CN104662445A - 圈闭完整性分析的***和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于定量排名地下区域中的多个勘探区域的方法，包括生成每个勘探区域的地下数字高程模型并且识别模型中具有地下成像不确定性的区域。该方法还包括对于具有成像不确定性的区域生成模型的多种实现，并且对每种实现确定勘探区域的几何和物理特性。被选为与勘探区域具有较低风险的可能性相关的特性被求和并且勘探区域根据其进行排名。

Description

圈闭完整性分析的***和方法

技术领域

本发明涉及利用潜在烃储层的多个特性对圈闭完整性(trapintegrity)的分析。

背景技术

在烃的勘探中，地震成像可以被用来确定可开发资源的可能位置。通常，即使在地质学家确定商业资源可能存在的情况下，也有测试井未能证明高价值储层的风险。在勘探期间，对圈闭或者可能随时间推移保存了显著的烃的位置的识别是储层识别当中的重要工具。业内的经验是，在墨西哥湾，被识别为四路圈闭的位置趋于更经常成功，而以盐作为捕获边界的三路圈闭趋于经常不成功。因此，发明人确定评估圈闭性质的改进方法将是有用的。

附图说明

图1是说明具有陡倾的地下结构的地震图像，示出了不确定的图像解释的区域；

图2是说明根据实施例的工作流的图；

图3是说明利用根据实施例的方法的勘探区域集合的相对排名的条形图；

图4是说明图3的勘探区域集合的特性的规格化值的条形图；

图5是利用根据实施例的方法的对在说明所研究区域的深度处的地下配置的3D结构再现；

图6是图5中所说明区域的一部分的横截面；

图7是所研究区域的三维模型；

图8是示出对该区域的不同假设倾角的几种实现的说明；

图9说明关于两个勘探区域的机械密封能力及其各种实现；及

图10a-i说明可以根据实施例使用的密封结构的特性。

具体实施方式

在实践当中，潜在烃圈闭的质量是由专家分析师解释地下几何结构以确定将趋于防止烃资源泄漏的圈闭可能性来评估的。例如，储层可以靠着诸如底辟(diapir)或熔接线的盐丘特征而被捕获。如以上指出的，四路圈闭比三路圈闭趋于具有更低的风险预测(riskprofile)，但是作为实际的问题，地下分析师常常面对在三路圈闭中的勘探，在感兴趣的给定地理区域中三路圈闭在至少一侧被盐丘表面界定。此外，在这种盐丘结构之间的边界附近的、可能封住构成圈闭的潜在商业烃矿床的区域中，可能存在与被用来识别这种矿床的地震图像的质量有关的很大程度的不确定性。特别地，盐和砂或泥浆之间速度的大变化导致关于速度模型的不确定性。同样，陡倾和其它快速变化的结构对解释引入不确定性。这种不确定区域10的例子在图1中的陡倾层12与虚线14之间说明，其中虚线14表示用于这个图像的高置信界限。高置信界限指横截面中表示解释者所相信的被准确地表示的位置，即图像在这个点具有相对好的确定性。特别地，可以是沿横截面的最后位置具有好的确定性。作为专家定性分析中的这种不确定性的结果，发明人已确定用于评估诸如三路圈闭的结构的经验基础会是有用的。

本公开内容中所描述的实施例涉及用于分析表示地下地质结构的数据的工作流。该工作流可以例如在计算设备上执行，其中计算设备具有图形用户界面并且运行被配置为允许用户操纵地球模型和地下图像的软件。作为例子，这种***可以使用可从Paradigm获得的GOCAD地球建模软件。此外，诸如可从Mathworks获得的Matlab的数学建模软件可被用来执行地下结构建模计算、评估地球模型的实现、或者其它任务。如将认识到的，被采用的具体软件可以变化，并且将选自一般可获得的那些产品，或者可以包括专用和/或定制应用。

在实施例中，为区分可靠的地震数据与不可靠的和/或不确定的地震数据而确定阈值。特别地，这对在可疑圈闭的界定表面附近的区域来执行。除其它之外，这个不确定性区的确切范围还依赖于盐体的几何结构的复杂程度。

生成用于包括圈闭结构的地下区域的模型，并且基于该模型生成多种实现。在实施例中，不同的实现表示由高置信界限和界定表面定义的区域中结构性倾斜的变化。作为例子，可以使用几十种实现，大约100种实现是有用数量的实现的例子。合适的范围可以是50-150种实现并且更特定的范围可以是80-120种实现。

对于每种实现，可以生成多个度量来表征那种实现。例如，确定边界长度、边界弯度、纵横比、侧向密封/顶部密封之比、和/或容器表面积/容器土地面积之比会是有用的。如将认识到的，这些特性提供了对每种实现的表征潜在储层的形状和其它内在方面的信息进行汇总的形式。

在实施例中，容器表面积与容器土地面积之比可以从容器顶峰到最下面的闭合等高线以100ft的间隔计算。这种方法可以提供对潜在圈闭的三维几何结构的准确描述。接着，建模的三维几何结构可以通常调节每种个体实现的地形起伏(relief)来约束，以满足毛细管和/或机械密封能力或凭经验得出的柱高值的确定。对于每种实现，在顶峰的地层压力可以被计算，以估计机械密封破裂的相对可能性。

一旦完成了建模和特征化，勘探区域就基于特性相对于彼此被排名。一般而言，对于每个特性，结合每个勘探区域产生有序的排名，并且用于被认为指示低风险勘探区域的每个特性的值比用于被认为指示高风险勘探区域的该特性的值排名高。对于跨实现而变化的特性，可以使用平均值，这可以是算术平均、加权平均或者其它具有表示性的值。某些特性(例如方差)不跨实现改变，并且因此在结合到该方法中之前不需要求平均或者以别的方式更改。

排名可以基于例如弯度，其中较弯的边界被认为比不太弯的边界具有更低的排名。类似地，高侧向密封与顶部密封比的结构可以比低侧向密封与顶部密封比的结构排名更低。低纵横比结构或圈闭比高纵横比结构排名高。远离机械密封破裂压力(failure pressure)的顶峰压力值比靠近破裂压力包络的顶峰压力值排名高。最后，高容器表面积与容器土地面积比的结构比低容器表面积与容器土地面积比的结构排名低。以下提供关于这些特性的更多细节。

除了前面的定量特性，定性特性也可以被生成并排名。作为例子，可以包括被选为表示勘探区域是否是盆地中最高(或相对高)结构的参数。这个参数将帮助识别区域性结构中将趋于充当压力释放区并因此更有可能遭受趋于削弱捕获和/或促进烃迁移的力的潜在部分。

勘探区域通过把用于所有选定特性的规格化平均值求和来排名。因此，最终的排名表示对于勘探区域的所有被调查特性的混合总和。在实施例中，每个特性被平等地加权，使得没有特定的评估方法占主导地位。如将认识到的，可能有可能对一些或每个特性选择权重，如果那些特性被发现具有特定预测值的话。

例如，在特定的地质环境下，有可能侧向密封与顶部密封比具有特别显著的预测值，或者弯度具有特别低的预测值。如果情况如此，则那些因素可以相应地被加权。在实施例中，可以使用初始未加权的排名，并且当关于哪些因素与所研究地层中的成功更紧密相关的信息变得已知时，结果可以利用加权因子以迭代的方式进行调整。

类似地，如果特定特性的调查显示没有清楚的趋势(即，所有勘探区域都非常类似或者每个勘探区域都与其它勘探区域随机地不同)，则那些特性可以被指定低权重。

图2说明根据实施例的工作流的实施例。层位建模20的结果被用作密封分析22的输入。层位建模20和密封分析22二者的结果被用作勘探区域排名24的输入。

如以上所描述的，层位建模20可以包括图像不确定性的估定、生成多种实现、以及对每种实现的几何参数的计算。密封分析22可以包括对每种实现确定最大可能的柱高以及密封破裂风险的计算。勘探区域排名24可以包括统计数据分析和勘探区域的排名。在实施例中，勘探区域排名接着被用来做出关于用于进一步勘探的钻井作业或所研究区域中的回收作业的确定。

图3是说明根据实施例排名的16个勘探区域的样本组的条形图。每个条表示相应勘探区域的特性的规格化值之和。颜色编码指示勘探区域是成功(2，3)、失败(8，11，13-16)还是还未测试(1，4-7，9-10，12)。如可以看到的，排名与成功/失败结果相关得非常好，大部分排名较低的勘探区域都失败，而两个成功的都是高排名。

图4是说明创建图3的排名中所使用的每个特性的相对规格化值的一系列条形图。如可以从图4的图中观察到的，对于选定的特性存在多种多样的明显关系。一些特性自身没有显示出趋势、或者显示非常少的趋势。但是，就像在图3中所示出的，特性之和看起来显示出与成功可能性的相当强的关联。

九个被选特性当中的三个确实显示出明显的趋势。纵横比(从顶部算起第四个图)、侧向密封/顶部密封比以及密封完整性全都一般遵循从左向右减小的趋势线，这类似于图3的图。如将认识到的，如果进一步的数据证实这种明显的趋势，则模型可以通过相对于其它不太呈现趋势的特性对这些值加权来修改。

以以上的一般讨论作为背景，更详细地针对实施例。

在实施例中，初始步骤是用户确定初始地震图像的什么区域表示差的数据(相对高的不确定性)。高置信界限被选择，从而定义不确定区域。这个概念在图5中说明，其中高置信界限线是沿着图像的中央部分延伸的亮线30。容积的原始解释示为亮虚线LCC。该同一勘探区域的横截面在图6中示出，其中高置信界限30被说明为沿着被解释的潜在储层的顶表面的点。右边的曲线表示用于不同的被选倾斜陡度的51种实现的集合。这个概念在以下讨论的图8中更清楚地说明。

一旦定义了高置信界限，勘探区域设置就通过把边界元素合并到单个表面38中而继续。这个表面表示勘探区域的初始模型。在实施例中，表面可以被切割成由界定表面38、初始解释42和平面LCC的横断表示的勘探区域范围。在图7的3D表示中，最下面的闭合等高线由切割通过界定表面38的原始边界的平面LCC表示。原始解释42示为表示未应用本发明的勘探区域的解释的三维表面。

图8说明了各种实现的应用效果，这些实现对应于3500英尺恒定柱高的倾斜变化(注意，油水接触深度是通过水平虚线说明的，并且所研究的结构处于大约30,000英尺的深度，如由该图的水平轴示出的)。在这种情况下，要使用的柱高是基于相同地层内的其它经历凭经验确定的。在所说明的勘探区域中，R1表示大约20°的倾向，R10表示大约30°的倾向，R30表示大约55°的倾向，而R51表示大约80°的倾向。如在该图中可以看到的，倾向从20到30度的轻微增加导致容器的分割，其中容器的上部不再与容器的下部连续，从而产生两个单独的子顶点。随着倾斜增加，所包含的容积显著减小。因此，这对应于对倾斜非常敏感的结构，并且因此依赖于模型的不确定性而遭受大的变化。考虑到不确定性，有可能假设原始模型(图8中最左边)有可能大大夸大了这个勘探区域的价值。

对于每种实现，可以计算顶部密封能力。机械密封能力基于如图9中所说明的上覆岩层压力、机械密封破裂包络、静水压力和页岩压力被确定。图9示出了对两个勘探区域A和B当中每一个的51种实现。如在该图中可以观察到的，处于勘探区域A的实现的顶峰的地层压力比处于勘探区域B的实现的顶峰的地层压力相对远离机械密封破裂包络。因此，勘探区域B更有可能遭受密封破裂，而勘探区域A具有相对低的密封破裂风险。

一般而言，闭合几何结构、顶部密封、侧向密封和烃充注(hydrocarbon charge)可以被说成是定义了给定勘探区域中被观察的烃柱。对于就像墨西哥湾的区域，并且更具体而言是对于该海湾中的三路圈闭，发明人已经发现侧向密封趋于是更重要的因素，因为烃充注一般被认为存在并且顶部密封趋于足够并且具有低破裂风险，这根据四路结构中相似储层中烃积累的常见发生是很显然的。

图10a-i说明了可以根据实施例使用的密封结构的特性。在每个图中，所说明的关系是其中左侧表示较低风险结构而右侧表示较高风险结构的关系。

图10a示意性地说明了边界长度的概念。一般而言，风险随着边界长度增加而增加，因为较短的边界比较长的边界更不可能失败。长度可以按直接的方式进行比较，并且对于给定的勘探区域集合，长度序列可以对照该集合的最长成员规格化，或者它们可以全都对照某个预先选定的长度规格化，但是应当注意，这种方法固有地涉及长度因素对照其它因素的加权。

图10b示意性地说明了弯度的概念。对于给定的应力场，越复杂的边界将趋于比越简单的边界趋于越有风险。虽然可以使用弯度的任何测量，但一种方法是用边界范围去除边界长度(即，用相同两个端点之间的最短距离或直线去除沿边界曲线的距离)。

图10c示意性地说明了边界简单性的概念。在这个图中，右手侧的说明包括多个边界元素(断层、熔接线和盐丘结构),而左手侧包括单个边界元素(盐丘)。这个特性的应用可以涉及简单的元素计数，或者可以应用复杂性的其它表征。如将认识到的，元素计数可以涉及人的解释，并且不同的解释者可以给任何给定的结构集合指定不同的值，但是这种区别将相对微小。

图10d示意性地说明了纵横比的概念。这是勘探区域的伸长的测量并且区分良好定义的闭合与伸长的或带状闭合。就像对于其它特性，可以使用用于量化纵横比的多种多样的方法，但是一个有用的例子是用顶部密封土地面积去除边界范围的平方。

图10e示意性地说明了密封比的概念。一般而言，随着与界定表面相交的储层段渐薄，沿侧向界定元素泄漏的风险减小。量化这个因素的有用方法是确定侧向密封面积与顶部密封面积之比。在所说明的例子中，侧向密封面积(砂地层与密封盐地层接触的面积——由双头箭头示出)在右手侧较大，而顶部密封面积完全相同。

图10f示意性地说明了圈闭剖面的概念。一般而言，低地形起伏闭合比高地形起伏闭合具有更低的风险。圈闭剖面的一个量化是用顶部密封之下的土地面积去除顶部密封面积(密封结构的表面积)，如由双头箭头的范围所示出的。

图10g示意性地说明了密封完整性的概念。如以上所描述的并如在图9中所说明的，沿靠近断口破裂包络的顶峰的地层压力更有可能涉及失败的密封。量化这个因素的一种方法是使用距断口破裂包络的距离。

图10h示意性地说明了给定区域中的最高结构的概念。如所示出的，所说明的烃源区域的右手侧是其中地层比左手侧具有更高的上升的区域。因此，右手侧的圈闭更有风险，因为它有可能失败并充当该区域的压力释放阀门。

图10i示意性地说明了图灵敏度(map sensitivity)的概念。对于任何选定的参数(例如边界长度，但在原理上是储层的任何参数或特性)，具有倾斜变化的更高方差(该图的上部)相比较低方差(该图的下部)指示关于模型的更高不确定程度。例如，在实现集合之上边界长度的标准偏差可以被用作这个因素的量化。

如从前述可以看到的，各种特性当中的某些可以部分地从共同使用的测量当中得出。即，例如，边界范围在计算边界弯度和纵横比中都被使用。类似地，边界范围在边界弯度和纵横比中都使用。因此，这些值只需要计算单次，并且结果跨特性来使用。

虽然已经主要在墨西哥湾和三路圈闭的上下文中描述了前述方法，但是它可以在多种多样的勘探应用中找到适用性。特别地，该方法应当适用于在存在关于地下结构的高度不确定性的区域中的任何勘探区域集合。如以上指出的，这种不确定性会在高倾斜的储层中、在速度快速变化的区域(例如，存在与较低速砂共同定位的高速笼形包合物的区域)中、复杂结构中、相对于地震波长而言较薄的结构中并且在由于来自诸如盐透镜(salt lenses)、大冲掩岩片或上覆峡谷***的上覆岩层结构的遮蔽而导致差照明的区域中出现。此外，虽然已经详细地描述了具体的物理特性，但是应当认识到，勘探区域的其它物理特性可以被使用。

上述方法可以在由计算机执行的指令的一般上下文中实现。这种计算机可执行的指令可以包括可被用来执行特定任务和处理抽象数据类型的程序、例程、对象、组件、数据结构和计算机软件技术。上述方法的软件实现可以对于多种多样的计算平台和环境中的应用以不同的语言编码。将认识到，上述方法的范围和底层原理不限于任何特定的计算机软件技术。

而且，本领域技术人员将认识到，上述方法可以利用任何一种计算机处理***配置或计算机处理***配置的组合来实践，该计算机处理***配置包括但不限于单处理器和多处理器***、手持式设备、可编程消费者电子产品、迷你计算机或者大型计算机。计算***可以包括存储介质、输入/输出设备、以及用户界面(包括图形用户界面)。上述方法还可以在分布式计算环境中实践，其中任务由通过一个或多个数据通信网络链接的服务器或其它处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质二者当中。

而且，与计算机处理器一起使用的有形制造品——诸如CD/DVD、预先记录的盘或其它存储设备——可以包括计算机程序存储介质和记录在其上的机器可执行指令，所述指令用于指示计算机处理器便利于上述方法的实现和实践。这种设备和制造品也属于本发明的精神和范围。

如在本说明书和权利要求中所使用的，术语“包括”(以及其形式、派生词或变体)和“包含”(以及其形式、派生词或变体)是包含性的(即，开放式的)并且不排除附加的元素或步骤。因而，这些术语是要不仅覆盖所阐述的元素或步骤，而且还包括未明确阐述的其它元素或步骤。此外，如在本文所使用的，当结合元素使用时，术语“一”或“一个”的使用可以指“一个”，但是它也与“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的意思一致。因此，在没有更多的约束的情况下，前面带“一”或“一个”的元素不排除另外的相同元素的存在。如果没有任何本领域普通技术人员不同的常见理解或者本文所提供的任何更具体的限定，术语“大约”关于数值的使用一般指示加或减10％的范围。

虽然已经关于本发明的优选实施例在前述说明书中对本发明进行了描述，并且已经为了说明而阐述了许多细节，但是对本领域技术人员来说将很显然的是，在不背离本发明基本原理的情况下，本发明易于改变并且本文所描述的某些其它细节可以显著变化。例如，本发明可以以多种方式实现，包括例如作为方法(包括计算机实现的方法)、***(包括计算机处理***)、装置、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户界面、web门户、或者有形地固定在计算机可读存储器中的数据结构。

Claims (19)

1.一种用于定量排名地下区域中的多个勘探区域的方法，包括：

生成每个勘探区域的地下数字高程模型；

识别模型中具有地下成像不确定性的区域；

对于具有成像不确定性的区域，生成模型的多种实现；

对于每种实现，确定勘探区域的与该勘探区域能被分为高等级的可能性相关的多个定量物理特性；

对于每个勘探区域，对确定的定量物理特性求和；以及

根据经求和的确定的定量物理特性，对勘探区域排名。

2.如权利要求1所述的方法，其中求和包括规格化每个定量物理特性。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述多种实现是基于对每种实现改变模型的参数来生成的。

4.如权利要求3所述的方法，其中具有不确定性的区域包括具有非零倾斜的结构，并且所改变的参数是倾角。

5.如权利要求1所述的方法，其中具有不确定性的区域是通过用户对高置信界限的选择来识别的。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述多个定量物理特性包括选自由以下各项构成的组的一个或多个特性：边界长度、边界弯度、边界元素的个数、纵横比、表面积与土地面积之比、侧向密封与顶部密封之比、密封完整性以及图灵敏度。

7.如权利要求6所述的方法，其中排名还结合被指定了定量值的一个或多个定性物理特性。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述多个定量物理特性包括选自由以下各项构成的组的至少两个特性：纵横比、侧向密封与顶部密封之比以及密封完整性。

9.如权利要求1所述的方法，还包括基于定量物理特性中的至少一个定量物理特性与成功勘探区域的可能性之间的相关程度，向该定量物理特性指定加权因子。

10.如权利要求1所述的方法，还包括在所排名的多个勘探区域中排名第一的勘探区域中钻井。

11.一种包含机器可执行指令的非暂态机器可读介质，其中机器可执行指令用于执行定量排名地下区域中的多个勘探区域的方法，该方法包括：

生成每个勘探区域的数字图解模型；

识别模型中具有地下成像不确定性的区域；

对于具有成像不确定性的区域，生成模型的多种实现；

对于每种实现，确定勘探区域的与该勘探区域能被分为高等级的可能性相关的多个定量物理特性；

对于每个勘探区域，对确定的定量物理特性求和；以及

根据经求和的确定的定量物理特性，对勘探区域排名。

12.如权利要求11所述的介质，其中求和包括规格化每个定量物理特性。

13.如权利要求11所述的介质，其中所述多种实现是基于对每种实现改变模型的参数来生成的。

14.如权利要求11所述的介质，其中具有不确定性的区域包括具有非零倾斜的结构，并且所改变的参数是倾角。

15.如权利要求11所述的介质，其中具有不确定性的区域是通过用户对高置信界限的选择来识别的。

16.如权利要求11所述的介质，其中所述多个定量物理特性包括选自由以下各项构成的组的一个或多个特性：边界长度、边界弯度、边界元素的个数、纵横比、表面积与土地面积之比、侧向密封与顶部密封之比、密封完整性以及图灵敏度。

17.如权利要求16所述的介质，其中排名还结合被指定了定量值的一个或多个定性物理特性。

18.如权利要求16所述的介质，其中所述多个定量物理特性包括选自由以下各项构成的组的至少两个特性：纵横比、侧向密封与顶部密封之比以及密封完整性。

19.如权利要求11所述的介质，还包括基于定量物理特性中的至少一个定量物理特性与成功勘探区域的可能性之间的相关程度，向该定量物理特性指定加权因子。