В этой заявке заявляется приоритет ранее поданных заявок на патент США 08/980956, 08/980958 и 08/989957, которые были все поданы 1 декабря 1997 г. и соответственно имеют названия "Способ для создания, проверки и модификации геологических моделей подповерхностных зон" (METHOD FOR CREATING TESTING, AND MODIFYING GEOLOGICAL SUBSURFACE MODELS), "Устройство для создания, проверки и модификации геологических моделей подповерхностных зон" (APPARATUS FOR CREATING TESTING, AND MODIFYING GEOLOGICAL SUBSURFACE MODELS) и "Промышленное изделие для создания, проверки и модификации геологических моделей подповерхностных зон" (ARTICLE OF MANUFACTURE FOR CREATING TESTING, AND MODIFYING GEOLOGICAL SUBSURFACE MODELS).
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
Аспекты настоящего изобретения вытекают из областей геологии, географии, геофизики, прикладной математики, вычислительной техники, разработки программного обеспечения и эргономики (поскольку она связана с конструированием компьютерных интерфейсов). В частности, настоящее изобретение относится к основанным на применении компьютеров способам, которые помогают геологам (или специалистам других профессий) в разработке, модификации и проверке геологически удовлетворительной модели (геологически удовлетворительных моделей) подповерхностной зоны с использованием географических, буровых, сейсмических и геологических данных об аналогах, а также известных принципов геологии и геофизики.
Уровень техники
Геологи часто вынуждены строить модели для облегчения эффективной добычи углеводородов или полезных ископаемых из подповерхностной зоны или для контроля загрязняющих примесей в подповерхностных пластах. Проблема при построении таких моделей заключается в том, что обычно имеет место либо рассеяние, либо низкое разрешение при отборе проб подповерхностных геологических образований посредством измерений в стволе скважины или геофизических измерений на поверхности. Кроме того, измеренные свойства зачастую не представляют непосредственный интерес для человека, пытающегося построить модель (например, сейсмические измерения являются откликами на изменения акустического полного сопротивления, тогда как ученому-геологу может понадобиться построить модель проницаемости в пределах подповерхностной зоны). И хотя необходим большой объем знаний, касающихся "интерпретации" данных бурового журнала, сейсмических и других геофизических данных (см., например, О. Серра, "Данные по осадочным породам из журналов техосмотра талевых канатов", публикация M-081030/SMP-7008 фирмы "Шлюмбергер Текникал Сервисес", 1985 (О. Serra, Sedimentary Environments from Wireline Logs", Schlumberger Technical Services Publication M-081030/SMP-7008 (1985)), реальность такова, что эта деятельность по "интерпретации" неизбежно связана с суждениями опытных ученых-геологов.
Таким образом, обычно приходится объединять возможные измерения с геологическими знаниями (т.е. знаниями, которыми обычно обладают геологические "эксперты"), чтобы оценить распределение представляющих интерес параметров в подповерхностной зоне. Однако, этот процесс, по меньшей мере, на современном практическом уровне является сложным. По этой причине, основываясь на аналогиях с хорошо изученными подповерхностными геологическими образованиями или их обнажениями (выходами на поверхность), человек будет делать предположения о распределении геофизических параметров интересующего геологического образования. См. , например, Т.Дрейер, "Геометрия и фации крупномасштабных блоков течения в последовательностях веерных треугольных фронтов, доминирующих в речных отложениях" в сборнике "Достижения в геологии пластов" под редакцией М. Эштона, специальная публикация Геологического общества, 69, cc. 135-174 (1993) (Т.Dreyer, Geometry and Facies of Large-Scale Flow Units in Fluvial-Dominated Fan-Delta- Front Sequences, in M. Ashton (Ed.), Advances in Reservoir Geology, Geological Society Special Publication, 69, 135-174 (1993)). При надлежащем применении этот способ "обоснования по аналогии" может позволить ученому предсказать неизвестные интересующие свойства на основании имеющегося замера (имеющихся замеров) и предположений о характере геологического образования (например, если оно по профилю сходно с некоторым известным геологическим образованием).
Однако, помимо затрат времени и зависимости от наличия подходящих геологических "экспертов", этот метод согласования с аналогичными геологическими образованиями страдает и некоторыми проблемами. В частности, как отмечено в литературе, например, И.Д.Брайант и С.С.Флинт, "Количественное упругое геологическое моделирование пластов: Проблемы и перспективы" в сборнике "Геологическое моделирование углеводородоносных пластов и аналоги обнажений", под редакцией С.С. Флинта и И.Д. Брайанта, специальная публикация Международной ассоциации седиментологов, 15, cc.3-20 (1993) (I.D.Bryant and S. S. Flint, Quantitative Elastic Reservoir Geological Modeling: Problems and Perspectives, in S.S.Flint I.D.Bryant (Eds.), Geological Modeling of Hydrocarbon Reservoirs and Outcrop Analogues, International Association of Sedimentologists Special Publication, 15, 3-20 (1993)), и Дж. Александер, "Дискуссия по применению аналогов для геологии пластов" (J. Alexander, A Discussion on the Use of Analogues for Reservoir Geology) в сборнике "Достижения в геологии пластов" под редакцией М. Эштона, специальная публикация геологического общества, 69, cc.175-194 (1993), трудно
1) гарантировать, что выбранный аналог подходит для данного подповерхностного геологического образования и
2) промасштабировать информацию об аналоге для обеспечения наилучшего соответствия с интересующей информацией.
В настоящее время нет систематических, строгих и эффективных способов масштабирования пространственной статистики "информации об аналоге" для обеспечения наилучшего соответствия со статистикой интересующего геологического образования или пласта. И даже после создания исходной "аналогичной" модели нет систематического, строгого и эффективного способа верификации (определения достоверности) или проверки модели.
Общей теме геологического моделирования посвящен ряд известных патентов. В патенте США 4646240 "Способ и устройство для определения геологических фаций" (METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING GEOLOGICAL FACIES) описан способ автоматического определения литологических фаций по данным буровых журналов.
В патенте США 5012675 "Объединение многочисленных переменных картографирования для разведки нефти и газа" (INTEGRATION MULTIPLE MAPPING VARIABLES FOR OIL AND GAS EXPLORATION) описан способ объединения данных геологической съемки (например, топографической, батиметрической, свободной аэро-, гравиметрической по методу Бугьера (Bouguer), магнитной, электромагнитной, геохимической, радиоактивной, температурной, биотической, геологической и других (не сейсмических и не основанных на данных буровых журналов) съемок) для локализации особенностей подповерхностной зоны, полезных для разведки полезных ископаемых.
В патенте США 4648268 "Способ определения гомогенных зон пласта вдоль ствола скважины на основе буровых журналов" (METHOD OF DEFINING HOMOGENEOUS ROCK FORMATION ZONES ALONG A BOREHOLE ON THE BASIS OF LOGS) описан способ обработки данных буровых журналов для определения границ геологического образования горной породы вдоль ствола скважины.
В патенте США 4937747 "Итеративная обработка откликов, полученных на основе бурового журнала, и других данных образования с применением размыкающих кластеров и дискриминантной функции" (ITERATIVE DISJOINT CLUSTER AND DISCRIMINANT FUNCTION PROCESSING OF FORMATION LOG RESPONSES AND OTHER DATA) описан основанный на анализе кластеров способ обработки данных буровых журналов для расчета классификаций подповерхностных пород по данным буровых журналов.
В патенте США 4991095 "Способ трехмерного математического моделирования подземных объемов" (PROCESS FOR THREE-DIMENSIONAL MATHEMATICAL MODELING OF UNDERGROUND VOLUMES) описан способ моделирования подповерхностных зон с использованием регулярной сетки в плоскости "долгота-широта" и произвольного разрешения в направлении глубины.
В патентах США 5761136 "Способ получения сейсмических изображений измерения и оценки трехмерных подземных объектов, имеющих общий импеданс" (PROCESS FOR SEISMIC IMAGING MEASUREMENT AND EVALUATION OF THREE-DIMENSIONAL SUBTERRANIAN COMMON-IMPEDANCE OBJECTS), 5475589 "Система для оценки литологии и свойств сейсмической последовательности и для оценки риска, связанного с прогнозированием потенциального углеводородоносного пласта, уплотнения, ловушки или источника" (SYSTEM FOR EVALUATING SEISMIC SEQUENCE LITHOLOGY AND PROPERTY, AND FOR EVALUATING RISK ASSOCIATED WITH PREDICTING POTENTIAL HYDROCARBON RESERVOIR, SEAL, TRAP OR SOURCE) "Способ сейсмического литологического моделирования" (METHOD FOR SEISMIC LITHOLOGIC MODELING) описаны способы построения изображений и/или моделей подповерхностной зоны по сейсмическим данным.
В патенте США 5671344 "Способ и отображения N-мерных данных в N-1-мерном формате (PROCESS FOR DISPLAYING N DIMENSIONAL DATA IN AN N-1 DIMENSIONAL FORMAT) описан способ отображения трехмерных сейсмических данных на дисплее компьютера.
Ни один из этих известных подходов, как в отдельности, так и в совокупности, не посвящен потребности разработки интерактивной системы, которая дает квалифицированному ученому-геологу возможность создавать и оценивать многочисленные альтернативные модели, состоящие из геологически правдоподобных пространственных объектов, и одновременно просматривать уместные части большой базы данных, содержащей географические и геофизические данные. Настоящее изобретение, описываемое ниже, посвящено этим и другим потребностям.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В общих чертах и без какого-либо ограничения один аспект изобретения относится к компьютерно-реализуемым способам (и/или устройствам на основе компьютеров) создания моделей подповерхностных зон, например заключающимся в том, что выбирают район мира, подлежащий моделированию, обеспечивают геофизические и географические данные, соответствующие выбранному району, обеспечивают архив известных географических структур, обеспечивают интерфейс, который позволяет пользователю создавать модель подповерхностной зоны идентифицированного района. Интерфейс позволяет пользователю, например, избирательно просматривать часть географических и/или геофизических данных, выбирать некоторую структуру из архива, преобразовывать выбранную структуру в соответствии с географическими или геофизическими данными и повторять любой или все из этих этапов для создания модели подповерхностной зоны. Способ может также включать контроль модели подповерхностной зоны на несоответствия с географическими и/или геофизическими данными и сообщение о несоответствиях, если они есть, пользователю. Такой контроль может включать в себя операции контроля на основе как индукции, так и дедукции. Кроме того, модель можно контролировать на внутренние несоответствия.
Снова в общих чертах и без какого-либо ограничения, другой аспект настоящего изобретения относится к компьютерно-реализуемым способам (и/или устройствам на основе компьютеров) интерактивного создания геологических моделей подповерхностных зон, например заключающимся в том, что идентифицируют район мира, подповерхностная зона которого подлежит моделированию, создают множество гипотез, связанных с геологией идентифицированного района, проверяют одну или более гипотез и модифицируют одну или более гипотез. Любая гипотеза может иметь одну или более подгипотез, создавая тем самым древообразную иерархию. Гипотезу (и подгипотезы) в пределах одного и того же дерева предпочтительно проверяют на внутреннее соответствие. Гипотезы можно проверять на основе как индукции, так и дедукции. Каждая гипотеза предпочтительно включает в себя информацию, идентифицирующую часть подповерхностной зоны, и информацию, касающуюся, по меньшей мере, одного свойства, связанного с идентифицированной частью. Гипотезу можно подтвердить методом индукции и сравнения с сейсмическими данными, данными буровых журналов и/или текущими данными, или путем проведения геофизического моделирования. Гипотезу также можно проверять на основе дедукции для противопоставления другим гипотезам.
Снова в общих чертах и без какого-либо ограничения, еще один аспект настоящего изобретения относится к компьютерно-реализуемым способам (и/или устройствам на основе компьютеров) управления геологическими гипотезами, например заключающимся в том, что обеспечивают интерфейс пользователя для создания гипотез, осуществляют иерархическую организацию гипотез с получением совокупности древообразных структур, осуществляют реорганизацию древообразных структур в соответствии с указаниями пользователя, и поддерживают иерархическое внутреннее соответствие между гипотезами. Каждая гипотеза является либо корневой гипотезой (и в этом случае у нее нет порождающей гипотезы) или подгипотезой другой гипотезы (порождающей гипотезы). Подгипотеза предпочтительно содержит информацию о порождающей ее гипотезе, а также дополнительную информацию. Гипотеза может идентифицировать или характеризовать систему отложений или стратиграфическую последовательность для некоторого заданного интервала. Гипотезы можно исключать или реорганизовывать в иерархии. Иерархическое внутреннее соответствие можно поддерживать, гарантируя, что для каждой пары порождающей гипотезы и подгипотезы информация, содержащаяся в подгипотезе, не является логически не соответствующей информации, содержащейся в порождающей гипотезе.
Снова в общих чертах и без какого-либо ограничения, еще один аспект настоящего изобретения относится к компьютерно-реализуемым способам (или устройствам на основе компьютеров) обеспечения информации для создания геологических моделей, например заключающимся в следующем.
Для выбранного района мира избирательно отображают под управлением пользователя выбранные части географических данных из выбранного района, геофизические данные из выбранного района и архивные данные из других районов. Географические данные могут включать в себя, например, аэрофотоснимки, двумерные фотоснимки обнажении (выходов на поверхность), трехмерные текстуры обнажении, фотоснимки керна, политические границы и тонкие участки. Геофизические данные могут включать в себя, например, сейсмические данные, текстурные диаграммы, буровые журналы, вертикальные сейсмические профили и данные проникающего радарного сканирования грунта. Архивные данные могут включать в себя, например, любые из вышеуказанных данных, а также сведения о поверхностях, геометрических характеристиках и телах замкнутой формы, описания фаций, сведения из области биостратиграфии и палеографии. Настоящее изобретение заключает в себе и промышленное изделие для использования в связи с компьютером и содержит считываемый компьютером носитель данных, на котором записана программа, которая дает пользователю компьютера возможность выполнять вышеупомянутую программу для осуществления в интерактивним режиме а) отображения данных, полученных из подповерхностной зоны, б) выбора объекта из множества разных трехмерных объектов, в) размещение выбранного трехмерного объекта в модели подповерхностной зоны, и г) преобразование выбранного трехмерного объекта для получения согласования с данными, полученными из подповерхностной зоны.
Преимущества настоящего изобретения включают в себя повышенную производительность при создании геологических моделей и повышенную точность самих моделей. В результате превосходной точности моделирования улучшаются также размещение скважин и прогнозирование добычи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах изображен один конкретный вариант осуществления изобретения, причем этот комплект носит иллюстративный (а не исключительный или ограничительный) характер.
Фиг.1 изображает всю работу системы "КиберГеолог";
фиг.2-3 более подробно изображают избранные элементы, показанные на фиг. 1;
фиг.4-9 изображают возможные различные состояния интерфейса пользователя системы "КиберГеолог".
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение описано со ссылкой на предпочтительный конкретный вариант осуществления "КиберГеолог". "КиберГеолог" - это компьютерно-реализуемая система. Она включает в себя множество команд, занесенных на считываемый компьютером носитель (включая, но не ограничиваясь ими, запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) или другие твердотельные носители и/или магнитные, магнитооптические или оптические устройства), которые заставляют компьютер (любого типа, включая, но не ограничиваясь ими, миниатюрные портативные ("карманные") компьютерные устройства, так называемые персональные цифровые секретари (ПЦС), персональные компьютеры (ПК), автоматизированные рабочие места разработчиков, миникомпьютеры, главные компьютеры вычислительных центров и суперкомпьютеры) обрабатывать данные, отображающие геологические и/или геофизические явления, в соответствии с изобретением.
"КиберГеолог" является интерактивной системой, предназначенной для того, чтобы помочь ученому-геологу в интерпретации геофизических (и других) данных и облегчить построение трехмерных геологических моделей на основе такой интерпретации. Поэтому, как показано на фиг.1, "КиберГеолог" включает в себя интерфейс 210 пользователя. Интерфейс 210 пользователя включает в себя графический дисплей (любого типа, включая, но не ограничиваясь ими, дисплей с электронно-лучевой трубкой, плоскопанельный дисплей, проекционное устройство или применяемое с дисплейными (стереоскопическими) очками устройство, позволяющее создавать виртуальную реальность), устройство ввода для пользователя (любого типа, включая, но не ограничиваясь ими, клавиатуру, мышь, другое указательное устройство, систему распознавания речи или другое биометрическое устройство) и команды, которые заставляют систему "КиберГеолог" составлять надлежащие отображения (примеры которых приведены на фиг.4-9) и реагировать в соответствии с командами пользователя.
"КиберГеолог" воплощает фундаментально новый подход к геологии. В сущности, "КиберГеолог" - это набор инструментальных средств для использования геологами в процессе принятия решений о добыче нефти и газа. Пользователь "КиберГеолога" обладает возможностью делать прогноз, находясь вдали от ствола скважины. Эти прогнозы удается сделать, во-первых, с помощью знания геологии, а во-вторых, с помощью инструментов, позволяющих геологам обогащать свой опыт другими данными.
В естественных условиях углеводороды залегают в осадочных породах, которые являются гетерогенными и находятся в отдельных залежах. Вот почему важна геология. Если бы осадочные породы появлялись в простых однородных слоях, то геология была бы не нужна для добычи. Но отдельные залежи (в которых залегают углеводороды) образуются отложениями древних рек и отлогих морских берегов, которые, например, погрузились в грунт из-за длившегося миллионы лет осадконакопления и деформированы из-за горообразования, а также более или менее изолированы. Отдельные залежи могут создаваться разломами. Сейсмические измерения зачастую не обладают достаточным разрешением для получения контуров отдельных залежей; зачастую стволов скважин слишком мало и они очень далеки друг от друга. Границы этих отдельных залежей управляют путями протекания жидкостей (и газов) во время добычи. Геолог, всю жизнь отработавший на реках и отлогих морских берегах и наиболее натренированный для определения границ отдельных залежей (в целях принятия решений), в настоящее время не имеет инструмента для этого.
"КиберГеолог" - это инструмент, который помогает геологу в определении границ и путей протекания, облегчая таким образом эффективное размещение скважин в сложных пластах.
Теперь обратимся к фиг.1, где отображена вся работа системы "КиберГеолог". (Примечание. Хотя на фиг.1-3 показаны некоторые стрелки, изображающие возможный порядок действий всей системы "КиберГеолог", на самом деле это не означает требование реализации различных модулей или функций в каком-то конкретном порядке, наоборот, интерфейс 210 пользователя является гибким и позволяет пользователю "проходить" по модулям в любом порядке). Пользуясь интерфейсом 210, пользователь выбирает свой проект с помощью администратора 300 проекта. Проект, в основном, охватывает определенный район поверхности (и/или подповерхностную зону) Земли вместе с набором интерпретаций (или гипотез), связанных с геологическими свойствами в этом определенном районе. Если раньше уже существовал какой-либо проект, то разрабатываемый проект может включать в себя множество ранее созданных гипотез. В отличие от этого, в случае нового проекта есть пустое место с географическими (например, аэрофотоснимками поверхности и топологическими картами) и геофизическими (например, сейсмическими 820, дебитовыми 830 и буровыми 840) данными.
Как показано на фиг.2, инициирование 310 проекта в иллюстрируемом примере включает идентификацию 311 пользователя, присвоение 312 названия проекту и постановку 313 задачи. Затем система генерирует виртуально реальную модель подповерхностной зоны, в соответствии с которой пользователь ведет свою деятельность по интерпретации.
Генерирование 320 виртуальной подповерхностной зоны в иллюстрируемом примере включает получение 321 географических данных из базы данных, преобразование 322 географических данных в подходящую форму для отображения и манипулирования посредством интерфейса пользователя, получение 323 геофизических данных подповерхностной зоны, преобразование 324 данных подповерхностной зоны для использования интерфейсом и печать 325 данных, включающую только те из них, которые пользователь хочет включить в распечатку. Как правило, следующий этап подразумевает различные определяемые пользователем цели для просмотра 330 в интерфейсе, причем этот этап в изображенном примере включает установку 331 камер и демонстрационных окон (и/или модификацию 332 камер и демонстрационных окон).
Как показано на фиг.3, администратор 400 гипотез обеспечивает базу для интерпретации (а значит и моделирования) подповерхностного мира. Имея в виду различные цели, пользователь создает (или обосновывает) гипотезу. В "КиберГеологе" гипотезы создаются и управляются в древообразных структурах. Таким образом, гипотезы естественно организуются в подмножества. Любая гипотеза может иметь одну или более подгипотез, каждая из которых также может иметь одну или более подгипотез, и т.д.
Гипотеза присваивает интерпретацию (т.е. одно или более свойств) району пространства ("интервалу") в виртуальной подповерхностной зоне. Генерирование гипотезы начинается инициированием 410 гипотезы. Как показано на фиг. 3, инициирование гипотезы в изображаемом примере включает создание 411 записи (или метки) для гипотезы, идентификацию (или описание) 412 гипотезы и просмотр 413 иерархии для размещения гипотезы на соответствующем ей месте в иерархии.
Затем пользователь, как правило, задает интервал, которому будет принадлежать гипотеза. На этом этапе 420 просматривают 421 геофизические данные, и пользователь выбирает 422 интересующий интервал для интерпретации.
Интерпретация 430 выбранного интервала в изображаемом примере включает идентификацию 431 системы отложений и/или интерпретацию 432 стратиграфической последовательности в выбранном интервале. Интерпретацию 430 осуществляет в интерактивном режиме пользователь; он или она работает с интерфейсом, чтобы отобразить географические или геофизические данные подходящим образом для выявления свойства или признака, на основании которого делается интерпретация.
Как только гипотеза сформулирована, ее предпочтительно подвергают немедленному контролю 440 на соответствие, результаты которого сообщают пользователю. В "КиберГеологе" контроль 440 на соответствие в изображаемом примере включает контроль 441 посредством дедуктивной логики (например, для гарантии самосоответствия между порождающей и порожденной гипотезами) или контроль 442 методом индукции (например, применительно к геофизическим данным).
Вообще говоря, дедукция - это переход от общего к частному. Ряд хорошо известных геологических правил сами способствуют применению дедукции, например закон Уолтера (Walther) "Различные отложения зоны одинаковых фаций, а также общее количество породы зоны отличающихся фаций образовались друг за другом в пространстве, а в коркообразном профиле мы можем увидеть их лежащими сверху друг друга. Основное условие важности "дальнего" подхода как раз и заключается в том, что накладываться друг на друга могут главным образом только те фации и зоны фаций, которые можно наблюдать друг за другом в данный момент. " (О. Серра, 1985, с.49). Кроме того, в связи с электрофациями, правило неперекрестных корреляций "слои оседают один поверх другого, так что они могут выдавливаться, но не могут пересекаться" (О.Серра, 1985, сс. 187-188) обеспечивает основу для дедуктивного контроля правдоподобия последовательности электрофаций.
С другой стороны, индукция - это, как правило, переход от частного к общему. Например, пользователь может исходя из характеристик, приведенных в буровых журналах, сделать вывод "по индукции", что заданный интервал представляет собой песчаник, связывая таким образом конкретный случай (например, конкретную характеристику, приведенную в буровом журнале) с более общим (например, с песчаниками). Другие примеры выводов по индукции приведены в вышеупомянутом патенте 4646240 (cм. патент США 4646240 со строки 34 в колонке 29 по строку 61 в колонке 31).
Правила дедукции можно использовать для контроля выводов, сделанных по индукции. Например, предположим, что пользователь по индукции сделал вывод о содержании глины в данном районе. Предположим также, что независимо от данных, рассматриваемых пользователем, база данных содержит данные гамма-излучения, и что данные гамма-излучения показывают наличие низкоуровневого плато в интересующем районе. В этот момент можно использовать дедуктивное применение известных правил интерпретации гамма-излучения (см., например, патент США 4646240, "Правило 008") для определения достоверности гипотезы о содержании глины.
Как только гипотеза проходит эти этапы контроля на внутреннее соответствие, пользователь, как правило переходит к галерее 500. Галерея 500 обеспечивает интерфейс для базы данных, содержащей геологические и географические архивные данные, включая, но не ограничиваясь ими, географические данные (такие, как аэрофотоснимки), геологические данные (такие, как двумерные фотоснимки обнажении (выходов на поверхность), трехмерные текстуры обнажении, снимки керна и тонкие участки), геофизические данные (такие, как сейсмические данные, текстурные диаграммы, буровые журналы, вертикальные сейсмические профили и данные проникающего радарного сканирования грунта) и архивные данные, например, геометрические объекты или модели (такие, как поверхности, геометрические характеристики и тела замкнутой формы) или другие геологические данные (такие, как описания фаций, сведения из области биостратиграфии и палеографии).
В галерее существуют две основные задачи. Первая - это выбор модели, а вторая - выбор объектов для помещения в трехмерный мир подповерхностной зоны. Пользователь, как правило, будет входить в галерею 500 с некоторой долей данных и просматривать 510 архивную галерею в поисках примеров объектов, подходящих к данным, которые при надлежащем согласовании могут давать надлежащее совпадение с поступающими данными, или пользователь может войти без данных и захотеть просмотреть все объекты, родовые или согласованные, и выбрать один. Галерея 500 предпочтительно организована в виде подмножеств связанных объектов; таким образом, просмотр галереи может подразумевать выбор 520 подмножества и просмотр его содержимого. Пользователь может затем просмотреть 530 реализацию выбранного объекта в устройстве, обеспечивающем трехмерный (объемный) просмотр. Сразу же после выбора 540 шаблона пользователь может переходить к инструментальному пакету 600.
Инструментальный пакет 600 позволяет пользователю работать в интерактивном режиме с изменяющимися типами данных в трехмерном пространстве и в точном масштабе. Это позволяет пользователю влиять на данные, а не обобщать их. Преследуются две цели: первая - это трехмерная интерпретация, а вторая - это построение модели.
Назначение инструментального пакета заключается в том, чтобы позволить пользователю работать в интерактивном режиме с масштабами и манипулировать моделями в однородном трехмерном контексте. Данные из проекта можно отображать в связи с трехмерным изображением шаблона. Пользователь избирательно просматривает данные в масштабах, находящихся в диапазоне от сантиметров до километров. Устройство просмотра инструментального пакета позволяет пользователю работать в интерактивной режиме с данными проекта, используя набор инструментов. Эти инструменты выполняют следующие функции: обработку изображений сейсмического объема, выбор типов данных и представление их для каждой скважины или каждого проекта, управление камерами, одномерное увеличение и т. д. Еще один набор инструментов позволяет пользователю осуществлять интерпретационные изменения и деформации.
Используя эти инструменты, пользователь может попытаться согласовать 610 архивный шаблон с данными проекта. Как правило, этот процесс будет обуславливать несколько модификаций или преобразований 620 шаблона для достижения приемлемого соответствия.
Обратимся теперь к фиг.4, которая изображает интерфейс 210 пользователя в том виде, в каком он должен быть вскоре после инициализации проекта. Навигационное окно 211 позволяет пользователю вызывать функции проекта, геологии, архива, свода, инструментального пакета и искателя пути. Командное окно 213 показывает предысторию 213а-1 команд, выданных в "КиберГеолог", и обеспечивает поле 213а-2 ввода, с помощью которого обученный пользователь может работать с системой в режиме командной строки. Информационное окно 212а отображает предысторию диагностических и/или ответных сообщений, указывающих состояние, из "КиберГеолога". Проектное окно 214 обеспечивает множество меню и/или форм для выбора проекта, его инициализации или управления им. А окно 215 отображает выбранную визуализацию виртуальной подповерхностной зоны.
В окне 215 изображен возможный трехмерный сейсмический объем 215а и множество стволов скважин 215b. Список 213а-1 предыстории командного окна показывает, что пользователь выбрал ячейки из проекта "Бунсвилль", загрузил эти данные и задал положение или направление камер для просмотра окна 215. Информация о состоянии, отображенная в информационном окне 212а, подтверждает успешное завершение выполнения "КиберГеологом" этой последовательности команд выбора, загрузки и расположения.
Обратимся теперь к фиг. 5, которая изображает еще один возможный вид интерфейса 210 "КиберГеолога". Здесь навигационное окно 211b появляется в компактной форме, но по-прежнему обеспечивает те же функциональные возможности, что и окно 211. Изображение виртуальной подповерхностной зоны в окне 215 теперь частично скрыто за другими окнами. (Примечание: пользователь полностью управляет их расположением друг за другом в любой требуемой конфигурации, например, для того, чтобы одновременно отображать географические, геофизические, буровые, архивные данные и/или данные о состоянии проекта в любом требуемом сочетании).
Командное окно 213b показывает, что пользователь выбрал скважину 217 (т. е. скважину "по 18d") из виртуальной подповерхностной зоны, отображаемой в окне 215, и информационное окно 212b подтверждает этот выбор. Командное окно 213b также выявляет, что пользователь вызвал "геологический" инструмент инструментального пакета, и информационное окно 212b опять подтверждает вызов геологического элемента и параметры его вызова.
Окно 421 иллюстрирует один аспект интерфейса геологических инструментов. Глубина представляется вдоль вертикального размера, и бегунок (скользящий маркер) 423а глубины позволяет пользователю выбрать глубину для отображения. Множество других бегунков 423b-e обеспечивают управление другими отображаемыми параметрами.
Геологическое окно 421 включает в себя ряд располагаемых бок-о-бок возможных следов 424a-d. (И опять число и тип этих следов изменяются всегда под управлением пользователя. Показанные следы - это просто пример).
След 424а отображает возможный участок УПМГП-изображения. (Устройство для получения микроизображений геологических пластов (УПМГП), представляющее торговую марку фирмы "Шлюмбергер", - это резистивный прибор для получения изображений стволов скважин. След 424а может в альтернативном варианте содержать любой тип данных о стволе скважины. Задача состоит в том, чтобы обеспечить пользователю возможность эффективного разбиения скважин для сосредоточения внимания на малой подчасти объема информации). Поскольку УПМГП-изображения имеют азимутальное разрешение, бегунок 423b обеспечивает средство выбора ориентации изображения следа 424а.
Общая характеристика данных о скважине такова, что на значительных глубинах она зачастую слишком сильно изменяется для получения значимого визуального изображения, основанного на контрастах. Это явление очевидно просматривается в следе 424а, где между глубинами 422а и 422d изображение является, по существу, белым. "КиберГеолог" обеспечивает инструмент повторной нормализации, с помощью которого участки данных можно повторно нормализовать и отображать с максимальным контрастом для поддержки задачи интерпретации. След 424b отображает повторно нормализованную часть (т.е. между глубинами 422а и 422d) УПМГП-изображения следа 424а. (Повторная нормализация является лишь одним из множества улучшающих и обрабатывающих изображение инструментов в комплекте инструментов "КиберГеолога". Предусмотрены также другие операции, такие как внутреннее разбиение, характеристика размеров зерен и последовательная стратиграфия).
Как видно из фиг.5, повторно нормализованное изображение 424b выявляет ряд возможностей интерпретации. Используя изображения, а также любые другие данные, которые хочет учесть пользователь, ученый-геолог может начать процесс выдвижения гипотез о наклонах и других признаках подповерхностной зоны. Фиг.5 изображает несколько гипотез (например, 425a-b), касающихся наклонов в фациях геологического образования.
Следы 424c-d представляют собой иллюстрацию дополнительных гипотез, касающихся изображенного участка скважины. Как можно заметить на следе 424с, пользователь гипотетически идентифицировал два участка 426а-b как вытянутые песчаные отмели (косы) в извилистой реке и идентифицировал литологию косы 426b как песчаник. Пользователь может продолжить этот процесс создания гипотез, изменяя окна данных (т.е. проводя повторную нормализацию, выбор и просмотр других типов данных буровых журналов, если они есть, поиск данных о кернах и т. д. ), создавая альтернативные гипотезы, исключая недостоверные гипотезы и т. д. столько времени, сколько нужно. Затем после того, как пользователь достиг удовлетворительного, самодостаточного набора гипотез, он или она потом перейдет к следующему этапу - идентификации подходящего аналога (подходящих аналогов) для интересующего района (интересующих районов).
Обратимся теперь к фиг. 6, которая изображает еще один возможный вид интерфейса 210 "КиберГеолога". Как показано в командном окне 213с и подтверждается информационным окном 212с, пользователь запросил архивную галерею 500 и вызвал окно 550 галереи для отображения найденных данных об аналогах.
Окно 550 галереи обеспечивает изображающее средство для прохождения по архиву геологических данных об аналогах. В окне 550 видно множество выбираемых пиктограммных изображений (например, 551a-d), каждое из которых предпочтительно соответствует трехмерному архивному объекту. Эти архивные объекты могут включать в себя как примеры из природы (например, 551a-d), так и геометрические модели (например, 551е).
Окно 550 галереи также обеспечивает визуальный интерфейс для поиска в архиве с целью нахождения интересующих структур. В режиме перелистывания и/или поиска каждая из пиктограмм (например, 551а-е) окна 550 галереи позволяет пользователю осуществлять выборку уместных (например, географически или геологически аналогичных) структур из архива, которые затем отображаются в форме пиктограммы, позволяя проводить дальнейший выбор и поиск. В альтернативном варианте пользователь может осуществлять поиск в архиве или перелистывать его, вводя запросы поиска в командном окне 213с, результаты чего опять отображаются в окне 550 галереи.
После поиска в архиве и/или перелистывания его с помощью окна 550 галереи пользователь может выбрать конкретную структуру (например, пиктограмму 552) для более подробной проверки. Обратимся теперь к фиг. 7, которая изображает дополнительный возможный вид интерфейса 210 "КиберГеолога", в котором пользователь выбрал пиктограмму 552 (см. фиг.6) для дальнейшей проверки. Как показано в командном окне 213с (и подтверждается в информационном окне 212d), пользователь выбрал архивный объект (обозначенный "Рио-Пуэрко") для подробной проверки в окне 553.
Окно 553 обеспечивает полный набор визуальных средств управления, позволяя таким образом пользователю рассмотреть любой аспект имеющейся трехмерной детали изображения. Среди изображенных средств управления имеются набор средств 554а управления графическим редактором (которые управляют расположением, масштабированием и т.д.) и набор средств 554b-d управления поворотом. Используя окно 553, ученый-геолог может исследовать выбранный объект для идентификации конкретных признаков, которые этот объект может содержать (например, рек, пологих морских берегов) и по которым можно провести аналогию с наблюдаемыми данными подповерхностной зоны (такими, как показанные на фиг.5 в окне 421).
Обратимся теперь к фиг.8, которая изображает дополнительный возможный вид интерфейса 210 "КиберГеолога", в котором геометрический сводчатый объект 556а (вместе с несколькими его преобразованиями 556b-с) отображается в окне 555 инструментального пакета. Как показано в командном окне 213е и информационном окне 212е, пользователь выбрал "косообразный" объект 556а для отображения и манипуляций в инструментальном пакете.
Инструментальный пакет обеспечивает множество инструментов выбора, манипулирования и деформации (например, растяжения, обнажения, согласования с линиями и/или поверхностями и т.д.) трехмерных геометрических объектов. Используя инструментальный пакет, ученый-геолог создает и реформирует геометрический объект для достижения соответствия с наблюдаемыми признаками геологических образований подповерхностных зон. Фиг.8 изображает два возможных преобразования 556b-с косообразного объекта 556а.
Обратимся теперь к фиг.9, которая изображает дополнительный возможный вид интерфейса 210 "КиберГеолога". Здесь создано дополнительное окно 561 инструментального пакета (см. командное окно 213f и информационное окно 212f) для отображения выбранного сейсмического горизонта из подповерхностной зоны 215. Затем пользователь применяет инструмент "искателя пути" "КиберГеолога" для "размещения" косообразного объекта 562 и деформации его для согласования с наблюдаемыми сейсмическими контурами.
Теперь после "размещения" косообразного объекта в подповерхностной зоне один возможный проход по рабочему алгоритму "КиберГеолога" завершен. Вкратце напомним, что процесс начался выбором интересующего района подповерхностной зоны, продолжился подробным наблюдением, повторной нормализацией и интерпретацией имеющихся данных о подповерхностной зоне, затем перешел к просмотру и поиску архивных данных для выявления возможных источников данных об аналогах, продолжился выбором геометрического объекта из свода и деформацией выбранного объекта для согласования с очертаниями геологического образования и закончился согласованием выбранного и/или деформированного объекта для достижения соответствия с сейсмическими контурами геологического образования. Повторяя этот процесс, геолог может создавать очень точные, геологически значимые модели геологических образований подповерхностных зон.
И наконец, "КиберГеолог" предпочтительно сопряжен с интерфейсом подтверждающего прогона 810 (см. фиг.1), чтобы помочь ученому-геологу в подтверждении созданной модели (созданных моделей). Подтверждение может подразумевать одно или более следующих действий: (i) сравнение с данными 820 сейсмического отражения (способы осуществления таких сравнений хорошо известны в данной области техники); (ii) сравнение с данными 840 буровых журналов (которое может быть осуществлено с помощью математических или искусственных интеллектуальных методов (т.е. дедукции и индукции)); и/или (iii) сравнение с дебитовыми данными 840 (см., например, патент США 5548563 "Получение изображений для контроля скважин" (WELL TEST IMAGING). В альтернативном варианте или в качестве дополнительного завершающего этапа пользователь может запросить подробное геологическое моделирование 900, способствующее вынесению решения 100 о принятии, отклонении или модификации перспективной модели подповерхностной зоны.
Хотя выше были описаны и подтверждены примерами аспекты различных конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники поймут, что описанные здесь конкретные варианты и способы осуществления можно заменить или дополнить комбинациями или перестановками описанных здесь элементов и методов. Поэтому предпочтительно считать, что настоящее изобретение характеризуется не описанными здесь конкретными устройствами, способами и промышленными изделиями, а формулой изобретения.
Изобретение предназначено для создания, проверки и модификации создаваемых с помощью компьютера моделей подповерхностной зоны Земли. Заявленные способ и устройства позволяют обеспечить компьютерно-реализуемые инструменты, с помощью которых пользователь избирательно получает доступ и отображает необходимые геофизические, географические и архивные данные и/или создает гипотезы, управляет гипотезами и проверяет гипотезы, связанные со структурами подповерхностных зон. Такие инструменты позволяют оценивать геологическую достоверность многочисленных альтернативных моделей, пользоваться знаниями существующих архивов для получения новых сценариев, создавать новые архивы и одновременно просматривать уместные части объемной базы данных, содержащей географические и геофизические данные. Технический результат: возможность осуществления прогноза при непосредственном отдалении от объекта. 12 с. и 28 з.п. ф-лы, 10 ил.
| Ванная стекловаренная печь | 1977 |
|
SU745870A1 |
| Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания | 2019 |
|
RU2734069C1 |
| US 4340934 A, 20.07.1982 | |||
| СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ | 1994 |
|
RU2065182C1 |
