專利名稱：獲取多相介質(zhì)中物理特性的優(yōu)化模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及獲取多相介質(zhì)中物理特性的優(yōu)化模型的方法。
按照本發(fā)明的方法可以對(duì)波傳播涉及的地下區(qū)域的阻抗建模，并且由此獲取底土圖像，從而更加精確地定位產(chǎn)生這些阻抗變化的非連續(xù)性。本發(fā)明適于定位碳?xì)浠衔飪?chǔ)層。
現(xiàn)在眾所周知的是儲(chǔ)層模型的精度和可靠性很大程度上取決于不同性質(zhì)兼容數(shù)據(jù)的綜合，這或多或少與所研究儲(chǔ)層的性質(zhì)相關(guān)。許多調(diào)查表明，地震數(shù)據(jù)能起作用的部分用于把儲(chǔ)存的圖象強(qiáng)制在鉆井所處空間之間。
將地震數(shù)據(jù)綜合入儲(chǔ)層模型的一般方法是根據(jù)地震振幅估計(jì)聲波或彈性波的阻抗并將它們轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)層性質(zhì)。
在各種逆轉(zhuǎn)換算法中，利用先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷募夹g(shù)要求對(duì)數(shù)據(jù)和先驗(yàn)?zāi)Ｐ驮趦?yōu)化中的各種影響的加權(quán)參數(shù)進(jìn)行選擇。
本申請(qǐng)人提交的專利EP-354,112(US-4,972,383)和EP-889,331描述了一種稱為Interwell方法的方法，它可以獲取代表地下區(qū)域聲波阻抗變化的至少二維模型，它與觀測(cè)或測(cè)量得到的數(shù)據(jù)(地質(zhì)數(shù)據(jù)、堆積后地震數(shù)據(jù)或其他通過鉆井獲得的數(shù)據(jù))匹配最好。它包括通過將鉆井?dāng)?shù)據(jù)與已知結(jié)構(gòu)或地層數(shù)據(jù)結(jié)合構(gòu)造先驗(yàn)阻抗模型。特別是沿著地層單元內(nèi)的相關(guān)表面沿著鉆井Kriging已知的阻抗。地震層給出了地層單元的幾何結(jié)構(gòu)并且通過根據(jù)沉積模式跟隨限定的表面完成相關(guān)性(平行于頂層或地面的協(xié)調(diào))。隨后通過考慮測(cè)得的地震振幅更新鉆井間的初始阻抗分布。為此通過使兩項(xiàng)代價(jià)函數(shù)最小迭代完成F＝Fs+Fg，這里Fs為定義為某些指標(biāo)的地震項(xiàng)，其代表從模型獲得的合成軌跡與實(shí)際地震軌跡(堆積前軌跡、堆積后軌跡)振幅的差值的某種范數(shù)；而fg為地理項(xiàng)，它測(cè)量先驗(yàn)?zāi)Ｐ团c標(biāo)準(zhǔn)模型的差值。
優(yōu)化阻抗模型根據(jù)兩項(xiàng)的權(quán)重進(jìn)行折衷。假定這種誤差是隨機(jī)變量，其指數(shù)協(xié)方差為σ2，相關(guān)長度為λ，這些權(quán)重與變換參數(shù)有關(guān)(即Fs與信噪比有關(guān)而Fg與相關(guān)長度λ和關(guān)于先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼`差的方差σ2有關(guān))。
Fs的權(quán)重通常根據(jù)實(shí)際振幅估計(jì)。相反，相關(guān)長度為λ和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ由用戶根據(jù)他對(duì)先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹眯哦榷x。但是由于對(duì)先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹眯哦热Q于數(shù)據(jù)的質(zhì)量、鉆井的數(shù)量和位置以及阻抗場(chǎng)的空間性態(tài)，所以不應(yīng)太過于由經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。
本發(fā)明的方法可以通過變換，借助與介質(zhì)中觀測(cè)或測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致的更為定量的變換參數(shù)特性(例如標(biāo)準(zhǔn)偏差和相關(guān)長度)獲得物理量的優(yōu)化模型，該物理量代表了分層多相介質(zhì)(該介質(zhì)的阻抗與例如在其中傳播的波有關(guān))。通過定義這些參數(shù)的內(nèi)在依賴性，有利于指導(dǎo)解釋者選擇用于參數(shù)所考慮的數(shù)值。最終的模型相對(duì)借助純粹靠經(jīng)驗(yàn)選擇而言得到了改進(jìn)。
它包含從一定數(shù)量介質(zhì)點(diǎn)測(cè)量、記錄或觀測(cè)獲得的已知數(shù)據(jù)構(gòu)造先驗(yàn)?zāi)Ｐ停灰约巴ㄟ^考慮先驗(yàn)?zāi)Ｐ?，根?jù)要尋求的模型與已知數(shù)據(jù)之間的差值使代價(jià)函數(shù)最小化而構(gòu)造優(yōu)化模型。
本方法的特征在于先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臉?gòu)造包括通過用kriging方法處理沿不連續(xù)性(分層方向)方向不同介質(zhì)點(diǎn)物理量已知值之間的協(xié)方差(Cz)得到相關(guān)性，先驗(yàn)?zāi)Ｐ椭形锢砹恐档牟淮_定性與介質(zhì)中沿這些方向的各點(diǎn)相應(yīng)的值有關(guān)，按照控制變換參數(shù)的協(xié)方差模型(Cε)，所述模型包括平穩(wěn)協(xié)方差項(xiàng)(Cz)，它僅僅依賴于該點(diǎn)與非平穩(wěn)協(xié)方差項(xiàng)之間的距離矢量(h)，非平穩(wěn)協(xié)方差項(xiàng)取決于點(diǎn)的位置和分別與其他點(diǎn)之間的距離。
按照第一實(shí)施例，為了比普通先驗(yàn)?zāi)Ｐ透鼮榫_地定義變換參數(shù)，平均協(xié)方差(Cε)被確定和調(diào)整至(已知類型的)平穩(wěn)指數(shù)協(xié)方差模型。
按照第二實(shí)施例，為了獲得變換參數(shù)的局部值(λx，σx)，在所有點(diǎn)上將協(xié)方差項(xiàng)(Cε)調(diào)整至平穩(wěn)指數(shù)模型。
通過以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的描述，可以理解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1A、1B示出了三口鉆井W1、W2和W3附近相關(guān)平面內(nèi)kriging誤差的兩個(gè)協(xié)方差柵格，分別對(duì)應(yīng)兩種不同的距離矢量h，表示不確定協(xié)方差的非平穩(wěn)性質(zhì)；圖2示出了用介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)變換參數(shù)獲得的阻抗模型的實(shí)例；以及圖3示出了借助本發(fā)明方法獲得的阻抗模型實(shí)例，其變換參數(shù)被更好調(diào)整至不確定協(xié)方差的性態(tài)。
由于通過kriging法構(gòu)造先驗(yàn)?zāi)Ｐ停晕覀冄芯苛酥饕刂频刭|(zhì)項(xiàng)Fg權(quán)重的kriging誤差的理論協(xié)方差。在普通kriging法中，如果Z為阻抗場(chǎng)而Z先驗(yàn)為kriging化阻抗場(chǎng)Z*，則誤差表示如下ε(x)＝Z(x)-Z*(x)如果x和y表示介質(zhì)內(nèi)距離為h的兩個(gè)點(diǎn)，則誤差ε(x)的協(xié)方差Cε(x，y)表示如下hCε(x，y)＝Cz(h)-tβ(x)Kβ(x+h)這里K為kriging矩陣，β(x)和β(x+h)為橫坐標(biāo)x和x+h上的kriging權(quán)重，而h為x至y的距離矢量，而tβ為權(quán)重β的轉(zhuǎn)置。
兩點(diǎn)x與y之間的理論誤差協(xié)方差Cε(x，y)以允許構(gòu)造先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某跏糼riging協(xié)方差Cz(h)的形式出現(xiàn)，協(xié)方差大部分是各向同性的并且依賴于距離h，由依賴于距離h和所考慮點(diǎn)x位置的非平穩(wěn)項(xiàng)tβ(x)Kβ(x+h)修正。在遠(yuǎn)離鉆井處，以初始協(xié)方差Cz(h)為主，而隨著靠近鉆井，第二項(xiàng)變得越來越重要。
以下以三口豎井的實(shí)際場(chǎng)例子描述這種性態(tài)。對(duì)于儲(chǔ)層的分層單元，沿基部的平行表面，借助普通的指數(shù)模型(相關(guān)長度為750米，阻抗標(biāo)準(zhǔn)偏差為1122g/cm3.m/s)對(duì)阻抗作kriging化處理。如圖1A和1B所示，計(jì)算兩個(gè)距離矢量的相關(guān)誤差的協(xié)方差。
方法包括選擇與變換過程中綜合的可用數(shù)據(jù)定量兼容的變換參數(shù)。最簡單的途徑無需變換算法修正，包括計(jì)算用于調(diào)整平穩(wěn)指數(shù)協(xié)方差(專家已知的類型)的平均誤差協(xié)方差
以自動(dòng)獲取平均變換參數(shù)
和
另一種方式是通過計(jì)算該點(diǎn)位置x的合適的校正項(xiàng)tβ(x)Kβ(x+h)(它必需加入平穩(wěn)項(xiàng)Cz(h))完成任意點(diǎn)的局部調(diào)整，并且通過借助平穩(wěn)指數(shù)協(xié)方差逼近局部協(xié)方差確定局部變換參數(shù)λ＝λ和σ＝σ。
本方法容易使解釋者采用kriging誤差的空間性態(tài)來調(diào)整分配給地質(zhì)項(xiàng)Fg的權(quán)重。
在上述實(shí)例中，本方法用于建模與傳播的波(彈性波、電磁波等)有關(guān)的阻抗形式。顯然本方法也可以用于建模其他形式的物理量，例如孔隙度、滲透率、飽和度等或與鉆井測(cè)試有關(guān)的量。廣義而言，本方法可以用于專家熟知的貝葉斯型變換模型。
權(quán)利要求
1.一種方法，它可以通過變換獲得代表分層多相介質(zhì)的物理量的優(yōu)化模型，它包含從借助與介質(zhì)中一定數(shù)量點(diǎn)上的測(cè)量、記錄或觀測(cè)獲得的已知數(shù)據(jù)構(gòu)造先驗(yàn)?zāi)Ｐ?，以及通過考慮先驗(yàn)?zāi)Ｐ?，根?jù)要尋求的模型與已知數(shù)據(jù)之間差值使代價(jià)函數(shù)最小化構(gòu)造優(yōu)化模型，其特征在于先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臉?gòu)造包括通過用kriging方法處理沿不連續(xù)性(分層方向)方向不同介質(zhì)點(diǎn)物理量已知值之間的協(xié)方差(Cz)得到相關(guān)性，先驗(yàn)?zāi)Ｐ椭形锢砹恐档牟淮_定性與介質(zhì)中沿這些方向的各點(diǎn)相應(yīng)的值有關(guān)，按照控制變換(λ，σ)參數(shù)的協(xié)方差模型(Cε)，所述模型包括平穩(wěn)協(xié)方差項(xiàng)(Cz)，它僅僅依賴于該點(diǎn)與非平穩(wěn)協(xié)方差項(xiàng)之間的距離矢量(h)，非平穩(wěn)協(xié)方差項(xiàng)取決于點(diǎn)的位置(x)和與其他點(diǎn)之間的距離(h)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于為了定義變換參數(shù)(λ，σ)，確定調(diào)整至平穩(wěn)指數(shù)協(xié)方差模型的平均協(xié)方差(Cε)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于為了定義變換參數(shù)的局部值(λx，σx)，在所有點(diǎn)上將協(xié)方差項(xiàng)(Cε)調(diào)整至平穩(wěn)指數(shù)模型。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于選擇變換參數(shù)以定義與下述公式定義的誤差協(xié)方差模型兼容的變換參數(shù)(λ，σ)Cε(x，y)＝Cz(h)-tβ(x)Kβ(x+h)這里x和y為介質(zhì)內(nèi)距離為h的任意兩點(diǎn)，K為kriging矩陣，β(x)和β(x+h)為橫坐標(biāo)x和x+h上的kriging權(quán)重，而h為兩點(diǎn)之間的距離矢量。
全文摘要
本發(fā)明的方法可以通過變換,借助與介質(zhì)中觀測(cè)或測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致的更為定量的變換參數(shù)特性(例如標(biāo)準(zhǔn)偏差和相關(guān)長度)獲得物理量的優(yōu)化模型,該物理量代表了分層多相介質(zhì)(該介質(zhì)的阻抗與例如在其中傳播的波有關(guān))。通過定義這些參數(shù)的內(nèi)在依賴性,有利于指導(dǎo)解釋者選擇用于參數(shù)所考慮的數(shù)值。最終的模型相對(duì)借助于純粹經(jīng)驗(yàn)選擇而言得到了改進(jìn)。
文檔編號(hào)G01V1/28GK1271863SQ0010682
公開日2000年11月1日 申請(qǐng)日期2000年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月16日
發(fā)明者F·富尼耶, J·J·魯瓦耶 申請(qǐng)人:法國石油研究所