专利名称：虚拟石油系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及地质数据的处理，尤其涉及用于三维分析和可视化的系统。
背景技术：
与石油和天然气勘探有关的数据的分析和可视化一般涉及具有特定的窄功能的 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。当操作人员决定对图像数据 作出适当解释时，那种信息一般受到操作人员当前正在使用的特定解释工具的限制，并且 不传输给其它软件工具。同样，可能难以在各个物理位置之间共享，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会产生问题。
发明内容
本发明的实施例的各个方面提供了一种用于模拟包含盐层的地质区的盐史的方 法，包括在三维中定义盐体积和沉积物体积的初始几何形状；在多个时步内，改变盐顶部 的几何形状，而保持沉积物顶部和盐层基部的几何形状；以及对于几何形状的每次改变，保 存盐的体积和沉积物的体积。所述方法可以包括最初在改变盐体积和沉积物体积的几何 形状期间约束盐基部的几何形状；在时步的时间内模拟地质区域内的地质活动和修改盐层 的基部；以及依照模拟的地质活动来修改所述体积。本发明的实施例的各个方面提供了一种用于模拟包含盐层的地质区的盐史的系 统，包括数据存储系统，被配置和安排成在三维中存储代表盐体积和沉积物体积的初始 几何形状的数据；以及模拟模块，被配置和安排成模拟在多个时步内，改变盐顶部的几何 形状，同时保持沉积物顶部和盐层基部的几何形状，对于几何形状的每次改变，保存盐的体 积和沉积物的体积，最初在改变盐体积和沉积物体积的几何形状期间约束盐基部的几何形 状，在时步的时间内模拟地质区域中的地质活动和修改盐层的基部，以及依照模拟的地质 活动来修改所述体积。本发明的实施例的各个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介质。本发明的实施例的各个方面可以包括并入上述系统并被配置和安排成依照上述 方法提供对系统的控制的系统。这样的系统可以并入例如被编程以允许用户依照所述方法 或其它方法来控制设备的计算机。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对 如下描述和所附权利要求书加以研究，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、和制造成本将变得显而易见。但是，不言而喻， 这些附图只用于例示和描述的目的，而无意作为限制本发明的定义。正如用在说明书和权 利要求书中的那样，除非上下文另有明确指明，单数形式“一个”、“一种”、和“该”也包括复 数指示物。
图1是依照本发明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实施例的例示；图3是依照本发明实施例的伪3D可视化的例示；图4是依照本发明实施例的伪3D可视化的例示；图5A-C是盐恢复功能的实施例的例示；图6A-B是岩相解释功能的实施例的例示；以及图7是执行依照本发明实施例的方法的系统的实施例的示意性例示。
具体实施例方式依照本发明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ι所示意性例示，该系统100包括输入模块102，其被配置成接收可以包括 多个类型的数据(例如，地震数据、测井记录等)的相关数据。该数据指示被调查的地质区 域的一种或多种特性。在一个例子中，输入模块I02可以配置成接收包括如下的数据层位文件、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立方 体)、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源，因此以不同格式存储并具有不同数据结构，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介质上。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被 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 104接收部分或全部数据作为输入，并且对其进行处理，以生成使用户能够了解地质区域的 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，并且可以根据适当的设计考虑来 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，向数据的各 部分指定特定岩性标记。在一个实施例中，可以包括在3-d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 组合各个类型的数据、选择要显示的数据的类型或源、或修正数据可视化的功能。中央数据管理模块108与模拟模块104和接口模块106交互。当用户对与数据 的专家解释有关的参数或信息做出改变时，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。因此，当模拟模块接收到新信 息时，根据改变的数据或参数来重新处理数据。在一个实施例中，实时地重新处理这样的变化。继续讨论断层的例子，可以将断层信息传递给模拟烃迁移的模块。断层将被并入 模型并可被视为烃迁移的圈闭或管道，改变模型的烃储层预期位置。如果模型被配置成在 二维中处理新数据，那么，与需要三维计算的情况相比，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 模块或视窗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呈现图形显示的显示模块。作为存储器管理方案，可以将中央数据管 理模块编程为把数据推送给显示模块以便显示，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源的盆地模型的三维盆地模拟数据200、 202、204。另一个显示模块可以呈现俯视图或地图视图。如图2B所示，储层区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来选择感兴趣的区域，并且从一 个视图粘贴到另一个视图，使得可以将盆地模型信息在所选区域内粘贴到地图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 员可以同时观看几种类型的信息，并在进行盆地分析时整合这些信息。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。这种编辑后的地 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以及经由宽着色区域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，显示模块实时地呈现经过重新处理的特性，使用户可以随着参 数的改变被输入系统中而看到参数改变的效果。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的模 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所述二维图像，可 以传达三维信息的外观。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，可以通过 将三维信息限制成二维表示来加速显示和模拟。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而排列。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，可以将其视为二维并可以相对迅速地加以评估和更新。在一个实施例中，可以通过提供剖面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 户旋转可视显示，以便使以前被遮蔽的显示部分露出来。此外，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被输入。接口模块可以进一步包括在显示的数据内选择感兴趣的层位的功能。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，其结 果是改变了其它层位的垂直位置，导致升高的部分402以及404处的底部层位的相应升起。 其它显示对象(例如地震2D线)同样可以相应地相对于展平的层位或基准表面而被调整。 应该理解，这样的有选择展平可被用于许多目的，包括例如调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来输入校正，并且该校正将经由 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，可以包括盐史模拟作为模拟模块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包含覆盖在沉积物区域上的 盐层的区域。采用多个时步，在每个时步，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。对盐顶部的几何形状的改变可依照覆盖沉积层的表观历史变化而进行。在模拟期间，包括其它模型的结果作为盐体积模拟的输入。例如，当其它模型指示 断层或像折叠或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来更新盐基部的几何形状。另外，取决于盐体积对于可能发生溶解的环境的暴露，可以包括模拟溶解的盐 (即，去除的盐)和沉积的盐的功能。在叠代过程中，用户可以控制盐史进程。尤其是，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，用户可以提供用于模拟复杂基性盐结构和盐重新进入问题的 指导。作为输出，可以生成各自代表时步之一的一系列三维图像。而且，可以将时步用作 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 的变化随时间调整流动参数。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步。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来内插岩相的功能。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相和底部相。源可以是例如地震截面或包括地震 图像、地震地图、地震地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与地震属性、沉积物厚度之间的关联性 那样的其它典型转换方法、古测海学等，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，使得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，通过正态分布来应用和约束随机分量。7
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 数来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来检验岩相来确 定。如果有必要，可以进行人工调整。同样，可以引入位移，使得所述间隔更接近地与实际 组成相匹配。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来修 正所述层与这种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性模型的三维视图。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被看 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(像可以从测 井、岩性等导出的)、可以起通道或密封作用的断层、盐层和历史、以及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。该模型可以包括石油和天然气两者的迁移和圈闭。在该实施例中，不是随时间通过整个盆地逐步运动，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，例如在盐史或沉积历史 已知的情况下，该时变被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圈闭之前与其它源没有交互。对于 每个源，一旦到达圈闭就停止计算。由于圈闭可能具有最大填充体积，所以必须在进行溢出 评估的圈闭处暂停独立的处置。如果到达特定圈闭的烃的总体积超过体积容量，那么额外 的部分可以使用该模型被进一步迁移。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。可以使存储的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 数据和处理后的数据产物，和允许用户在实现该方法的各个方面的选项当中进行选择。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做法的典型软件程 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 定类别来定义特性的面向对象的编程语言来实现各种模块。当模块之一开始改变特定数据 项时，响应于用户输入作出或作为模拟计算的结果，所述改变被返回到中央数据管理模块， 然后中央数据管理模块将所述改变传递给与改变的数据类别相同的数据，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做了详细描述，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 到计算机，但是该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。
权利要求
1.一种用于模拟包含盐层的地质区域的盐史的方法，包含 在三维中定义盐体积和沉积物体积的初始几何形状；在多个时步内，改变盐顶部的几何形状，而保持沉积物顶部和盐层基部的几何形状； 对于几何形状的每次改变，保存盐的体积和沉积物的体积； 最初在改变盐体积和沉积物体积的几何形状期间约束盐基部的几何形状； 在时步的时间内模拟地质区域内的地质活动和修改盐层的基部；以及 依照模拟的地质活动来修改所述体积。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包含响应于用户输入而恢复溶解的盐体积。
3.如权利要求1所述的方法，其中，模拟的地质活动包括断层和地层形变。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包含显示与每个时步相对应的盐体积和沉积物体积的三维图像。
5.如权利要求4所述的方法，其中，响应于输入，显示与特定时步相对应的特定图像。
6.如权利要求4所述的方法，其中，响应于输入，显示与各个特定时步相对应的特定图 像序列。
7.如权利要求1所述的方法，其中，与模拟的几何形状变化有关的信息被进一步提供 给烃迁移模型并在其中用于约束模拟的烃迁移。
8.一种用于模拟包含盐层的地质区域的盐史的系统，包含数据存储系统，被配置和安排成在三维中存储代表盐体积和沉积物体积的初始几何形 状的数据；以及模拟模块，被配置和安排成模拟在多个时步内，改变盐顶部的几何形状，同时保持沉积物顶部和盐层基部的几何 形状；对于几何形状的每次改变，保存盐的体积和沉积物的体积； 最初在改变盐体积和沉积物体积的几何形状期间约束盐基部的几何形状； 在时步的时间内模拟地质区域内的地质活动和修改盐层的基部；以及 依照模拟的地质活动来修改所述体积。
9.
10.如权利要求9所述的系统，进一步包含输入模块，被配置和安排成接收用户输入， 其中，所述模拟模块响应于用户输入而恢复溶解的盐体积。
11.如权利要求9所述的系统，其中，模拟的地质活动包括断层和地层形变。
12.如权利要求9所述的系统，进一步包含显示模块，被配置和安排成显示与每个时步相对应的盐体积和沉积物体积的三维图像。
13.如权利要求9所述的系统，进一步包含显示模块，被配置和安排成响应于输入而显示与特定时步相对应的特定图像。
14.如权利要求9所述的系统，进一步包含烃迁移模拟模型，其中，与模拟的几何形状变化有关的信息被进一步提供给所述烃迁 移模拟模型并在其中用于约束模拟的烃迁移。
15.一种用机器可执行指令编码的计算机可读介质，所述机器可执行指令当被执行时， 执行模拟包含盐层的地质区域的盐史的方法，所述方法包含在三维中定义盐体积和沉积物体积的初始几何形状；在多个时步内，改变盐顶部的几何形状，而保持沉积物顶部和盐层基部的几何形状; 对于几何形状的每次改变，保存盐的体积和沉积物的体积； 最初在改变盐体积和沉积物体积的几何形状期间约束盐基部的几何形状； 在时步的时间内，模拟地质区域内的地质活动和修改盐层的基部；以及 依照模拟的地质活动来修改所述体积。
全文摘要
模拟包含盐层的地质区域的盐史的方法，包括在三维中定义盐体积和沉积物体积的初始几何形状；在多个时步内，改变盐顶部的几何形状，而保持沉积物顶部和盐层基部的几何形状；以及对于几何形状的每次改变，保存盐的体积和沉积物的体积。所述方法包括最初在改变盐体积和沉积物体积的几何形状期间约束盐基部的几何形状；在时步的时间内，模拟地质区域内的地质活动和修改盐层的基部；以及依照模拟的地质活动来修改所述体积。
文档编号G01V99/00GK102057303SQ200980120453
公开日2011年5月11日 申请日期2009年3月13日 优先权日2008年6月3日
发明者刘建昌 申请人:雪佛龙美国公司