用于所有类型储层数据的三维可视化数据集的制作方法

专利名称：用于所有类型储层数据的三维可视化数据集的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机图形的交互和处理方法，特别涉及通过显示屏启动的指令和显示的三维(3D)计算机图形，对各种揭示地下地质构造的数据进行交互和处理的方法。
背景技术：
反射地震数据的计算机增强处理是对地下构造进行成像以识别碳氢化合物储层以及确定岩石和液体性质的主要手段。地震数据可以是地面反射数据或可以包括垂直地震剖面(VSP，vertical seismicprofile)数据，其中，地表或近地表震源将地震波传播到地下，并由设置在井眼中的地震探测器接收数据。
勘探矿物资源的一项重要工作是解释与分界面有关的各种数据。该解释工作是基于采用计算机图形学对地下构造进行三维可视化显示。被可视化的数据类型包括地面地震和VSP数据、地质数据、来自地下钻井的数据以及有关地震波在地下的速度的信息。
West等人在其申请的美国专利5,617,548中提出了一个与计算机图形进行交互的系统。在其教导中包括的是处理多种数据的能力。目前有各种用户可获得的图形化显示地球三维体(3D volume)的商业软件包。如Landmark Graphics公司作为服务提供的Well SeismicFusionTM是一个用于交互式集成钻井数据、合成地震数据和叠前地震数据的流线型处理过程。观察到的钻井数据和叠前数据之间的关系使人们能更好地理解储层内液体和岩石的变化和储层属性的不确定性，并使得地球学家找到储层中最具经济价值的部分。LandmarkGraphics公司的另一个产品ProMAX是一个地震数据处理软件系列，包括一套完整的二维、三维、VSP和深度成像的地球物理应用程序。(GeoTomo LLC公司提供的)VISUS是一个三维VSP可视化和解释软件包。三维VSP可视化通常涉及具有很多种不同类型属性参数的多个数据集。这些多个数据集的三维解释集合将更好地表征储层的结构。VISUS的设计目标是简化显示的控制，同时仍向地球物理学家提供极大的灵活性来显示和处理数据。
类似以上系统的商业系统的一个局限性在于它们对计算机有较高程度的要求，并且通常运行在工作站上。其轻便性尤其对于钻井现场来说因此有限。它们的一个缺点是，解释图形显示的人必须是地震数据处理的专家。另外，解析员还需要具有相对较高的计算机应用能力。而在许多情况下，解析员具有地质或岩石学背景，因此缺乏地震数据处理和计算机应用的专业知识。此外，使用这些软件的许可也会很贵。
Bevc等人在其申请的美国专利6,493,635中公开了一种通过诸如Internet的广域网进行远程监控的地球物理数据处理方法。用户使用客户机来构建地球物理数据处理流程(地球物理数据处理模块或过滤器的级联)，并输入执行流程所需的参数值。然后流程描述和相关参数值从客户机传输到地球物理数据处理服务器，例如一个并行的超级计算机。流程(工作)在服务器上执行，通常需要几小时至几星期的处理时间。在处理流程完成之前，用户可获得中间或部分结果用于可视化。从而使用户可以在流程执行完成之前对其进行修改。通过解析模块的源代码，自动生成数据输入窗口用于地球物理处理模块。数据输入窗口的自动生成允许带有给定图形用户界面的新地震解释软件包的相对简单集成。因而，由于终端用户可以从PC进行操作，Bevc解决了以上所讨论的一个局限性。这提供了较高的轻便性。但用户端需要专业知识的其它缺点以及需要许可的问题并未解决。此外，由于其解释过程太耗时而无法在钻井现场使用。
Barton在其申请的美国专利6,658,567中提出采用一种锁和密钥的方法，其中，将一个或多个数据集连接到用于分析井眼图像数据的程序上。Barton指出其技术可以分析地质力学、地球物理、现场压力、岩石物理、地质工艺以及声音数据，但没有指出如何集成执行储层的综合分析所需的表面地震数据、VSP数据以及钻井轨迹。通常，不同种类的数据以不同的数据格式存储。这对于Barton的分析器是无法接受的。另外，由于它包含一个分析程序，用户必须熟悉分析方法。
由此需要这样一种发明，其轻便、价格相对便宜、并具有利用各种数据来可视化地下三维结构体的能力，各种数据包括地表地震和VSP、测井曲线(well log)、地质和岩石物理数据。本发明满足这些要求。

发明内容
本发明的一个实施例是一种机器可读介质，包括与地下地质构造有关的至少一个数据集和与所述至少一个数据集一起嵌入的可视化程序。该可视化程序提供所述至少一个数据集的可视显示。该可视化程序被配置为不能提供除与其一起嵌入的所述至少一个数据集之外的任何数据的可视显示。该介质可以是从CD-ROM、DVD盘、光盘或磁带中选择的便携式介质。或者，该介质可以是可供终端用户访问的服务器上的存储设备。
所述数据集可以是三维地面地震数据、VSP数据、测井曲线、钻井轨迹、速度数据、地震射线路径(seismic raypath)、地震层位、震源位置、地震属性或二维地面地震数据中的一种或多种。其数据格式可以是碳氢化合物勘探领域常用格式中的任何一种。所述可视显示可以包括地下分界面的栅格化显示，或者地下分界面的透明化显示。
在另一个实施例中，本发明是一种能够可视化地下构造的方法，它提供对与地下构造有关的一个或多个数据集的访问，并提供用于提供数据集的可视显示的可视化程序，并将可视化程序配置为不能提供除所提供数据以外的任何数据的可视显示。该可视化程序和数据可提供在便携式介质上，如CD-ROM、DVD盘或磁带。或者，所述程序和数据可以安装在机器可读介质上，终端用户可以通过通信链路，诸如Internet来访问它。当提供了两个或更多数据集时，该可视化程序具有在单个显示中显示多个数据集的能力。


通过附图可以更好地理解本发明，其中相同的标号指相同的元件图1是本发明一个实施例的示意图。
图2是本发明一个实施例的示意图。
图3是示出地层、射线路径、盐丘和井眼轨迹的典型显示。
图4详细地显示了图3中从地层到井眼中某些位置的反射射线路径。
图5是包含地面震源位置的显示。
图6是示出透明化特征的显示。
图7显示了射线路径、速度模型、盐丘、钻井路线和测井曲线。
图8显示了沿地震线的三维地震体、钻井路线和VSP数据。
图9显示了两条地面地震数据线和来自VSP勘测的盐出口点。
图10显示了两条地面地震线、三维VSP数据集和盐出口点。
具体实施例方式
图1显示了本发明一个实施例的结构。诸如PC的处理器或其它方便设备的处理设备109具有诸如视频显示器、平板显示器或LCD的显示器115。提供了用户界面111。用户界面可以包括键盘、鼠标或任何其它能与处理器进行通信的设备。通信链路可以是硬布线，或者可以是无线通信配置，包括但不限于电磁链路或红外链路等等。处理器109配置了机器可读介质101，如CD-ROM、DVD、磁带或其它合适的介质。介质中包括套装程序103，其包括嵌入的可视化程序107(具有显示一种或多种数据的能力)和一个或多个数据集105。在本发明的一个实施例中，程序107是GeoTomo LLC公司销售的程序VISUS的版本。程序VISUS本身具有显示多种数据的能力，包括但不限于三维地面地震数据、VSP数据、测井曲线、钻井轨迹、速度数据、地震射线轨迹、地震层位、震源位置、地震属性和二维地面地震数据。在本发明中，通过嵌入的处理流程，只有数据集105可被访问。当机器可读介质被加载至处理器109时，套装程序103即可在处理器上执行，但它只能可视化显示数据集105。需要注意的是，采用VISUS程序仅是为了示范，本发明还可采用其它能显示多种数据的程序。因而本发明与Barton的发明具有几个方面的不同。
Geomechanics International(Barton专利的受让人)的网站提到了一种分析器程序GMI ImageTM。Barton在第二栏第30-38行写到为本说明书目的，术语“分析器程序”将被用来指分析数据以便用于表征、解释或修改数据的任何程序。因此，分析器程序所做的操作包括但不限于数据提取、数据生成、数据解释、数据显示、数据过滤以及数据增强。
相比之下，本发明中包括的可视化程序处理的是具有不同格式的经过预处理的不同类型的数据。因此，在本发明中，假定预处理已由本领域技术人员完成，以及本发明的用户是擅长集成不同类型数据的解析员。
另外，Barton在一个外部数据文件和单独的Java应用程序中分别嵌入了一个密钥。密钥必须匹配程序才可运行。程序和数据文件保持独立。而本发明将数据直接嵌入三维浏览器应用程序中。不以任何形式对数据文件进行修改。也不存在密钥。数据是内置的，而不是处于应用程序的外部。单个文件包括了用户的数据文件以及浏览器可执行。
在本发明的一个实施例中，套装程序103是可执行目标代码。该目标代码可通过以下步骤获得(i)获得诸如VISUS程序的源代码，(ii)将它与一个或多个特定的数据集组合，(iii)将该组合编译为目标代码。通过编译处理，数据集105和可视化程序107被嵌入到套装程序103中。经过这样的处理，用户可获得的唯一外部链路涉及选择一个或多个特定的数据集和显示选项。而不需要Barton采用的锁和密钥的方法。
用户可以使用套装程序103在显示器115上以各种模式来处理和显示数据。用户还具有对数据进行一定量编辑的能力，并将结果输出到诸如打印机的输出设备117。
图2是本发明另一个实施例的图解。与图1中相同的方式，诸如PC的处理器或其它方便设备的处理设备109具有诸如视频显示器、平板显示器或LCD的显示设备115。提供了用户界面111。该用户界面可以包括键盘、鼠标或任何其它能与处理器进行通信的设备。通信链路可以是硬布线，或者是无线通信配置，诸如电磁链路或红外链路等等。与图1的关键不同在于，处理器109通过通信链路209来访问套装程序203(包括可视化程序207和数据205)。该通信链路可以是包括Internet的任何网络。嵌入套装程序203的数据205和程序207存储在处于网络中合适位置的机器可读介质201上。网络中合适的位置可以是卖方提供的服务器。终端用户在向卖方提供某些用户信息之后，就具有访问套装程序207并可视化数据集205的能力。在本发明的一个实施例中，程序207是GeoTomo LLC销售的VISUS程序。VISUS程序本身具有显示多种数据的能力，包括但不限于三维地面地震数据、VSP数据、测井曲线、钻井轨迹、速度数据、地震射线轨迹、地震层位、震源位置、地震属性和二维地面地震数据。在本发明中，套装程序203只能用于可视化数据集205。需要注意的是，采用VISUS程序仅是为了示范，本发明还可采用其它能显示不同种类数据的程序。
这样用户可以通过用户界面111来访问包含数据集205的套装程序203。使用程序207的能力，用户可以在显示设备115上以各种模式来处理和显示数据。用户具有对数据进行一定的编辑的能力，并将结果输出到诸如打印机的输出设备117。关于本发明对不同种类的数据可进行不同的显示将在后面讨论。所有示例本质上都取自地下相同部位，为了显示本发明的功能而选择了不同的示例。
现在转到图3，具有由301表示的地面位置的钻井位于地面303a上的位置。图3显示了多个地层303b、303e和303d。图3还显示了盐丘321。从多个地面位置到井眼305底部附近的选择位置的射线路径用315共同表示。示例中，射线路径315穿过盐丘，被地层303d反射到井眼305中。反射的射线路径315’的细节见图4。这里需注意的是，用于产生图3和图4的显示的所有信息都存在于数据文件103或203中。程序107或207显示这些不同种类的数据。数据文件本身也可以在别处生成。使用本发明，终端用户可以通过相对较少的计算机应用或地震数据处理的专业知识，来可视地检查数据并对地下构造进行解释。
接下来转到图5，显示了与图3和图4中本质上相同的数据的示例图。地面和地下的层位用407a、407b、407c和407d来标识。盐丘用421标识。地面震源位置被标识为403，从地面的射线路径用405标识。在本示例中井眼不可见。然而，解析员观看该显示可以感觉到从地面位置403声穿透的地下部分。
图6给出了与图5具有相同视角的另一示例显示。与图5的一个不同在于，盐丘用网格点描绘出，看上去不再象是固体表面。另外，表面507a显示为透明的，从而更容易可视化近地面中的射线路径。
现在转到图7，显示了盐丘621、钻井路线623、测井曲线625以及从地层625反射的射线路径。图中还显示了一个速度模型，其速度区域用601、603、605、607和609表示，速度区域之间的边界为等速轮廓线。通过该显示，终端用户可以看到速度模型对来自地面的射线的弯曲作用。
本发明还具有显示地震数据体和线的能力。如图8显示了从地面地震数据获得的三维地震数据体701以及钻井路线703。同时还显示了在钻井路线记录的VSP地震数据线。通过该显示，终端用户可以容易地比较地面地震数据与VSP数据。两个地震数据集之间的差指示处理中的可能错误。另外，当与射线路径显示结合时，终端用户可以识别出三维数据体中地震反射发生的正确空间位置。
很多碳氢化合物储层都形成于多孔储层岩石遇到盐体，特别是盐丘而发生的截断。一旦定位了储层，储层开发的一个重要方面是钻另外的井以便能够就地恢复尽可能多的碳氢化合物。为此，另外的钻井的位置需要尽可能地接近盐体表层。然而，如果另外的钻井位置不合适而钻入了盐丘，则可能产生严重的问题。首先，如果钻井确实在盐丘内，则无法用于恢复碳氢化合物，因此钻井成本完全浪费。其次，如果钻入了具有基于水的泥浆的盐体，则会导致钻井灾难性地坍塌，这是应该避免的。因此，最好进行被称为“盐体邻近程度勘测”的特殊类型的勘测。这可以作为VSP的一部分来实现，但应选择源和接收器配置以便提供与井眼附近的盐体表层相关的信息。另一种盐体邻近程度勘测可以通过井眼内的源和接收器来执行，以便映射来自盐体表层的地震反射。
可以从VSP勘测获得的一个诊断是确定从盐体射出地震射线的点。如图9，两条地震线分别被标记为801和803。另外还显示了多个点，标记为805。这些点805是从地面震源至井眼中的接收器的射线路径的出口点。
另一个有用的显示图见图10。示出了两条地面地震线，以及一个三维VSP数据体905。图中还显示了盐体出口点。通过该显示，可以将VSP数据与地面地震数据进行比较，对VSP和地面数据进行质量控制，以及可视化显示地下构造(在本示例中可详细显示盐体与井眼的邻近程度)。这些功能对储层开发非常重要。
尽管以上给出了本发明的优选实施例，该领域的技术人员还可以提出各种改进。在权利要求书的范围和精神内的所有这些修改都包含在上述公开中。
权利要求
1.一种机器可读介质，包括(a)具有可视化能力的套装程序；以及(b)包含在所述套装程序中的至少一个预处理的数据集；其中，所述套装程序适于提供仅所述至少一个预处理的数据集的可视显示。
2.根据权利要求1的介质，其中，所述介质包括便携式介质。
3.根据权利要求2的介质，其中，所述介质包括以下中的至少一个(i)CD-ROM，(ii)DVD盘，(iii)磁带，以及(iv)光盘。
4.根据权利要求1的介质，其中，所述介质包括可由终端用户访问的服务器上的存储设备。
5.根据权利要求1的介质，其中，所述至少一个数据集选自包括以下数据的组(i)三维地面地震数据，(ii)VSP数据，(iii)测井曲线，(iv)钻井轨迹，(v)速度数据，(vi)地震射线路径，(vii)地震层位，(viii)震源位置，(ix)地震属性，以及(x)二维地面地震数据。
6.根据权利要求1的介质，其中，所述可视显示包括下列中的至少一个(i)地下分界面的栅格化显示，和(ii)地下分界面的透明化显示。
7.一种能够可视化地下构造的方法，包括(a)提供对与所述地下构造有关的至少一个预处理的数据集的访问；(b)提供用于提供所述至少一个数据集的可视显示的可视化程序，其中，所述至少一个预处理的数据集包含在所述可视化程序中。
8.根据权利要求7的方法，还包括在便携式介质上提供所述至少一个数据集和所述可视化程序。
9.根据权利要求8的方法，其中，所述介质包括以下中的至少一个(i)CD-ROM，(ii)DVD盘，(iii)磁带，以及(iv)光盘。
10.根据权利要求7的方法，还包括(i)在机器可读介质上提供所述至少一个数据集和所述可视化程序；以及(ii)使得终端用户可以通过通信链路来访问所述机器可读介质。
11.根据权利要求10的方法，其中，所述机器可读介质进一步包括服务器上的存储设备。
12.根据权利要求10的方法，其中，所述通信链路包括因特网。
13.根据权利要求7的方法，其中，所述至少一个数据集选自包括以下数据的组(i)三维地面地震数据，(ii)VSP数据，(iii)测井曲线，(iv)钻井轨迹，(v)速度数据，(vi)地震射线路径，(vii)地震层位，(viii)震源位置，(ix)地震属性，以及(x)二维地面地震数据。
14.根据权利要求7的方法，其中，所述至少一个数据集包括至少两个数据集，以及提供所述可视显示进一步包括在单个显示中提供所述至少两个数据集。
全文摘要
可视化程序和将要被可视化的数据一起被嵌入。所述程序被限制为仅访问和其一起嵌入的数据。可以在机器可读介质上或通过诸如因特网的通信链路向终端用户传递所述程序和数据的组合。
文档编号G06T15/00GK1910620SQ200580002349
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月13日 优先权日2004年1月13日
发明者詹姆斯·C.·杰克森 申请人:贝克休斯公司