geologische modellering voor Dummies
ik schrijf over crypto-valuta ‘ s, raketten en ruimtekolonisatie, maar mijn eigenlijke taak was het maken van software voor geologische modellering.Geologische modellering omvat het maken van computermodellen van de ondergrond, dat wil zeggen de structuur van de gesteentelagen onder de grond. Geologen doen dit om erachter te komen waar er olie zou kunnen zijn en waar ze zouden moeten boren.
wanneer ik op de middelbare school over geologie leer, vond ik het een nogal saai onderwerp. Ik vond het niet erg interessant om een stel rock types uit mijn hoofd te leren. Noch zag ik een duidelijk doel of toepassing van deze kennis.
werken als software ontwikkelaar op dit gebied, veranderde mijn perspectief veel, tot het punt van denken dat ik onder andere omstandigheden had kunnen kiezen om geoloog te worden.
wat de geologie in deze context spannend maakt, is dat uitzoeken waar de olie is, hoeveel er is en je het beste kunt extraheren, als uitgebreid speurwerk is. De detective pikt verschillende aanwijzingen op en combineert ze om samen te vinden wat er moet zijn gebeurd, in de aanloop naar de misdaad.
ook moeten de geologen verschillende aanwijzingen of gegevens verzamelen, om meer specifiek te zijn, die hij kan gebruiken om de geologische gebeurtenissen samen te stellen die hebben plaatsgevonden.
alle verschillende gegevens worden verzameld en geïmporteerd in software voor geologische modellering. Deze software heeft tools om de gegevens te analyseren en te zoeken naar aanwijzingen die vervolgens kunnen worden gebruikt om een 3D-model van de ondergrond op te bouwen met alle belangrijke functies.
koolwaterstoffen zoals olie en gas worden niet volledig willekeurig verspreid. Er zijn bijzondere geologische kenmerken die de kans dat we daar olie vinden aanzienlijk vergroten. Zoeken naar olie betekent zoeken naar deze geologische kenmerken.
welke functie we ook zoeken Er is een gemeenschappelijk patroon. Je hebt een soort olieval nodig. Olie stroomt omhoog en dus zijn we op zoek naar een geologische functie die olie kan vangen, zodat het zich concentreert in een beperkt gebied.
in tegenstelling tot typische cartoonafbeeldingen van oliereservoirs, wordt de olie niet ondergronds opgeslagen in een soort holle grot. Hoe vreemd het ook klinkt, de olie is eigenlijk opgeslagen in de rots zelf. Natuurlijk kan olie niet worden opgeslagen in een soort rots. We hebben een poreus gesteente nodig met veel gaatjes en kanalen waar de olie kan zitten.
typisch betekent dat een zandsteen. Dus in het algemeen stenig gevormd door de compressie van het zand. In een ver verleden moet er een strand, rivier of iets dergelijks geweest zijn dat zand heeft afgezet in grote hoeveelheden die later is bedekt met talloze andere lagen van rots, die genoeg druk op het zand om het te veranderen in zandsteen.
de zandsteen moet boven worden bedekt met een niet-doorlatend gesteente, zoals leisteen. Dat is gewoon een mooie manier om te zeggen dat vloeistoffen niet door de rots kunnen stromen.
we hebben ook de vorm van een trechter nodig, zodat de olie zich eronder kan verzamelen als het omhoog beweegt. Er zijn veel verschillende manieren waarop dit kan gebeuren. Hieronder zijn verschillende voorbeelden van rotsformaties die helpen de olie te vangen.
kunnen vangen, zodat de geoloog zich concentreert op het lokaliseren van dergelijke rotsformaties, gemaakt van gesteente van het juiste type.
Foutenvallen
een fout is wat je krijgt als twee rotslagen ten opzichte van elkaar verschuiven. Als dat gebeurt krijg je meestal een aardbeving. Wanneer men verschuift in een hoek, je potentieel een val voor de olie te creëren.
daarom is het belangrijk om bij geologische modellering uit te zoeken waar de fouten zijn. Je wilt echt je breuklijnen correct lokaliseren en modelleren.
Hoe maak je de puzzel samen en bouw je een Model
om een model te maken waarin je de verschillende soorten steenlagen kunt zien, en de locatie van functies zoals fouten, die olie kunnen opvangen.
vroeger boorden mensen gewoon een beetje olie op Willekeurig om te zien of ze geluk zouden hebben en olie vinden. Dat is de reden waarom grote land gebaseerde olievelden in o.a. Oklahoma of Californië eruit zagen als bossen van olieplatforms.
na een tijdje werden ze wat slimmer en namen ze Steenmonsters uit de putten en verschillende dieptes. Door te kijken naar deze Steenmonsters op verschillende locaties kon je interpoleren om te raden hoe de grond eruit zag in gebieden die je nog niet geboord had. Bijv. als je schalie en vervolgens zandsteen op een locatie op 20 meter vindt, maar op een andere locatie op 40 meter diepte, dan kun je concluderen dat de rotsformatie ertussen niet helemaal vlak is.
de volgende stap was het verlagen van meetinstrumenten met een touw en het meten van de eigenschappen van de rotsen beneden op verschillende diepte. Het zou bijvoorbeeld kunnen worden gedaan door te proberen om elektrische stroom door de rots te sturen en te zien hoe goed het elektriciteit geleidt. Zandsteen gevuld met water zal bijvoorbeeld een stuk beter geleiden dan wanneer het gevuld is met olie of gas.
meten op verschillende diepte levert gegevens op die we well logs noemen.
in Noorwegen, waar ik woon, hebben we geen oliebronnen op het land. Alle olie wordt opgehaald van offshore olieplatforms. Dat is een van de redenen waarom de olieproductie in Noorwegen veel later begon dan bijvoorbeeld in Texas. Het is erg moeilijk om op zee te boren. In Texas is de olie vaak niet veel dieper dan 20 meter naar beneden. De eerste olieontdekking op het Noorse plat was bijna 3000 meter diep. Natuurlijk onder dergelijke omstandigheden kunt u gaan rond het boren van oliebronnen op willekeurige zoek naar olie.
Onshore oliebronnen kosten miljoenen, olieplatforms kosten miljarden. Om deze reden offshore olie boren duwde de ontwikkeling van geologische modellering met behulp van seismische gegevens. Vroeger bliezen zeeschepen wat dynamiet op om massieve geluidsgolven te creëren die door het water en de grond gingen.
als je aan licht denkt, Weet je dat als je in het water kijkt, er een reflectie is. Dat komt omdat licht weerkaatst op het snijpunt tussen materialen met verschillende eigenschappen. Het is hetzelfde met geluid. Dus wanneer er een verandering is in het type Rock underground, krijg je een weerspiegeling van het geluid.
een type Microfoons, hydrofoons genoemd, wordt verspreid over het wateroppervlak. Deze verzamelen de gereflecteerde geluidsgolven. De hydrofoons worden na het onderzoeksschip getrokken, zodat het kan bewegen en seismisch kan schieten. Seismisch schieten betekent in feite het genereren van geluid (een akoestisch signaal) en het opnemen ervan.
dit wordt omgezet in gegevens die we seismische kubussen noemen. Het is een 3D voxel structuur, die in geologische software wordt getoond door het kleuren van de akoestische reacties in verschillende kleuren, zodat bijv. gebieden waar sprake was van een sterke reflectie hebben helderdere kleuren.
dit geeft ons een idee van de gelaagdheid van stenen en hun vorm. Wat het echter niet vertelt is hoe diep deze verschillende rotsformaties zijn of waar ze van gemaakt zijn. We zien alleen waar één rotsformatie begint en eindigt, gemeten in milliseconden.
dit is een belangrijk concept in de geologische modellering. Bijna alle gegevens waarmee we werken zijn gelabeld met welk domein het is. Een domein is de bag term voor de vraag of diepten worden gemeten in tijdeenheden of lengte-eenheden zoals meters of voeten.
we moeten in staat zijn om deze op tijd gebaseerde gegevens om te zetten in op diepte gebaseerde gegevens. Dit is waar het detectivewerk in het spel komt. We kunnen aanwijzingen combineren. Meestal hebben we een paar proefboringen gedaan en goed logs geregistreerd. Dat betekent dat we aan de hand van de well logs overgangen kunnen zien tussen verschillende rotslagen gemeten in de diepte.
we kunnen deze logs vergelijken met de seismische gegevens. Als we een in de tijd gemeten laag kunnen vinden die eruit ziet als een laag uit de put log gemeten in de diepte, dan zijn we in staat om een dieptewaarde toe te wijzen aan een specifieke tijdwaarde.
hoe we dit doen is vrij ingewikkeld. We kunnen bijvoorbeeld de akoestische eigenschappen van rotsen meten met een put log. Controleer op verschillende dieptes hoe snel het geluid door de rots reist. Dit betekent dat we door een hoop ingewikkelde berekeningen een soort nep seismisch signaal kunnen creëren dat we kunnen vergelijken met de echte seismisch signaal. Een geoloog kan in de software deze nep-seismische uitrekken en persen tot het overeenkomt met de seismische van het onderzoeksschip in het gebied rond de put.
de software houdt het uitrekken en knijpen bij om de relatie tussen verschillende dieptes in de tijd te berekenen. Zodra we deze relatie tussen tijd en diepte in meerdere putten hebben afgeleid, kunnen we interpoleren tussen hen met behulp van de seismische kubus om ons te leiden.
waarmee we mazen of 3D-oppervlakken kunnen produceren die in de tijd gemeten worden, horizons genoemd. Horizons wijzen op het snijpunt tussen twee verschillende steenlagen.
op dit punt zijn we echter nog niet klaar. We moeten uitzoeken wat voor soort gesteente er bestaat tussen de verschillende gesteentelagen en hun eigenschappen. We willen ook hun eigenschappen weten. Bijvoorbeeld Wat is de porositeit van de zandsteen. Als het grote porositeit heeft, heeft het potentieel voor het bevatten van veel olie. Maar als het een lage doorlaatbaarheid heeft, dan zijn de kleine holtes niet goed verbonden en kan de olie niet gemakkelijk uit het reservoir in uw oliebron.
daarom creëren we datastructuren genaamd zones die het gebied tussen de horizons weergeven. Door te kijken naar de bron logs geologen proberen te bepalen rotseigenschappen en type. Dit soort werk vereist veel statistieken en correlatie. De loggegevens die we krijgen zijn dingen als:
- gammastralen meten gammastralen die uit het gesteente komen.
- Neutrino-logs, die de dichtheid van neutrino-deeltjes meten.
- Resistiviteitslogboeken. Meet de elektrische weerstand.
- sonische log, meet de tijd die nodig is voor geluid om door de rots te reizen.
kortom geen meet direct de eigenschappen die we zoeken, zoals porositeit en permeabiliteit. We moeten kennis gebruiken over statistische relaties tussen de logs die we hebben gemeten en de eigenschappen waarin we geïnteresseerd zijn.
maar we zijn nog steeds niet klaar, omdat het verschil tussen rotstypes niet laag voor laag voorkomt. Er zouden meanderende rivieren, stranden etc kunnen zijn geweest die zand neerlegden dat veranderde in de zandsteen die we zien. We hebben een gedetailleerdere modellering nodig, omdat ons oliereservoir geen homogeen stuk zandsteen zal zijn.
daarom maken we een raster, wat betekent dat we ons hele model opsplitsen in veel kleine cellen, die meestal kubusvormig zijn. Aan elke cel kunnen we verschillende waarden toewijzen voor porositeit, permeabiliteit en rotstype.
hiermee kunnen we berekenen hoeveel totale ruimte er in het reservoir is voor olie.
Gewoonlijk is een reservoir een zeer complex iets. Er zijn verschillende drukken en als je olie vloeistoffen zoals olie, gas en water zal bewegen in het reservoir en invloed hebben op hoeveel olie je kunt produceren. Daarom doen we simulaties op deze netmodellen om te voorspellen hoe de olieproductie in de loop van de tijd zal zijn.
Loops en History Matching
de manier waarop ik dit alles tot nu toe heb gepresenteerd is alsof het proces de hele tijd in één richting beweegt. Maar eigenlijk bestaat het uit Grotere en kleinere lussen. U bent altijd het verkrijgen van meer gegevens in de tijd. Je boort meer putten en krijgt meer goed logs. Als je langer olie produceert, kun je de werkelijke productie matchen met wat je voorspelde. Dat noemen we geschiedenis matching. Dit alles wordt gebruikt om ons geologische model van een olieveld voortdurend te verbeteren, zodat we nieuwe plaatsen kunnen ontdekken om olie te krijgen of een beter idee te krijgen van de toekomstige olieproductie.
volgende, Gegevensrepresentatie van Geologische modellen
OK Ik heb veel details weggelaten, maar ik hoop dat dit een overzicht gaf van hoe een geoloog werkt en hoe we olie vinden. Vervolgens wil ik meer schrijven over de details van de datatypes die we gebruiken om het oliereservoir en de ondergrond te modelleren, en hoe ze gerelateerd zijn.
mijn doelgroep is mensen die geen geologen zijn, maar die misschien softwareontwikkelaars zijn en beter willen begrijpen hoe dit soort software wordt gemaakt.