Description:

"First Break", том 25, Август 2007 Аналоговое моделирование. Цифровые модели геологического обнажения: методика и применение (Digital outcrop models: Technology and applications) Klaas Verwer,1 Erwin W. Adams,2 Jeroen A.M. Kenter3 Многие модели резервуара не охватывают детальные геологические особенности, которые могли бы управлять дебитом нижних горизонтов. Чтобы улучшить межскважинную корреляцию и вытекающие отсюда характеристики резервуаров нижних горизонтов, необходимо получить и ввести количественные данные по геологической неоднородности. Выходы пластов на дневную поверхность являются самым важным источником познания формы, размера и распределения осадочных образований, так как они дают возможность непосредственно визуально наблюдать типы пород и их пространственное взаиморасположение. При исследовании подповерхностных горизонтов буровые скважины представляют детальную, но пространственно ограниченную информацию. Двумерные и трехмерные сейсмические изображения представляют детальную информацию о геометрических характеристиках, но являются всего лишь результатом свёртки исходного акустического сигнала с акустическими характеристиками пород. Необходимость количественной оценки геометрических характеристик осадочных образований на геологических обнажениях (выходах их на поверхность) является очевидной и широко признанной, особенно для карбонатных осадочных комплексов. В конечном итоге, количественные модели выходов пород на поверхность обеспечивают составителям подповерхностных моделей ключевой информацией по структуре и неоднородности резервуаров и дают возможность усовершенствовать способы геостатистического и геометрического моделирования, чтобы лучше ввести ограничения при подповерхностном моделировании. Однако, было опубликовано мало наборов данных, которые бы с высоко разрешающей способностью обеспечивали исследования структуры пластов, литофациальных границ и пространственного распределения физических характеристик. Одной из причин явного отсутствия такой информации являются трудности в создании двухмерной и, где это возможно, трехмерной геометрии достоверным и точным способом. Цифровые методики картирования, такие как кинематические глобальные позиционные системы реального времени (RTK GPS) и сухопутные сканирующие лазерные локаторы, являются в настоящее время стандартными методами при геологических исследованиях выходящих на поверхность пород. Цифровые методы позволяют количественно оценить геологические характеристики пород, выходящих на поверхность, через пространственное позиционирование (определение местоположения), т.е. согласуют множество геологических измерений и интерпретаций с истинным географическим пространственным положением. Методика, которая заключает в себе и современные технологии и традиционные полевые геологические исследования, быстро продвинулась вперед в течение последних 5-10 лет и называется цифровой полевой геология. Процесс объединения полевых наблюдений с их пространственными характеристиками называется цифровым моделированием геологических обнажений (выходов на поверхность горных пород). Количественные данные, полученные в результате цифрового картирования, используются для построения цифровых моделей геологических обнажений (DOM digital outcrop model). Цель DOM при исследовании заключается как в сборе данных по обнажению, так и в восстановлении трехмерной структуры геологического комплекса. Это выходит за пределы простого покрытия фотосъемкой регулярной цифровой модели высот над уровнем моря. Методика включает сбор различного типа данных и способы обработки и интерпретации, которые будут описаны далее. В дальнейшем DOM может быть преобразована в статистические геомодели ячеистого строения и наполнена, применяя различные геостатистические методы. Эти статистические модели могут быть использованы: 1) как количественные аналоги подземных резервуаров (нефтегазоносных пластов) подобного возраста и или осадочных комплексов, 2) как входные данные для динамических моделей резервуара, 3) для сейсмического моделирования и 4) для обучающих целей, особенно с использованием визуализации методами виртуальной реальности (VR). В этой статье мы представляем последовательность действий в цифровой полевой геологии. К тому же мы представляем два примера цифровых моделей геологических обнажений карбонатных комплексов и оцениваем и демонстрируем их результаты для более ясного научного понимания механизмов, которые контролируют осадочные карбонатные комплексы, и, вовторых, для введения обоснованных ограничений при моделировании геологической среды. Первый пример относится к Каменноугольной системе в Испании; второй пример рассматривает Девонскую систему Западной Австралии. Для других примеров DOM и многочисленных методов интеграции количественных исходных данных кремнисто-обломочных, а также карбонатных комплексов читатель отсылается к приложенному в конце статьи списку литературы. Цифровое моделирование выходящих на поверхность геологических комплексов Все исследования при цифровом моделировании начинаются с "классической" геологической съемки. Например, для понимания литофациальных характеристик изучаются и детально описываются вертикальные разрезы. Характеризуется стратиграфическая последовательность и создается схематическая модель исследуемой системы. Более того, оцениваются тектонические условия объекта исследования. Другими словами, до развертывания цифровой полевой геологии должны быть установлены геологические рамки работ. Затем такая "классическая" геологическая съемка может быть расширена и зарегистрирована одновременно с использованием цифровых полевых методик и загружена в DOM. Ниже приводится описание последовательности работ для формирования DOM (рис. 1). Этап 1 выбор геологического обнажения. Первым этапом в цифровой полевой геологии является выбор характерного объекта исследования с соответствующим масштабом и типом, относящимся к изучаемому комплексу. Выбранный объект обнажения должен быть преобразован сообразно следующим критериям: 1) сохранный и удобный для доступа, 2) хорошо исследован и документирован, 3) непрерывный (сплошной) и достаточно значительный по размеру, чтобы определить структуру пласта, 4) иметь известную структурную деформацию, соответствующую изучаемым объектам, и 5) наличие качественного изображения (спутниковое изображение или аэрофотоснимки) совместно с цифровыми моделями высот рельефа над уровнем моря (DEMs) для визуализации и подтверждения региональной геологической обстановки. Обнажения могут иметь несколько видов проявлений на поверхности, такие как поперечные траншеи (канавы), системы каньонов или топография, созданная породами, выходящими на поверхность (эксгумированная топография), которые дают многочисленные срезы по всему объему пласта. Выбор обнажения, следовательно, может влиять на эффективность модели. Этап 2 Цифровая полевая геология и сбор данных по территории. Важным перед изучением геологического обнажения является построение базовой карты по цифровой модели высот рельефа над уровнем моря и, особенно, по изображениям, полученным с воздуха. Точечные пространственные данные, собранные по RTK GPS и сухопутному лазерному сканированию, могут быть загружены в базовую цифровую карту. Все данные могут быть скомпонованы и визуализированы в стандартном геоинформационном пакете программ. RTK GPS позволяет собрать данные по дискретным точкам, расположенным на поверхности геологического обнажения, с помощью приемного устройства RTK GPS. Таким образом, каждое наблюдение регистрируется непосредственно, а параметры геологических элементов, или зоны трещинноватости выражаются в количественной форме. Стратиграфические разрезы могут быть снабжены геологическими ссылками и внесены в базу данных как псевдоскважины. Пространственные изменения свойств пород (например, литофациальные переходы) могут быть зарегистрированы при прохождении вдоль контактов пластов. Регистрируя в определенных местах литофациальные изменения, получаем информацию по латеральной литофациальной изменчивости. Для нефтяной индустрии это может быть подобно направлению траектории скважины вдоль стратиграфического контакта. Обычно этим методом собирается от нескольких точек в минуту до одной точки в секунду. Сканирование лазерным локатором является непрерывным методом измерения, где множество точек собираются над границами геологического обнажения в целом. Сканирование лазерным локатором может собирать многие тысячи точек в секунду и дополнительно к определению координат x,y,z определять энергию отклика. Эти данные могут быть снабжены геологическими ссылками для использования их вместе с непосредственно собранными данными, такими как RTK GPS. (c) 2007 EAGE Ключевые слова: август, загруженный, склон, разделаи сопоставление, harris, развитие, outcrop, verwer, использовать, вклад, получить, свойство, карбонатный, сбор, association petroleum, break, лазерный изображение, цифровой модель, геологический съемка, geology, стратиграфический, поверхность, результат, карбонатный плита, bracco gartner, сейсмический моделирование, статья, резервуар, давать, kenter, platform, показывать, достоверный, смотреть, eage, геологический обнажение, комплекс, wood, schlager, подповерхностный моделирование, непосредственный, геометрия, association, модель геологический, полевой, представить, система, форма, визуализировать, reservoir, порода, пространственный, kerans, reservoir characterization, late visean, объект исследование, структура, аналоговый, контакт, литофациальный, изображение, карта, пласт, этап, adams, база, методика, информация, carbonate, использованный, трёхмерный, kuanysheva, моделирование, della, вертикальный, сейсмический, наблюдение, canning, риф, break август, fischer, wilson, weber, petroleum geologists, литологический, geological, средний, eds, rtk gps, исследование заключаться, дать, рукопись, dom, geologists, количественный, petroleum, размер, collins, геологический, плита, rtk, цифровой, model, топография, лазерный, della porta, метод, аналоговый моделирование, интерпретация, осадочный, точечный, sedimentary, holdsworth, характеристика, outcrop model, скомпонованный, рассчитанный, полученный, playford, american association, непрерывный, подповерхностный, рельеф, согласование, разрез, обнажение, gps, mccaffrey, curtis, распределение, rock, informing science, визуализированный, hasler, bellian, porta, исследование, небольшой надстройка, детальный, выходить, геология, american, модель, определять, modelling, недостоверный, район, digital