Brevet FR2534717A1 — publié le 19840420

PROCEDE D'IDENTIFICATION D'UN RESERVOIR D'HYDROCARBURES La présente invention concerne de façon générale le traitement de données sismiques tridimensionnelles, et elle porte plus particulièrem ent, mais non de façon limita- tive, sur un procédé perfectionné pour l'analyse au moyen de couleurs de données sismiques tridimensionnelles, dans le but d'identifier l'étendue et l'emplacement d'une struc- ture de réservoir de pétrole et de gaz. Il existe dans l'art antérieur divers types de techniques de prospection sismique tridimensionnelle, avec diverses formes de traitement de données, et on conna:t en outre l'utilisation de la différenciation par couleurs pour améliorer certains types de présentations de données sismi- ques tridimensionnelles ou bidimensionnelles Les inventeurs n'ont actuellement connaissance d'aucun procédé pour l'iden- tification d'attributs sismiques particuliers d'un réservoir qui permettent ensuite d'obtenir une présentation d'un ré- servoir agrandi, par traitement et présentation en couleur des données d'at-tâbuts sismiques sélectionnées. L'invention concerne un procédé perfectionné pour évaluer des données sismiques englobant des strates produc- tives connues, dans le but d'identifier des attributs spéci- fiques qu'on peut ensuite utiliser pour rechercher des at- tributs similaires dans des données sismiques tridimension- nelles correspondant à des positions adjacentes On soumet donc à un examen supplémentaire des données correspondant à une prospection tridimensionnelle, c'est-à-dire à plusieurs lignes de prospection parallèles ayant un écartement connu, et qui englobent dans le volume associé un puits et un ré- servoir productifs connus, dans le but de déduire des don- nées d'attributs sismiques spécifiques, pour les utiliser à titre de référence dans le test de données de formations souterraines adjacentes, afin d'établir des similitudes d'at- tributs On met en oeuvre l'invention en utilisant du maté- riel informatique du commerce en association avec des formes connues de traceur vidéo, ce matériel étant programmé de fa- çon à mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Un but de l'invention est donc de procurer un pro- cédé pour examiner des données sismiques tridimensionnelles dans le but d'établir l'existence et les frontières de réser- voirs contenant des hydrocarbures. L'invention a également pour but de procurer un procédé pour produire une présentation en couleur d'un sec- teur tridimensionnel de terrain, avec une indication, diffé- renciée par des couleurs, de strates souterraines constituant des réservoirs de pétrole et de gaz. L'invention a enfin pour but de procurer un traite- ment numérique mis en oeuvre au moyen d'un ordinateur, pour examiner des données sismiques tridimensionnelles en relation avec des puits producteurs d'hydrocarbures, connus et établis dans le secteur considéré, pour identifier ainsi d'autres vo- lumes de réservoir ou la continuation et l'étendue de volumes de réservoir. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation idéalisée d'un secteur de la surface de la terre audessous d'une étendue d'eau, portant l'indication de forages; La figure 2 est un organigramme du programme desti- né à mettre en oeuvre le procédé de l'invention; La figure 3 est une Présentation de sortie de don- nées sismiques tridimensionnelles pour une fenêtre temporelle sélectionnée du volume de terrain de la figure 1; La figure 4 est une présentation de sortie de don- nées sismiques tridimensionnelles pour une fenêtre temporelle correspondant à une plus faible profondeur dans le volume de terrain de la figure 1; et Ia figure 5 est une reproduction en noir et blanc d'une présentation en plusieurs couleurs, avec une échelle correspondaii à unle gamme de couleurs, établie conformément à l'inventiion. De façon générale, l'invention procure une techni- que de traitement de données pour examiner des données sis- miques dans la zone d'un puits établi ou d'un réservoir d'hy- drocarbures connu, dans le but d'établir des frontières de zone d'un tel réservoir souterrain, ainsi que de déterminer l'écartement et l'emplacement de puits supplémentaires dans la zone Après le forage dans une z Qne particulière d'un pre- mier puits qui s'avère productif, l'invention réexamine des données sismiques associées, en particulier des données sis- miques tridimensionnelles, pour développer encore davantage l'information concernant la taille et la forme du réservoir d'hydrocarbures On obtient ainsi une information qui pré- sente un intérêt pour placer des puits décalés avec le maxi- mun de succès et de fiabilité, ce qui s'avère être d'une grande assistance dans le développement de champs de produc- tion de pétrole et de gaz. On peut diviser de façon générale la technique en trois étapes Premièrement, on examine des données sismiques antérieures, par exemple des données tridimensionnelles, pour identifier dans l'information de réflexion du réservoir des attributs sismiques qu'on peut ensuite utiliser pour dé- finir un paramètre critique pour ce réservoir Par exemple, les données antérieuees peuvent montrer que des caractéris- tiques quelconques telles que l'épaisseur productive, la porosité des strates, etc, font apparaútre un paramètre cri- tique qui est identifiable pour distinguer la strate conte- nant du pétrole ou le secteulr du réservoir Dans un cas don- né, qu'on considère à titre d'exemple dans toute cette des- cription, des études de modélisation sismiques des données dans la zone d'un puits nouvellement établi ont montré que l'amplitude du creux des données réfléchies à partir du som- met de la strate de réservoir était liée à la quantité d'hy- drocarbure dans les réservoirs. Ensuite, dans la seconde étape, on examine les données sismiques pour établir une fengtre temporelle ou une série de fen Ctre temporelles dans les données sismiques tri- dimensionnelles, pour lesquelles le paramètre critique est présent en liaison avec les données de réservoir On effectue ensuite um examen des données sismiques dans les fengtrestem- porelles définies, dans le but de rechercher les attributs sismiques intéressants Dans l'exemple considéré, on examine les données pour trouver l'amplitude de creux critique, et on enregistre les valeurs d'amplitude de creux de l'attribut sismique pour chaque trace On examine ensuite les données sismiques pour prélever les amplitudes de creux les plus élevées dans une seule fenètre temporelle définie, et on en- registre cette amplitude pour chaque trace du réseau tridi- mensionnel. Enfin, la troisième étape effectue la présentation en plan des valeurs d'attributs sismiques les unes par rap- port aux autres, c'est-à-dire généralement avec des coordon- nées X-Y dans un plan horizontal, et on utilise la position relative X, Y de chaque attribut dans les données d'explora- tion tridimensionnelle pour produire une telle présentation en plan On représente les valeurs relatives des attributs en leur donnant des couleurs correspondant à une échelle de couleurs définie Dans un cas qu'on envisagera ci-après, on présente les amplitudes de creux avec une différenciation par couleurs, en psrilculer lss ds tracés avecune certaie échelle, réalisés avec un instrument de la marque Applicon, dans les- quels la couleur indique la valeur de chaque amplitude de creux par rapport aux autres amplitudes de creux. la figure 1 représente une étendue de terrain 10 recouverte d'eau, sur laquelle on voit le fond de la mer, 12, et une structure terrestre souterraine 14 située au-dessous. A titre d'exemple, on a représenté dans la structure de ter- rain 14 une strate de sable poreuse particulière, 16, ayant une frontière supérieure 18 et une frontière inférieure 20. Un premier puits ou un forage d'exploration, 22, a été foré depuis une entrée de puits 24 au fond de la mer jusqu'à une zone effectivement productive, ou zone de réser- voir 42, dans la strate poreuse 16 Le choix de l'emplacement de forage pour un puits 38 a été effectué par des techniques classiques utilisant par exemple des interprétations de don- nées sismiques antérieures De toute manière, le puits 38 s'est avéré être un puits int*sant, avec de bonnes réserves probables d'hydrocarbures Des sondages décalés supplémentai- res non productifs, 30 et 32, ont été forés après des évalua- tions de données successives et des choix de sitesde puits à des emplacements respectifs 36 et 38 au fond de la mer En utilisant le procédé de l'invention, on a foré un quatrième puits 22 à un emplacement 24 au fond de la mer, jusqu'à une formation de la strate poreuse 16 présentant un pendage as- cendant, comme dans une zone 26, et il est apparu que ce puits avait également une bonne production, comme indiqué précédemment par la présentation en couleur de données d'at- tributs élaborées conformément au procédé de l'invention - Bien que ceci ne soit pas représenté sur la figure 1, depuis le développement du premier puits, on a foré des puits pro- ductifs supplémentaires de pétrole et de gaz dans le champ représenté sur la figure 1, et on a sélectionné ces sites de forage conformplment à une évaluation d'attributs de ré- servoir faite en conformité avec l'invention. Dans un secteur de terrain intéressant, comme le secteur de terrain 10 sur la figure 1, on peut disposer de données tridimensionnelles d'énergie sismique, ou bien on peut produire spécialement ces données dans le but d'évaluer le secteur Ainsi, en considérant le secteur 10, on exécute- rait un ensemble de coupes sismiques présentant une relation spatiale, le long d'un ensemble de lignes de prospection pa- rallèles 50, 52, 54 56 qui s'étendent sur la surface du secteur de terrain 10 jusqu'à un point de terminaison ou une frontière sélectionné, comme la ligne 58 Dans le cas du sec- teur de terrain 10, les prospections sismiques seraient exé- cutées par des passes rectilignes de sondage en mer, avec une ligne d'émissions successives par une source et de réceptions de signal le long de chaque ligne de prospection Après pré- traitement, correction dynamique, normalisation, empilage ou autres procédures choisies quelconques, on élaborerait à par- tir des données sismiques le long de chaque ligne de prospec- tion une coupe sismique, correspondant probablement à des données alignées sur un point correspondant à une profondeur commune Un traitement ultérieur en respectant l'écartement entre les lignes de prospection 50, 52, 54, etc, permet ensui- te d'établir des relations mutuelles entre les données pour former un ensemble de données tridimensionnel. Dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on considère l'ensemble de données tridimensionnel représen- tant en substance l'information que montre de façon générale la figure 1, pour déterminer un paramètre critique présentant une réponse sismique hybride pour ces données autour de la zone de réservoir 26, correspondant au puits d'origine pro- ducteur d'hydrocarburesqui a été foré dans le secteur 10 Le géophysicien peut utiliser divers procédés de traitement de données sismiques pour isoler le paramètre critique souhai- table, et il en résultera probablement que l'opérateur dispo- sera en réalité d'un choix de paramètres critiques utilisa- bles, permettant une vérification du résultat par comparaison d'un paramètre critique avec un autre Comme mentionné pré- cédemment, dans le cas considéré, un paramètre critique est indiqué très nettement par les amplitudes maximales du creux des données, correspondant à la réflexion sur le sommet de la strate de réservoir, et ce paramètre est directement lié à la quantité d'hydrocarburesdans la structure de réservoir. Ia figure 2 montre un organigramme fondamental pour le traitement des données qui peut être aisément mis en oeu- vre par l'homme de l'art, pour accomplir les opérations de traitement et de sortie nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention Conformément à la pratique actuelle, on utilise un ordinateur programmé, à savoir un ordinateur "Model 760 CYBER Digital Computer", commercialisé par Control Data Corporation la présentation visuelle de sortie est effectuée stur un traceur du type Applicon Plotter, de la firme Applicon Incorporated, Burlington, Massachusetts On peut aisément programmer et utiliser d'autres ordinateurs et d'autres équi- pements de traitement d'image pour mettre en oeuvre l'inven- tion et obtenir un résultat similaire En particulier, l'or- dinateur appelé I S Model 70 Image Process Computer pro- duit par International Imaging Systems est particulièrement efficace du fait qu'il offre une gamme très étendue de vas leurs, de teintes et de saturation pour les couleurs. En considérant la figure 2, on note que les données sismiques sont introduites à l'étape 70 sous la forme de don- nées sismiques tridimensionnelles pré-traitées et assemblées, pour le volume de terrain considéré Les données sismiques introduites ont été examinées préalablement pour sélection- ner le paramètre critique désiré; ainsi, dans le cas pris à titre d'exemple, des études de modélisation sismiques précé- dentes révèlent que l'amplitude du creux réfléchi à partir du sommet du réservoir est liée à la quantité d'hydrocarbures à l'intérieur du réservoir On choisit ensuite une fenêtre temporelle à partir des durées connues de propagation descen- dante dans les données sismiques, et on choisit cette fenêtre de façon à englober la durée de propagation jusqu'au sommet de la structure de réservoir considérée. On examine ensuite dans la fen Ctre temporelle chaque trace individuelle parmi les traces sismiques tridi- mensionnelles d'entrée, pour choisir une valeur de paramètre 253471 7 -8 critique, par exemple la plus grande, dans la fenêtre, et la valeur pour chaque trace est transmise à l'étape 76 dans la- quelle la valeur de trace dans la fenêtre temporelle est en- registrée dans une position de grille sélectionnée qui est liée aux coordonnées X-Y du secteur de terr ain, ce qui cor- respond par exemple à une tranche horizontale dans le secteur de terrain 10, approximativement à la profondeur de la zone de réservoir 26 Une fois que la grille a été remplie pour l'ensemble de la coupe, on sélectionne d'une certaine manière une échelle pour la grille de valeurs, c'est-à-dire qu'on fait correspondre à la gamme de valeurs pour le paramètre critique des valeurs respectives parmi un ensemble de valeurs représentant des qualités de couleurs, par exemple l'intensi- té, la teinte, etc, et ceci est effectué à l'étape 78 les valeurs de la grille ainsi associées à une échelle sont en- suite émises vers un dispositif d'affichage à l'étape 80 pour donner une indication, selon une vue en plan, du para- mètre critique considéré L'opération portant sur les données sismiques peut être effectuée plusieurs fois avec plusieurs fenêtres temporelles sélectionnées différentes, chaque sélec- tion étant destinée à révéler encore davantage d'information concernant le pendage et/ou la sinuosité de la structure de terrain contenant du pétrole Chaque fenêtre temporelle dif- férente révèle une information nouvelle et différente concer- nant le paramètre critique de structures du sommet du réser- voir, et on obtient rapidement une configuration liée à la direction qui révèle la structure essentielle dans tout le secteur de terrain qui est examiné. Les figures 3, 4 et 5 montrent des présentations de sortie réelles pour le secteur de terrain 10 de la figure 1 Sur les figures 3 et 4, le noir et le blanc sont inversés pour les besoins de la représentation Il faut se souvenir que le puits d'origine 22 a donné lieu à l'examen ultérieur conformément à l'invention dans le but de développer le champ de production et de forer des puits supplémentaires L'examen 25347 1 7 de données précédentes a montré que l'amplitude des creux était le paramètre critique et on a examiné conformément à l'invention des données sismiques tridimensionnelles pour le secteur Un examen des valeurs maximales des creux avec une fenêtre temporelle s'étendant entre des profondeurs de 2,175 et 2,260 secondes a conduit à un diagramme tel que celui représenté sur la figure 4 On peut noter aisément que le puits de pétrole d'origine 22 est exactement sur l'indi- cation et que les forages secs 30 et 32 sélectionnés précé- demment ont effectivement manqué les sables faisant fonction de réservoir Sur la figure 3, un examen ultérieur des don- nées tridimensionnelles avec une fengtre temporelle sélec- tionnée s'étendant entre des profondeurs de 2,268 et 2,372 secondes, c'est-à-dire à une position plus profonde que la tranche de temps précédente imposée par la zone réservoir 26, a montré un pendage descendant du réservoir, ainsi qu'une indication inférieure d'un réservoir, très grande et homogène. Un forage ultérieur du puits 38 basé sur l'indication de la figure 4 a permis de vérifier qu'on pouvait obtenir un puits de pétrole ayant une bonne production. La figure 5 montre en noir et blanc une présenta- tion de sortie multicolore de données similaires à celles présentées en noir et blanc sur les figures 3 et 4 On a- utilisé les mêmes données sismiques tridimensionnelles et on les a examinées dans un certain nombre de fendtres temporel- les sélectionnées encadrant la profondeur approximative du sommet du réservoir intéressant, c'est-à-dire l'interface 18 de la figure 1, et on a porté sur la grille les valeurs de creux maximales détectées pour chaque fen Ctre temporelle. On a ensuite représenté la grille au moyen du traceur Appli- con, avec des valeurs de sortie pour la grille allant du magenta sombre pour la barre de couleur 82, jusqu'à du blanc. brillant pour la barre de couleur 84, en passant par les teintes rouge, jaune et cyan Comme le montrent les grada- tions de ton, il y a treize combinaisons différentes de teinte/intensité sur l'échelle de couleurs, et celles-ci sont affectées à la présentation de sortie conformément à la valeur d'échelle correspondant à chaque élément d'image individuel Le fond de la figure 5 est magenta sombre, ce qui indique de faibles valeurs de l'échelle, et les indica- tions concernant des structures de sommet du réservoir pas- sent par des rouges et des verts en allant-jusqu'au blanc pour les indications les plus élevées de l'échelle. On vient de décrire une technique originale de traitement de données sismiques, permettant d'examiner à nouveau des données tridimensionnelles correspondant au voi- sinage d'un puits productif, pour isoler des attributs et délimiter une structure de réservoir d'hydrocarbures Le procédé s'est avéré particulièrement efficace dans l'assis- tance à la sélection de sites de puits, dans le développe ment de champs pétrolifères Un choix correct des attributs,ainsi quedes examens ultérieurs des données tridimensionnelles dans des fenêtres temporelles,permettent d'éliminer prati- quement le forage de puits de développement secs. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent Ctre apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 1 1 REVENDICATIONS 1 Procédé pour l'indication d'un réservoir d'hy- drccarbures, caractérisé en ce que * on détermine des données sismiques tridimensionnelles pour un volume de terrain ( 14). contenant une structure de terrain productive d'hydrocarbures connue ( 42) ; on définit un paramètre critique de données sismiques qui identifie de façon distinctive la structure de terrain productive ( 42); on examine chaque trace sismique dans une fenêtre temporelle sélectionnée pour obtenir une indication de ce paramètre critique de données sismiques et on enregistre une valeur-de données de paramètre dans une grille de coordonnées; on associe une échelle à la grille pour représenter des valeurs d'intensité d'indication; et on transmet la grille à un indicateur fournissant une-présen- tation en plan de la structure de terrain réservoir. 2 e Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on examine en outre chaque trace sismique dans des fenêtres temporelles sélectionnées supplémentaires, pour l'indication du paramètre critique de données sismiques et l'enregistrement d'une valeur de données de paramètre dans la grille de coordonnées. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on sélectionne pour le paramètre critique de données sismiques un paramètre qui donne une réponse distinctive pour les sommets de la struc- ture de terrain réservoir. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'on présente en sortie les valeurs d'intensité relatives et on les porte sur une repré- sentation multicolore sélectionnée, sous la forme de plu- sieurs plages d'intensité auxquelles on affecte plusieurs couleurs distinctives.