专利名称：使用岩石物理数据创建3d岩石表示的方法
技术领域：
本发明总地涉及用于创建地下岩石结构的3D岩石表示的方法和系统，并且具体地涉及利用作为输入数据的岩石物理数据的联合反演的全局优化方法。
背景技术：
测井记录(log)和岩芯(core)数据的联合反演的传统方法使用不同矿物质和流体的分数(fraction)来表示地下岩石结构。在大多数情况下，复合物的岩石物理特性被建模为用相应分数加权的各个分量的特性的平均。大多数模型是线性的，一些模型是非线性的，但是所有模型是对由物理学基本原理给出的全解的分析近似。存在适用于这些模型并给出岩层中矿物质与流体的体积比的精确描述的用于联合反演分析的广泛使用的方法。这种分析缺乏关于内部岩石结构和孔隙网络的任何描述。因此，尽管这些方法由于有效矩阵反演方法的可用性而具有快速的优点，它们不能提供关键储层参数，诸如孔隙连通性、曲折度、弹性特性、毛管压力、渗透率、岩相和相对渗透率。此外，这些分析方法经常使用局部优化算法，对于不同初始估计产生不同解。在用于岩石物理特性(诸如NMR特性、电气特性、弹性特性、核特性、毛管压力和渗透率，和其他特性)的前向模型中使用基本物理原理的完全解通常除了分数描述之外还需要关于内部岩石结构的额外信息，包括固体框架或岩石孔隙空间的连通性。需要一种反演方法，该反演方法除了体积分数之外还捕获内部岩石结构，并产生地下岩石的3D表示，后者可以被用来计算在原来的反演中未被考虑的其他岩石物理特性和储层参数，从而对该方法给出了预测能力。
发明内容
这里描述了使用岩石物理数据创建地下岩石结构的3D岩石表示的各种实施例的实现方式。根据本发明的一种实现方式，提供了一种计算机实现的方法，用于利用岩石物理数据创建地下岩石结构的3D岩石表示。该方法通常包括在计算机存储介质中存储与地下岩石结构相关的多个获取的数据集，其中数据集包括地下岩石结构的测量的岩石物理特性。该方法还包括在包含被配置为与计算机存储介质相通信的一个或多个处理器的计算机系统上执行并执行被配置为用减少数目的变量产生地下岩石结构的简化3D岩石表示的一个或多个计算机程序，其中变量表示岩石结构的近似。该方法还包括通过计算机系统根据简化的3D岩石表示产生3D岩石表示。该方法还包括通过计算机系统在3D岩石表示上对多个岩石物理特性进行前向建模来产生预测的岩石物理特性，并且通过计算机系统对预测的岩石物理特性和测量的岩石物理特性进行比较。该方法包括通过计算机系统利用全局优化方法修改简化的3D岩石表示的变量并且重复上面的特定操作直到达到预测的岩石物理特性和测量的岩石物理特性的收敛。该方法还包括通过计算机系统根据在收敛时求出的简化的3D岩石表示产生优化的3D结构表示；其中优化的3D岩石表示具有地下岩石结构的岩石物理特性并且能够被用来模拟额外的岩石物理、地质和储层特性。在一些实施例中，数据集包括岩芯数据和测井记录数据；岩石物理特性包括岩石和流体特性，包括NMR特性、电气特性、弹性特性、核特性、毛管压力和渗透率；以及简化的 3D岩石表示包括线性或对数标度中的离散傅里叶滤波表示、小波滤波表示、转变概率3D矩阵表示和沉积模型表示中的一个或多个。在另外的实施例中，前向建模方法包括NMR响应、电气特性、弹性响应、核特性、毛管压力、地层因数和渗透率的任何组合的联合反演；前向建模方法包括非线性联合反演； 前向建模方法包括随机游走、有限差分、有限元、网络建模和元胞自动机中的一个或多个; 并且当测量的岩石物理特性和预测的岩石物理特性之间的差根据下面的等式最小化时确定收敛
权利要求
1.一种计算机实现的联合反演方法，用于利用岩石物理数据创建地下岩石结构的3D 岩石表示，该方法包括a)在至少一个计算机存储介质中存储与地下岩石结构相关的多个获取的数据集，其中数据集包括地下岩石结构的测量的岩石物理特性；b)在包括被配置为与计算机存储介质通信的一个或多个处理器的计算机系统上执行被配置为用减少数目的变量产生地下岩石结构的简化的3D岩石表示的一个或多个计算机程序，其中变量表示地下岩石结构的近似；c)通过计算机系统，根据简化的3D岩石表示产生3D岩石表示；d)通过计算机系统，在3D岩石表示上对多个岩石物理特性进行前向建模来产生预测的岩石物理特性；e)通过计算机系统，对预测的岩石物理特性和测量的岩石物理特性进行比较；f)通过计算机系统，利用全局优化方法修改简化的3D岩石表示的变量，并且重复操作 c)到f)直到达到预测的岩石物理特性和测量的岩石物理特性的收敛；以及g)通过计算机系统，根据在收敛时求出的简化的3D岩石表示产生优化的3D结构表示； 其中优化的3D岩石表示具有地下岩石结构的岩石物理特性并且能够被用来模拟额外的岩石物理、地质和储层特性。
2.根据权利要求1的方法，其中数据集包括岩芯数据和测井记录数据。
3.根据权利要求1的方法，其中岩石物理特性包括岩石和流体特性，包括NMR特性、电气特性、弹性特性、核特性、毛管压力和渗透率。
4.根据权利要求1的方法，其中简化的3D岩石表示包括线性或对数标度中的离散傅里叶滤波表示、小波滤波表示、转变概率3D矩阵表示和沉积模型表示中的一个或多个。
5.根据权利要求1的方法，其中前向建模方法包括NMR响应、电气特性、弹性响应、核特性、毛管压力、地层因数和渗透率的任何组合的联合反演。
6.根据权利要求1的方法，其中前向建模方法包括非线性联合反演。
7.根据权利要求1的方法，其中前向建模方法包括随机游走、有限差分、有限元、网络建模和元胞自动机中的一个或多个。
8.根据权利要求1的方法，其中当测量的岩石物理特性和预测的岩石物理特性之间的差根据下面的等式最小化时确定收敛
9.根据权利要求1的方法，其中修改简化的3D岩石表示的变量利用全局优化方法，该全局优化方法包括演化策略、遗传算法、模拟退火和并行回火中的一个或多个。
10.根据权利要求8的方法，其中演化策略包括解的群体中的个体的重组、置换和选择。
11.根据权利要求1的方法，其中优化的3D岩石表示被用来预测额外的岩石物理、地质和储层特性，包括NMR特性、电气特性、弹性特性、核特性、毛管压力和渗透率、岩相和相对渗透率。
12.根据权利要求1的方法，其中优化的3D结构表示以图形方式被显示。
13.—种被配置为执行岩石物理数据集的联合反演以获得地下岩石结构的3D岩石表示的计算机系统，该计算机系统包括a)计算机存储装置，具有包括与地下岩石结构相关的多个数据集的计算机可读介质， 其中数据集包括地下岩石结构的测量的岩石物理特性；b)图形用户接口，包括用户输入装置和显示装置，被配置和安排用来显示优化的3D岩石表示的至少一个图像；和c)至少一个处理器，被配置和安排用来执行存储在计算机存储介质中的计算机可读的可执行指令，以便允许用户执行包括以下的方法i)用减少数目的变量产生地下岩石结构的简化的3D岩石表示，其中变量表示岩石结构的近似； )根据简化的岩石表示产生3D岩石表示；iii)在3D岩石表示上对多个岩石物理特性前向建模来产生预测的岩石物理特性；iv)将预测的岩石物理特性与测量的岩石物理特性相比较；ν)利用全局优化方法修改简化的3D岩石表示的变量，并且重复操作ii)到ν)直到达到预测的岩石物理特性和测量的岩石物理特性的收敛；以及vi)根据收敛时求出的简化的3D岩石表示产生优化的3D岩石表示；其中优化的3D岩石表示具有地下岩石结构的岩石物理特性并且能够被用来确定地下岩石结构的额外特征。
全文摘要
本发明允许利用基于基本物理原理的前向模型使用全局优化方法来进行多个岩石物理数据集的联合反演，来产生地下岩石结构的3D岩石表示。所得到的3D岩石表示捕获内部结构，并且重视地下岩石结构的测量的岩石物理特性。3D岩石表示然后可以被用来预测在反演中未被考虑的额外特性，来进一步表征地下岩石结构。
文档编号G06T19/20GK102498502SQ201080041213
公开日2012年6月13日 申请日期2010年7月22日 优先权日2009年9月16日
发明者R·萨拉扎尔-蒂奥, 孙伯勤 申请人:雪佛龙美国公司