NO342738B1 - Fremgangsmåte og et system for å presentere seismisk informasjon - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å presentere seismisk informasjon innsamlet fra geologiske formasjoner, omfattende trinnene å innsamle informasjon fra en valgt geologisk formasjon som representerer minst én parameter vedrørende formasjonen, å analysere den innsamlede informasjonen fra den geologiske formasjonen for å frembringe et mål for usikkerheten forbundet med den minst ene parameteren og derved definere et geolegeme forbundet med at usikkerheten til den minst ene parameteren er mindre enn en valgt grense.

Description

Fremgangsmåte og system for presentasjon av seismiske data Denne oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et system for å presentere seismisk informasjon innsamlet fra geologiske formasjoner.

Seismiske studier representerer viktige virkemidler for å avbilde geologiske formasjoner, for eksempel for å finne hydrokarbonressurser eller vannreservoarer, ved å sende vibrasjoner inn i formasjonene og detektere deres refleksjoner og refraksjoner og i noen tilfeller transformasjoner fra trykkbølger til skjærbølger.

Disse studiene omfatter store mengder data og bruker komplekse algoritmer for å frembringe et tredimensjonalt kart av de geologiske formasjonene, hvor hvert punkt i kartet er beregnet basert på de seismiske data. Etter denne prosessen tolker operatørene kartet manuelt, og forsøker basert på sin kunnskap å finne lovende geologiske strukturer som muligens inneholder hydrokarboner eller andre ressurser.

Konvensjonelle arbeidsflyter for tolkning av de geofysiske data gir én enkelt modell av undergrunnsstrukturen. Geofysiske data er imidlertid ikke eksakte, men er gjenstand for variasjoner i kvaliteten av innsamlingsprosessen, f eks posisjonene til de seismiske sensorene, deres følsomhet og andre kilder som forstyrrer de seismiske signalene.

Fagfeltet for tolkning og modellbygging av undergrunnen har vært et område med aktiv interesse i mange år. For eksempel beskriver Barringer (US477633) en fremgangsmåte for å illustrere en geologisk formasjon i undergrunnen ved å bruke blokker. Andre, inkludert Ricker (US2354548) og Zuschlag (US2241874) beskriver fremgangsmåter for innhenting og tolking av seismisk energi slik den reflekteres fra undergrunnsformasjoner.

Med teknikkens utvikling ble flere tolkningsteknikker foreslått for å kvantifisere undergrunnens egenskaper. Teknikkens stilling er omfattende på dette feltet, og inneholder eksempler slik som Quay (US3668618), som beskriver en fremgangsmåte for å identifisere endringer i hastighets-egenskaper basert på den avbildede geometrien til refleksjonshorisonter, og Nelson og Lehnhardt (US3512131) som beskriver en fremgangsmåte for å fremvise seismiske data på en datamaskin. Særlig seismisk tolking krever en høy grad av manuell innmating, og kan ikke automatiseres på enkel måte. Dette er fordi det er vanskelig å konstruere algoritmer for å skille mellom endringer i geologiske strukturer (som ikke er kjent på forhånd) og endringer som skyldes svak datakvalitet. Videre, ettersom sedimentære strukturer ofte er lagdelte og gjentatte sekvenser, er det ved en brå endring (for eksempel en forkastning) ikke alltid opplagt hvordan overflaten flaten skal avbildes. Det er utviklet menge algoritmer (se for eksempel Hildebrand, US5153858 eller US5432751) som forsøker å løse disse utfordringene.

Et område med nyere forskning dreier seg om usikkerhet knyttet til en bestemt tolkning. Usikkerhet kan kategoriseres som enten måleusikkerhet (ikke-entydighet) eller scenariousikkerhet (konfigurasjonsmessig eller konseptuell usikkerhet). Bond m fl 2007, Tegtmeier m fl 2007 og Houck m fl 1999 beskriver detaljert utfordringer knyttet til scenariousikkerhet og foreslår mulige løsninger som ikke omfattes av den foreliggende oppfinnelsen.

Måleusikkerhet kan anta to former. For det første, hvor presist kan en individuell tolker plassere en måling av et geolegemes plassering i undergrunnen, hvor et geolegeme kan være en geologisk formasjon, forkastningslinje osv., og for det andre, hvor mye variasjon i disse målingene tolereres av dataene. Mens det er godt kjent at geofysiske data ikke er entydige og kan understøtte flere tolkninger, lider dagens fremgangsmåter for å vurdere denne usikkerheten av et utvalg forskjellige mangler.

Zahuckzi (2007) drøfter strukturell usikkerhet vedrørende et hydrokarbonreservoar. Han nevner fire fremgangsmåter for å oppnå måle ("plukke") usikkerhet. Uheldigvis tillater ikke fremgangsmåten han foreslår tolkeren å samtidig antyde usikkerhet under avbildingen av et geolegeme. Han foreslår en matematisk erstatning for å estimere usikkerhet fra seismisk energi, men denne fremgangsmåten er ikke basert på den underliggende fysikken og kan derfor feilaktig antyde (misrepresent) den virkelige usikkerheten understøttet av dataene. Han foreslår også å forutsette usikkerhet i forhold til en kjent måling ved en brønn, men denne fremgangsmåten gjør det ikke mulig å endre geologisk struktur etter hvert som tolkeren beveger seg bort fra brønnen. Endelig forslår han å utføre tolkninger av de seismiske dataene med flere tolkere, men dette er essensielt a posteriori usikkerhetsestimering, og fremgangsmåten tillater ikke tolkeren å samtidig måle og avbilde usikkerheter og geolegemeplasseringer.

I et annet eksempel beskriver Wellmann og Regenauer-Lieb (2012) en fremgangsmåte hvor måleusikkerhet er tilordnet en modell av undergrunnen. Uheldigvis antar deres fremgangsmåte at usikkerhetsfordelingen har en fastsatt form som varierer med dybde, og tillater ikke tolkeren å bestemme usikkerheten mens trekkene i undergrunnen avbildes. Tacher m fl 2006 angir også en fremgangsmåte for å knytte usikkerhet til 3D-modeller, men deres fremgangsmåte tillater heller ikke tolkeren å bestemme usikkerheten i løpet av tolkingsfasen.

En annen klasse av fremgangsmåter for å estimere usikkerheten i strukturelle modeller dreier seg om å bruke simuleringer og inversjoner til å estimere mengden av feil som tolereres av dataene. For eksempel angir Malinverno m fl (US6549854) en fremgangsmåte for å oppdatere en modell av undergrunnen og usikkerhetsestimatet som kombinerer en innledende modell og usikkerhetsestimat med målte data og en fremoversimulator. Mens fremgangsmåten krever en forutgående usikkerhetsfordeling for den innledende modellen, angir uheldigvis forfatterne ikke en fremgangsmåte for å måle og samle denne usikkerhetsinformasjonen. Gunning m fl (US7254091) angir en fremgangsmåte for å estimere usikkerhet fra seismiske data. Denne fremgangsmåten krever imidlertid resultater fra en inversjon, informasjon vedrørende observerte forkastninger og informasjon fra brønnlogger. Videre estimeres usikkerheten basert på analkyse i etterkant av en mengde tilfeldig genererte realiseringer, ikke målt i løpet av tolkningen. Jones m fl (US5838634) angir en fremgangsmåte for å oppnå en geologisk modell utsatt for geofysiske beskrankninger (inversjon og optimalisering),

Bruun m fl (US2010/0332139) angir et system for å bygge en geologisk modell som tar i bruk usikkerhetsinformasjon. Deres fremgangsmåte krever seismiske data inkludert usikkerhet i transmisjonstid (travel time uncertainty) og en hastighetsmodell inkludert hastighetsusikkerhet. Uheldigvis lærer de ikke hvordan disse usikkerhetene kan måles gjennom tolkning.

Dobin (US2012/0150449) angir et system for å estimere usikkerhet i løpet av tolkning. Uheldigvis innfanger dette systemet den fysiologiske responsen til tolkeren, ikke tolkerens direkte tanker om usikkerheten. Tolkerens fysiologiske respons kan være forutinntatt (tolkeren mener han/hun har rett, mens de faktisk gjør en feil) eller reflekterer eksterne stimuli (stress, miljø osv).

Slik kan en seismisk datamengde generelt understøtte et uendelig antall tolkninger som tilfredsstiller dataene innen en bestemt toleranse. På grunn av dette tas avgjørelser med en svak forståelse for potensielle feil eller usikkerhet i tolkningen. For å håndtere geologisk risiko mer effektivt, kreves en forbedret fremgangsmåte.

Altså er det et formål med denne oppfinnelsen å frembringe midler for å forbedre datamengden brukt til å presentere de seismiske studiene. Dette oppnås som spesifisert i de vedføyde patentkravene.

Således presenteres en løsning som løser problemet formulert ovenfor ved å måle både en beste estimat tolkning av et definert geolegeme og en usikkerhet knyttet til denne tolkningen. Med denne informasjonen kan en simulator brukes til å opprette flere realiseringer av et gitt geolegeme. Disse realiseringene kan brukes til å håndtere geologisk risiko effektivt.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor med henvisning til de vedføyde tegningene , som illustrerer oppfinnelsen ved hjelp av et eksempel. Figur la-ld illustrerer definisjonen av et geolegeme ifølge oppfinnelsen samt bruk av den.

Figur 2 illustrerer prosessen inkludert bruk av geolegemet for tolkning.

Generelt utføres tolkning på seismiske data, og denne oppfinnelsen angår hovedsakelig tolkning av seismiske data. Denne oppfinnelsen er imidlertid generelt anvendelig ved tolkning av alle data eller kart over undergrunnen.

I konvensjonell seismisk tolkning tar brukeren sikte på å avbilde horisonter og forkastninger i undergrunnen. Dette oppnås ved at brukeren ser på seismiske data og markerer et punkt ("plukk") hvor en refleksjon av seismisk energi kan indikere forekomsten av en impedansekontrast ("horisont") i jorden. Diskontinuiteter i horisonter kan gjengi strukturell deformasjon og kan tolkes som forkastninger. Forkastninger plukkes tilsvarende til horisonter, hvor et punkt markeres det tolkeren antar at forkastningen krysser en horisont.

Teknikken er utviklet til punktet hvor sofistikerte algoritmer brukes til å hjelpe med å strømlinjeforme prosessen å plukke horisonter og forkastninger ("auto/ant sporfølgere"). Disse metodene har imidlertid en tendens til å feile i nærvær av mindre enn ideell datakvalitet eller komplisert tektonisk struktur.

Videre gir konvensjonelle arbeidsflyter på sitt beste én enkelt modell ("beste estimat") for undergrunnsstruktur som illustrert i figurene la og lb. Uheldigvis er det en utbredt oppfatning at det er usikkerhet innebygget i dataene. For eksempel er det med konvensjonell seismisk båndbredde umulig å bestemme grensesnittplasseringer i tid til mer enn~l/30 sekunder. Dette kan overføres til usikkerheter i den endelige strukturmodellen. Disse usikkerhetene fanges ikke opp av konvensjonelle arbeidsflyter.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen illustrert i figurene la-ld omfavner usikkerheten som er innebygget i dataene ved å tillate brukeren å fange opp denne informasjonen samtidig som det

beste estimatet plukkes. I figur la illustreres et geolegeme 2 omkring best estimat-koordinaten 1. Geolegemet i figur la er definert i tre, f eks romlige, dimensjoner, men mer komplekse modeller kan også vurderes med henvisning til andre parametre slik som vektorer i skjærbølger. I tillegg er geolegemet 2 i figur la illustrert som et essensielt sirkulært legeme, men usikkerheten kan være forskjellig i forskjellige retninger og dermed resultere i andre former.

Som illustrert i figur lb kan usikkerhetskonvolutten som definerer geolegemet i én retning defineres i forhold til en terskelverdi, hvor størrelsen av konvolutten defineres av at påliteligheten av informasjonen er over en valgt terskel. Denne terskelen kan også beregnes ved å bruke andre midler, f eks ved at den er kobles til andre trekk og deres usikkerheter, prosentvis forskjell fra beste estimerte verdi eller absolutt avstand fra beste estimerte verdier.

I figur lc fremgår at formen og størrelsen til geolegemet kan variere fra punkt til punkt, f eks langs en geologisk formasjon, med varierende størrelser avhengig av usikkerheten som er beregnet for hvert målte punkt.

Forskjellen i geolegemer og deres konvolutter resulterer i flere mulige formasjoner som illustrert i figur ld. En operatør kan dermed tolke dataene innen et område med forskjellige formasjonsformer, hvor sannsynligheten for hver form kan beregnes. Dette frembringer et antall variantmuligheter som operatøren kan bruke ved tolkning av dataene.

Basert på dette kan det vurderes et programvareverktøy hvor tolkeren bruker en "pensel"

("brush") for å tolke geolegemene (horisonter, forkastninger, kontakter osv) i jorden. Penselbredden representerer usikkerheten i beste estimatplukket, og kan justeres løpende av brukeren. Penselformen representerer en sannsynlighetstetthetsfunksjon som beskriver den

relative sannsynligheten for mulige plukk i rom og tid. Penselformer kan omfatte (men er ikke begrenset til) gaussiske funksjoner eller en rektangulær funksjon (uniform fordeling).

Penselens bredde kan enten settes manuelt basert på tolkerens syn på mulige horisont-plasseringer, eller den kan settes automatisk basert på fysiske egenskaper innebygget i dataene. For seismiske data kunne penselbredden reflektere toppfrekvensen av dataene i et vindu nære plukket, for gravitetsdata eller andre potensialfeltdata kunne penselstørrelsen reflektere følsomhets-/oppløsningskjernene ved dybde.

Fordelen med denne fremgangsmåten er at den tillater at flere realiseringer av geolegemer genereres numerisk etter tolkningen, og reflekterer mengden av modeller som alle kan tilfredsstille de geofysiske data. Videre kan dataene utvides til til å beregne et utvalg strukturelle modeller og geofysiske attributter (volum eller horisont) som så kan brukes til å redusere risikoen i operasjonelle avgjørelser tilsvarende.

Figur 2 illustrerer prosessen en pensel som beskrevet ovenfor, hvor en usikkerhetsfordeling er kan frembringes basert på en rektangulær funksjon, en antatt f eks en gaussisk funksjon eller andre funksjoner. Dette kan kombineres med valg gjort av en bruker, f eks forbundet med forståelse av datainnsamling så vel som dataene utledet gjennom prosessen. Fra dette kan et geolegeme og tilsvarende pensel brukes til å velge en ny posisjon i dataene, f eks visualisert på en skjerm. De valgte koordinatene og tilsvarende usikkerhet i dataene registreres, og resultatet kan revideres av brukeren med hensyn til andre trekk på kartet, avgrensing av geolegemet osv. Hvis operatøren finner resultatene utilfredsstillende, kan en ny posisjon og muligens ny usikkerhet velges av operatøren.

Den foreliggende oppfinnelsen frembringer altså en fremgangsmåte for underjordisk tolkning av geologiske formasjoner hvor en måling av koordinatusikkerhet innhentes samtidig med et estimat av best estimat-koordinat. Dette omfatter at en samling målinger som avgrenser et geolegeme utføres, hvor koordinatusikkerheten og best estimat-koordinaten brukes til å generere en sannsynlighetstetthetsfunksjon som representerer de mulige plasseringene av geolegemet. Koordinatene kan referere til sideveis posisjon og tidskoordinat eller sideveis posisjon og dybde i jorden.

Tolkningen foretas basert på an visualisering av de geofysiske data, hvor visualiseringen av geofysiske data omfatter seismiske data, f eks geofysiske data som en modell eller et estimat av undergrunnsegenskaper utledet fra geofysiske målinger. De geofysiske data kan omfatte flere varianter av geofysiske data som fremvises og tolkes samtidig.

Som vist i figur 2, kan brukeren styre usikkerhetsmålingen ved å bruke et verktøy med spesifisert bredde og form ("pensel"), der penselen kan representere en gaussisk fordeling med bredde (i multipler av standardavvik) lik tolkingsusikkerheten, eller en uniform fordeling med bredde lik tolkingsusikkerheten eller en hvilken som helst tilfeldig funksjon som representerer en sannsynlighetsfordeling. Penselbredden kan også settes manuelt av brukeren basert på erfaring eller andre valg som ikke dekkes av resten av systemet, eller, i en foretrukket utførelsesform minst delvis beregnet for å representere innebygget usikkerhet i de geofysiske data, f eks frekvensinnholdet i dataene eller den lokale sensitivitetskjernen.

En spesifikk realisering av et geolegeme genereres ved å bruke den målte usikkerhetsinformasjonen og den best estimerte posisjonen beskrevet med figur la, der den avbildede undergrunnsstrukturen utgjøres av flere uavhengige geolegemer. Dermed kan realiseringen av undergrunnstruktur genereres ved å bruke den målte usikkerhetsinformasjonen og den best estimerte posisjonen for alle geolegemene i området av interesse, utført i en datamaskin, muligens assistert av en bruker gjennom et brukergrensesnitt, f eks en berøringsfølsom skjerm, berøringsfølsomt tastatur, mus eller tilsvarende. Det fremstilte kartet (avbildningen) setter dermed operatøren i stand til å gi tolkninger forbundet med muligheten for oljeproduksjon eller tilsvarende.

For å oppsummere, angår oppfinnelsen altså en fremgangsmåte for å presentere seismisk informasjon innsamlet fra geologiske formasjoner, omfattende trinnene å innsamle informasjon fra en valgt geologisk formasjon som representerer minst én parameter vedrørende formasjonen. Den innsamlede informasjonen fra den geologiske formasjonen analyseres for å frembringe et mål for usikkerheten forbundet med den minst ene parameteren og definere en konvolutt forbundet med usikkerheten til de forskjellige parameterne. Dette rommet definerer et geolegeme som forløper et valgt stykke langs hver parameterdimensjon, f eks definert under en valgt usikkerhet, der usikkerheten velges avhengig av parameter og situasjon.

Parametrene kan fortrinnsvis vedrøre en måling av beste estimatkoordinat og usikkerheten vedrører koordinatusikkerheten som er innfanget samtidig med et koordinatestimat. Koordinatusikkerheten og beste estimatkoordinaten brukes til å generere en sams<y>nli<g>hetstetthetsfiinksjon som representerer de mulige plasseringene av geolegemet.

Koordinaten kan referere til sideveis posisjon og tidskoordinat i innsamlede seismiske data, eller til sideveis posisjon og dybde i jorden, f eks innsamlet fra brønner. Dybdeinformasjon fra brønner kan altså gi mindre usikkerhet og derfor brukes til å frembringe mindre rom for variasjon i den retningen.

Visualiseringen av geofysiske data inkludert seismiske data kan utføres på datamaskinskjermer, utskrifter osv, og kan representeres av en modell eller et estimat av undergrunnsegenskaper utledet fra geofysiske målinger. I visualiseringen kan flere varianter av geofysiske data fremvises og tolkes samtidig.

Systemet for å eksekvere fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også omfatte et brukergrensesnitt, f eks for å gjøre det mulig for operatøren å velge den forhåndsbestemte usikkerhetsverdien eller på andre måter å justere eller overvåke dataene. Som et eksempel kan brukeren inkludere nye målinger fra et brønnhull som reduserer usikkerheten i noen av dataene.

Den forhåndsbestemte verdien kan representeres av en gaussisk fordeling med bredde (i multipler av standardavvik) lik tolkingsusikkerheten, en uniform fordeling med bredde lik tolkingsusikkerheten eller av en hvilken som helst, tilfeldig funksjon som representerer en sannsynlighetsfordeling. Den kan også beregnes for å representerer usikkerhet innebygget i de geofysiske data, representeres ved at den forhåndsbestemte verdien er forbundet med frekvensinnholdet i dataene, eller er forbundet med den lokale sensitivitetskjernen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan brukes til modellering av geologiske eller underjordiske strukturer til å avbilde undergrunnstruktur utgjort av flere uavhengige geolegemer, hvor en spesifikk realisering av undergrunnstruktur genereres ved å bruke den målte usikkerhetsinformasjonen og den best estimerte posisjonen for alle geolegemene inneholdt i området av interesse.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte for å presentere seismisk informasjon innsamlet fra geologiske formasjoner for kartlegging og tolkning av seismisk informasjon, der fremgangsmåten omfatter: å innsamle, via underjordiske boreoperasjoner eller seismiske undersøkelser, informasjon fra en valgt geologisk formasjon som representerer minst én parameter vedrørende formasjonen, å direkte analysere den innsamlede informasjonen fra den geologiske formasjonen for å frembringe et mål for usikkerheten under en valgt grense forbundet med den minst ene parameteren og derved definere et geolegeme som angir det beste estimatet for tolkningen av nevnte minst en parameter og den målte usikkerheten

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor parametrene vedrører en måling av best estimat-koordinat og usikkerheten vedrører koordinatusikkerheten og usikkerheten er relatert til koordinatusikkerheten som er innfanget samtidig med et koordinatestimat.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor koordinatusikkerheten og best estimat-koordinaten brukes til å generere en sannsynlighetstetthetsfunksjon som representerer mulige plasseringer av geolegemet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor koordinaten refererer til sideveis posisjon og tidskoordinat.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor koordinaten refererer til sideveis posisjon og dybde i jorden.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor valg av parametrene forbundet med definisjonen av nevnte geolegeme foretas basert på en visualisering av de geofysiske data.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor visualiseringen av geofysiske data omfatter seismiske data eller seismiske attributtdata.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor visualiseringen av geofysiske data er en modell eller et estimat av undergrunnsegenskaper utledet fra geofysiske målinger.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor flere varianter av geofysiske data fremvises og tolkes samtidig.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den valgte grensen for usikkerhetsverdi er en forhåndsbestemt usikkerhetsverdi som velges gjennom et brukergrensesnitt.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvor den forhåndsbestemte verdien er representert av en gaussisk fordeling med bredde (i multipler av standardavvik) lik tolkingsusikkerheten.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvor den forhåndsbestemte verdien er en uniform fordeling med bredde lik tolkingsusikkerheten.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvor den forhåndsbestemte verdien er en tilfeldig funksjon som representerer en sannsynlighetsfordeling

14. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvor den forhåndsbestemte verdien er beregnet for å representerer usikkerhet innebygget i de geofysiske data.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvor den forhåndsbestemte verdien er forbundet med et bestemt frekvensinnhold i dataene.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvor den forhåndsbestemte verdien er forbundet med en lokal sensitivitetskjerne.

17. Fremgangsmåte modellering av geologiske eller underjordiske strukturer, omfattende å bruke en fremgangsmåte ifølge krav 1 til å avbilde undergrunnstruktur utgjort av flere uavhengige geolegemer.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor en spesifikk realisering av undergrunnstruktur genereres ved å bruke den målte usikkerheten og den best estimerte posisjonen for alle geolegemene inneholdt i området av interesse.