СПОСОБ И СИСТЕМЫ ИСТОРИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОЦЕНОЧНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ, ЗАКЛЮЧЕННЫХ В ПОДПОВЕРХНОСТНЫХ КЛАТРАТАХ Российский патент 2018 года по МПК G01V99/00 G06F17/50 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное раскрытие изобретения относится, в основном, к оценке наличия клатратов в подземной среде. В частности, данное раскрытие изобретения относится к использованию историко-геологического моделирования для представления предполагаемого распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] "Клатраты", как правило, означают нестехиометрические метастабильные вещества, в которых решетчатые структуры, состоящие из первых молекулярных компонентов (молекулы-хозяева), удерживают или заключают в себе один или более других молекулярных компонентов (примесных молекул) в том, что напоминает кристаллообразную структуру. Клатраты иногда называются соединениями включения, гидратами, газовыми гидратами, гидратами метана, природными газовыми гидратами, гидратами CO₂ и тому подобным. Приведенные в качестве примера характеристики таких клатратов описаны, например, в Sloan, E.D., 2008, Clathrate Hydrates of Natural Gases, 3^rd Edition, Taylor & Francis, а также в Daigle, H., Dugan, B., 2011, Capillary controls on methane hydrate distribution and fracturing in advective systems, Geochem. Geophys. Geosyst., V.12, No.1.

[0003] В области разведки и разработки залежей углеводородов клатраты представляют особый интерес. Например, существуют клатраты, в которых решетки молекул-хозяев воды заключают в себе один или более типов примесной молекулы (молекул) углеводорода. Такие захватывающие углеводороды клатраты встречаются в природе в условиях относительно низкой температуры и высокого давления, когда имеются в наличии молекулы воды и углеводорода, например в глубоководных и многолетнемерзлых отложениях. При более низких температурах клатраты остаются в стабильном состоянии при более низком давлении, и наоборот, при более высоких температурах клатратам требуется более высокое давление, чтобы оставаться в стабильном состоянии. В основном и как отмечено выше в труде Sloan, клатратное образование представляет собой сложный динамический процесс, происходящий в конкретных геологических условиях и условиях давления/температуры (Д/Т) в течение геологического периода времени.

[0004] Углеводороды и другие газы, заключенные в клатратах, имеют биогенное и/или термогенное происхождение. Образование термогенных и биогенных газов описано во многочисленных статьях и учебных пособиях. Примеры такой литературы включают: Rice, D. D., Claypool, G. E., Generation, Accumulation, and Resource Potential of Biogenic Gas, AAPG Bulletin, January 1981, v. 65, p. 5-25; Fjellanger, E., et al., Charging the giant gas fields of the NW Siberia basin, The Geological Society of London, Petroleum Geology Conference series, 2010, v.7, p659-668; и Hantschel, Th., Kauerauf, A.,I., Fundamental of Basin and petroleum Systems Modeling, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2009, p.151-340. Клатраты, имеющие биогенный изотопный состав, образованы из газов, которые мигрируют на относительно короткие расстояния в зону, где условия температуры и давления поддерживают образование клатратов, называемую зоной стабильности клатратов ("ЗСК"). Клатраты, имеющие термогенный изотопный состав, образованы из образуемых термогенным путем газов, которые, как правило, мигрируют вверх в ЗСК из зрелых материнских пород в течение геологического периода времени. Клатраты смешанного происхождения имеют изотопные составы как биогенных, так и термогенных газов.

[0005] Помимо углеводородных газов, клатраты могут инкапсулировать неуглеводородные газы, такие как CO₂ и H₂S. Образование CO₂, H₂S в подповерхностных зонах более подробно описано в ряде публикаций, например во Fleet, A. J., et al., 1998, Large volumes of CO₂ in sedimentary basins, Goldschmidt Conference Toulouse 1998, Mineralogical Magazine, V.62A, p.460-461.

[0006] В общем, клатраты образуются в условиях от слабопроницаемых до среднепроницаемых пород, покрывающих пласт, в мелководных отложениях. Кроме того, после образования клатраты выступают в качестве дополнительной непроницаемой породы, покрывающей пласт, которая заключает в себе свободные углеводороды, тем самым предотвращая подъем дополнительных свободных углеводородов через образовавшиеся клатраты. Это может способствовать либо дальнейшему образованию клатратов, либо заключению свободного газа в или под ЗСК, либо может вызывать перемещение свободных углеводородных газов для их последующего подъема через проницаемый участок ЗСК. Кроме того, газы, заключенные в клатратах, выделяются после дальнейшего погружения закупоренного места, тем самым оставляя ЗСК из-за повышенной температуры и/или давления. Эти выделенные газы могут снова мигрировать по направлению к поверхности и либо (1) утеряться, либо (2) способствовать образованию новых гидратов в мелководных местах внутри ЗСК. Таким образом, наличие и распределение клатратов и, в частности, клатратов, которые инкапсулируют углеводороды, является динамическим в течение времени, когда происходят изменения расположений клатратов, свободного газа и ЗСК.

[0007] Типичный анализ клатратов сосредоточивается на образованных в наше время зонах стабильности клатратов (например, как описано выше в Sloan), которые соответствуют текущим подповерхностным расположениям, где условия температуры и давления поддерживают клатратное образование. Однако такой анализ имеет свои недостатки. Например, если основываться на текущих условиях температуры и давления, это не учитывает описанный выше динамический аспект образования и насыщения углеводородов, а также образование и разрушение клатратов в зависимости от изменения условий ДОТ (давление/объем/температура) из-за геологических изменений, таких как заглубление или взброс. Это может привести к неправильной оценке типа, расположения и насыщенности различных углеводородных или неуглеводородных газов в ЗСК. Неточная оценка типов и расположений углеводородов, заключенных в клатратах, может привести к неполному анализу и неудавшемуся выявлению экономически привлекательных, богатых углеводородами клатратных залежей. Это также может привести к попытке добычи клатратов из мест, которые, кажется, обладают высокими концентрациями углеводородов, но на самом деле содержат клатраты, заключающие в себе неуглеводородные газы, такие как CO₂ или H₂S. Это может привести к выбору тех расположений для добычи клатратов, которые в лучшем случае непродуктивны, а в худшем опасны.

[0008] Соответственно, требуются улучшения в таких существующих анализах.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] В соответствии со следующим раскрытием изобретения все вышеперечисленные и другие проблемные вопросы решаются посредством изложенного далее.

[0010] В первом аспекте раскрыты способы и системы историко-геологического моделирования для представления предполагаемого распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах. Способ включает создание экземпляра модели бассейна исследуемой геологической области и для каждого из множества заранее определенных геологических периодов и вплоть до настоящего геологического времени: определение одного или более изменений в модели бассейна, вычисление, в каждом из множества расположений в пределах модели бассейна, температуры и давления, определение существования и расположения зоны стабильности клатратов на основании вычисленных значений температуры и давления, и оценку одного или более клатратных скоплений и объемов углеводородов в зоне стабильности клатратов. Данный способ дополнительно включает калибровку клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов, полученных на основании модели бассейна по калибровочным данным, полученным из одного или более расположений в пределах исследуемой геологической области, и тем самым обеспечение модели клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов для каждого из множества расположений.

[0011] Во втором аспекте раскрыта система историко-геологического моделирования для представления предполагаемого распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах. Система содержит компонент моделирования бассейна, сконфигурированный для моделирования одного или более изменений в исследуемой геологической области для каждого из множества заранее определенных геологических периодов вплоть до настоящего геологического времени в модели бассейна. Система также содержит компонент вычисления клатратов, связанный с помощью интерфейса с компонентом моделирования бассейна и сконфигурированный, по каждому из множества заранее определенных геологических периодов, для: вычисления температуры и давления в каждом из множества расположений в пределах модели бассейна, определения существования и расположения зоны стабильности клатратов на основании вычисленных значений температуры и давления, и оценки одного или более клатратных скоплений и объемов углеводородов в зоне стабильности клатратов. Система дополнительно содержит компонент калибровки, сконфигурированный для калибровки клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов, полученных посредством компонента вычисления клатратов на основании модели бассейна с учетом калибровочных данных, полученных из одного или более расположений в пределах исследуемой геологической области, что тем самым обеспечивает модель клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов для каждого из множества расположений.

[0012] В третьем аспекте раскрыто машиночитаемое средство хранения, содержащее выполняемые компьютером команды, хранящиеся на нем. Выполняемые компьютером инструкции при их выполнении посредством вычислительной системы приводят вычислительную систему к выполнению способа историко-геологического моделирования для представления предполагаемого распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах. Данный способ включает создание экземпляра модели бассейна исследуемой геологической области, при этом модель бассейна содержит набор трехмерных карт, определяющих внедрение известной информации об определенной географической области. Данный способ дополнительно включает, для каждого из множества заранее определенных геологических периодов и вплоть до настоящего геологического времени: определение одного или более изменений в модели бассейна; вычисление, в каждом из множества расположений в пределах модели бассейна, температуры и давления; определение существования и расположения зоны стабильности клатратов на основании вычисленных значений температуры и давления, оценку одного или более клатратных скоплений и объемов углеводородов в зоне стабильности клатратов; и вычисление существования неуглеводородных газов, заключенных в клатратах в зоне стабильности клатратов. Данный способ также включает калибровку клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов, полученную на основании модели бассейна с учетом калибровочных данных, полученных из одного или более расположений в пределах исследуемой геологической области и тем самым обеспечение модели клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов для каждого из множества расположений. Данный способ включает вывод независимого показателя существования и процента насыщенности клатратов в одном или более расположений в пределах исследуемой геологической области в настоящее геологическое время.

[0013] Эта сущность изобретения предложена для представления в упрощенном виде выбора концепций, которые дополнительно описаны дальше в подробном описании изобретения. Эта сущность изобретения не предназначена для идентификации ключевых признаков или основных признаков заявленного объекта изобретения, а также не предназначена для использования с целью ограничения объема заявленного объекта изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0014] Фиг. 1 представляет собой схематическую иллюстрацию шельфовой системы добычи углеводородного сырья, содержащей производственный объект, который получает и обрабатывает углеводороды из одного или более клатратных бассейнов;

[0015] Фиг. 2 представляет собой схематическую иллюстрацию системы добычи углеводородного сырья, содержащей производственный объект, который получает и обрабатывает углеводороды из одного или более клатратных бассейнов;

[0016] Фиг. 3 представляет собой схематическую иллюстрацию вычислительной системы, в которой может выполняться историко-геологическое моделирование для представления предполагаемого распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах, в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом реализации изобретения;

[0017] Фиг. 4 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ историко-геологического моделирования, который может выполняться для представления предполагаемого распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах, в приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения;

[0018] Фиг. 5 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую подробно изложенный способ историко-геологического моделирования, который может выполняться для представления предполагаемого распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах, в приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения; и

[0019] Фиг. 6 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ калибровки смоделированного наличия и насыщенности клатратов, как проиллюстрировано на Фиг. 5, в приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0020] Как кратко описано выше, варианты реализации данного изобретения направлены на способы и системы обнаружения наличия и насыщенности клатратов, таких как гидраты метана, в подземном, или подповерхностном, расположении. В частности, способы и системы, рассмотренные в настоящем документе, предлагают общие способы и системы, которые обеспечивают более полный анализ клатратного образования путем учета как термогенного, так и биогенного газообразования в течение геологического периода времени.

[0021] Как более подробно рассматривается дальше, способы и системы в соответствии с данным изобретением объединяют анализ клатратов с моделированием бассейнов. Соответственно, этот анализ учитывает как термогенное, так и биогенное газообразование и миграцию газа, крекинг нефти и газа, а также временной аспект изменений в распределениях углеводородов, которые могут оказаться заключенными в клатратах в течение геологического периода времени. Кроме того, способы и системы в соответствии с данным изобретением относятся к изменению характеристик породы в связи с клатратным образованием, таких как образование клатратной непроницаемой породы, покрывающей пласт, изменения пористости и/или проницаемости или изменения капиллярного давления.

[0022] В контексте данного раскрытия изобретения термин "клатрат" включает любые и все типы решетчатой молекулы (молекул) (молекулы-хозяина) и любые типы заключенной (примесной) молекулы (молекул) во всех возможных комбинациях. Клатраты могут включать, например, переходы между различными типами клатратной структуры кристаллической решетки; образованием, стабильным состоянием и распадом, а также заменой одного или более типов молекулы одним или более других типов молекулы.

[0023] Фиг. 1 представляет собой схематическое отображение приведенного в качестве примера варианта реализации шельфовой или глубоководной системы добычи углеводородного сырья 100. Система 100 содержит клатратный бассейн 102, расположенный под морскими водами 104 и морским дном 106. Этот клатратный бассейн 102 производит воду и углеводороды и прежде всего природный газ. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения буровая морская платформа 108 поддерживает производственный объект 110, который используется по меньшей мере частично для отделения жидкостей, воды и/или нефти от природного газа.

[0024] В этом приведенном в качестве примера варианте реализации изобретения клатратный бассейн 102 проиллюстрирован как находящийся в жидкостном сообщении с подводной скважиной 112, которая, в свою очередь, соединена с производственным объектом 110 посредством привязки 114. Клатратный бассейн 102 в основном производит смесь природного газа и воды, которая доставляется на производственный объект 110 для разделения природного газа и воды, а также нефти, если имеются значительные количества нефти, содержащейся в смеси.

[0025] В варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 1, система образования и обнаружения волн 116 может использоваться перед установкой всей системы добычи углеводородного сырья 100 и может быть использована для расположения системы 100 в конкретном расположении вдоль морского дна 106. Система образования и обнаружения волн 116 может представлять собой, например, систему образования сейсмических или других акустических волн или другу систему, выполненную с возможностью образовывать волны, которые могут проникать через морские воды 104 и морское дно 106, улавливать отраженные волны и тем самым обнаруживать различия в среде, через которую волны распространяются, на основании скорости распространения. Соответственно, потенциальное наличие клатратов может быть обнаружено путем непосредственного наблюдения (например, на буровой) или путем наблюдения за проявляющимися в настоящее время неявными характеристиками, такими как сейсмические или акустические данные.

[0026] Следует отметить, что система добычи 100, проиллюстрированная на Фиг. 1, представляет собой лишь приведенную в качестве примера иллюстрацию системы добычи углеводородного сырья. Специалистам в данной области техники будет понятно, что объем настоящего изобретения включает системы добычи углеводородного сырья, которая объединяет множество таких клатратных бассейнов и соединенных с ними скважин или комбинацию такого клатратного бассейна и соединенной с ним скважины с традиционным углеводородным углеводородным бассейном и скважинными системами.

[0027] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение другого приведенного в качестве примера варианта реализации системы добычи углеводородного сырья 200, которая в данном случае находится на суше, а не основывается на шельфе. Система добычи 200 содержит клатратный бассейн 202. На слое вечной мерзлоты 204 размещена платформа арктического исполнения 206. Производственный объект 208, в основном аналогичный системе добычи 110, расположен на платформе арктического исполнения 206. Производственный объект 208 используется для разделения и переработки природного газа, нефти и воды, добытых из клатратного бассейна 202. Насосно-компрессорная колонна 210 используется для жидкостной передачи смеси клатратов и воды из клатратного бассейна 202 на платформу арктического исполнения 206 и производственный объект 208. Смесь может содержать, в некоторых случаях, небольшую долю нефти.

[0028] Как в случае с системой добычи углеводородного сырья 100 по Фиг. 1, следует отметить, что в контексте наземной схемы размещения по Фиг. 2 система образования и обнаружения волн 216, аналогичная системе 116 по Фиг. 1, может быть использована до установки общей системы добычи углеводородного сырья 200 и может быть использована для размещения системы добычи 200 в определенном расположении. Система образования и обнаружения волн 216 может включать любой из множества типов сейсмических, акустических или других систем, выполненных с возможностью образовывать волны, которые могут проникать через слой вечной мерзлоты 204 и улавливать отраженные волны и тем самым обнаруживать различия в среде, через которую волны распространяются, на основании скорости распространения. Следует отметить, что в примере по Фиг. 2, вероятно, существует больше вариаций плотности на малых глубинах, на основании сравнительного единообразия морских вод по сравнению с вариациями, обнаруженными в находящихся на суше приповерхностных отложениях. В любом случае такие данные могут быть собраны для применения в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, как описано более подробно дальше.

[0029] Как правило, расположения для установки систем добычи углеводородного сырья 100, 200, проиллюстрированных на Фиг. 1-2, выбираются на основании по меньшей мере частично оперативных, известных данных. Они могут включать, например, данные, полученные при работах по добыче углеводородов, а также данные, полученные при сейсмическом или акустическом каротаже, например таком, который может быть произведен посредством системы образования и обнаружения волн 116, 216, как проиллюстрировано выше. Как дополнительно обсуждается далее, эти наблюдавшиеся и интерпретированные данные могут быть использованы для проверки, или калибровки, геологической модели, которая оценивает наличие таких углеводородов путем рассмотрения различных источников таких углеводородов, а также изменений, происходящих в течение геологического периода времени в зоне стабильности гидратов, в которой могут возникать клатраты.

[0030] Кроме того, следует отметить, что клатратные бассейны 102, 202 по Фиг. 1-2 образуются в пределах имеющейся в настоящее время зоны стабильности клатратов ("ЗСК"), проиллюстрированной как ЗСК 120, 220 соответственно. Имеющаяся в настоящее время ЗСК соответствует текущей зоне, в которой температуры являются достаточно низкими, а значения давления достаточно высокими для образования клатратов. Выше ЗСК значения давления являются недостаточными для образования таких клатратов и температуры могут быть слишком высокими; ниже ЗСК температуры и значения давления продолжают возрастать, так что клатраты также не образуются в этих местах (например, из-за недостаточно низких температур). Соответственно, хотя ЗСК и дальше находится в основном на небольшой глубине геологической среды, следует отметить, что с учетом геологических изменений с течением времени (например, заглубление, взброс и т. д.) конкретные участки подповерхностных осадочных отложений, которые могут содержать клатраты и находиться в пределах ЗСК в конкретный геологический период времени, могут быть вне ЗСК и могут, следовательно, отпускать эти клатраты в иной геологический период времени.

[0031] В соответствии с данным раскрытием изобретения прогнозирование расположения клатратных бассейнов 102, 202 обеспечивается путем рассмотрения как термогенного, так и биогенного газообразования в течение геологического периода времени. Кроме того, изменения пористости и проницаемости также могут быть отслежены по отношению к существующим образованным клатратным структурам, тем самым обеспечивая более точное, полностью сформированное моделирование клатратного образования.

[0032] Далее со ссылкой на Фиг. 3, на которой в качестве примера проиллюстрирована вычислительная система 300, в которой историко-геологическое моделирование может проводиться для того, чтобы создать предполагаемое распределение углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах, например, может использоваться для выбора зоны высокой насыщенности, в которой размещена система добычи, такая как системы, проиллюстрированные на Фиг. 1-2. Тщательный анализ на основании понимания процессов, которые приводят к углеводородному и неуглеводородному газообразованию и моделированию газообразования и миграции газов в течение геологического периода времени, выполняемых вычислительной системой 300 и более подробно рассматриваемых дополнительно дальше в связи с блок-схемами, проиллюстрированными на Фиг. 4-6, способствует выявлению термогенных, биогенных и неуглеводородных газов (или смесей), инкапсулированных в клатраты в конкретном подземном расположении.

[0033] В целом вычислительная система 300 содержит процессор 302, коммуникативно соединенный с запоминающим устройством 304 посредством шины передачи данных 306. Процессор 302 может представлять собой любой из множества типов программируемых микросхем, которые способны выполнять машиночитаемые команды для выполнения различных задач, таких как математические и коммуникационные задачи.

[0034] Запоминающее устройство 304 может включать любое из множества запоминающих устройств, например, использующих различные типы машиночитаемого или компьютерного запоминающего носителя. Компьютерный запоминающий носитель или машиночитаемый носитель может представлять собой любой носитель, который может содержать или хранить программу для использования или в связи с системой выполнения команд, аппаратным средством или устройством. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения запоминающее устройство 304 сохраняет приложение определения наличия и насыщенности клатратов 308. Приложение 308 содержит множество наборов данных, включая наблюдавшиеся данные 310 и интерпретированные данные 312, а также множество компонентов обработки, таких как компонент моделирования бассейна 314, компонент вычисления клатратов 316 и компонент калибровки 318.

[0035] наблюдавшиеся данные 310 и интерпретированные данные 312 соответствуют текущим знаниям о наличии или отсутствии клатратов в конкретной области. Например, наблюдавшиеся данные 310 могут включать каротажные диаграммы скважины, в том числе информацию о фактических клатратах и насыщении клатратов, которые встречаются, а также типы углеводородов или других газов, заключенных в таких клатратах. Интерпретированные данные 312 соответствует, аналогичным образом, данным, наблюдавшимся в геологическом "настоящем" (т. е. в настоящее время или в недалеком прошлом), и могут включать, например, сейсмические, акустические или другие данные, такие как данные, которые могут быть собраны с помощью систем образования и обнаружения волн 116, 216 по Фиг. 1-2. Также могут вычислять, отслеживать или наблюдать другие варианты реализации изобретения или типы данных.

[0036] В проиллюстрированном варианте реализации изобретения компонент моделирования бассейна 314 содержит модель бассейна для определенной исследуемой области и содержит информацию о промежуточных результатах модели бассейна. Эти промежуточные результаты могут включать, но не ограничиваться этим, глубину заглубления, пористость, проницаемость, поровое давление, температуру, насыщения газа и воды и т. д. в течение геологического периода времени. Например, компонент моделирования бассейна 314 может быть сконфигурирован для хранения данных, связанных с Мексиканским заливом, и содержит информацию об изменениях в воды и глубины заглубления с течением времени таким образом, что могут моделироваться изменения геометрии геологической среды, сообщаемость и подземное расположение исходных пород, каналы миграции, непроницаемые породы, покрывающие пласт, и потенциальные клатратные бассейны данного залива. Это включает, например, уровень или скорость биогенного газообразования и/или термогенного газообразования, а также заранее определенную скорость изменения различных аспектов модели бассейна. Это может также включать сжатие физических частиц, когда в каждом расположении изменяются давление и температура. Примеры пакетов программного обеспечения для традиционного моделирования бассейнов, которые могут быть включены или использованы в сочетании с приложением определения наличия и насыщенности клатратов 308, включают, но не ограничиваются этим: программное обеспечение Petromod Petroleum Systems Modeling, предоставляемое компанией Schlumberger Ltd. из Хьюстона, штат Техас, и в Париже, Франция; в программное обеспечение Temisflow или другое программное обеспечение в рамках набора OpenFlow Suite, предоставляемого компанией Beicip-Franlab из Руэль-Мальмезон, Франция, и программное обеспечение Permedia Petroleum Systems Software, предоставляемое компанией Halliburton Company из Хьюстона, штат Техас.

[0037] В некоторых случаях, например, модель бассейна может быть настроена на заранее определенное изменение через каждые несколько миллионов лет или в других случаях модель бассейна может подвергаться изменению через каждые несколько сотен или тысяч лет. Особенности, относящиеся к срокам обновления модели бассейна, зависят от конкретной области, которая моделируется, скорости изменения данного моделируемого расположения и других факторов.

[0038] В проиллюстрированном варианте реализации изобретения компонент вычисления клатратов 316 сконфигурирован для взаимодействия с компонентом моделирования бассейна 314 и получения доступа к модели бассейна по каждому геологическому отрезку времени, а также для вычисления (часто с интервалом короче, чем геологические отрезки времени). Компонент вычисления клатратов 316 может в таких вариантах реализации изобретения вычислять значения давления и температуры в каждой точке в пределах геологической модели в определенный момент времени и таким образом может вычислять расположение и толщину зоны стабильности клатратов для этого времени. Кроме того, компонент вычисления клатратов в некоторых вариантах реализации изобретения может на основании описанной выше модели бассейна определять объем углеводородов из биогенного или термогенного источника, который находится в пределах зоны стабильности клатратов и, следовательно, потенциально образует источник углеводородов, заключенных в клатратных образованиях в ЗСК. Дальше более подробно описаны вычисления, которые производятся компонентом вычисления 316.

[0039] В некоторых вариантах реализации изобретения компонент вычисления клатратов 316 может быть дополнительно сконфигурирован для вычисления уровней неуглеводородных газов, имеющихся в наличии в ЗСК, например, таким образом, что может быть определено, удерживают ли клатраты в ЗСК неуглеводородные газы в пределах ЗСК. Кроме того, компонент вычисления клатратов 316 может быть сконфигурирован для моделирования образования клатратов из свободного газа в текущий или прошедший геологический период времени. После выполнения моделирования компонент вычисления клатратов 316 может также вычислять объем углеводородов, удерживаемых в клатратах, для определения целесообразности работ по добыче в определенном расположении в модели бассейна.

[0040] В проиллюстрированном варианте реализации изобретения компонент калибровки 318 сопоставляет окончательные вычисления, полученные от компонента вычисления клатратов 316 (т. е. вычисление посредством компонента вычисления клатратов 316 в настоящий геологический период времени) с наблюдавшимся данными 310 и интерпретированными данными 312 для калибровки вычислений, выполненных компонентом вычисления клатратов 316. Это может включать сопоставление с калибровочными данными, которые могут включать наблюдавшиеся данные 310 и могут необязательно включать сопоставление с интерпретированными данными 312 в качестве дальнейшей оценки точности распределений клатратов, вычисленных компонентом вычисления клатратов 316 по отношению к модели бассейна, управляемой компонентом моделирования бассейна 314.

[0041] В некоторых вариантах реализации изобретения компонент моделирования бассейна 314 компонент вычисления клатратов 316 и компонент калибровки 318 могут взаимодействовать для выполнения способа, в котором может производиться историко-геологическое моделирование для представления предполагаемого распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах, примеры чего проиллюстрированы на Фиг. 4-6, рассматриваемых дальше. Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения компонент моделирования бассейна 314, компонент вычисления клатратов 316 и компонент калибровки 318 могут выполняться объединенными программными модулями или отдельными программными модулями, распределенными по одной или более чем одной компьютерной системе. В дальнейших вариантах реализации изобретения операции компонента моделирования бассейна 314, компонента вычисления клатратов 316 и компонента калибровки 318 могут быть объединены между собой внутри приложения, тем самым обеспечивая любым из различных компонентов выполнение процессов, описанных в данном документе.

[0042] Далее со ссылкой на Фиг. 4 проиллюстрирован способ 400, в котором историко-геологическое моделирование может выполняться для того, чтобы создать предполагаемое распределение углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах, в приведенном в качестве примера варианте реализации данного изобретения. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения способ 400 включает операцию моделирования бассейнов 402, операцию вычисления клатратов 404 и операцию калибровки 406.

[0043] Операция моделирования бассейнов 402, в некоторых вариантах реализации изобретения, может выполняться компонентом моделирования бассейна 314 в программном приложении 308 и может быть сконфигурирована для моделирования геологических изменений конкретного бассейна с течением времени. Аналогичным образом, операция вычисления клатратов 404 в некоторых вариантах реализации изобретения может выполняться компонентом вычисления клатратов 316 и может включать вычисление различных особенностей клатратных скоплений, как отмечалось выше, в каждой из множества точек данных в рамках конкретной модели бассейна, в том числе в пределах ЗСК, которая вычисляется и обнаруживается для каждого последующего геологического периода времени (например, от около 100 лет до около 10 млн лет). Кроме того, операция калибровки 406 может быть сконфигурирована для обеспечения сопоставления вычисленных клатратных скоплений и характеристик (например, пористости и проницаемости, уровня углеводородов в сравнении с другими газами, заключенными в клатратах, и других характеристик) с известными или интерпретированными данными, например, для обеспечения того, чтобы смоделированные данные наилучшим образом соответствовали известным данным в расположениях, для которых имеются в наличии известные данные; соответственно, в отношении расположений, для которых нет известных данных, можно предположить, что эти расположения точно описаны посредством смоделированных и вычисленных данных, поскольку модель была проверена на соответствие калибровочным данным в других расположениях.

[0044] Далее со ссылкой на Фиг. 5-6 проиллюстрированы способы, в которых может быть выполнено историко-геологическое моделирование для представления предполагаемого распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах. Способы 500, 600 по Фиг. 5-6 соответственно соответствуют в основном подробно описанным, приведенным в качестве примера вариантам реализации операции моделирования бассейнов 402, операции вычисления клатратов 404 и операции калибровки 406, проиллюстрированным выше в Фиг. 4.

[0045] В проиллюстрированном варианте реализации изобретения способ 500 по Фиг. 5 включает операцию построения модели бассейна 502 для конкретной географической исследуемой области. Модель бассейна может включать, например, набор двухмерных или трехмерных карт и/или другие данные, полученные посредством разведки данной географической области или полученные из существующей или осуществляемой в прошлом добычи традиционных или нетрадиционных ресурсов (например, таких как газовый сланец, сланцевая нефть и т. д.). Операция построения модели бассейна 502, в некоторых вариантах реализации изобретения, может воспринимать сведения путем сбора прямых наблюдавшихся данных (например, каротажные диаграммы скважин, геохимия и т. д.) или замеренных/полученных данных, таких как сейсмические или акустические данные, данные о горизонтах, геомеханике, литологических составах, измерения или моделирование теплового потока или другие эффекты. Операция модификации модели бассейна 504 может включать наложение того или иного слоя в верхней части модели, уплотнение, деформация геометрии, модификация потока/непроницаемой породы, покрывающей пласт, механические и/или термические характеристики пород или осадочных отложений, включенных в модель бассейна в качестве пород или осадочных отложений, могут изменить пространственное расположение внутри модели между временными шагами в связи со взбросом, заглублением или не вертикальным перемещением. Эти изменения могут происходить в характеристиках исходных пород, реакциях, тепловом потоке, градиентах теплового потока, глубинах палеовод, границах и начальных условиях или других эффектах.

[0046] Операция модификации модели бассейна 504 также соответствует определению на основании понимания геологии конкретной области, а также того, как различные аспекты модели бассейна будут изменяться по временным шагам заранее определенной продолжительности. Временные шаги, в разных случаях, могут отличаться друг от друга или могут быть скорректированы с помощью программного приложения 308, применяемого для выполнения такого моделирования, но в основном будут находиться в порядке от сотен тысяч лет до десятков миллионов лет. Соответственно, операция модификации модели бассейна 504 может выполнять последовательные обновления модели бассейна с начала геологического времени до настоящего времени.

[0047] Как проиллюстрировано на Фиг. 5, на каждом из этих временных шагов выполняется ряд вычислений, например, посредством компонента вычисления клатратов 316 программного приложения 308. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения для каждого временного шага при операции 506 вычисляются давление и температура по каждой точке в трехмерном пространстве в рамках модели бассейна. Следует отметить, что вычисление давления и температуры в системе настоящего времени представляет собой моментальный снимок данных во времени, и такие значения температуры и давления будут изменяться с течением времени из-за геологической эволюции географической области, например, вследствие изменений условий осадконакопления, глубины вод, скорости осаждения и других соответствующих характеристик. Вычисление давления и температуры в каждой точке в пределах модели бассейна и, в частности, изменения давления с течением времени вследствие уплотнения, тектоники и других факторов описаны, например, в Hantschel, Th., Kauerauf, A.,I., Fundamental of Basin and petroleum Systems Modeling, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2009, p.31-101, описание которой включено в данный документ в полном объеме посредством ссылки.

[0048] Операция вычисления углеводородов 508 выполняет вычисление жидкости и пара, генерируемых в рамках общей модели между предыдущим временным шагом и текущим временным шагом. Эта операция вычисления углеводородов 508 может включать, например, вычисление термогенного и биогенного газа, образованного в различных расположениях в модели (т. е. при этом термогенные газы, как правило, образуются в намного более глубокой системе, чем ЗСК, и мигрируют в ЗСК сквозь геологическое время, а биогенные газы, как правило, образуются близко к ЗСК). Приведенные в качестве примера вычисления образования и миграции углеводородных газов, образованных посредством термогенных и биогенных процессов, описаны, например, в следующих публикациях, каждая из которых включена в данный документ в качестве ссылки в полном объеме: Rice, D. D., Claypool, G. E., Generation, Accumulation, and Resource Potential of Biogenic Gas, AAPG Bulletin, January 1981, v. 65 (at pp. 5-25); Fjellanger, E., et al., Charging the giant gas fields of the NW Siberia basin, The Geological Society of London, Petroleum Geology Conference series, 2010, v.7 (at pp. 659-668); Hantschel, Th., Kauerauf, A.,I., Fundamental of Basin and petroleum Systems Modeling, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2009 (at pp. 151-340). Кроме того, операция углеводородного вычисления может учитывать крекинг нефти и газа, как обсуждалось в Hantschel, Th., Kauerauf, A.,I., Fundamental of Basin and petroleum Systems Modeling, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2009, p.151-340. Затем посредством операции 510 вычисляют неуглеводородные газы, такие как CO₂ и H₂S, которые образуются посредством органических или неорганических процессов. Приведенные в качестве примера вычисления образования CO_2, H₂S в подповерхностных расположениях более подробно описаны в ряде публикаций, например в: Fleet, A. J., et al., 1998, Large volumes of carbon dioxide in sedimentary basins; Goldschmidt Conference Toulouse 1998, Mineralogical Magazine, V.62A, (at p.460-461), содержание которой включено в данный документ в качестве ссылки в полном объеме.

[0049] Операция зоны стабильности клатратов 512 устанавливает зону стабильности клатратов на основании вычисленных значений давления и температуры, определенных во время операции 506. Таким образом, операция зоны стабильности клатратов 512 определяет, какие из газов, образованных биогенным или термогенным путем, либо это углеводородные газы, либо иные газы, имеются в наличие в пределах ЗСК. Операция определения наличия клатратов 514 определяет, имеются ли клатраты в наличии в ЗСК на предыдущем временном этапе. Определение наличия клатратов в ЗСК может быть выполнено, например, на основании существования ЗСК, перемещения углеводородных газов через модель бассейна и другого образования таких газов. Приведенные в качестве примера описания обнаружения наличия клатратов предоставлены в Kvenvolden, K.A., 1993, Gas hydrates – Geological Perspective and Global Change, Reviews of Geophysics, 31, 2, p.173-187; и Behseresht, J., Bryant, S. L., 2011, Sedimentological and transport control on hydrate saturation distribution in Arctic gas-hydrate-bearing deposits, Proc. 7^th Int. Conf. on Gas Hydrates, ICGH, Edinburgh, July 17-21, (14p), описания которых включены в данный документ в качестве ссылок в полном объеме.

[0050] Если клатраты имеются в наличии, как исходит из операции определения наличия клатратов 514, технологическая схема идет путем "да" к операции оценки выделения газов 516, которая оценивает газ, высвобожденный из таких клатратов, на основании смоделированных изменений в модели бассейна, в результате чего клатраты покидают ЗСК и высвобождают газ, заключенный в клатратах. Предполагаемое газовыделение может быть основано на объемах клатратов, которые покидают ЗСК, например, из-за изменений давления или температуры, с применением принципов, описанных выше в отношении клатратного образования. Это может быть из-за гидратов на более значительных глубинах, покидающих ЗСК, когда осадочные отложения проталкивают клатраты на большие глубины и в условия более высокой температуры/давления или на основании изменения из-за сбоя клатратной непроницаемой породы, покрывающей пласт, или более глубоких непроницаемых пород, покрывающих пласты, в ЗСК. В соответствии с данным изобретением, операция определения наличия клатратов 514 отслеживает объем и расположение выделенных газов (например, путем вычисления расширения газа при его выделении из клатрата), и газ добавляется в набор свободных углеводородов или других газов в пределах модели бассейна.

[0051] Вслед за операцией оценки выделения газа 516 или в случае, когда нет в наличии клатратов в операции определения наличия клатратов 514 (и технологическая схема пошла путем "нет"), процесс смоделированной миграции 518 отслеживает миграцию газа для газов, существующих в рамках общей модели, а также миграцию новых биогенных и термогенных газов за пределами ЗСК. Миграция газов может основываться на поднятии таких газов через ЗСК, когда на него оказывают воздействие непроницаемые породы, покрывающие пласт, или другие препятствия потоков в пределах ЗСК, которые могут удерживать такие газы для обеспечения дальнейшего образования клатратов. Процесс смоделированной миграции 518 оценивает объемы, массы, насыщения и другие вычисления флюидов и газов в рамках общей модели.

[0052] Операция образования клатратов 520 на основании мигрировавшего свободного газа и условий в ЗСК определяет, образуются ли дополнительные клатраты вокруг углеводорода или других газов. Это может быть выполнено, например, на основании наличия образованных биогенным или термогенным путем газов, мигрирующих через ЗСК, а также определения того, имеются ли в ЗСК в наличии условия, которые бы содействовали образованию клатратов. Это может включать, например, пригодную пористость осадочных отложений в ЗСК для обеспечения образования клатратов, проницаемость той же области, включая осадочные отложения или клатраты, наличие геологических особенностей (например, преград), которые бы удерживали каверны таких образованных газов и содействовали образованию гидратов, или другие эффекты. Пористость осадочных отложений может быть основана, например, на механических или химических особенностях конкретных осадочных отложений, измененных любыми имеющимися в наличии клатратами, образованными в порах между зернистыми элементами осадочных отложений в пределах ЗСК. Такие вычисления приведены в указанных выше публикациях Kvenvolden и Behseresht, которые были ранее включены в данный документ в качестве ссылки в их полном объеме.

[0053] После операции 520 операция оценки углеводородов 522 оценивает расположения, скопления и состав углеводородов, заключенных в гидратах. Операция оценки углеводородов 522 определяет на основании источника углеводородного газа (например, биогенный или термогенный) состав этого газа (в том числе участков, которые являются углеводородными, и участков, которые не являются таковыми) и определяет, удерживается ли этот газ в клатратах в ЗСК. На основании смоделированной насыщенности клатратов и состава клатратов (т. е. газ, заключенный в клатрате) вычисляется объем свободного газа, который должен выйти из клатрата. Этот объем может быть вычислен в соответствии с приведенными выше публикациями Kvenvolden and Behseresht, а также Lee, M.F., and Waite, Estimating pore-space gas hydrate saturations from well log acoustic data, Geochem. Geophys. Geosyst., Т. 9, выпуск № 7, 8р., которая также включена в данный документ в качестве ссылки в полном объеме.

[0054] Как проиллюстрировано на Фиг. 5, каждая из операций 504-522 осуществляется итерационно для каждого временного этапа между началом геологического времени и настоящим геологическим временем таким образом, что в настоящее геологическое время моделируется распределение клатратов, в том числе скопление таких клатратов в конкретных областях в пределах географической исследуемой области. Кроме того, на сегодняшний день моделируют также объем и расположение углеводородов, заключенных в таких клатратах, а также объем и расположение неуглеводородных газов, заключенных в таких клатратах (например, CO₂, H₂S).

[0055] Следует отметить, что в точке, где модель настоящего времени разработана на основании исторических биогенных и термогенных воздействий, а также различных воздействий температуры/давления, пористости/проницаемости и другие геологических воздействий, эта модель настоящего времени требует проверки на основании известных данных, описывающих эту географическую исследуемую область. Такая проверка или сопоставление между известными и смоделированными данными во множестве расположений в пределах географической исследуемой области обеспечивает определение или обоснованное предположение о том, что в других областях, в которых недоступно непосредственное наблюдение, модель также точно представляет текущее геологическое состояние (например, давление, температуру, наличие и насыщенность клатратов как углеводородными, так и неуглеводородными газами). Исходя из информации о наличии и насыщенности клатратов в настоящее время могут быть прогнозированы расположения клатратных бассейнов, таких как бассейны 102, 202, относительно расположений, где в прошлом такие прогнозы было трудно сделать по причине отсутствия наблюдаемой или полученной/выведенной информации об этом конкретном расположении.

[0056] Способ 600 по Фиг. 6, как правило, сконфигурирован для получения распределения углеводородов и клатратов в настоящее время, выходные данные из способа 500 по Фиг. 5 и выполнения ряда процессов калибровки на основании этих полученных данных. Способ 600 используется для определения того, представляют ли эти данные вероятностно-точное отображение имеющихся в наше время распределений клатратов и углеводородов. Соответственно, способ 600 может соответствовать процессам калибровки и модификации, которые выполняются после выполнения временных поэтапных итераций в течение геологического времени.

[0057] В проиллюстрированном варианте реализации изобретения способ 600 изначально определяет, в операции 602, представляет ли распределение углеводородов и клатратов в настоящее время хорошее сопоставление с калибровочными данными. В связи с данным раскрытием изобретения калибровочные данные могут включать, например, наблюдавшиеся данные из каротажных диаграмм в географической области. Соответственно, имеющиеся в настоящее время температуру, давление и наблюдаемые характеристики углеводородов/клатратов можно сопоставить с температурой, давлением и характеристиками, полученными из смоделированных вычислений в течение геологического времени, для определения того, что температура, давление и другие каротажные диаграммы учтены в смоделированных вычислениях.

[0058] Калибровочные данные включают, но не ограничиваются этим, интерпретируемое смоделированное отражение от дна ("СОД"), клатраты, определенные посредством каротажных диаграмм в существующих, известных расположениях, клатратные образования, определенные посредством анализа амплитуды как функции удаления ("AVO"), сейсмической инверсии или способов электромагнитного зондирования с управляемым источником ("CSEM"). Например, интерпретируемая методика СОД использует характеристики образований пород и осадочных отложений для указания наличия того или иного клатрата внутри ЗСК; такими вычислениями и анализами могут быть описанные в Spence, G.D., et al., 2010, Seismic Indicators of Natural Gas Hydrate and Underlying Free Gas, в: Geophysical Characterization of Gas Hydrates, eds: Riedel, M, Willoughby, E. C., Chopra,S., SEG Geophysical Developments, No.14, p.39-71, описание которых включено в данный документ в качестве ссылки. Кроме того, определение клатратов на основании скважинных каротажных диаграмм описано в многочисленных публикациях, в том числе в Goldberg, D. S., 2010, Evaluation of Natural Gas-hydrate Systems Using Borehole Logs, в: Geophysical Characterization of Gas Hydrates, eds: Riedel, M, Willoughby, E. C., Chopra, S., SEG Geophysical Developments, No.14, 239-261; Lee, M.F., и Waite, Estimating pore-space gas hydrate saturations from well log acoustic data, Geochem. Geophys. Geosyst., V.9, No.7, 8p.; Kleinberg, R.L., et al., Magnetic resonance log of JAPEX/JNOC/GSC et al. Mallik 5L-38 gas hydrate production research well: Gas Hydrate Saturation, growth habit, relative permeability, в: Scientific Results From Mallik 2002 Gas Hydrate Production Research Well program, Makenzie Delta, Northwest Territories, Canada, eds: Dallimore, S.R., and Collett, Bull. Geol. Surv. Can., 585, 10p. Каждая из этих работ также включена в данный документ в качестве ссылки.

[0059] Аналогичным образом, анализ амплитуды как функции удаления может быть выполнен путем применения нелинейной инверсии для оценки распределений безусловных вероятностей физических параметров на поверхности раздела со смоделированным отражением от дна. Такие распределения могут относиться к залегающим выше газогидратным образованиям и залегающим ниже содержащим свободный газ скоплениям путем моделирования пластов горных пород. Такими анализами являются, например, описанные в Chen, M-A., P., et al., 2010, Seismic AVO for gas-hydrate-related Reflections, в: Geophysical Characterization of Gas Hydrates, eds: Riedel, M, Willoughby, E. C., Chopra, S., SEG Geophysical Developments, No.14, p.73-93, описание которого также включено в данный документ в качестве ссылки. Аналогичные методы сейсмической инверсии также описаны в Riedel, M, et al., 2010, Inversion of Seismic Data for Elastic parameters: A Tool for Gas-hydrate Characterization, в: Geophysical Characterization of Gas Hydrates, eds: Riedel, M, Willoughby, E. C., Chopra, S., SEG Geophysical Developments, No.14, p.109-120, описание которого также включено в данный документ в качестве ссылки.

[0060] Кроме того, могут быть использованы методы морского CSEM для обнаружения удельного сопротивления слоев осадочных отложений; в общем, наличие клатратов будет увеличивать удельное сопротивление слоя осадочных отложений, так как они снижают прохождение проводящих флюидов через поровое пространство осадочных отложений. Подробности в отношении таких способов CSEM рассматриваются в Edwards, R. N., 2010, Marine Controlled-source Electromagnetics and the Assessment of Seafloor Gas Hydrate, в: Geophysical Characterization of Gas Hydrates, eds: Riedel, M, Willoughby, E. C., Chopra, S., SEG Geophysical Developments, No.14, p. 149-162, описание которого включено в данный документ в качестве ссылки.

[0061] Если модель хорошо калибруется с помощью калибровочных данных, технологическая схема идет путем "да" и продвигается для определения в операции 604 того, имеются ли в наличии другие показатели клатратов. Другие показатели могут включать, например, сейсмические или акустические каротажные диаграммы или другие "косвенные" или предполагаемые данные относительно наличия клатратов, взятые из других источников. Если такие данные имеются в наличии, операция 606 сопоставляет смоделированные вычисления с этими "косвенными" данными для определения того, существует ли хорошее сопоставление. Это может включать, например, сопоставление прогнозируемых скоплений клатратов (например, 2D и 3D объекты, насыщенность или другие качественные или количественные представления клатратов) с сейсмическими и/или другими показателями.

[0062] Если имеется хорошее сопоставление с этими данными, то общая система по Фиг. 5-6 создает и проверяет модель клатратного образования с течением времени, которая включает биогенные и термогенные газы и дополнительно включает миграцию этих газов через ЗСК с течением времени. Соответственно, технологическая схема идет путем "да" от операции 606 к выходной операции 608, которая может выводить один или более типов данных. Например, выходная операция 608 может выводить независимый показатель (из других типов фиксированных данных) того, имеются ли в наличии клатраты на сегодняшний день в определенных расположениях в пределах географической исследуемой области и что является объектом модели бассейна. Выходная операция 608 могла бы также выводить независимый показатель процентной насыщенности клатратов в имеющейся в имеющейся в настоящее время зоне стабильности клатратов. Выходная операция 608 могла бы еще дополнительно выводить независимый показатель конкретных типов газа (например, метана, CO₂ или других газов) и связанные с ними объемы в ЗСК, например, на основании смоделированного типа образования этих газов (термогенного или биогенного) и известных долей газов, образованных посредством каждого типа процесса.

[0063] Если на основании калибровочной оценки операции 602 или сопоставления с "косвенными" данными в операции 606 есть ненадлежащее соответствие между смоделированными данными и другие наблюдениями, технологическая схема идет путем "нет" от этих операций к операции 610, в которой модифицируется модель бассейна. Эта модификация может включать модификации характеристик теплового потока, градиенты теплового потока по глубинам, свойства пород или другие характеристики, которые бы лучше сопоставлялись с калибровочными данными. После того как калибровочные данные сопоставляются лучше, в итоге достигается выходная операция 608, как описано выше.

[0064] Со ссылкой на Фиг. 1-6 в целом, следует отметить, что комбинация исторического моделирования бассейнов с полным отслеживанием источников образования углеводородов обеспечивает более точное отслеживание клатратных образований и может более точно определять "продуктивные пластовые зоны", в которых добыча клатратов может оказаться экономически выгодной. Кроме того, путем отслеживания неуглеводородных газов, образованных посредством тех же процессов, могут также быть обнаружены "ложно положительные" клатратные образования, в которых в клатратах могут быть заключены неуглеводородные газы. Кроме того, способы и системы по Фиг. 1-6 обеспечивают механизм, с помощью которого может быть создана общая картина клатратного образования и может быть проверена путем сопоставления с более ограниченным набором данных каротажных диаграмм или другой локализованной информацией, обеспечивая тем самым независимую информацию о других расположениях в той же географической области без необходимости в дополнительных каротажных диаграммах или сейсмической разведке.

[0065] Варианты реализации данного изобретения могут быть осуществлены как компьютерный процесс (способ), вычислительная система или как промышленное изделие, такое как компьютерный программный продукт или машиночитаемый носитель. Термин "машиночитаемый носитель", используемый в настоящем документе, может включать компьютерный запоминающий носитель. Компьютерный запоминающий носитель может включать энергозависимый и энергонезависимый, съемный и несъемный носитель, реализованный любым способом или технологией для хранения информации, такой как машиночитаемые команды, структуры данных или программные модули. Компьютерный запоминающий носитель может включать ОЗУ (RAM), ПЗУ (ROM), электрически стираемое перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), флэш-память или другую технологию запоминающих устройств, CD-ROM, универсальный цифровой диск (DVD) или другое оптическое запоминающее устройство, магнитные кассеты, магнитную ленту, магнитное дисковое запоминающее устройство или другие магнитные устройства хранения информации, или любое другое промышленное изделие, которое может быть использовано для хранения информации и которое может быть доступно для описанной выше вычислительной системы 300. Компьютерный запоминающий носитель не включает электромагнитный сигнал передачи модулированной информации или другой распространяемый или модулированный сигнал данных.

[0066] Компьютерный программный продукт может представлять собой компьютерный запоминающий носитель, читаемый компьютерной системой и кодирующий компьютерную программу команд для выполнения компьютерного процесса. Соответственно, варианты реализации данного изобретения могут быть воплощены в аппаратном обеспечении и/или программном обеспечении (в том числе аппаратно-программном обеспечении, резидентном программном обеспечении, микропрограмме и т. д.). Иными словами, варианты реализации данного изобретения могут принимать форму компьютерного программного продукта на используемом компьютером или машиночитаемом средстве хранения, имеющем используемый компьютером или машиночитаемый программный код, воплощенный в носителе для использования или в связи с системой выполнения команд.

[0067] Варианты реализации данного изобретения, например, описаны выше со ссылкой на блок-схемы и/или функциональные иллюстрации способов, систем и компьютерных программных продуктов в соответствии с вариантами реализации данного изобретения. Функции/действия, отмеченные в блоках, могут происходить с отходом от порядка, проиллюстрированного в любой блок-схеме. Например, два блока, проиллюстрированные в последовательности, в действительности могут быть выполнены, по существу, одновременно или иногда блоки могут быть выполнены в обратном порядке, в зависимости от задействованных функциональных возможностей/действий.

[0068] В то время как были описаны некоторые варианты реализации данного изобретения, могут существовать и другие варианты реализации изобретения. Более того, хотя варианты реализации данного изобретения были описаны как связанные с данными, хранящимися в запоминающем устройстве и на других носителях информации, данные также могут сохраняться или считываться с других типов машиночитаемого носителя. Кроме того, раскрытые этапы способов могут быть изменены любым образом, в том числе путем изменения порядка этапов и/или вставки либо удаления этапов без отхода от общей концепции данного раскрытия изобретения.

[0069] Вышеизложенное описание, примеры и данные обеспечивают полное описание изготовления и применения состава изобретения. Поскольку многие варианты реализации данного изобретения могут быть сделаны без отхода от сущности и объема изобретения, данное изобретение заключено в прилагаемой ниже формуле изобретения.

Изобретение относится кобласти геологии и может быть использовано для определения распределения углеводородов в подповерхностной зоне. Раскрыты способ и система историко-геологического моделирования для представления предполагаемого распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах. Способ включает создание экземпляра модели бассейна исследуемой геологической области, и для каждого из множества заранее определенных геологических периодов и вплоть до настоящего геологического времени: определение одного или более изменений в модели бассейна, вычисление температуры и давления в каждом из множества расположений в пределах модели бассейна, определение существования и расположения зоны стабильности клатратов на основании вычисленных значений температуры и давления и оценку одного или более клатратных скоплений и объемов углеводородов в зоне стабильности клатратов. Данный способ дополнительно включает калибровку клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов, полученных на основании модели бассейна по калибровочным данным, полученным из одного или более расположений в пределах исследуемой геологической области, и, тем самым, обеспечение модели клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов для каждого из множества расположений. Технический результта – повышение точности и достоверности получаемых данных. 2 н. и 13 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Способ исторического геологического моделирования для определения оценочного распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах, который включает:

задание экземпляра модели бассейна исследуемой геологической области для каждого из множества заранее определенных геологических периодов и вплоть до настоящего геологического времени:

определение одного или более изменений в модели бассейна;

вычисление температуры и давления в каждом из множества расположений в пределах модели бассейна;

определение существования и расположения зоны стабильности клатратов на основании вычисленных значений температуры и давления; и

оценку одного или более клатратных скоплений и объемов углеводородов в зоне стабильности клатратов; и

калибровку клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов, полученных на основании модели бассейна по калибровочным данным, полученным из одного или более расположений в пределах исследуемой геологической области, и, получение модели клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов для каждого из множества расположений.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценка клатратных скоплений и объемов углеводородов в зоне стабильности клатратов для каждого из множества заранее определенных геологических периодов и вплоть до настоящего геологического времени включает в себя моделирование биогенных и термогенных углеводородов, образованных на протяжении каждого из множества заранее определенных геологических периодов.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что моделирование биогенных и термогенных углеводородов, образованных на протяжении каждого из множества заранее определенных геологических периодов, включает моделирование пласта одного или более неуглеводородных газов, образованных посредством биогенных и термогенных процессов, которые образуют биогенные и термогенные углеводороды.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что калибровочные данные включают в себя наблюдавшиеся в скважине каротажные данные давления и насыщенности клатратов.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что калибровочные данные включают в себя интерпретированные данные, включающие в себя по меньшей мере одно из: данных сейсморазведки методом отраженных волн (МОВ) или данных отражения акустического сигнала.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одно или более изменений в модели бассейна включают в себя одно или более из заглубления и взбросом.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ дополнительно включает, для каждого из множества заранее определенных геологических периодов и вплоть до настоящего геологического времени, определение пористости и проницаемости каждого из множества расположений в пределах модели бассейна.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что пористость основывается на одной или более механических и химических характеристик осадочных отложений в каждом из множества расположений в пределах модели бассейна, а также существующих клатратах, образованных в пределах зоны стабильности клатратов в предшествующий геологический период.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценка одного или более клатратных скоплений включает в себя вычисление уровня насыщенности клатратов в одном или более расположений в пределах зоны стабильности клатратов, при этом уровень насыщенности клатратов основывается по меньшей мере частично на пористости и проницаемости комбинации осадочных отложений и клатратов, образованных в каком-либо расположении в пределах зоны стабильности клатратов.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценка одного или более клатратных скоплений и объемов углеводородов в зоне стабильности клатратов включает оценку миграции свободного газа, высвободившегося в предшествующий геологический период, на основании миграции осадочных отложений, включая клатраты изнутри зоны стабильности клатратов в предшествующий геологический период до расположения, находящегося вне зоны стабильности клатратов.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оценка одного или более клатратных скоплений и объемов углеводородов в зоне стабильности клатратов включает моделирование барьерного эффекта, обеспечиваемого существующими клатратами в пределах зоны стабильности клатратов в течение настоящего заранее определенного геологического времени, благодаря чему обеспечивается препятствование миграции свободного газа вверх сквозь зону стабильности клатратов.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ дополнительно включает вывод независимого показателя процента насыщенности клатратов в одном или более расположений в пределах исследуемой геологической области в настоящее геологическое время.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ дополнительно включает в себя вывод независимого показателя наличия одного или более неуглеводородных газов в одном или более расположений в пределах исследуемой геологической области в настоящее геологическое время.

14. Система исторического геологического моделирования для определения оценочного распределения углеводородов, заключенных в подповерхностных клатратах, содержащая:

компонент моделирования бассейна, сконфигурированный для моделирования одного или более изменений в исследуемой геологической области для каждого из множества заранее определенных геологических периодов вплоть до настоящего геологического времени в модели бассейна;

компонент вычисления клатрата, связанный с помощью интерфейса с компонентом моделирования бассейна и сконфигурированный, для каждого из множества заранее определенных геологических периодов, для:

вычисления температуры и давления в каждом из множества расположений в пределах модели бассейна;

определения существования и расположения зоны стабильности клатратов на основании вычисленных значений температуры и давления; и

оценки одного или более клатратных скоплений и объемов углеводородов в зоне стабильности клатратов; и

компонент калибровки, сконфигурированный для калибровки клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов, полученных посредством компонента вычисления клатратов на основании модели бассейна по калибровочным данным, полученным из одного или более расположений в пределах исследуемой геологической области, что тем самым обеспечивает модель клатратного скопления в настоящее время и объема углеводородов для каждого из множества расположений.

15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что система реализована в машиночитаемом средстве хранения и выполняется вычислительной системой и при этом компонент моделирования бассейна, компонент вычисления клатратов и компонент калибровки интегрированы в программное приложение определения наличия и насыщенности клатратов, выполняемое вычислительной системой.