JPH08503783A - 地質学的特性を推定するために統計学的較正技術を使用する地震トレース解析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 − 井戸（Ｗ₁−Ｗ_k）の中でサンプル採取又は記録することによって得られる地質学的データと、例えば３Ｄ型の反射探査方法で得られる地震データとを、目的の地下地層について得て、地下地層の地質学的解析に応用する方法である。本方法は（井戸内で測定された）ローカルの地質学的データと、各井戸の直近で得られた地震トレース（ＲＷ₁−ＲＷ_k）で読みとれる地震属性とを一緒に集めることによって得られる統計的な関係に統計的較正技術を適用することに基づく。この較正は、地震探査によって得られるより緻密な空間カバレージを利用して、測定した地質学的特性をより広い範囲に対して推定するために、フィールドの地震トレースの全部に対する経験的相関を求めて、適用することを可能とするものである。−応用： 例えば石油流出を含む貯油層

Description

【発明の詳細な説明】 地質学的特性を推定するために統計学的較正技術を使用する地震トレース解析 方法 発明の利用分野 本発明は、例えば貯油層のような地下の地層に関する地質学上の情報を抽出す るための地震トレース解析の方法に関する。 本発明の方法は地層の地震探査を通して得たデータと、貯油層のゾーンを横断 する１乃至複数の井戸の中に入れた測定用ゾンデを使うことによって得られる測 定値から得る地質学上のデータとを統合することを可能とする。それ故本方法は 貯油層のレベルにおける地質学上のパラメータと井戸の近傍で得られた地震測定 値の特性との間で統計的な較正を行う。この統計的な較正の主な目的は地震特性 と井戸のレベルにおける貯油層の地質学上の特質との間に経験的な相関を確立し 、この相関を貯油層の地質学上の特性を確かめるために井戸から離れた所での地 震トレースに対して応用することである。 本発明の方法の目的は従って地表の地震データから井戸の間の貯油層の知識を 増大することで、これにより井戸のそれよりもはるかに高い空間のカバレージ密 度を示すことが屡々ある。 得られる結果は井戸を掘るための最もよい場所を探している時、即ち貯油層の 寿命のまだ早い時期に有用である（評価フェイス又は開発フェイスの初期）。も っと後の段階でも問題の貯油層を示すために作られた貯油層のモデルに現実感を 与えるのに有用である。 発明の背景 貯油層のレベルでの地質学上のパラメータを抽出するために地震トレースに応 用する統計的な較正技術は既に地球物理学５３，No.１０，１２６３-１２７５に １９８８年ドイエンによって地震データからの有孔率：統計的アプローチとして 記述されており、又１９９２年フールニエとドレインによって地球物理学会第６ ２回年次国際大会の拡大要約、９５−９８に多変数統計的較正アプローチによる 貯油層シミュレーションにおける地震データ統合として紹介されている。 較正技術は数個の地質学上のパラメータと地震パラメータを考慮する場合（多 変数の場合）に容易に適用し得るものでなければならず、又地質学上のパラメー タと地震のパラメータとの間に非直線的な相関が想定される時にも使用できるも のでなければならない。この技術はあまり多くの確率的仮設によって制限される ものであってはならず、又較正の計算によって得られる予測値についての不確か さを数量化できるものでなければならない。 地震データの地質学的較正の在来の技術は必ずしもこれらの目的を満足させる ものではない。 発明の概要 本発明の方法は上記の要求を満足し、地層を横断する１乃至数個の井戸の中で 行われた測定又は解析を通して得られた地質学的情報と地震トレースの集合から の情報とから、（それらの不確かさを表わすために評価を行い、又シミュレーシ ョンを行うことによって）貯油層のような地下層の地質学的パラメータを予測す ることを可能とする。この地震トレースの集合は地層の直接的な地震探査によっ て得られるものでも、例えば井戸の中で得られるデータから計算された合成地震 トレースから成るものでもよい。それは特に井戸の直ぐ近傍で得 られる実際のトレースから成るトレース群（近傍トレース）を含むか、やはりこ の近傍に対応する計算された合成トレース群を含む。以後定義される較正母集団 はこのトレース群から選択される。 本方法は次の数段階から成る：地層の幾何学的構成と両立する地下層レベルで 地震トレースに解析区間を（時間で又は深さで）定める，この解析区間の中でｐ 個の属性（attribute）のセットによって地震トレースの或る部分を性格付ける ，（井戸の中で得られる）前記使用できる地質学上の情報から一定数ｑ個の地質 学上のパラメータを導き出す，そして（井戸に近い）トレースの中の地震トレー スに関するｐ個の属性と、前記ｑ個の地質学上のパラメータとが関係する点から 成る較正母集団を形成する。 この方法の特徴は次のようである： − 地質学上のパラメータと地震の属性との間の相関を確立するように、この母 集団に関する多変数密度関数に対する近似を求めることによって、（ｐ＋ｑ）デ ィメンション空間で表わす点の母集団に統計的較正を行うことと、 − この相関を（井戸に近い）一組の近傍のトレース集合以外の集合の地震トレ ースに適用して、これらの他のトレース（即ち井戸から遠い距離におけるトレー ス）の地震属性に関連する対応するｑ個の地質学上のパラメータを予測し、予測 された地質学上のパラメータについての不確かさも予測することである。 この統計的な較正は較正母集団の多変数確率密度関数に対する最適の近似を、 既知の確立法則の群に属する多変数確率密度の有限な和として決定することと、 この近似を較正の目的のために使うこととから成る。この最適の近似を決定する ために例えばガウスの法則とその関連法則を選択する。 地層が例えば石油流出を含む貯油層である時は、解析区間は集合の地震トレー ス上の貯油層の頂部と底部とをとりあげることによって定める。 地震属性は例えばトレースの集合の中の各地震トレースの部分集合の振幅か ら、又は解析信号の振幅から、又は多くのトレースの部分集合の振幅スペクトラ ムを決定することによって得られる。 ｑ個の地質学上のパラメータを決定する段階は、例えば井戸の中で採取された サンプルの分析や、井戸の中に下げられた機器によって記録された記録の分析か ら成る。使用される地震トレースは場合にもよるが、地層の地震探査によって得 られるか、実際の又は合成された井戸のデータから合成される。 貯油層のレベルの地質サンプルの平均の気孔率も例えば地質学上のパラメータ として選ぶことが考えられる。 較正の目的に適用される本発明の方法は多変数の場合によく適合するという利 点をもち、地質学上のパラメータと地震の属性との間に非直線的な相関が存在す るような問題を扱うことを可能とする。確率密度関数が全体として分かるので不 確かさを数量化することができる。その上、この方法は完全に非パラメトリック である得る。計算に入れるべきパラメータと属性との数が多い時でも、必要とす る計算時間に関して非常に効率的である。 図面の簡単な説明 付属の図面を参照して以下の説明を一読すれば、本方法の他の特長や利点が明 らかとなるであろう。図面は： − 図１は井戸によって横断されている地下の地層を図式的に示し、 − 図２はＳとＧがそれぞれ地震の属性、地質学上の変数とを表わすとして、簡 単のために２ディメンションに減らした図においてこの較正方法を使用すること を説明するものであり、 − 図３は調査すべき地層の砂炭の厚さＴのような地質学上のパラメータの度 成分を１から６まで番号をつけて示してある。 − 図４は試験された地層について、トレースの振幅の特定の直線的組合わせで ある地震属性Ｓの関数としてのその地層の砂岩の厚さＴを示す図である。 − 図５Ａから５Ｄまでは調査すべき地層のレベルで、４つの特定した井戸に 比較のためにこれらの井戸で実験した砂岩の厚さも（図中点線で）示してある。 − 図６は試験すべき地層に本方法を適用することによって実際の砂岩の厚さの 関数として予測される砂岩の厚さＰＴを示す図である。各点は予測される厚さＰ Ｔを得る確率ＰＲによって異なる形の点でプロットしてある。 − 図７および７Ａは試験された地層に本方法を適用することによって予測され た砂岩の厚さの分布をそれぞれ異なる縮尺で示す。 実施例 本発明による統計的な較正方法は数個の井戸Ｗ₁…Ｗ_i…Ｗｊ…Ｗ_kによって横 断されている石油流出を含む貯油層のような地下層Ｆ（第１図）に適用される。 地質学上のおよび地震の特性のデータをこの地層において収集してある。 この地層を横断する井戸の中で採取されたサンプルの解析又はこれらの井戸の 中に入れられた記録器を使用することによる測定によって、これらの井戸に沿う 地層に関する一定数ｑ個のローカルの地質学的パラメータを決定することができ る。それは例えば、貯油層の平均の気孔率の値や、岩石の累積厚さの値等である 。 在来の地震探査の方法により、地表に地震波受信機Ｒ₁…Ｒ_i…Ｒ_mを配置し、 これらの受信機によるトレースを行うことによって地震トレースの集合を得るこ とができる。この集合は専門家には周知のように実際の又はシミュレーションに よる井戸のデータから計算された合成地震トレースから成るものでもよい。 この方法は先ず、この集合のトレースについて解析の区間を定めることを含 む。これは時間的区間でもよく、時間の関数としての地震データを前もって深さ の関数として変換してあれば深さの区間であってもよい。この解析の区間は例え ばトレースについて興味ある地帯をとり上げることによって定める。貯油層であ れば、例えばその頂部の位置と底辺の位置とがとりあげられる。 この集合のすべてのトレースは、以後この解析の区間の中で一定数ｐ個の地震 属性によって特徴付けられる。その属性は例えば各地震トレースの振幅から、又 は周知のようにそのトレースのエネルギを表わす分析信号の振幅から、又はトレ ースの振幅スペクトラムを決定することによって得られるものである。 地層と交叉する井戸（又は各井戸）の近傍において得られる地震トレースか、 この近傍又はシミュレータされた近傍に対応するモデル化された合成トレースか のいずれかである一連のトレースＲＷ₁…ＲＷ_i…ＲＷｊ…ＲＷ_nをトレースの集 合の中から選択する。 次に井戸の中で得られる地質学的パラメータと隣接するトレースの組のトレー スＲＷ₁…ＲＷ_i…ＲＷ_nの地震属性とを一緒に集め、経験的な相関を確立するよ うにする。こうしてｑ個の地質学的パラメータとｐ個の地震属性で表わされる、 井戸に関するこのトレース群から較正母集団が形成される。それは較正されるこ とが望ましいディメンション（ｐ＋ｑ）の多変数空間の中で表わすことができる （第２図）。 ここで Ｇ_i＝地質学的パラメータｉ，“ｉ＝１…ｑ” Ｓｊ＝地震属性ｊ，“ｊ＝１…ｐ” ｆ＝較正母集団の経験的密度 この部分はｐ個の地震属性とｑ個の地質学的パラメータとの間の較正の段階 経験的相関がこの較正段階によって確立されるので、それは井戸に近接しない 集合の地震トレースについて計算される地震属性Ｓ１＝ｓ１，…Ｓｐ＝ｓｐの値 と関連させられる地質学的パラメータＧ₁…Ｇ_qの値を推定するのに使用される。 この段階は次式で知られる（Ｇ1…Ｇq），（Ｓ1＝ｓ1…Ｓp＝ｓp）の条件付き密 度関数を計算することによって行われる： そこで地震属性の既知の値ｓ1・・・ｓpに対する地質学上のパラメータ（Ｇ1…Ｇ q）の予知として、平均値、モード、変位値等のような、この条件付き密度関数 の他の特性を選択することが可能である。前記の値（ｓ₁…ｓp）に対する（Ｇ₁ …Ｇ_q）の分布が完全に分かっているので（Ｇ₁…Ｇ_q）に対して予測される値に 関する不確かさもまた量化することができる。 特に、前記の値（ｓ1…ｓp）に対する分布（Ｇ₁…Ｇ_q）を知ることが地震属性 によって条件付けされる地質学上のパラメータの値のランダムなサンプリングを 行うことを可能とすることは専門家には明らかなことであって、これは予測の不 確かさを表わすもう一つの方法である。 最後に、前もって得られている地震データを使用できる油田のような地層のど の地点においても本発明の方法によって地質学上のパラメータの関連する値とこ の値に関連する不確かさとを推定することができることが分るであろう。即ちこ の方法は地震情報によって条件付けられている地層を評価し又はシミュ レートすることを可能とするものである。 特定の実施例では経験的密度関数に対して求められる近似は、例えばライデル 出版会社、８９−１１２発行チュン氏外によりロイヤ，１９８８の中で「鉱物又 はエネルギ資源の量的解析における探査的地球化学上の相違点認識への新しいア プローチ」に記述されているように多変数ガウスの法則に関連する密度の組合わ せの形で得られる。 ここで Ｇ_i＝地質学上のパラメータ ｉ，“ｉ＝１…ｑ”， Ｓ_j＝地震属性ｊ，“ｊ＝１…ｐ”， Ｋ ＝ ガウスの離散で得られるサブ母集団の数 Ｐk ＝ サブ母集団ｋの重み，“ｋ＝１…Ｋ” ｆk ＝ サブ母集団ｋのガウス密度，”ｋ＝１…Ｋ”。 ここでｒ ＝ ｐ＋ｑ Ｘ ＝ 地質学上のパラメータと地震属性とのベクトル （Ｘ＝〔Ｘ₁,…,Ｘ_Y〕）， Σ_x ＝ サブ母集団ｋに関連する分散−共分散マトリックス。 この場合、（Ｓ＝ｓ₁，Ｓ₂＝ｓ₂，…Ｓ_p＝ｓｐ）を知って（Ｇ₁…Ｇ_p）の条 件付き密度関数を示すと： 本発明の方法の有効性を約６０の井戸をもち、ち密な格子２Ｄの表面の地震探 査オペレーションを全面に亘って行われている流体炭化水素を含む７０ｍ厚さの 石油層について行った。 生産性のある地層レベルは頁岩（シエール）、無水頁岩および白雲岩（ドロマ イト）型の遮蔽層で分離されている砂岩、ドロマイト砂岩や小空洞のあるドロマ イトに対応する。貯油層の石油物理学的特性は井戸毎に大きく変わる：即ち貯油 層の岩石の性質（気孔率の大きい砂岩か気孔率の少ないドロマイトか）によって 主として条件付けされる。 利用し得る井戸のデータは数個の井戸で採取したコア サンプルと、すべての 井戸で行われたログ測定の原測定値と、これらの測定値を次の６種の主要岩石に ついての岩石相によって総合的に解釈して得られる値とである： 頁岩のシール ドロミクライト ドロマイトの貯油層 砂炭の貯油層 小空洞のあるドロマイト 無水石膏のシール 異なる岩石相の空間的な分布を知ることは、それが貯油層の石油物理学的な特 質を条件付けすることから非常に重要なことである。この貯油層のレベルにおけ るケース スタディにおいて、この６種の岩石相の（対称とする地層の全体に亘 る）累積厚さによって各々の井戸を特徴づける理由はここにある。これら６つの パラメータがこのケースにおいて地震属性について較正すべき地質学上のパラメ ータであった。 時間スケールと井戸の層において得られる深さのスケールとの間を調整した後 、フィールド（ラインの間が５００ｍで、反射点の間が１７ｍで、両方向の走行 時間４ｍｓのサンプリング区間で２２の地震プロフィール）においてとり得る地 震データを貯油層の頂部で採取した。 貯油層の頂部から時間区間即ち一定の大きさ（量方向で３２ｍｓ）の地震時間 ウィンドウが分析された。これは生産的シリーズのレベルにおける深さ区間に対 応する。これによって規定される地震トレースの部分は初期振幅のリニアな組合 わせによって特徴付けられる。この振幅の数は４ケで地質学的なパラメータと較 正されるべき地震属性を構成する。 選択された較正母集団はフィールドの異なる井戸に関する地質学的データを、 即ち各井戸に対して（第１図のＲＷ_i…ＲＷ_n等のような）最も近い３つの地震ト レースを含んでいた。 本発明の方法は、貯油層の石油物理学的な行動を決定するために最も興味ある パラメータである井戸の間の「砂岩貯油層」の岩石の累積厚さを予測するのに用 いられた。較正母集団は（砂岩岩石相の累積厚さと、４つの地震属性によ って規定される）ディメンション５の空間で表わされた。この空間でガウスの密 度関数の合計による多変数密度関数の近似が求められた。第４図に示すように地 質学上のパラメータと地震属性との間の相関はリニアなものからは、遠く異なる ものである。 較正母集団を６つのガウス クラスに分離することによって較正母集団の多変 数確率密度を次のような公式で近似することができた。 第３図において近似の質が満足すべきものであることが分かる。この最適な近 似を求めることが較正の段階を構成する。 多変数確率密度への近似表現から、地震属性の値に条件付けされた地質学上の パラメータの密度関数を計算することが可能であった。この多変数確率密度は、 地震属性が既知であれば、地質学上のパラメータの分布を予測する値になる。地 震属性との相関において砂岩の厚さの予測された厚さをいくつかの井戸に対して 第５Ａ〜５Ｄ図に示す。 予測値は分布モード（最尤値）、平均値、四分位数等のような従来からの統計 上のパラメータによって特徴付けることができる。注意すべきことは較正母集団 の井戸の大部分に対して予測された分布のモードが砂岩の厚さの実際の値に極め て近いことである（第６図参照）。分布は完全に既知であるので、予測に関連す る不確かさは標準偏差又は四分位区間等のような種々の測定値によって数量化す ることができる。 この較正過程はその後フィールドにおいて行われた２Ｄ地震探査の終りに得ら れた地震トレース全部に対して適用し、井戸の間の地層の砂岩のあり得る厚さを （地震探査によって得られる）濃淡格子スペースでマップ上に表わすことを可能 とした。このマップは井戸によって与えられる貯油層の知識を完成するもので、 新しい井戸を（高い砂岩累積厚さをもつ）最も好ましい地帯に作ることを可能と し、又貯油層モデルを展開するために考慮に入れるべき貯油層の地質学的特性を 補足して記述することに有用である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）地下層を横断する１乃至数個の井戸の中で行われる測定又は解析によって得 られる地質学的情報と、地層の地震探査によって得られる地震トレースの集合と から、地下層（Ｆ）の地質学的パラメータを予測する方法にして、該集合が井戸 の直近で得られるトレースから成るトレースのセットを含むものであり、地震ト レースについて解析の区間が地層の構成と両立する地下層のレベルで定められ、 地震トレースの部分集合がｐ個の属性のセットによって該解析区間内において特 性付けられ、前記地質学的情報から一定数ｑ個の地質学的パラメータが推定され て、前記トレースのセットの地震セットにリンクされるｐ個の属性とｑ個の地質 学的パラメータとが関連する点から成る較正母集団が形成されるものであって、 該方法が： − 前記母集団に関する多変数密度関数に対する近似を、前記地質学的パラメ ータと前記地震属性との間の経験的相関を確立するように求めることによって、 ｐ＋ｑディメンションの表示空間内の点の集合に統計的較正を行うことと、 前記トレースのセット以外の前記集合の地震トレースに対してもこの相関を適 用して、該他のトレースの地震属性に関連するｑ個の対応する地質学的パラメー タを予測し、同時にこの予測された地質学的パラメータの不確かさも予測するこ とと を特徴とする方法。 ２）前記地質学的パラメータの予測が該パラメータの評価から成ることを特徴と する、請求項１に記載の方法。 ３）地質学的パラメータの予測が不確かさをも表わすために該パラメータのシミ ュレーションから成ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ４）請求項１から３までの何れか１項に記載の方法において、前記統計較正が 既定の確率法則の一群に属する多変数確率密度の有限な和によって、較正母集団 の多変数確率密度関数に対する最適の近似を決定することから成ることを特徴と する方法。 ５）一群のガウスの法則を前記最適の近似を決定するために選ぶことを特徴とす る、請求項４に記載の方法。 ６）前記地下層が石油流出を含む貯油層であり、前記解析区間を前記トレースに ついて貯油層の頂部と底部とをとることによって定めることを特徴とする、請求 項１から５までの何れか１項に記載の方法。 ７）前記地震属性が前記セットの地震トレースの各部分の振幅から得られること を特徴とする、前項までの請求項の何れか１項に記載の方法。 ８）前記地震属性が解析信号の振幅から得られることを特徴とする、前項までの 請求項の何れか１項に記載の方法。 ９）前記地震属性が前記トレースの部分集合の振幅スペクトラムを決定すること によって得られることを特徴とする、前項までの請求項の何れか１項に記載の方 法。 10）前記地質学的パラメータが井戸の中で採取されたサンプルを解析することに よって得られることを特徴とする、前項までの請求項の何れか１項に記載の方法 。 11）前記地質学的パラメータが前記井戸の中の機器によって記録された記録を解 析することによって得られることを特徴とする、前項までの請求項の何れか１項 に記載の方法。 12）前記サンプルの平均気孔率が地質学的パラメータとしてとられることを特徴 とする、前項までの何れか１つの請求項に記載の方法。 13）地層の地震探査によって得られた地震トレースが使用されることを特徴とす る、前項までの何れか１つの請求項に記載の方法。 14）実際の井戸のデータから計算された合成地震トレースが使用されることを特 徴とする、前項までの何れか１つの請求項に記載の方法。 15）合成の井戸のデータから計算された合成地震トレースが使用されることを特 徴とする、前項までの何れか１つの請求項に記載の方法。