沉积盆地中的建模制造技术

本发明专利技术的实施例用于产生从压实和流体流动方面描述盆地的盆地模型。可以同时求解定义压实和流体流动的方程。本发明专利技术的实施例使用定义一组未知量的多个方程，所述方程在盆地上是相容的（有解的）。所述方程可以定义总压力、流体静压、厚度和有效应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请一般涉及计算机建模，且更具体地涉及对沉积盆地中的压力建模。
技术介绍
在地质勘探中，获得与存在于地表以下的各种岩层和结构有关的信息是令人期望 的。此类信息可包括地层、密度、孔隙度、组成等信息。之后，此类信息用于建模地表下的盆 地以预测碳氢化合物储藏并且在碳氢化合物的开采方面提供帮助。盆地分析是对作为地球动力学实体的沉积盆地的综合研究。之所以研究沉积盆地 是因为这种盆地包含随着时间的推移发生在地表之上和之下的沉积过程的记录。在盆地的 几何体系中，盆地包含地壳构造演变和地层史以及岩石圈如何变形的迹象。因此，盆地是地 质信息的主要储存库。此外，过去和现在的沉积盆地是几乎所有世界上商用碳氢化合物矿 床的来源。盆地仿真或模拟对沉积盆地的构成和演变建模。仿真致力于各种物理和化学现 象，这些现象控制在移动正在下沉的盆地的构架的过程中碳氢化合物矿床的形成，例如热 传递、密实度、水流量、碳氢化合物产生以及流体的多相移动。盆地建模提供对流体流动和 孔压模式的重要了解。注意压力评估对勘探估计和计划都很重要，因为压力能够接近一些 压实不足区(under -compacted area) lzIzl在盆地的典型历史中，沉积物在层顶部的沉积随着时间的推移逐渐累积形成另一 层。随着越来越多的层添加到顶部表面，地下层被顶表面层的重量压实。地下层的孔隙度 也随压实而改变。因此，随着时间的推移，孔隙度一直在变化。在盆地形成的过程中，可能 会在一沉积层的顶部上形成有机物质层。随着时间的推移，有机层被其他沉积层覆盖。该 有机物质层被称为源岩。源岩暴露在热量和压力下并且有机物质被转换成碳氢化合物矿 床。随后的压力导致碳氢化合物物质从源岩排出并且迁移到圈闭(entrapment)位置。因 此，对于盆地建模来说，至关重要的是了解碳氢化合物在源岩中形成所处的条件(例如，温 度和压力)以及碳氢化合物在其迁移期间被暴露或已经暴露的条件。准确的建模将实现对 盆地的更为成功的勘探。主要条件之一是压力，其可以利用达西定律来定义，达西定律的内容是，液体会从 较高的压力区移至较低的压力区并且移动的速率与压降成正比。对于多孔介质中与实验 室压实规律和应力应变行为有关联的单相流体流动，非平衡压实以及由此产生的水流可利 用达西定律表示。一个例子可以在作者为P. A. Alien和J. R. AllenU990年在马萨诸塞 州剑才乔白勺 Blackwell Scientific Publications 上白勺"Basin Analysis-Principles andApplications”中找到。这种耦合过程的数字建模是复杂的，并且历史上已在三个领域实 施以计算应力应变行为为主目标的地质力学建模、在多孔介质中的流体流动建模和断裂 力学。请注意，对于涉及这些过程中两个或三个过程的建模，建模总是假设这些过程是分开 的。换句话说，每个过程独立于其他过程而建模。因此，这种方案在这些过程存在强联系的 情况下是不可接受的(例如，在高沉积速率的情况下)，此时，由于应力改变而造成的孔隙 度和渗透率的快速变化会导致压实不足、关于流体静力分布的高过压的形成以及可能情况 下的固体介质断裂。这种分开方案的例子中可以在作者为I. L' Heureux和A. D. Flowler 的"A simple model of flow patterns inoverpressured sedimentary basins with heat transport and fracturing " , Journal of Geophysical Research, Vol.105, No. B10, 23741-23752 页，2000 中找到。
技术实现思路
本说明书针对通过评估盆地中发生的现象准确建模地质盆地中状态的系统和方 法的实施例。这种建模可包括描述随地质时间而演变的沉积盆地中的压实过程和流体流动。在建模压实过程和流体流动的同时，考虑包括多孔固相的沉积系统，多孔固相的 空隙体积充满称为孔隙流体的液体。由于重力作用和固相与液相之间的密度差异，固相通 过减少其孔隙度在其自身的重量(以及其他层的重量)下压实，从而导致孔隙流体从固相 基质排出。本专利技术的实施例使用连续力学方法表达质量和动量守恒的方程。本专利技术的实施例 假设一维的垂直压实(压紧)以简化压实现象。这允许本专利技术的实施例同时求解流体流动 和压实的方程。本专利技术的实施例利用达西定律支配的一维垂直压实和三维孔隙流体运动导出一 个非线性方程系统。一个方程是利用关于流体静力(hydrostatic)负荷的超压表示的扩散 方程。另一个方程涉及固岩厚度及其孔隙度。另一个方程利用力平衡定义有效应力。又一 方程是将总的垂直应力和孔隙压力与孔隙度关联的本构律。该方程假定岩石基质的弹塑性 行为，换句话说，岩石的压实状态是不可逆转的，并且呈现出滞后性。本专利技术的实施例使用将流体密度与压力、多孔岩石的渗透率及其孔隙度关联的本 构律。尽管本专利技术的实施例可以使用任何现有的关系，但是流体密度P a对压力P的依赖关系被假定为 其中￥是大气压ρ atm下的流体密度，且渗透率对孔隙度K的以下普通依赖关系假定为 其中K0，n，m是某些常数。本专利技术的实施例运行以更为有效、更少的时间并且利用较少的计算资源的方式产 生盆地模型。本专利技术的实施例允许同时解决压实和流体流动而不是利用重复迭代。本专利技术 的实施例甚至在地质盆地经历快速变化时(例如沉积物以高速率沉积时)也产生准确的结果ο在一个一般方面，例如在计算机上建模物理区域的方法包括接收定义物理区域 的至少一个物理特性的数据；选择第一现象和第二现象，其中第一和第二现象在物理区域 上联系以进行建模；定义描述第一和第二现象的一组方程，其中这些方程在物理区域上是有解的(相容的)；通过对第一现象、第二现象和该组方程中的至少一种施加至少一种假设 来简化该组方程；和求解该组方程以同时利用数据描述这两种现象。此方面的实施可包括以下特征的一个或更多个。例如，物理区域可以是地表下的 地质盆地并且这两种现象可以是流体流动和盆地中的物质压实，其中流体位于盆地内。流 体可以是石油、天然气、水、液体、气体和具有放射性同位素的液体中的至少一种。所述物质 可以是沉积物。所述至少一种假设可以包括以下中的至少一种沉积物累积率是已知的； 压实仅发生在垂直方向；和/或压实是相对不可逆转的。该方法可包括在物理区域的模型 上提供网格，其中网格包括多个单元。求解可以针对网格的每个单元进行。在建模期间，可 以在垂直方向发展网格的每个单元以对物质随时间的累积建模。在建模过程中，至少一个 单元可能变得掩埋在模型中，因为在该一个单元上方发展其他单元。每个单元可以是平行 六面体单元。定义单元的水平平面的χ方向和y方向与地层的时间线(或时代线)对准。流体可以是可压缩流体，并且方程组可包括第一方程、第二方程、第三方程和第四 方程，其中第一方程定义每个单元的过压，第二方程定义每个单元的单元厚度，第三方程定 义每个单元的物质负荷，第四方程定义每个单元的流体静压。流体可以是不可压缩的流体， 并且该组方程可包括第一方程、第二方程和第三方程，第一方程定义每个单元的过压，第二 方程定义每个单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建模物理区域的方法，其包括：接收数据，所述数据定义所述物理区域的至少一种物理特性；选择第一现象和第二现象，其中所述第一现象和第二现象在所述物理区域上关联以用于建模；定义一组方程，该组方程描述所述第一现象和第二现象，其中所述方程在所述物理区域上是有解的；通过在所述第一现象、所述第二现象和该组方程中的至少一个上施加至少一个假设来简化该组方程；和求解该组方程以利用数据同时描述所述两种现象。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S马力拉索夫，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：US