專利名稱：用于在地球物理勘探中對異常密度區(qū)建模的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及地球物理勘探和地球建模的領域，特別涉及使用改進和/或修改的反演技術進行地球建模的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
在地下環(huán)境中勘探油和/或礦物在傳統(tǒng)上通過現(xiàn)在現(xiàn)有技術中公知的地震成像技術進行。在一些應用中，特別是在存在異常密度區(qū)或鹽區(qū)的情況下，僅通過地震技術無法提供適合的影像，這是因為，不能對這些區(qū)的周圍或之下的區(qū)域清楚地建模。異常密度區(qū)的一種特定的示例是鹽基體，例如，在加拿大安大略薩德伯里盆地中發(fā)現(xiàn)的鹽基體。鹽基體之下是相當多的礦物沉積物或者油和氣的沉積物，在薩德伯里盆地的情況下更顯著地是鎳沉積物，如例如已經在墨西哥灣中所示。確定鹽基體的形狀在鹽下勘探時是重要的。在對這些異常密度區(qū)缺乏準確模型的情況下，這些區(qū)下方的礦物沉積物或石油儲藏的模型或影像不能以高可信度確定。在僅通過地震技術無法提供鹽基體適合影像的情況下，通過在識別鹽基體或其它異常密度區(qū)的邊界方面進行輔助，重力響應數據可用于對地震數據加以補充。已知的是，由于重要的異常密度區(qū)所產生的重力場的地質分量，S卩，所關注的分量，是所測量的總重力場的小部分(約2% )。因此，需要高程度的測量精確度和準確度，從而以適當的可信度解決地質問題。與大數據存儲能力和高處理速度相關聯(lián)的新的更先進的空氣中的重力設施的出現(xiàn)使其可以開發(fā)出更好的對空氣中的重力信息的確定解釋，由此形成更準確的諸如鹽基體之類的異常密度區(qū)的邊界模型。而且本領域中已變?yōu)闃藴蕦嵺`的是，當對地震或其它基本數據加以補充時利用反演對這種重力或磁數據建模。廣泛依賴于反演數據的困難是，所產生的密度模型不是特有的，并可能導致對地質邊界的不佳理解。另外，反演技術常常是復雜的，而且需要相當多的硬件處理時間和資源。這在試圖以越來越大的精確度和準確度來精確限定異常密度區(qū)的邊界時特別重要。因此，本領域中需要一種允許對地下環(huán)境進行更準確和精確的建模的方法和系統(tǒng)，特別是對那些包括一個或多個諸如鹽區(qū)域之類的異常密度區(qū)的區(qū)域并具有在下方可能存在相當多石油資源或礦物沉積物的鹽基體的地下環(huán)境而言。本領域中還需要一種為地下環(huán)境提供準確和精確的建模的方法和系統(tǒng)，其比現(xiàn)有技術的方法和系統(tǒng)需要更少的處理時間和硬件資源。本領域中還需要解決一個或多個以上確定的現(xiàn)有技術問題，并需要一種改進的用于地球建模的方法和系統(tǒng)，特別是用于具有一個或多個異常密度區(qū)的區(qū)域進行地球建模
發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個實施例，提供一種方法，用于對地下異常密度區(qū)建模，包括以下步驟:
形成密度模型；
計算對所述密度模型的響應；
反演測量到的響應而得到所述異常密度區(qū)的幾何模型；和
將銳化函數施加于所述幾何模型的邊界區(qū)域以在所述異常密度區(qū)與周圍區(qū)域之間進行區(qū)別。根據本發(fā)明的一個方面，所述銳化函數包括:迭代反演函數，所述迭代反演函數可包括:隨每次迭代而進行再加權的一個或多個加權函數。優(yōu)選地，所述加權函數強調所述異常密度區(qū)的密度和所述周圍區(qū)域的密度，而同時抑制在所述異常密度區(qū)與所述周圍區(qū)域之間的過渡部密度。根據此實施例的另一方面，所述銳化的步驟至少部分地通過以下方式執(zhí)行:施加一組形式為SKm-nO Υ+ε)α的程式；其中，S是銳化函數，m是當前模型，Hitl是目標體密度，其余變量是調整參數。優(yōu)選地，選擇所述調整參數，以強調所述異常密度區(qū)的密度和所述周圍區(qū)域的密度，而同時抑制在所述異常密度區(qū)與所述周圍區(qū)域之間的過渡部密度。優(yōu)選地，本發(fā)明的各種實施例用于或以其它方式應用于這樣的情形:其中，所述地下異常密度區(qū)是鹽基體，所述周圍區(qū)域是沉積區(qū)域，例如在地下地質或地球物理勘探時。根據本發(fā)明的另一方面，所述`形成密度模型的步驟包括:使用速度一密度的節(jié)關系形成密度模型。所述密度模型優(yōu)選地形成為層密度模型，例如所述層密度模型通過
Gardener 公式形成:P = Λ+i..^根據本發(fā)明的另一方面，被計算的所述響應是重力響應和磁響應中的一種。優(yōu)選地，所述反演的步驟包括以下子步驟:
(a)形成數據失配測量值
(b)形成期望模型特征的測量值；和
(C)使經歷數據匹配的模型測量值最小化至期望水平。
這可使用以下一組程式執(zhí)行:
如果 d°bs=g(m)+ ε
則得出 1.川"("1- *!,)' C',,' (in........niu)
II
使侍x — ^ —為
\ wttO J ，
其中，(1-是觀測到的重力響應，ε是觀測到的響應中固有的未知誤差，m是重獲的密度模型，Hitl是目標模型，g()是地球物理重力測量的數學實施例，Ctl是目標模型協(xié)方差，Sdtl是真實誤差估計值。第二個公式在第三行的約束參量的限制下被最小化。根據本發(fā)明的另一方面，所述反演的步驟包括:約束反演。優(yōu)選地，所述約束反演包括:從包含以下的組中選出的數據的約束參量:響應其它源，已知的邊界數據，地震解釋，測深，和上述的組合。這樣的約束參量將為前述的優(yōu)化問題提供除第三行以外的輔助公式。根據本發(fā)明的第二實施例，提供一種非暫時性計算機可讀介質，其上具有用于執(zhí)行計算機程序的指令，所述計算機程序當在計算機上執(zhí)行時實施用于對地下異常密度區(qū)建模的方法，所述方法包括以下步驟:
形成密度模型；
計算對所述密度模型的響應；
反演(invert)所述響應而得到所述異常密度區(qū)的幾何模型；和將銳化函數施加于所述幾何模型的邊界區(qū)域以在所述異常密度區(qū)與周圍區(qū)域之間進行區(qū)別。根據第二實施例，所述計算機可讀介質可在其上具有用于執(zhí)行第一實施例中所限定的任意方法步驟的任意指令。因此，本發(fā)明的目的在于消除如在此確定的現(xiàn)有技術的一種或多種缺陷。


本發(fā)明的關于其結構、組織方式、使用和操作方法的據信為其特性的創(chuàng)新特征、以及本發(fā)明的進一步的目的和優(yōu)點通過以下附圖將被更好地理解，在附圖中現(xiàn)在將以示例方式例示出本發(fā)明的當前優(yōu)選的實施例。不過，顯然應理解，附圖僅用于例示和描述的目的，而不會是作為對本發(fā)明的范圍限定。在附圖中:圖1是顯示出本發(fā)明一個實施例的流程圖。圖2是可用于實現(xiàn)圖1所示方法的代表性計算機系統(tǒng)的示意圖。圖3顯示出通過施加低通濾波器而在空氣中獲得的重力數據。圖4顯示出圖3所示重力數據的無約束反演。圖5顯示出疊加到圖3所示重力數據上的磁數據。圖6顯示出通過圖3和圖5所示數據的協(xié)同反演而獲得的重力反演模型。圖7顯示出代表性的原始重力模型。圖8顯示出在6000E所取的通過圖5所示模型的切片。圖9顯示出在4400E所取的通過圖5所示模型的第一銳化迭代切片。圖10顯示出在4400E所取的通過圖5所示模型的第二銳化迭代切片。圖11顯示出根據采用圖1所示發(fā)明方案的一個示例而獲得的結果的迭代加權重力反演模型。
具體實施例方式本發(fā)明提供用于對地球地下區(qū)域、特別是具有一個或多個異常密度區(qū)的地下區(qū)域建模的改進的方法和系統(tǒng)。在本文的全文中所描述的模型優(yōu)選地使用基于體素的建模而生成，由此對包含這些裝含異常密度區(qū)的地下區(qū)域使用構成假想三維空間的體積要素陣列建模。被建模的三維空間因而被分為代表此空間的分立元素的陣列。通過地震、重力和/或磁技術獲得的數據均轉化為代表性的體素數據，使得所述數據可在適合時被組合和處置以得到針對一地球物理勘探區(qū)域的最佳模型。處置體素數據的通常方法整體上是已知的。在本文全文中對數據集的參照、各種數據類型和數據處置是相對于體素數據或數據集進行的，除非另行指明。本發(fā)明設想利用現(xiàn)有技術中已知的各種其它類型的數據來形成地球物
理模型。本發(fā)明的各方面可在計算機系統(tǒng)上實施，特別地用于執(zhí)行在此描述的各種數據處置。一種這樣的計算機系統(tǒng)顯示在圖2中，并可整體上包括多個物理和邏輯部件，包括中央處理單元(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、輸入/輸出(I/O)接口、網絡接口、非易失性存儲器、和能夠使CPU與其它部件通訊的局域總線。CPU執(zhí)行操作系統(tǒng)和多個軟件系統(tǒng)，包括執(zhí)行本發(fā)明方法的那些軟件系統(tǒng)。RAM為CPU提供相對響應性的易失性存儲器。I/O接口允許從一個或多個裝置(例如鍵盤、鼠標等)接收輸入，并將信息輸出到輸出裝置(例如顯示器和/或揚聲器)。網絡接口允許與其它系統(tǒng)通訊。非易失性存儲器存儲操作系統(tǒng)和程序，包括計算機能夠執(zhí)行的指令。在計算機系統(tǒng)的操作過程中，操作系統(tǒng)、程序和數據可從非易失性存儲器中取回并置于RAM中以利于執(zhí)行。另外，可使用多于一個計算機系統(tǒng)。另外的計算機系統(tǒng)可用于執(zhí)行在此描述的方法的不同步驟。

如前所述，雖然本發(fā)明可用于和應用到各種形式的地下勘探和建模，不過本發(fā)明特別適用于識別異常密度區(qū)，且更特別地適用于限定這些異常密度區(qū)的邊界。本發(fā)明的方法為這種區(qū)提供更加準確和精確的邊界建模，其中使用更少的硬件資源和更快的計算時間，這是針對現(xiàn)有技術的改進?，F(xiàn)在參加圖1，本發(fā)明整體上包括用于對地球地下區(qū)域構圖的方法，包括以下步驟:形成密度模型100，計算響應110 (例如重力響應)，反演響應120，和施加邊界銳化130以獲得更準確和精確的地下區(qū)域模型。所述方法特別適用于獲得異常密度區(qū)域的模型。在圖1的步驟 100中，獲得特定的地下區(qū)域的密度模型。根據優(yōu)選實施例，使用速度密度的節(jié)關系計算密度模型，例如使用由Gardner公式限定的節(jié)關系:
權利要求
1.一種用于對地下異常密度區(qū)建模的方法，包括: 1.形成密度模型； i1.計算對所述密度模型的響應； ii1.反演所述響應而得到所述異常密度區(qū)的幾何模型；和 iv.將銳化函數施加于所述幾何模型的邊界區(qū)域以在所述異常密度區(qū)與周圍區(qū)域之間進行區(qū)別。
2.根據權利要求1所述的方法，其中 所述銳化函數包括:迭代反演函數。
3.根據權利要求2所述的方法，其中 所述迭代反演函數包括:隨每次迭代而進行再加權的一個或多個加權函數。
4.根據權利要求3所述的方法，其中 所述加權函數強調所述異常密度區(qū)的密度和所述周圍區(qū)域的密度，而同時抑制在所述異常密度區(qū)與所述周圍區(qū)域之間的過渡部密度。
5.根據權利要求1所述的方法，其中 所述銳化的步驟包括:施加一組形式為SKm-mo) Υ+ε)α的程式； 其中，S是銳化函數，m是當前模型，Hitl是目標體密度，其余變量是調整參數。
6.根據權利要求5所述的`方法，其中 選擇所述調整參數，以強調所述異常密度區(qū)的密度和所述周圍區(qū)域的密度，而同時抑制在所述異常密度區(qū)與所述周圍區(qū)域之間的過渡部密度。
7.根據權利要求1所述的方法，其中 所述地下異常密度區(qū)是鹽基體，所述周圍區(qū)域是沉積區(qū)域。
8.根據權利要求1所述的方法，其中 所述形成密度模型的步驟包括:使用速度一密度的節(jié)關系形成密度模型。
9.根據權利要求8所述的方法，其中 所述密度模型是層密度模型。
10.根據權利要求8所述的方法，其中 所述密度模型通過以下公式形成:# =
11 根據權利要求1所述的方法，其中 所述響應是重力響應和磁響應中的一種。
12.根據權利要求1所述的方法，其中 所述反演的步驟包括以下子步驟: (a)形成數據失配測量值 (b)形成期望模型特征的測量值；和 (c)使經歷數據匹配的模型測量值最小化至期望水平。
13.根據權利要求12所述的方法，其中 所述反演的步驟使用以下一組程式執(zhí)行:如果 d°bs = g(m)+e則得出
14.根據權利要求1所述的方法，其中 所述反演的步驟包括:無約束反演。
15.根據權利要求1所述的方法，其中 所述反演的步驟包括:約束反演。
16.根據權利要求15所述的方法，其中 所述約束反演包括:從包含以下的組中選出的數據的約束參量:響應其它源，已知的邊界數據，地震解釋，測深，和上述的組合。
17.一種非暫時性計算機可讀介質，其上具有用于執(zhí)行計算機程序的指令，所述計算機程序當在計算機上執(zhí)行時實施用于對地下異常密度區(qū)建模的方法，所述方法包括以下步驟: 1.形成密度模型； i1.計算對所述密度模型的響應； ii1.反演所述響應而得到所述異常密度區(qū)的幾何模型；和 iv.將銳化函數施加于所述幾何模型的邊界區(qū)域以在所述異常密度區(qū)與周圍區(qū)域之間進行區(qū)別。
18.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述銳化函數包括:迭代反演函數。
19.根據權利要求18所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述迭代反演函數包括:隨每次迭代而進行再加權的一個或多個加權函數。
20.根據權利要求19所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述加權函數強調所述異常密度區(qū)的密度和所述周圍區(qū)域的密度，而同時抑制在所述異常密度區(qū)與所述周圍區(qū)域之間的過渡部密度。
21.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述銳化的步驟包括:施加一組形式為SKm-mo) Υ+ε)α的程式； 其中，S是銳化函數，m是當前模型，Hitl是目標體密度，其余變量是調整參數。
22.根據權利要求21所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 選擇所述調整參數，以強調所述異常密度區(qū)的密度和所述周圍區(qū)域的密度，而同時抑制在所述異常密度區(qū)與所述周圍區(qū)域之間的過渡部密度。
23.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述地下異常密度區(qū)是鹽基體，所述周圍區(qū)域是沉積區(qū)域。
24.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述形成密度模型的步驟包括:使用速度一密度的節(jié)關系形成密度模型。
25.根據權利要求24所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述密度模型是層密度模型。
26.根據權利要求24所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述密度模型通過以下公式形成:
27.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述響應是重力響應和磁響應中的一種。
28.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述反演的步驟包括以下子步驟: (a)形成數據失配測量值 (b)形成期望模型特征的測量值；和 (c)使經歷數據匹配的模型測量值最小化至期望水平。
29.根據權利要求28所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述反演的步驟使用以下一組程式執(zhí)行:
30.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述反演的步驟包括:無約束反演。
31.根據權利要求17所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述反演的步驟包括:約束反演。
32.根據權利要求31所述的非暫時性計算機可讀介質，其中 所述約束反演包括:從包含以下的組中選出的數據的約束參量:響應其它源，已知的邊界數據，地震解釋，測深，和上述的組合。
33.一種系統(tǒng)，其具有用于執(zhí)行根據權利要求1至16中任一項所述方法的計算機可讀介質。
全文摘要
一種用于對地下異常密度區(qū)建模的方法，包括以下步驟形成密度模型；計算對所述密度模型的響應；反演所述響應而得到所述異常密度區(qū)的幾何模型；和將銳化函數施加于所述幾何模型的邊界區(qū)域以在所述異常密度區(qū)與周圍區(qū)域之間進行區(qū)別。
文檔編號G01V11/00GK103189760SQ201180048142
公開日2013年7月3日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權日2010年9月3日
發(fā)明者羅伯特·G·埃利斯 申請人:Geosoft公司