使用巖石物理數據創建3d巖石表示的方法
2023-10-07 10:06:14 2
專利名稱：使用巖石物理數據創建3d巖石表示的方法
技術領域：
本發明總地涉及用於創建地下巖石結構的3D巖石表示的方法和系統，並且具體地涉及利用作為輸入數據的巖石物理數據的聯合反演的全局優化方法。
背景技術：
測井記錄(log)和巖芯(core)數據的聯合反演的傳統方法使用不同礦物質和流體的分數(fraction)來表示地下巖石結構。在大多數情況下，複合物的巖石物理特性被建模為用相應分數加權的各個分量的特性的平均。大多數模型是線性的，一些模型是非線性的，但是所有模型是對由物理學基本原理給出的全解的分析近似。存在適用於這些模型並給出巖層中礦物質與流體的體積比的精確描述的用於聯合反演分析的廣泛使用的方法。這種分析缺乏關於內部巖石結構和孔隙網絡的任何描述。因此，儘管這些方法由於有效矩陣反演方法的可用性而具有快速的優點，它們不能提供關鍵儲層參數，諸如孔隙連通性、曲折度、彈性特性、毛管壓力、滲透率、巖相和相對滲透率。此外，這些分析方法經常使用局部優化算法，對於不同初始估計產生不同解。在用於巖石物理特性(諸如NMR特性、電氣特性、彈性特性、核特性、毛管壓力和滲透率，和其他特性)的前向模型中使用基本物理原理的完全解通常除了分數描述之外還需要關於內部巖石結構的額外信息，包括固體框架或巖石孔隙空間的連通性。需要一種反演方法，該反演方法除了體積分數之外還捕獲內部巖石結構，並產生地下巖石的3D表示，後者可以被用來計算在原來的反演中未被考慮的其他巖石物理特性和儲層參數，從而對該方法給出了預測能力。
發明內容
這裡描述了使用巖石物理數據創建地下巖石結構的3D巖石表示的各種實施例的實現方式。根據本發明的一種實現方式，提供了一種計算機實現的方法，用於利用巖石物理數據創建地下巖石結構的3D巖石表示。該方法通常包括在計算機存儲介質中存儲與地下巖石結構相關的多個獲取的數據集，其中數據集包括地下巖石結構的測量的巖石物理特性。該方法還包括在包含被配置為與計算機存儲介質相通信的一個或多個處理器的計算機系統上執行並執行被配置為用減少數目的變量產生地下巖石結構的簡化3D巖石表示的一個或多個電腦程式，其中變量表示巖石結構的近似。該方法還包括通過計算機系統根據簡化的3D巖石表示產生3D巖石表示。該方法還包括通過計算機系統在3D巖石表示上對多個巖石物理特性進行前向建模來產生預測的巖石物理特性，並且通過計算機系統對預測的巖石物理特性和測量的巖石物理特性進行比較。該方法包括通過計算機系統利用全局優化方法修改簡化的3D巖石表示的變量並且重複上面的特定操作直到達到預測的巖石物理特性和測量的巖石物理特性的收斂。該方法還包括通過計算機系統根據在收斂時求出的簡化的3D巖石表示產生優化的3D結構表示；其中優化的3D巖石表示具有地下巖石結構的巖石物理特性並且能夠被用來模擬額外的巖石物理、地質和儲層特性。在一些實施例中，數據集包括巖芯數據和測井記錄數據；巖石物理特性包括巖石和流體特性，包括NMR特性、電氣特性、彈性特性、核特性、毛管壓力和滲透率；以及簡化的 3D巖石表示包括線性或對數標度中的離散傅立葉濾波表示、小波濾波表示、轉變概率3D矩陣表示和沉積模型表示中的一個或多個。在另外的實施例中，前向建模方法包括NMR響應、電氣特性、彈性響應、核特性、毛管壓力、地層因數和滲透率的任何組合的聯合反演；前向建模方法包括非線性聯合反演； 前向建模方法包括隨機遊走、有限差分、有限元、網絡建模和元胞自動機中的一個或多個; 並且當測量的巖石物理特性和預測的巖石物理特性之間的差根據下面的等式最小化時確定收斂
權利要求
1.一種計算機實現的聯合反演方法，用於利用巖石物理數據創建地下巖石結構的3D 巖石表示，該方法包括a)在至少一個計算機存儲介質中存儲與地下巖石結構相關的多個獲取的數據集，其中數據集包括地下巖石結構的測量的巖石物理特性；b)在包括被配置為與計算機存儲介質通信的一個或多個處理器的計算機系統上執行被配置為用減少數目的變量產生地下巖石結構的簡化的3D巖石表示的一個或多個電腦程式，其中變量表示地下巖石結構的近似；c)通過計算機系統，根據簡化的3D巖石表示產生3D巖石表示；d)通過計算機系統，在3D巖石表示上對多個巖石物理特性進行前向建模來產生預測的巖石物理特性；e)通過計算機系統，對預測的巖石物理特性和測量的巖石物理特性進行比較；f)通過計算機系統，利用全局優化方法修改簡化的3D巖石表示的變量，並且重複操作 c)到f)直到達到預測的巖石物理特性和測量的巖石物理特性的收斂；以及g)通過計算機系統，根據在收斂時求出的簡化的3D巖石表示產生優化的3D結構表示； 其中優化的3D巖石表示具有地下巖石結構的巖石物理特性並且能夠被用來模擬額外的巖石物理、地質和儲層特性。
2.根據權利要求1的方法，其中數據集包括巖芯數據和測井記錄數據。
3.根據權利要求1的方法，其中巖石物理特性包括巖石和流體特性，包括NMR特性、電氣特性、彈性特性、核特性、毛管壓力和滲透率。
4.根據權利要求1的方法，其中簡化的3D巖石表示包括線性或對數標度中的離散傅立葉濾波表示、小波濾波表示、轉變概率3D矩陣表示和沉積模型表示中的一個或多個。
5.根據權利要求1的方法，其中前向建模方法包括NMR響應、電氣特性、彈性響應、核特性、毛管壓力、地層因數和滲透率的任何組合的聯合反演。
6.根據權利要求1的方法，其中前向建模方法包括非線性聯合反演。
7.根據權利要求1的方法，其中前向建模方法包括隨機遊走、有限差分、有限元、網絡建模和元胞自動機中的一個或多個。
8.根據權利要求1的方法，其中當測量的巖石物理特性和預測的巖石物理特性之間的差根據下面的等式最小化時確定收斂
9.根據權利要求1的方法，其中修改簡化的3D巖石表示的變量利用全局優化方法，該全局優化方法包括演化策略、遺傳算法、模擬退火和並行回火中的一個或多個。
10.根據權利要求8的方法，其中演化策略包括解的群體中的個體的重組、置換和選擇。
11.根據權利要求1的方法，其中優化的3D巖石表示被用來預測額外的巖石物理、地質和儲層特性，包括NMR特性、電氣特性、彈性特性、核特性、毛管壓力和滲透率、巖相和相對滲透率。
12.根據權利要求1的方法，其中優化的3D結構表示以圖形方式被顯示。
13.—種被配置為執行巖石物理數據集的聯合反演以獲得地下巖石結構的3D巖石表示的計算機系統，該計算機系統包括a)計算機存儲裝置，具有包括與地下巖石結構相關的多個數據集的計算機可讀介質， 其中數據集包括地下巖石結構的測量的巖石物理特性；b)圖形用戶接口，包括用戶輸入裝置和顯示裝置，被配置和安排用來顯示優化的3D巖石表示的至少一個圖像；和c)至少一個處理器，被配置和安排用來執行存儲在計算機存儲介質中的計算機可讀的可執行指令，以便允許用戶執行包括以下的方法i)用減少數目的變量產生地下巖石結構的簡化的3D巖石表示，其中變量表示巖石結構的近似； )根據簡化的巖石表示產生3D巖石表示；iii)在3D巖石表示上對多個巖石物理特性前向建模來產生預測的巖石物理特性；iv)將預測的巖石物理特性與測量的巖石物理特性相比較；ν)利用全局優化方法修改簡化的3D巖石表示的變量，並且重複操作ii)到ν)直到達到預測的巖石物理特性和測量的巖石物理特性的收斂；以及vi)根據收斂時求出的簡化的3D巖石表示產生優化的3D巖石表示；其中優化的3D巖石表示具有地下巖石結構的巖石物理特性並且能夠被用來確定地下巖石結構的額外特徵。
全文摘要
本發明允許利用基於基本物理原理的前向模型使用全局優化方法來進行多個巖石物理數據集的聯合反演，來產生地下巖石結構的3D巖石表示。所得到的3D巖石表示捕獲內部結構，並且重視地下巖石結構的測量的巖石物理特性。3D巖石表示然後可以被用來預測在反演中未被考慮的額外特性，來進一步表徵地下巖石結構。
文檔編號G06T19/20GK102498502SQ201080041213
公開日2012年6月13日 申請日期2010年7月22日 優先權日2009年9月16日
發明者R·薩拉扎爾-蒂奧, 孫伯勤 申請人:雪佛龍美國公司