專利名稱：用于所有類型儲層數(shù)據(jù)的三維可視化數(shù)據(jù)集的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機圖形的交互和處理方法，特別涉及通過顯示屏啟動的指令和顯示的三維(3D)計算機圖形，對各種揭示地下地質(zhì)構(gòu)造的數(shù)據(jù)進行交互和處理的方法。
背景技術(shù)：
反射地震數(shù)據(jù)的計算機增強處理是對地下構(gòu)造進行成像以識別碳氫化合物儲層以及確定巖石和液體性質(zhì)的主要手段。地震數(shù)據(jù)可以是地面反射數(shù)據(jù)或可以包括垂直地震剖面(VSP，vertical seismicprofile)數(shù)據(jù)，其中，地表或近地表震源將地震波傳播到地下，并由設(shè)置在井眼中的地震探測器接收數(shù)據(jù)。
勘探礦物資源的一項重要工作是解釋與分界面有關(guān)的各種數(shù)據(jù)。該解釋工作是基于采用計算機圖形學對地下構(gòu)造進行三維可視化顯示。被可視化的數(shù)據(jù)類型包括地面地震和VSP數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、來自地下鉆井的數(shù)據(jù)以及有關(guān)地震波在地下的速度的信息。
West等人在其申請的美國專利5,617,548中提出了一個與計算機圖形進行交互的系統(tǒng)。在其教導(dǎo)中包括的是處理多種數(shù)據(jù)的能力。目前有各種用戶可獲得的圖形化顯示地球三維體(3D volume)的商業(yè)軟件包。如Landmark Graphics公司作為服務(wù)提供的Well SeismicFusionTM是一個用于交互式集成鉆井數(shù)據(jù)、合成地震數(shù)據(jù)和疊前地震數(shù)據(jù)的流線型處理過程。觀察到的鉆井數(shù)據(jù)和疊前數(shù)據(jù)之間的關(guān)系使人們能更好地理解儲層內(nèi)液體和巖石的變化和儲層屬性的不確定性，并使得地球?qū)W家找到儲層中最具經(jīng)濟價值的部分。LandmarkGraphics公司的另一個產(chǎn)品ProMAX是一個地震數(shù)據(jù)處理軟件系列，包括一套完整的二維、三維、VSP和深度成像的地球物理應(yīng)用程序。(GeoTomo LLC公司提供的)VISUS是一個三維VSP可視化和解釋軟件包。三維VSP可視化通常涉及具有很多種不同類型屬性參數(shù)的多個數(shù)據(jù)集。這些多個數(shù)據(jù)集的三維解釋集合將更好地表征儲層的結(jié)構(gòu)。VISUS的設(shè)計目標是簡化顯示的控制，同時仍向地球物理學家提供極大的靈活性來顯示和處理數(shù)據(jù)。
類似以上系統(tǒng)的商業(yè)系統(tǒng)的一個局限性在于它們對計算機有較高程度的要求，并且通常運行在工作站上。其輕便性尤其對于鉆井現(xiàn)場來說因此有限。它們的一個缺點是，解釋圖形顯示的人必須是地震數(shù)據(jù)處理的專家。另外，解析員還需要具有相對較高的計算機應(yīng)用能力。而在許多情況下，解析員具有地質(zhì)或巖石學背景，因此缺乏地震數(shù)據(jù)處理和計算機應(yīng)用的專業(yè)知識。此外，使用這些軟件的許可也會很貴。
Bevc等人在其申請的美國專利6,493,635中公開了一種通過諸如Internet的廣域網(wǎng)進行遠程監(jiān)控的地球物理數(shù)據(jù)處理方法。用戶使用客戶機來構(gòu)建地球物理數(shù)據(jù)處理流程(地球物理數(shù)據(jù)處理模塊或過濾器的級聯(lián))，并輸入執(zhí)行流程所需的參數(shù)值。然后流程描述和相關(guān)參數(shù)值從客戶機傳輸?shù)降厍蛭锢頂?shù)據(jù)處理服務(wù)器，例如一個并行的超級計算機。流程(工作)在服務(wù)器上執(zhí)行，通常需要幾小時至幾星期的處理時間。在處理流程完成之前，用戶可獲得中間或部分結(jié)果用于可視化。從而使用戶可以在流程執(zhí)行完成之前對其進行修改。通過解析模塊的源代碼，自動生成數(shù)據(jù)輸入窗口用于地球物理處理模塊。數(shù)據(jù)輸入窗口的自動生成允許帶有給定圖形用戶界面的新地震解釋軟件包的相對簡單集成。因而，由于終端用戶可以從PC進行操作，Bevc解決了以上所討論的一個局限性。這提供了較高的輕便性。但用戶端需要專業(yè)知識的其它缺點以及需要許可的問題并未解決。此外，由于其解釋過程太耗時而無法在鉆井現(xiàn)場使用。
Barton在其申請的美國專利6,658,567中提出采用一種鎖和密鑰的方法，其中，將一個或多個數(shù)據(jù)集連接到用于分析井眼圖像數(shù)據(jù)的程序上。Barton指出其技術(shù)可以分析地質(zhì)力學、地球物理、現(xiàn)場壓力、巖石物理、地質(zhì)工藝以及聲音數(shù)據(jù)，但沒有指出如何集成執(zhí)行儲層的綜合分析所需的表面地震數(shù)據(jù)、VSP數(shù)據(jù)以及鉆井軌跡。通常，不同種類的數(shù)據(jù)以不同的數(shù)據(jù)格式存儲。這對于Barton的分析器是無法接受的。另外，由于它包含一個分析程序，用戶必須熟悉分析方法。
由此需要這樣一種發(fā)明，其輕便、價格相對便宜、并具有利用各種數(shù)據(jù)來可視化地下三維結(jié)構(gòu)體的能力，各種數(shù)據(jù)包括地表地震和VSP、測井曲線(well log)、地質(zhì)和巖石物理數(shù)據(jù)。本發(fā)明滿足這些要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例是一種機器可讀介質(zhì)，包括與地下地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)的至少一個數(shù)據(jù)集和與所述至少一個數(shù)據(jù)集一起嵌入的可視化程序。該可視化程序提供所述至少一個數(shù)據(jù)集的可視顯示。該可視化程序被配置為不能提供除與其一起嵌入的所述至少一個數(shù)據(jù)集之外的任何數(shù)據(jù)的可視顯示。該介質(zhì)可以是從CD-ROM、DVD盤、光盤或磁帶中選擇的便攜式介質(zhì)。或者，該介質(zhì)可以是可供終端用戶訪問的服務(wù)器上的存儲設(shè)備。
所述數(shù)據(jù)集可以是三維地面地震數(shù)據(jù)、VSP數(shù)據(jù)、測井曲線、鉆井軌跡、速度數(shù)據(jù)、地震射線路徑(seismic raypath)、地震層位、震源位置、地震屬性或二維地面地震數(shù)據(jù)中的一種或多種。其數(shù)據(jù)格式可以是碳氫化合物勘探領(lǐng)域常用格式中的任何一種。所述可視顯示可以包括地下分界面的柵格化顯示，或者地下分界面的透明化顯示。
在另一個實施例中，本發(fā)明是一種能夠可視化地下構(gòu)造的方法，它提供對與地下構(gòu)造有關(guān)的一個或多個數(shù)據(jù)集的訪問，并提供用于提供數(shù)據(jù)集的可視顯示的可視化程序，并將可視化程序配置為不能提供除所提供數(shù)據(jù)以外的任何數(shù)據(jù)的可視顯示。該可視化程序和數(shù)據(jù)可提供在便攜式介質(zhì)上，如CD-ROM、DVD盤或磁帶?；蛘撸龀绦蚝蛿?shù)據(jù)可以安裝在機器可讀介質(zhì)上，終端用戶可以通過通信鏈路，諸如Internet來訪問它。當提供了兩個或更多數(shù)據(jù)集時，該可視化程序具有在單個顯示中顯示多個數(shù)據(jù)集的能力。


通過附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中相同的標號指相同的元件圖1是本發(fā)明一個實施例的示意圖。
圖2是本發(fā)明一個實施例的示意圖。
圖3是示出地層、射線路徑、鹽丘和井眼軌跡的典型顯示。
圖4詳細地顯示了圖3中從地層到井眼中某些位置的反射射線路徑。
圖5是包含地面震源位置的顯示。
圖6是示出透明化特征的顯示。
圖7顯示了射線路徑、速度模型、鹽丘、鉆井路線和測井曲線。
圖8顯示了沿地震線的三維地震體、鉆井路線和VSP數(shù)據(jù)。
圖9顯示了兩條地面地震數(shù)據(jù)線和來自VSP勘測的鹽出口點。
圖10顯示了兩條地面地震線、三維VSP數(shù)據(jù)集和鹽出口點。
具體實施例方式
圖1顯示了本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)。諸如PC的處理器或其它方便設(shè)備的處理設(shè)備109具有諸如視頻顯示器、平板顯示器或LCD的顯示器115。提供了用戶界面111。用戶界面可以包括鍵盤、鼠標或任何其它能與處理器進行通信的設(shè)備。通信鏈路可以是硬布線，或者可以是無線通信配置，包括但不限于電磁鏈路或紅外鏈路等等。處理器109配置了機器可讀介質(zhì)101，如CD-ROM、DVD、磁帶或其它合適的介質(zhì)。介質(zhì)中包括套裝程序103，其包括嵌入的可視化程序107(具有顯示一種或多種數(shù)據(jù)的能力)和一個或多個數(shù)據(jù)集105。在本發(fā)明的一個實施例中，程序107是GeoTomo LLC公司銷售的程序VISUS的版本。程序VISUS本身具有顯示多種數(shù)據(jù)的能力，包括但不限于三維地面地震數(shù)據(jù)、VSP數(shù)據(jù)、測井曲線、鉆井軌跡、速度數(shù)據(jù)、地震射線軌跡、地震層位、震源位置、地震屬性和二維地面地震數(shù)據(jù)。在本發(fā)明中，通過嵌入的處理流程，只有數(shù)據(jù)集105可被訪問。當機器可讀介質(zhì)被加載至處理器109時，套裝程序103即可在處理器上執(zhí)行，但它只能可視化顯示數(shù)據(jù)集105。需要注意的是，采用VISUS程序僅是為了示范，本發(fā)明還可采用其它能顯示多種數(shù)據(jù)的程序。因而本發(fā)明與Barton的發(fā)明具有幾個方面的不同。
Geomechanics International(Barton專利的受讓人)的網(wǎng)站提到了一種分析器程序GMI ImageTM。Barton在第二欄第30-38行寫到為本說明書目的，術(shù)語“分析器程序”將被用來指分析數(shù)據(jù)以便用于表征、解釋或修改數(shù)據(jù)的任何程序。因此，分析器程序所做的操作包括但不限于數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)生成、數(shù)據(jù)解釋、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)過濾以及數(shù)據(jù)增強。
相比之下，本發(fā)明中包括的可視化程序處理的是具有不同格式的經(jīng)過預(yù)處理的不同類型的數(shù)據(jù)。因此，在本發(fā)明中，假定預(yù)處理已由本領(lǐng)域技術(shù)人員完成，以及本發(fā)明的用戶是擅長集成不同類型數(shù)據(jù)的解析員。
另外，Barton在一個外部數(shù)據(jù)文件和單獨的Java應(yīng)用程序中分別嵌入了一個密鑰。密鑰必須匹配程序才可運行。程序和數(shù)據(jù)文件保持獨立。而本發(fā)明將數(shù)據(jù)直接嵌入三維瀏覽器應(yīng)用程序中。不以任何形式對數(shù)據(jù)文件進行修改。也不存在密鑰。數(shù)據(jù)是內(nèi)置的，而不是處于應(yīng)用程序的外部。單個文件包括了用戶的數(shù)據(jù)文件以及瀏覽器可執(zhí)行。
在本發(fā)明的一個實施例中，套裝程序103是可執(zhí)行目標代碼。該目標代碼可通過以下步驟獲得(i)獲得諸如VISUS程序的源代碼，(ii)將它與一個或多個特定的數(shù)據(jù)集組合，(iii)將該組合編譯為目標代碼。通過編譯處理，數(shù)據(jù)集105和可視化程序107被嵌入到套裝程序103中。經(jīng)過這樣的處理，用戶可獲得的唯一外部鏈路涉及選擇一個或多個特定的數(shù)據(jù)集和顯示選項。而不需要Barton采用的鎖和密鑰的方法。
用戶可以使用套裝程序103在顯示器115上以各種模式來處理和顯示數(shù)據(jù)。用戶還具有對數(shù)據(jù)進行一定量編輯的能力，并將結(jié)果輸出到諸如打印機的輸出設(shè)備117。
圖2是本發(fā)明另一個實施例的圖解。與圖1中相同的方式，諸如PC的處理器或其它方便設(shè)備的處理設(shè)備109具有諸如視頻顯示器、平板顯示器或LCD的顯示設(shè)備115。提供了用戶界面111。該用戶界面可以包括鍵盤、鼠標或任何其它能與處理器進行通信的設(shè)備。通信鏈路可以是硬布線，或者是無線通信配置，諸如電磁鏈路或紅外鏈路等等。與圖1的關(guān)鍵不同在于，處理器109通過通信鏈路209來訪問套裝程序203(包括可視化程序207和數(shù)據(jù)205)。該通信鏈路可以是包括Internet的任何網(wǎng)絡(luò)。嵌入套裝程序203的數(shù)據(jù)205和程序207存儲在處于網(wǎng)絡(luò)中合適位置的機器可讀介質(zhì)201上。網(wǎng)絡(luò)中合適的位置可以是賣方提供的服務(wù)器。終端用戶在向賣方提供某些用戶信息之后，就具有訪問套裝程序207并可視化數(shù)據(jù)集205的能力。在本發(fā)明的一個實施例中，程序207是GeoTomo LLC銷售的VISUS程序。VISUS程序本身具有顯示多種數(shù)據(jù)的能力，包括但不限于三維地面地震數(shù)據(jù)、VSP數(shù)據(jù)、測井曲線、鉆井軌跡、速度數(shù)據(jù)、地震射線軌跡、地震層位、震源位置、地震屬性和二維地面地震數(shù)據(jù)。在本發(fā)明中，套裝程序203只能用于可視化數(shù)據(jù)集205。需要注意的是，采用VISUS程序僅是為了示范，本發(fā)明還可采用其它能顯示不同種類數(shù)據(jù)的程序。
這樣用戶可以通過用戶界面111來訪問包含數(shù)據(jù)集205的套裝程序203。使用程序207的能力，用戶可以在顯示設(shè)備115上以各種模式來處理和顯示數(shù)據(jù)。用戶具有對數(shù)據(jù)進行一定的編輯的能力，并將結(jié)果輸出到諸如打印機的輸出設(shè)備117。關(guān)于本發(fā)明對不同種類的數(shù)據(jù)可進行不同的顯示將在后面討論。所有示例本質(zhì)上都取自地下相同部位，為了顯示本發(fā)明的功能而選擇了不同的示例。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，具有由301表示的地面位置的鉆井位于地面303a上的位置。圖3顯示了多個地層303b、303e和303d。圖3還顯示了鹽丘321。從多個地面位置到井眼305底部附近的選擇位置的射線路徑用315共同表示。示例中，射線路徑315穿過鹽丘，被地層303d反射到井眼305中。反射的射線路徑315’的細節(jié)見圖4。這里需注意的是，用于產(chǎn)生圖3和圖4的顯示的所有信息都存在于數(shù)據(jù)文件103或203中。程序107或207顯示這些不同種類的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)文件本身也可以在別處生成。使用本發(fā)明，終端用戶可以通過相對較少的計算機應(yīng)用或地震數(shù)據(jù)處理的專業(yè)知識，來可視地檢查數(shù)據(jù)并對地下構(gòu)造進行解釋。
接下來轉(zhuǎn)到圖5，顯示了與圖3和圖4中本質(zhì)上相同的數(shù)據(jù)的示例圖。地面和地下的層位用407a、407b、407c和407d來標識。鹽丘用421標識。地面震源位置被標識為403，從地面的射線路徑用405標識。在本示例中井眼不可見。然而，解析員觀看該顯示可以感覺到從地面位置403聲穿透的地下部分。
圖6給出了與圖5具有相同視角的另一示例顯示。與圖5的一個不同在于，鹽丘用網(wǎng)格點描繪出，看上去不再象是固體表面。另外，表面507a顯示為透明的，從而更容易可視化近地面中的射線路徑。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，顯示了鹽丘621、鉆井路線623、測井曲線625以及從地層625反射的射線路徑。圖中還顯示了一個速度模型，其速度區(qū)域用601、603、605、607和609表示，速度區(qū)域之間的邊界為等速輪廓線。通過該顯示，終端用戶可以看到速度模型對來自地面的射線的彎曲作用。
本發(fā)明還具有顯示地震數(shù)據(jù)體和線的能力。如圖8顯示了從地面地震數(shù)據(jù)獲得的三維地震數(shù)據(jù)體701以及鉆井路線703。同時還顯示了在鉆井路線記錄的VSP地震數(shù)據(jù)線。通過該顯示，終端用戶可以容易地比較地面地震數(shù)據(jù)與VSP數(shù)據(jù)。兩個地震數(shù)據(jù)集之間的差指示處理中的可能錯誤。另外，當與射線路徑顯示結(jié)合時，終端用戶可以識別出三維數(shù)據(jù)體中地震反射發(fā)生的正確空間位置。
很多碳氫化合物儲層都形成于多孔儲層巖石遇到鹽體，特別是鹽丘而發(fā)生的截斷。一旦定位了儲層，儲層開發(fā)的一個重要方面是鉆另外的井以便能夠就地恢復(fù)盡可能多的碳氫化合物。為此，另外的鉆井的位置需要盡可能地接近鹽體表層。然而，如果另外的鉆井位置不合適而鉆入了鹽丘，則可能產(chǎn)生嚴重的問題。首先，如果鉆井確實在鹽丘內(nèi)，則無法用于恢復(fù)碳氫化合物，因此鉆井成本完全浪費。其次，如果鉆入了具有基于水的泥漿的鹽體，則會導(dǎo)致鉆井災(zāi)難性地坍塌，這是應(yīng)該避免的。因此，最好進行被稱為“鹽體鄰近程度勘測”的特殊類型的勘測。這可以作為VSP的一部分來實現(xiàn)，但應(yīng)選擇源和接收器配置以便提供與井眼附近的鹽體表層相關(guān)的信息。另一種鹽體鄰近程度勘測可以通過井眼內(nèi)的源和接收器來執(zhí)行，以便映射來自鹽體表層的地震反射。
可以從VSP勘測獲得的一個診斷是確定從鹽體射出地震射線的點。如圖9，兩條地震線分別被標記為801和803。另外還顯示了多個點，標記為805。這些點805是從地面震源至井眼中的接收器的射線路徑的出口點。
另一個有用的顯示圖見圖10。示出了兩條地面地震線，以及一個三維VSP數(shù)據(jù)體905。圖中還顯示了鹽體出口點。通過該顯示，可以將VSP數(shù)據(jù)與地面地震數(shù)據(jù)進行比較，對VSP和地面數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制，以及可視化顯示地下構(gòu)造(在本示例中可詳細顯示鹽體與井眼的鄰近程度)。這些功能對儲層開發(fā)非常重要。
盡管以上給出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，該領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以提出各種改進。在權(quán)利要求書的范圍和精神內(nèi)的所有這些修改都包含在上述公開中。
權(quán)利要求
1.一種機器可讀介質(zhì)，包括(a)具有可視化能力的套裝程序；以及(b)包含在所述套裝程序中的至少一個預(yù)處理的數(shù)據(jù)集；其中，所述套裝程序適于提供僅所述至少一個預(yù)處理的數(shù)據(jù)集的可視顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)，其中，所述介質(zhì)包括便攜式介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的介質(zhì)，其中，所述介質(zhì)包括以下中的至少一個(i)CD-ROM，(ii)DVD盤，(iii)磁帶，以及(iv)光盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)，其中，所述介質(zhì)包括可由終端用戶訪問的服務(wù)器上的存儲設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)，其中，所述至少一個數(shù)據(jù)集選自包括以下數(shù)據(jù)的組(i)三維地面地震數(shù)據(jù)，(ii)VSP數(shù)據(jù)，(iii)測井曲線，(iv)鉆井軌跡，(v)速度數(shù)據(jù)，(vi)地震射線路徑，(vii)地震層位，(viii)震源位置，(ix)地震屬性，以及(x)二維地面地震數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)，其中，所述可視顯示包括下列中的至少一個(i)地下分界面的柵格化顯示，和(ii)地下分界面的透明化顯示。
7.一種能夠可視化地下構(gòu)造的方法，包括(a)提供對與所述地下構(gòu)造有關(guān)的至少一個預(yù)處理的數(shù)據(jù)集的訪問；(b)提供用于提供所述至少一個數(shù)據(jù)集的可視顯示的可視化程序，其中，所述至少一個預(yù)處理的數(shù)據(jù)集包含在所述可視化程序中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括在便攜式介質(zhì)上提供所述至少一個數(shù)據(jù)集和所述可視化程序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述介質(zhì)包括以下中的至少一個(i)CD-ROM，(ii)DVD盤，(iii)磁帶，以及(iv)光盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括(i)在機器可讀介質(zhì)上提供所述至少一個數(shù)據(jù)集和所述可視化程序；以及(ii)使得終端用戶可以通過通信鏈路來訪問所述機器可讀介質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，所述機器可讀介質(zhì)進一步包括服務(wù)器上的存儲設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，所述通信鏈路包括因特網(wǎng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述至少一個數(shù)據(jù)集選自包括以下數(shù)據(jù)的組(i)三維地面地震數(shù)據(jù)，(ii)VSP數(shù)據(jù)，(iii)測井曲線，(iv)鉆井軌跡，(v)速度數(shù)據(jù)，(vi)地震射線路徑，(vii)地震層位，(viii)震源位置，(ix)地震屬性，以及(x)二維地面地震數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，所述至少一個數(shù)據(jù)集包括至少兩個數(shù)據(jù)集，以及提供所述可視顯示進一步包括在單個顯示中提供所述至少兩個數(shù)據(jù)集。
全文摘要
可視化程序和將要被可視化的數(shù)據(jù)一起被嵌入。所述程序被限制為僅訪問和其一起嵌入的數(shù)據(jù)?？梢栽跈C器可讀介質(zhì)上或通過諸如因特網(wǎng)的通信鏈路向終端用戶傳遞所述程序和數(shù)據(jù)的組合。
文檔編號G06T15/00GK1910620SQ200580002349
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
發(fā)明者詹姆斯·C.·杰克森 申請人:貝克休斯公司