔編號(hào)G01V11/00GK102597814SQ201080048134
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者G·J·劉易斯, J·B·德克茲維格爾, M·卡瑟維茲, P·T·康諾利, S·K·穆赫利 申請(qǐng)人:雪佛龍美國(guó)公司