用于分析地質構造的特性的基于小波變換的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于分析地質構造的特性的方法，其包括：在處理器處獲得代表地質構造的地層、結構或物理特性的至少其中之一的數(shù)據(jù)；在處理器處對所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的至少一部分應用小波變換，從而導出代表所獲得的數(shù)據(jù)的一個或多個小波變換系數(shù)；在處理器處將所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)當中的至少一項或多項分割成各個片段；在處理器處，在小波變換的一個或多個尺度下在每一個片段上確定所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的變異性度量，其中所述變異性度量至少是基于對應于每一個片段的小波變換系數(shù)；以及在處理器處基于所確定的變異性度量對每一個片段進行分析，從而產(chǎn)生地質構造的地層、結構或物理分類。
【專利說明】用于分析地質構造的特性的基于小波變換的系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及分析地質構造的特性，更具體來說涉及利用小波變換來確定地質構造的地層、結構或物理分類。
【背景技術】
[0002]地質構造通常表現(xiàn)出沉積異質性，從而使得確定儲藏屬性的分布具有挑戰(zhàn)性。
[0003]因此希望有一種以高度一致性和準確性自動分析地質構造的物理或地層特性的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一個實施例包括一種用于分析地質構造的特性的方法。所述方法包括:在處理器處獲得代表地質構造的地層、結構或物理特性的至少其中之一的數(shù)據(jù)；在處理器處對所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的至少一部分應用小波變換，其中包括而不限于從所解釋出的數(shù)據(jù)導出的數(shù)據(jù)，從而導出代表所獲得的數(shù)據(jù)的一個或多個小波變換系數(shù)；在處理器處將所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)當中的至少一項或多項分割成各個片段；在處理器處，在小波變換的一個或多個尺度下在每一個片段上確定所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的變異性度量，其中所述變異性度量至少是基于對應于每一個片段的小波變換系數(shù)；以及在處理器處基于所確定的變異性度量對每一個片段進行分析，從而產(chǎn)生地質構造的地層、結構或物理分類。
[0005]另一個實施例包括一種存儲有用于分析地質構造的特性的指令的計算機可讀介質，其中包括在由至少一個處理器執(zhí)行時使得所述處理器施行以下步驟的機器可執(zhí)行代碼:在處理器處獲得代表地質構造的地層、結構或物理特性的至少其中之一的數(shù)據(jù)；在處理器處對所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的至少一部分應用小波變換，從而導出代表所獲得的數(shù)據(jù)的一個或多個小波變換系數(shù)；在處理器處將所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)當中的至少一項或多項分割成各個片段；在處理器處，在小波變換的一個或多個尺度下在每一個片段上確定所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的變異性度量，其中所述變異性度量至少是基于對應于每一個片段的小波變換系數(shù)；在處理器處基于所確定的變異性度量對每一個片段進行分析，從而產(chǎn)生地質構造的地層、結構或物理分類；以及在存儲器設備中存儲所述地質構造的地層、結構或物理分類。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]在結合附圖閱讀后面的詳細描述時，本領域技術人員將更容易認識到這里所描述的其他特征，其中:
[0007]圖1是根據(jù)一個實施例的將要分析的示例性地質構造的圖示；
[0008]圖2是根據(jù)一個實施例的與計算機通信的探測器的示意圖；[0009]圖3是根據(jù)一個實施例的用于分析地質構造的特性的方法的流程圖；
[0010]圖4是根據(jù)一個實施例的示出了圖3中的方法的細節(jié)的流程圖；
[0011]圖5是根據(jù)一個實施例的示出了圖3中的方法的細節(jié)的流程圖；
[0012]圖6是根據(jù)一個實施例的示出了重新分類處理的細節(jié)的流程圖；
[0013]圖7是根據(jù)一個實施例的示出了圖6中的重新分類處理的階段I的細節(jié)的流程圖；
[0014]圖8是根據(jù)一個實施例的示出了圖6中的重新分類處理的階段2的細節(jié)的流程圖；
[0015]圖9示出了根據(jù)一個實施例的被用于預測斜坡相的示例性數(shù)據(jù)的曲線圖；
[0016]圖10示出了根據(jù)一個實施例的使用自上而下方法的分類結果；以及
[0017]圖11示出了根據(jù)一個實施例的被用于利用自下而上方法預測斜坡相的示例性數(shù)據(jù)的曲線圖。
【具體實施方式】
[0018]地質構造通常表現(xiàn)出沉積、結構或物理異質性?？梢酝ㄟ^相或類別來描述沉積或物理異質性的類型，這是一種在對油氣儲藏進行建模方面有用的概念。有時通過裂縫密度來定量地描述例如裂縫之類的結構異質性，這給出關于每單位深度的裂縫數(shù)目的局部化估計?？梢酝ㄟ^視覺分析以定量方式標明具有高裂縫密度的區(qū)段，從而得到具有兩個或更多類別的分類，其例如對于低裂縫存在被標記為“0”，并且對于高裂縫存在被標記為“I”。這樣的高裂縫密度的區(qū)段處在對于油氣勘探感興趣的特定沉積環(huán)境中。
[0019]由于沉積異質性，在對碳酸鹽田的斜坡環(huán)境進行建模方面的儲藏屬性的分布常常具有挑戰(zhàn)性。近來，將模擬露頭巖層(analog outcrop)觀察與地震級別架構、核心數(shù)據(jù)和鉆井記錄解釋相關聯(lián)的地質解釋已被應用于斜坡相的分類。在人工聯(lián)系不同類型的數(shù)據(jù)方面已經(jīng)確立了平臺相、上方、中部和下方斜坡相的其中一些地層和物理屬性。
[0020]圖1示意性地示出了在熱帶海洋環(huán)境中最初沉積在海平面以下的示例性地質構造100的相結構的一個實例。在該例中，所述相結構寬泛地包括被示出為相1、相2和相3的三個相，但是在其他地質構造中也可以存在其他數(shù)目的相。地質構造100包括露頭巖層構造，但是也可以代表地下碳酸鹽斜坡構造。收集并且分析與地質構造100的地層、結構和/或物理特性相關聯(lián)的數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)收集可以例如利用對于圖像的視覺檢察或者在現(xiàn)場通過人工方式來施行，或者利用測量探測器來施行，或者使用這些技術的組合。此外，可以利用計算系統(tǒng)或設備中的處理器來處理所獲得的數(shù)據(jù)，并且可以對于從與地質構造100的特性相關聯(lián)的所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)實施進一步的分析。從地質構造解釋出的地層數(shù)據(jù)的實例包括層理傾角或地層傾角、沉積相以及從沉積相的并置規(guī)則導出的沉積環(huán)境的形態(tài)元素。
[0021]如圖2中所示，由探測器110獲得的數(shù)據(jù)(例如鉆孔數(shù)據(jù))以及/或者從中解釋出或導出的數(shù)據(jù)通常被存儲在本地存儲器設備中或者通過連線(但是所述連接也可以是無線連接)被中繼到例如可以位于鉆井設施處的計算機250，其中可以通過計算機250的總線260 (其可以是任何適當類型)接收數(shù)據(jù)并且例如存儲在硬盤、光盤、閃存、臨時RAM存儲裝置或其他介質之類的計算機可讀存儲設備270上，以便利用計算機250的處理器280進行處理。從由探測器110提供的所測量的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的實例包括來自電阻率圖像的地層傾角解釋測井，經(jīng)過內(nèi)插和過濾的地層傾角解釋測井，或者通過線性濾波(比如通過小波變換)從電阻率圖像獲得的測井。應當提到的是，盡管這里討論了鉆孔數(shù)據(jù)，但是也可以使用從對于地質構造100的視覺檢察直接獲得的其他類型的數(shù)據(jù)或者從中導出或解釋出的數(shù)據(jù)來分析地質構造100的物理和地層特性，正如后面所討論的那樣。
[0022]圖3總體上示出了根據(jù)一個實施例的用于分析地質構造100的特性的方法的流程圖300。圖3中的流程圖300以及圖4-8中的后續(xù)的流程圖代表用于實施分析地質構造100的特性的方法的示例性機器可讀指令。后面對于流程圖300所描述的步驟或處理是用于實施根據(jù)本公開內(nèi)容中描述的實施例的方法的示例性機器可讀指令。在一個實例中，所述機器可讀指令包括用于由以下各項執(zhí)行的算法:(a)處理器、(b)控制器以及/或者(c) 一個或多個其他適當?shù)奶幚碓O備。所述算法可以被實例化在存儲于有形介質上的軟件中，所述有形介質比如有閃存、CD-ROM、軟盤、硬盤、數(shù)字視頻(通用)盤(DVD)、藍光盤或者其他存儲器設備，但是本領域技術人員將很容易認識到，整個所述算法和/或其各個部分可以替換地由除了處理器之外的其他設備來執(zhí)行，并且/或者可以被具體實現(xiàn)在固件或專用硬件中。舉例來說，所述算法可以由專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯設備(PLD)、現(xiàn)場可編程邏輯設備(FPLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、分立邏輯等等來實施。舉例來說，用于分析地質構造100的特性的方法的任何或所有組件可以由軟件、硬件和/或固件來實施。此外，這里所描述的其中一些或所有機器可讀指令可以被人工實施。此外，雖然這里在流程圖中描述并說明了本發(fā)明的一個實施例，但是本領域技術人員將很容易認識到，可以替換地使用實施所述示例性機器可讀指令的許多其他方法。舉例來說，在一些步驟中可以改變執(zhí)行順序，并且/或者例如可以根據(jù)具體地質構造改變、去除或組合所描述的其中一些步驟。
[0023]現(xiàn)在參照圖3，在方塊302中，處理器280實施獲得代表地質構造100的物理、結構或地層特性當中的一項或多項的數(shù)據(jù)。在一個實施例中，處理器280從探測器110、遠程地或者從本地獲得數(shù)據(jù)以進行處理，并且從所獲得的數(shù)據(jù)導出或解釋出數(shù)據(jù)。僅作為舉例，這樣的所獲得的數(shù)據(jù)包括地質構造100的地層傾角解釋、電阻率或電導率以及/或者孔隙度。由處理器280獲得的數(shù)據(jù)可以被轉換成圖形形式，從而作為用于顯示和/或進一步處理的圖像數(shù)據(jù)。所述圖形數(shù)據(jù)可以被存儲為全彩色數(shù)據(jù)(例如24比特JPEG數(shù)據(jù))，或者可以是單色或灰度數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)(或圖像測井)可以代表例如利用諸如來自Schlumberger (Houston, TX)的 FULLBORE FORMATIN MICROIMAGER (FMI) ? 的工具在鉆井中的多個位置當中的每一個位置處獲得的電阻率跡線。由處理器280對從所獲得的數(shù)據(jù)導出的電阻率跡線進行歸一化?？梢詾樗鶞y量或經(jīng)過處理的電阻率數(shù)值指派一種顏色，以便獲得電阻率畫面。圖像數(shù)據(jù)可以包括若干條帶，例如沿著圖9中的第3列向下延伸的八個條帶，其代表鉆井壁面的展開的圓柱形表面。這八個條帶代表來自利用探測器110獲得的八個傳感器襯墊的FMI?數(shù)據(jù)，其中每個傳感器襯墊提供二十四條數(shù)據(jù)跡線，但是取決于工具和顯示模式也可以使用其他數(shù)目的跡線和襯墊。舉例來說，所述顏色或對比度尺度可以被選擇成使得圖9的第3列中的圖像數(shù)據(jù)的較暗區(qū)域代表導電性相對較強的區(qū)段，并且較亮區(qū)域代表電阻性相對較強的區(qū)段。圖像對比度可以作為構造中的變化的孔隙度和流體類型或水鹽度的結果而出現(xiàn)，這是因為油和淡水具有高度電阻性，而鹽水則具有高度導電性，并且孔隙度非常低的巖石與填充有鹵水的高孔隙度巖石相比具有較少導電路徑。圍繞鉆井壁面的圖像中的異質特征可能是由于鉆井壁面中的開口填充有鉆探泥漿，其可能是基于水(導電性)或基于油(電阻性)的。因此，取決于鉆探泥漿與構造的相對電阻率，張開裂縫可能表現(xiàn)為明亮或黯淡特征。取決于其填充物的電阻率，愈合的或膠結的或者部分地膠結的裂縫可能會表現(xiàn)出對比度。在幾何方面，圖像中的裂縫特征是正弦或接近正弦的特征或者此類特征的某些部分(對于部分地愈合或膠結的裂縫)，這是因為裂縫是橫截圓柱形或接近圓柱形的鉆井壁面的平面特征。
[0024]在方塊304中，根據(jù)一個實施例，分析從地質構造100獲得的數(shù)據(jù)以及/或者從中解釋出或導出的數(shù)據(jù)或者其某些部分，以便利用在處理器280處應用的小波變換技術確定地質構造100的物理、地層和/或其他特性。小波變換是將(例如來自探測器110的)原始信號或者從中解釋出或導出的數(shù)據(jù)與滿足已知的可采納條件的一族零均值函數(shù)或小波進行卷積的線性變換。屬于一個小波族的函數(shù)具有彼此類似的形狀，但是在時間(或深度)變量方面被平移和/或擴張。小波變換的結果被稱作小波系數(shù)，其由位置和尺度索引。如等式(I)中所示，通過將母小波W(t)偏移數(shù)字數(shù)值X并且將其縮放數(shù)字數(shù)值a而從其獲得一族小波:
【權利要求】
1.一種用于分析地質構造的特性的方法，其包括: 在處理器處獲得代表地質構造的地層、結構或物理特性的至少其中之一的數(shù)據(jù)；在處理器處對所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的至少一部分應用小波變換，從而導出代表所獲得的數(shù)據(jù)的一個或多個小波變換系數(shù)； 在處理器處將所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)當中的至少一項或多項分割成各個片段； 在處理器處，在小波變換的一個或多個尺度下在每一個片段上確定所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的變異性度量，其中所述變異性度量至少基于對應于每一個片段的小波變換系數(shù)；以及 在處理器處基于所確定的變異性度量對每一個片段進行分析，從而產(chǎn)生地質構造的地層、結構或物理分類。
2.權利要求1的方法，其中，所述地質構造是地下構造，并且所述獲得是利用插入到地下構造的鉆孔中的探測器的一個或多個傳感器來實施的。
3.權利要求1的方法，其中，所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的一項或多項屬性的變異性度量是作為小波變換的一個或多個尺度下的小波變換系數(shù)的量值的平方的片段平均值而獲得的。
4.權利要求3的方法，其中，所述分析包括: 對于地質構造的多個相中的第一相，選擇從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的一項或多項屬性當中的第一屬性，其對于第一相具有預期或已知的最高變異性度量；以及 將各個片段當中的具有所選第一屬性的變異性度量的最大數(shù)值的片段識別為對應于第一相的起始片段。
5.權利要求4的方法，其中，所述分析還包括: 對于所述多個相中的剩余各相中的每一個相，基于現(xiàn)有的地質知識對于剩余各相中的所考慮的一個相并且在屬于所考慮的該相的各個區(qū)段上，從所述一項或多項屬性當中選擇滿足預期片段平均值范圍、最大片段平均值或最小片段平均值的區(qū)分條件的第二屬性；在剩余各相中的每一個相中識別出尚未被分類為對應于任何相的起始片段的一個片段，從而使得在每一個對應的相中對于所識別出的一個片段滿足所述區(qū)分條件，其中每一個對應的剩余相中的所識別出的一個片段變?yōu)樵搶嗟钠鹗计巍?br> 6.權利要求5的方法，其中，第一相包括片段塊，所述片段塊包括所述起始片段，所述方法還包括: 從第一相開始逐一地選擇相，并且對于每一個所選相，從被識別為屬于該所選相的片段塊開始實施: 通過在驗證與被識別為屬于所選相的片段塊鄰近的相鄰片段的合格性之后逐一地添加相鄰片段，迭代地擴大所選相的片段塊直到滿足擴大停止標準為止；以及 將尚未被分類并且處于上一個合格的相鄰片段與另一個相的起始片段之間的所有片段分類為屬于該另一個相，其中該另一個相的起始片段是在與上一個合格的相鄰片段在相同側最靠近所選相的起始片段的起始片段。
7.權利要求1的方法，其中，所述一個或多個尺度屬于1/32英尺到32英尺范圍內(nèi)的尺度量級。
8.權利要求1的方法，其中，利用具有至少兩個消失矩的Daubechies小波施行小波變換。
9.權利要求1的方法，其中，在應用小波變換之后對所獲得的數(shù)據(jù)或者從中解釋出或導出的屬性進行深度重新調節(jié)。
10.一種存儲有用于分析地質構造的特性的指令的計算機可讀介質，包括在由至少一個處理器執(zhí)行時使得所述處理器施行以下步驟的機器可執(zhí)行代碼: 在處理器處獲得代表地質構造的地層、結構或物理特性的至少其中之一的數(shù)據(jù)；在處理器處對所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的至少一部分應用小波變換，從而導出代表所獲得的數(shù)據(jù)的一個或多個小波變換系數(shù)； 在處理器處將所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)當中的至少一項或多項分割成各個片段； 在處理器處，在小波變換的一個或多個尺度下在每一個片段上確定所獲得的數(shù)據(jù)或者從所獲得的數(shù)據(jù)解釋出或導出的數(shù)據(jù)的變異性度量，其中所述變異性度量至少基于對應于每一個片段的小波變換系數(shù)； 在處理器處基于所確定的變異性度量對每一個片段進行分析，從而產(chǎn)生地質構造的地層、結構或物理分類；以及 在存儲器設備中存儲 所述地質構造的地層、結構或物理分類。
【文檔編號】G01V3/38GK104011566SQ201280061154
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年10月16日 優(yōu)先權日:2011年11月9日
【發(fā)明者】M·魯斯卡, D·卡茲 申請人:雪佛龍美國公司