Jak Właściwie Znaleźć Ropę?

piszę o kryptowalutach, rakietach i kolonizacji kosmosu, ale moja rzeczywista praca polegała na tworzeniu oprogramowania do modelowania geologicznego.

modelowanie geologiczne polega na tworzeniu komputerowych modeli podpowierzchni, czyli struktury warstw skał pod ziemią. Geolodzy robią to, aby dowiedzieć się, gdzie może być ropa i gdzie powinni wiercić.

kiedy uczyłem się geologii w liceum, okazało się, że jest to raczej nudny temat. Nie uważam za interesujące zapamiętywanie kilku rodzajów skał. Nie widziałem też żadnego wyraźnego celu ani zastosowania tej wiedzy.

praca jako programista w tej dziedzinie bardzo zmieniła moją perspektywę, do tego stopnia, że myślałem, że w innych okolicznościach mógłbym zostać geologiem.

to, co sprawia, że geologia jest ekscytująca w tym kontekście, to to, że dowiadywanie się, gdzie znajduje się ropa, ile jej jest i można ją najlepiej wydobyć, jest jak wyszukana praca detektywa. Detektyw zbiera różne wskazówki i łączy je, aby poskładać do kupy wydarzenia, które musiały się wydarzyć, prowadzące do Zbrodni.

podobnie geolodzy muszą zbierać różne wskazówki lub dane, aby być bardziej szczegółowym, które mogą wykorzystać do złożenia ze sobą zdarzeń geologicznych, które miały miejsce.

wszystkie różne dane są zbierane i importowane do oprogramowania do modelowania geologicznego. To oprogramowanie ma narzędzia do analizy danych i szukać wskazówek, które mogą być następnie wykorzystane do zbudowania modelu 3D podpowierzchni zawierającej wszystkie ważne funkcje.

węglowodory takie jak ropa naftowa i gaz nie są rozproszone całkowicie losowo. Istnieją szczególne cechy geologiczne, które znacznie zwiększają prawdopodobieństwo znalezienia tam ropy naftowej. Poszukiwanie ropy oznacza poszukiwanie tych cech geologicznych.

niezależnie od funkcji, której szukamy, istnieje wspólny wzór. Potrzebujesz jakiejś pułapki na ropę. Ropa płynie w górę, więc szukamy jakiejś cechy geologicznej, która może wychwycić olej, tak aby koncentrował się na ograniczonym obszarze.

w przeciwieństwie do typowych kreskówkowych przedstawień zbiorników ropy naftowej, olej nie jest przechowywany pod ziemią w rodzaju pustej jaskini. Choć brzmi to dziwnie, olej jest przechowywany w samej skale. Oczywiście olej nie może być przechowywany w żadnej skale. Potrzebujemy porowatej skały z dużą ilością małych ubytków i kanałów, w których może znajdować się olej.

zazwyczaj oznacza to piaskowiec. Tak ogolnie Kamien ktory utworzyl przez kompresje piasku. W jakiejś odległej przeszłości musiała istnieć plaża, rzeka lub coś podobnego, która odkładała piasek w dużych ilościach, który później został pokryty niezliczonymi innymi warstwami skał, wywierając wystarczający nacisk na piasek, aby przekształcić go w piasek.

Kamień piaskowy musi być pokryty powyżej skałą czapową, taką jak łupek, który nie jest przepuszczalny. To tylko fantazyjny sposób na powiedzenie, że płyny nie mogą przepływać przez skałę.

potrzebujemy również, aby skała czapki miała kształt jakiegoś lejka, aby olej zbierał się pod nią, gdy porusza się w górę. Istnieje wiele różnych sposobów, aby to się stało. Poniżej znajdują się różne przykłady formacji skalnych, które pomagają złapać ropę.

więc geolog koncentruje się na lokalizacji takich formacji skalnych, wykonanych ze skał odpowiedniego rodzaju.

usterki

usterka jest tym, co otrzymujesz, gdy dwie warstwy skał przesuwają się względem siebie. Kiedy tak się dzieje, zwykle dostajesz trzęsienia ziemi. Kiedy ktoś przesuwa się pod kątem, potencjalnie tworzy pułapkę na olej.

dlatego podczas modelowania geologicznego ustalenie, gdzie są usterki, jest wielką sprawą. Naprawdę chcesz prawidłowo zlokalizować i modelować linie uskoków.

jak poskładać układankę i zbudować Model

aby stworzyć model, w którym można zobaczyć różne rodzaje warstw skalnych i lokalizację funkcji, takich jak błędy, które mogą wychwytywać olej.

w dawnych czasach ludzie po prostu wiercili olej trochę przypadkowo, aby zobaczyć, czy im się poszczęści i znaleźć olej. Dlatego Duże lądowe pola naftowe np. w Oklahomie czy Kalifornii wyglądały jak lasy platform wiertniczych.

po chwili zrobili się nieco sprytniejsi i pobierali próbki skał ze studni i różnych głębokości. Patrząc na te próbki skał w różnych miejscach, można było interpolować, aby odgadnąć, jak wygląda Ziemia w obszarach, których jeszcze nie wywiercono. Np. jeśli znajdziesz łupki, a następnie Kamień piaskowy na 20 metrów w jednym miejscu, ale na głębokości 40 metrów w innym miejscu, możesz stwierdzić, że formacja skalna pomiędzy nie jest całkowicie płaska.

kolejnym krokiem było opuszczenie przyrządów pomiarowych za pomocą liny i zmierzenie właściwości skał znajdujących się poniżej na różnej głębokości. Można to np. zrobić, próbując wysłać prąd elektryczny przez skałę i zobaczyć, jak dobrze przewodzi prąd elektryczny. Kamień piaskowy wypełniony wodą będzie np. przebiegał o wiele lepiej niż gdyby był wypełniony olejem lub gazem.

pomiar na różnych głębokościach daje dane, które nazywamy dziennikami studni.

w Norwegii, gdzie mieszkam, nie mamy lądowych szybów naftowych. Cała ropa wydobywana jest z morskich platform wiertniczych. Jest to jeden z powodów, dla których produkcja ropy naftowej w Norwegii rozpoczęła się znacznie później niż w Teksasie. Bardzo trudno jest wiercić na morzu. W Teksasie ropa jest często niewiele głębsza niż 20 metrów w dół. Pierwsze odkrycie ropy naftowej na norweskim szelfie miało miejsce prawie 3000 metrów w dół. Oczywiście w takich warunkach można dowolnie przechodzić przez wiercenie odwiertów naftowych w poszukiwaniu ropy.

odwierty na lądzie kosztują miliony, platformy wiertnicze miliardy. Z tego powodu odwierty naftowe na morzu popchnęły rozwój modelowania geologicznego z wykorzystaniem danych sejsmicznych. Statki badawcze za dnia wysadzały dynamit, tworząc potężne fale dźwiękowe poruszające się po wodzie i ziemi.

jeśli myślisz o świetle, wiesz, że kiedy patrzysz w wodę, jest odbicie. Dzieje się tak dlatego, że światło odbija się na przecięciu materiałów o różnych właściwościach. Tak samo jest z dźwiękiem. Ilekroć więc nastąpi zmiana w typie rock underground, otrzymamy odbicie dźwięku.

rodzaj mikrofonów, zwanych hydrofonami, jest rozłożony na powierzchni wody. Zbierają one odbite fale dźwiękowe. Hydrofony są ciągnięte za statkiem badawczym, dzięki czemu może się poruszać i strzelać sejsmicznie. Strzelanie sejsmiczne zasadniczo oznacza generowanie dźwięku (sygnału akustycznego) i rejestrowanie go.

to zmienia się w dane, które nazywamy kostkami sejsmicznymi. Jest to trójwymiarowa struktura wokselowa, która w oprogramowaniu geologicznym jest pokazywana poprzez zabarwienie reakcji akustycznych na różne kolory, tak aby np. obszary, w których było silne odbicie, mają jaśniejsze kolory.

to pozwala nam uzyskać poczucie warstw skał i ich kształtu. Nie wiadomo jednak, jak głębokie są te różne formacje skalne i z czego są zbudowane. Widzimy tylko, gdzie zaczyna się i kończy jedna formacja skalna, mierzona w milisekundach.

jest to ważna koncepcja w modelowaniu geologicznym. Prawie wszystkie dane, z którymi pracujemy, są oznaczone domeną, w której się znajdują. Domena jest terminem workowym określającym, czy głębokość jest mierzona w jednostkach czasu, czy jednostkach długości, takich jak metry lub stopy.

musimy być w stanie przekonwertować te dane oparte na czasie na dane oparte na głębi. Tu zaczyna się praca detektywa. Możemy połączyć wskazówki. Zazwyczaj wykonaliśmy kilka wierceń testowych i zarejestrowaliśmy dzienniki studni. Oznacza to, że sądząc po logach studni, możemy zobaczyć przejścia między różnymi warstwami skał mierzone w głębi.

możemy porównać te dzienniki z danymi sejsmicznymi. Jeśli możemy zlokalizować warstwę mierzoną w czasie, która wygląda jak warstwa z dziennika studni mierzonej w głębokości, jesteśmy w stanie przypisać wartość głębokości do określonej wartości czasu.

sposób w jaki to robimy jest dość skomplikowany. Możemy np. zmierzyć właściwości akustyczne skał za pomocą studni. Na różnych głębokościach sprawdź, jak szybko dźwięk przemieszcza się przez skałę. Oznacza to, że poprzez kilka skomplikowanych obliczeń możemy stworzyć rodzaj fałszywego sygnału sejsmicznego, który możemy porównać z prawdziwym sejsmicznym. Geolog może w oprogramowaniu rozciągać i ściskać ten fałszywy sejsmik, dopóki nie dopasuje się do sejsmiki ze statku badawczego w okolicy studni.

oprogramowanie będzie śledzić rozciąganie i ściskanie, aby obliczyć zależność między różnymi głębokościami w czasie. Gdy już ustalimy tę zależność między czasem a głębokością w wielu studniach, możemy interpolować między nimi za pomocą sześcianu sejsmicznego, który nas poprowadzi.

co pozwala nam produkować siatki lub powierzchnie 3D mierzone w czasie zwanym horyzontami. Horyzonty wskazują na przecięcie się dwóch różnych warstw skalnych.

nie skończyliśmy jednak w tym momencie. Musimy dowiedzieć się, jakie skały istnieją między różnymi warstwami skał i ich właściwości. Chcemy również poznać ich właściwości. Np. jaka jest porowatość piaskowca. Jeśli ma dużą porowatość, może zawierać dużo oleju. Ale jeśli ma niską przepuszczalność, małe wnęki nie są dobrze połączone, a olej nie może łatwo ze zbiornika do studni olejowej.

dlatego tworzymy struktury danych zwane strefami reprezentującymi obszar między horyzontami. Patrząc na dzienniki studni geolodzy próbują określić właściwości i rodzaj skał. Ten rodzaj pracy wymaga wielu statystyk i korelacji. Dane dziennika, które otrzymujemy, są takie:

• rejestry Gamma, mierzące promieniowanie gamma emitowane ze skały.
• rejestry neutrin, pomiar gęstości cząstek neutrin.
• dzienniki rezystywności. Zmierz opór elektryczny.
• dziennik dźwiękowy, zmierz czas potrzebny na przejście dźwięku przez skałę.

w skrócie żaden tak naprawdę nie mierzy bezpośrednio właściwości, których szukamy, takich jak porowatość i przepuszczalność. Musimy wykorzystać wiedzę na temat relacji statystycznych pomiędzy mierzonymi przez nas logami a interesującymi nas właściwościami.

ale jeszcze nie skończyliśmy, bo różnica między rodzajami skał nie występuje tylko warstwa po warstwie. Mogły istnieć meandrujące rzeki, plaże itp., które odkładały piasek, który zamienił się w piaskowiec, który widzimy. Potrzebujemy bardziej szczegółowego modelowania, ponieważ nasz zbiornik oleju nie będzie jednym jednorodnym kawałkiem piaskowca.

dlatego tworzymy siatkę, co oznacza, że dzielimy nasz cały model na wiele małych komórek, które zazwyczaj mają kształt sześcianu. Do każdej komórki możemy przypisać różne wartości dla porowatości, przepuszczalności i typu skały.

pozwala nam to na wykonywanie obliczeń, ile całkowitej przestrzeni znajduje się w zbiorniku na ropę.

Zwykle zbiornik to bardzo złożona sprawa. Istnieją różne ciśnienia i podczas produkcji płynów olejowych, takich jak olej, gaz i woda, poruszają się wewnątrz zbiornika i wpływają na ilość oleju, który można wyprodukować. Dlatego przeprowadzamy symulacje na tych modelach sieci, aby przewidzieć, jak będzie wyglądać produkcja ropy w czasie.

Pasowanie do pętli i historii

sposób, w jaki przedstawiłem to wszystko do tej pory, jest taki, jakby cały czas przebiegał w jednym kierunku. Ale tak naprawdę składa się z większych i mniejszych pętli. Zawsze zyskujesz więcej danych w czasie. Wiercisz więcej studni i zdobywasz więcej kłód studni. Podczas produkcji oleju przez dłuższy czas można dopasować rzeczywistą produkcję do tego, co przewidywałeś. Nazywamy to dopasowaniem historii. Wszystko to jest wykorzystywane do ciągłego doskonalenia naszego geologicznego modelu pola naftowego, dzięki czemu możemy odkrywać nowe miejsca, aby uzyskać ropę lub uzyskać lepsze wyobrażenie o przyszłej produkcji ropy naftowej.

dalej, reprezentacja danych modeli geologicznych

ok pominąłem wiele szczegółów, ale mam nadzieję, że dało to przegląd tego, jak działa geolog i jak znajdujemy ropę naftową. Następnie chcę napisać więcej o specyfice typów danych, których używamy do modelowania zbiornika oleju i podpowierzchni, i jak są one powiązane.

moim zamierzonym odbiorcą są ludzie, którzy nie są geologami, ale być może są programistami i chcą lepiej zrozumieć, jak powstaje tego rodzaju oprogramowanie.