Способ визуализации толщи подземных пород

010009 Настоящее изобретение относится к способам взаимодействия и манипулирования с компьютерной графикой, более точно, к способам взаимодействия и манипулирования разнообразными данными, отображающими толщи горных пород, с использованием инициируемых на экране дисплея команд и отображаемой трехмерной компьютерной графики, в частности, трехмерной сейсмограммы для всех типов данных исследования коллектора. Требующая больших затрат вычислительных ресурсов обработка данных сейсмической разведки,осуществляемой методом отраженных волн, является основным средством получения изображений геологической среды с целью обнаружения коллекторов углеводородов и определения свойств горных пород и флюидов. Данные сейсмической разведки могут быть получены методом отраженных от поверхности волн или вертикального сейсмического профилирования (ВСП), когда на поверхности или вблизи нее используют источник сейсмических сигналов, который направляет под землю сейсмические волны, а прием сигналов осуществляет скважинными сейсмоприемниками. Важным аспектом разведки полезных ископаемых является интерпретация разнообразных данных границ раздела между средами. Такая интерпретация основана на визуальном воспроизведении геологической среды методами трехмерной компьютерной графики. Осуществляют визуализацию данных различных типов, которые включают данные наземной сейсмической разведки и данные ВСП, геологические данные, данные из скважин, пробуренных в подземных породах, и информацию о скоростях распространения в них сейсмических волн. В патенте US 5617548 (West и др.) раскрыта система взаимодействия с компьютерной графикой. В нем, в частности, предусмотрена возможность обработки данных разнообразных типов. Пользователям доступны разнообразные серийно выпускаемые модули графического отображения трехмерных пространств геологической среды. Например, компанией Landmark Graphics Corporation предлагается под торговым наименованием Well Seismic Fusion модернизированный способ интерактивной интеграции скважинных данных, синтетических сейсмических данных и сейсмических данных до суммирования. За счет установления взаимосвязи между скважинными данными и сейсмическими данными до суммирования улучшается понимание изменчивости флюидов и пластов в коллекторе и неопределенности свойств пластов, что позволяет геофизикам находить наиболее рентабельные части коллектора. Компания Landmark Graphics Corporation также разработала семейство средств обработки сейсмических данных РгоМАХ, включающее полный комплект программного обеспечения для обработки геофизических данных для построения двухмерного, трехмерного изображения, изображения ВСП и глубинного изображения. Известен модуль VISUS (производства компании GeoTomo LLC) для визуализации и интерпретации данных трехмерного ВСП. Визуализация данных трехмерного ВСП часто требует множества сейсмограмм с большим числом параметров свойств различных типов. Трехмерная интерпретационная интеграция множества таких сейсмограмм позволяет лучше охарактеризовать строение залежи. Модуль VISUS создан с целью упрощения управления визуализацией при одновременном обеспечении значительной гибкости отображения данных и манипуляции. Недостатком существующих систем, таких как названные выше, является то, что они требуют больших затрат вычислительных ресурсов и обычно реализованы на рабочей станции. В связи с этим ограничена возможность их переноса на места расположения скважин. Неудобство заключается в том,что пользователь, который интерпретирует отображение графической информации, также должен являться специалистом в области обработки сейсмических данных. Кроме того, интерпретатор должен обладать сравнительно высоким уровнем компьютерной грамотности. Во многих случаях интерпретатор имеет опыт работы в области геологии или петрофизики, но он может не обладать знаниями по обработке сейсмических данных и компьютерной грамотностью. Помимо этого, лицензия на использование программного обеспечением может быть дорогостоящей. В патенте US 6493635 (Bevc и др.) описана обработка геофизических данных, дистанционное управление и контроль которой осуществляют через глобальную вычислительную сеть, такую как Интернет. Пользователь, имеющий клиентский компьютер, строит графы обработки геофизических данных(конкатенации модулей или фильтров обработки геофизических данных) и вводит значения параметров,необходимые для выполнения графа. Описание графа и соответствующие значения параметров затем переносят из клиентского компьютера в сервер обработки геофизических данных, например, суперкомпьютер параллельного действия. Сервер выполняет графы (задания на обработку) обычно в течение от нескольких часов до нескольких недель. До завершения обработки графа пользователю предоставляют промежуточные или частичные результаты для визуализации. После этого пользователь может внести изменения в граф до его полного выполнения. Путем парсинга исходной программы модулей автоматически генерируют окна ввода данных для модулей обработки геофизических данных. За счет автоматического генерирования окон ввода данных осуществляют относительно простую интеграцию новых пакетов интерпретации данных сейсмической разведки с заданным графическим интерфейсом пользователя. Таким образом, за счет того, что конечный пользователь имеет возможность использовать ПК, в патенте US 6493635 преодолен один из названных выше недостатков. За счет этого обеспечивается высокая степень мобильности. Другие недостатки, связанные с требованиями к квалификации пользователя и условиями лицензирования, не преодолены. Кроме того, процесс интерпретации требует достаточно-1 010009 большого расхода времени, что препятствует его применению на местах расположения скважин. В патенте US 6658567 (Barton и др.) предложено применение устройства по типу замка и ключа, в котором одну или несколько сейсмограмм привязывают к программе анализа скважинных данных в виде изображения. Несмотря на то, что в этом патенте говорится о возможности анализа данных геомеханики,геофизических данных, данных напряжения в естественном залегании горных пород, петрофизических и акустических данных, в нем конкретно не указано, каким образом интегрируют данные наземной сейсмической разведки, данные ВСП и траектории стволов скважин, что необходимо для осуществления интегрированных пластовых исследований. Как правило, данные различных типов хранят в разнообразных структурах данных. Вероятно, это неприемлемо для анализатора по патенту US 6658567. Кроме того,поскольку в нем предложена программа анализа, пользователь должен быть знаком с методами анализа. Таким образом, существует потребность в мобильном, относительно недорогом средстве, обеспечивающем возможность упрощения визуализации трехмерных пространств геологической среды с использованием разнообразных данных, включая данные наземной сейсмической разведки, данные ВСП,каротажные, геологические и петрофизические данные. Настоящее изобретение отвечает данной потребности. Для решения указанной задачи в изобретении предложен способ визуализации толщи подземных пород, в котором обеспечивают доступ по меньшей мере к одному массиву предварительно обработанных данных, относящихся к толще подземных пород, и осуществляют визуальное представление на устройстве вывода только указанного по меньшей мере одного массива данных с использованием программы визуализации, в которую он непосредственно включен, причем программа, включающая указанный массив данных, выполняется в устройстве обработки данных, связанном с этой программой и устройством вывода. Программа визуализации настроена таким образом, чтобы она не могла отображать какиелибо данные помимо данных, к которым обеспечен доступ. Визуально представляют только массив данных, непосредственно включенный в программу. В настоящем изобретении нет независимого доступа к указанному массиву данных - он является интегральной частью комплексной программы и она не может отображать какие-либо данные помимо содержащихся в ней данных, к которым обеспечен доступ. Программа визуализации и данные могут содержаться на съемном носителе данных, таком как диски CD-ROM, или DVD, или магнитная лента. В качестве альтернативы, программа визуализации и данные могут храниться на машиночитаемом носителе, доступ к которому конечный пользователь получает по каналу связи, такому как Интернет. При наличии двух или трех массивов данных программа визуализации способна отображать на одном дисплее все множество массивов данных. Массив данных может представлять собой массив данных одного или нескольких типов, включающих данные наземной трехмерной сейсмической разведки, данные ВСП, каротажные данные, траекторию ствола скважины, информацию о скоростях распространения сейсмических волн, траектории сейсмического луча, сейсмические горизонты, положения источников сейсмических сигналов, параметры сейсмической записи или данные наземной двухмерной сейсмической разведки. Данные могут иметь любую из множества распространенных структур, применяемых в области разведочных работ на нефть и газ. Граница раздела сред на дисплее может быть визуально представлена с координатной привязкой или прозрачной. В изобретении также предлагается машиночитаемый носитель данных, содержащий комплексную программу и по меньшей мере один массив предварительно обработанных данных, непосредственно включенный в эту комплексную программу, обеспечивающих визуализацию толщи подземных пород в соответствии с выше описанным способом при выполнении программы в устройстве обработки данных. Соответственно, программа визуализации обеспечивает отображение по меньшей мере одного массива данных. Программа визуализации настроена таким образом, чтобы она не могла отображать какие-либо данные помимо по меньшей мере одного массива данных, с которым она объединена. Носитель может представлять собой съемный носитель данных, выбранный из группы, включающей ПЗУ на компактдиске (CD-ROM), универсальный цифровой диск (DVD), оптический диск или магнитную ленту. В качестве альтернативы носитель может представлять собой устройство хранения данных на сервере, доступном для конечного пользователя. Для обеспечения лучшего понимания настоящего изобретения к нему приложены следующие чертежи с одинаковыми цифровыми обозначениями одинаковых элементов, на которых показано на фиг. 1 - схематическая иллюстрация одного из вариантов осуществления настоящего изобретения,на фиг. 2 - схематическая иллюстрация одного из вариантов осуществления настоящего изобретения,на фиг. 3 - пример визуализации с горизонтами, сейсмическими лучами, соляным куполом, дорожкой каротажной диаграммы,на фиг. 4 - деталь фиг. 3, иллюстрирующая траектории отраженных сейсмических лучей от горизонта до определенных положений в стволе скважины,на фиг. 5 - визуализация, отображающая положения наземных сейсмических источников,на фиг. 6 - визуализация, отображающая прозрачность границы раздела,-2 010009 на фиг. 7 - визуализация, отображающая сейсмические лучи, скоростную модель, соляной купол,траекторию ствола буровой скважины и каротажную диаграмму,на фиг. 8 - визуализация, отображающая трехмерную сейсмическую структуру, траекторию ствола буровой скважины и данные ВСП в соответствии с сейсморазведочным профилем,на фиг. 9 - визуализация, отображающая два профиля данных наземной сейсмической разведки и точки выхода соляного купола по данным ВСП, и на фиг. 10 - визуализация, отображающая два профиля данных наземной сейсмической разведки,массив данных трехмерного ВСП и точки выхода соляного купола. На фиг. 1 проиллюстрирован один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Устройство 109 обработки данных, такое как процессор персонального компьютера или иное применимое устройство, имеет дисплей 115, такой как видеоконтрольное устройство (видеомонитор), индикаторная панель с плоским экраном или жидкокристаллический дисплей. Предусмотрен пользовательский интерфейс 111. Пользовательский интерфейс может включать клавиатуру, координатный манипулятор типа "мышь" или любое другое устройство, способное взаимодействовать с процессором. Канал связи может представлять собой проводное или беспроводное средство связи, включающее без ограничения электромагнитные или инфракрасные каналы связи. Процессор 109 имеет машиночитаемый носитель 101, такой как диски CDROM или DVD, магнитная лента или любой иной применимый носитель. Носитель содержит комплексную программу (пакет) 103, состоящую из встроенной программы 107 визуализации (способной отображать данные одного или нескольких типов) и один или несколько массивов 105 данных. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения программа 107 представляет собой версию программыVISUS, распространяемой на рынке компанией GeoTomo LLC. Программа VISUS как таковая способна отображать данные множества типов, включая без ограничения данные наземной трехмерной сейсмической разведки, данные ВСП, каротажную диаграмму, траекторию ствола скважины, информацию о скоростях распространения сейсмических волн, траектории сейсмического луча, сейсмические горизонты,положения источников сейсмических сигналов, параметры сейсмической записи или данные наземной двухмерной сейсмической разведки. В настоящем изобретении предусмотрено, что встраивание позволяет получать доступ только к массиву 105 данных. После загрузки машиночитаемого носителя в процессор 109 он может выполнять комплексную программу 103, но при этом способен осуществлять визуализацию только массива 105 данных. Следует отметить, что применение программы VISUS упомянуто лишь в качестве примера, и настоящее изобретение также может быть реализовано с помощью любой другой программы, способной отображать данные различных типов. Таким образом, настоящее изобретение отличается от патента US 6658567 рядом особенностей. На сайте компании Geomechanics International (владелец патента US 6658567) упомянута программа-анализатор GMI Imager. Как указано в столбце 2, строки 30-38 патента US 6658567:"С точки зрения настоящего описания термин "программа-анализатор следует понимать как относящийся к любой программе, анализирующей данные с целью их представления, интерпретации или изменения. Соответственно, операции, осуществляемые программой-анализатором, включают без ограничения извлечение данных, генерирование данных, интерпретацию данных, отображение данных, фильтрацию данных и улучшение качества данных". В отличие от этого, в настоящем изобретении предложена программа, которая манипулирует предварительно обработанными данными различных типов, имеющими разнообразные структуры. Так, в настоящем изобретении предполагается, что предварительная обработка осуществлена специалистом в области обработки данных, а пользователем настоящего изобретения является интерпретатор, умеющий интегрировать данные различных типов. Кроме того, в патенте US 6658567 ключ встроен в файл внешних данных, а также в отдельную программу Java. Для выполнения программы ключи должны соответствовать ей. Программа и файлы данных остаются разделенными. В настоящем изобретении данные встраивают непосредственно в программу формирования трехмерных изображений. В файлы данных не вносят никаких изменений. Ключи отсутствуют. Данные являются внутренними, а не внешними по отношению к программе. В едином файле объединены выполняемые файлы пользовательских данных и программа просмотра. В одном из вариантов осуществления изобретения комплексная программа 103 представляет собой выполняемую объектную программу. Чтобы получить объектную программу (i) используют исходный текст программы, такой как VISUS, (ii) объединяют его с одним или несколькими заданными массивами данных и (iii) преобразуют сочетание в объектную программу. В результате преобразования массив 105 данных и программу 107 визуализации встраивают в комплексную программу 103. При этом единственные внешние каналы, доступные пользователю, имеют отношение к выбору одного или нескольких заданных массивов данных и вариантов отображения. Нет нужды применять устройство по типу замка и ключа, раскрытое в патенте US 6658567. При помощи комплексной программы 103 пользователь может затем манипулировать данными и отображать их в различных режимах на дисплее 115. Пользователь также имеет возможность осуществлять редактирование данных и выводить результаты на устройство 117 вывода (данных), такое как принтер.-3 010009 Рассмотрим фиг. 2, где проиллюстрирован другой вариант осуществления настоящего изобретения. Как и на фиг. 1, устройство 109 обработки данных, такое как процессор персонального компьютера или иное применимое устройство, имеет дисплей 115, такой как видеоконтрольное устройство, индикаторная панель с плоским экраном или жидкокристаллический дисплей. Предусмотрен пользовательский интерфейс 111. Пользовательский интерфейс может включать клавиатуру, координатный манипулятор типа"мышь" или любое другое устройство, способное взаимодействовать с процессором. Канал связи может представлять собой проводное или беспроводное средство связи, включающее без ограничения электромагнитные или инфракрасные каналы связи. Основное отличие от фиг. 1 заключается в том, что процессор 109 получает доступ к комплексной программе 203 (в которой объединены возможности программы 207 визуализации и данные 205) через канал 209 связи. Каналом связи может служить любая сеть, включая Интернет. Данные 205 и программа 207, которые встроены в комплексную программу 203, находятся на машиночитаемом носителе 201 с соответствующим местонахождением в сети. Таким местонахождением в сети может являться сервер, предоставленный разработчиком. Затем конечный пользователь имеет возможность получить доступ к комплексной программе 207 и визуализировать массив 205 данных после предоставления разработчику некоторой информации о пользователе. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения программа 207 представляет собой программу VISUS, распространяемую на рынке компанией GeoTomo LLC. Программа VISUS как таковая способна отображать данные множества типов, включая без ограничения данные наземной трехмерной сейсмической разведки, данные ВСП, каротажную диаграмму, траекторию ствола скважины, информацию о скоростях распространения сейсмических волн, траектории сейсмического луча, сейсмические горизонты, положения источников сейсмических сигналов, параметры сейсмической записи или данные наземной двухмерной сейсмической разведки. В настоящем изобретении предусмотрено, что комплексная программа 203 может быть использована только для визуализации массива 205 данных. Следует отметить, что применение программы VISUS упомянуто лишь в качестве примера, и настоящее изобретение также может быть реализовано с помощью любой другой программы, способной отображать данные различных типов. Рассмотрим фиг. 3, где показано, что скважина с положением 301 на поверхности земли, расположена в положении 303 а на поверхности. На фиг. 3 показано множество горизонтов 303b, 303 с и 303d. Также показан соляной купол 321. Сейсмические лучи, идущие из множества положений на поверхности до выбранных положений вблизи конечного забоя ствола 305 скважины, в целом обозначены позицией 315. В проиллюстрированном примере сейсмические лучи 315 проходят через соляной купол и отражаются от горизонта 303d в стволе 305 скважины. На фиг. 4 показана деталь траекторий сейсмических лучей 315'. В данном случае следует отметить, что вся информация, используемая для формирования изображений на дисплеях, проиллюстрированных на фиг. 3 и 4, присутствует в файлах данных программы 103 или 203. Программа 107 или 207 отображает такие данные различных типов. Сами файлы данных могут быть созданы повсеместно. В настоящем изобретении предусмотрено, что конечный пользователь может зрительно изучать данные и интерпретировать их применительно к геологической среде, обладая сравнительно невысоким уровнем компьютерной грамотности или опыта в области обработки сейсмических данных. Рассмотрим фиг. 5, где проиллюстрирован другой пример графического представления преимущественно тех же данных, что и данные, проиллюстрированные на фиг. 3 и 4. Поверхность земли и глубинные горизонты обозначены позициями 407 а, 407b, 407 с и 407d. Соляной купол обозначен позицией 421. Положения источников сейсмических сигналов на поверхности земли обозначены позицией 403, а сейсмические лучи, идущие от поверхности, обозначены позицией 405. В данном конкретном примере ствол скважины не виден. Однако при изучении данного визуального воспроизведения интерпретатор может составить представление о части геологической среды, которая озвучена из положений 403 на поверхности земли. Еще один пример графического представления под тем же углом, что и на фиг. 5, приведен на фиг. 6. Одно отличие от фиг. 5 заключается в том, что соляной купол в данном случае отображен сеткой точек, а не сплошной поверхностью. Кроме того, поверхность 507 а выглядит прозрачной, что облегчает визуализацию приповерхностных сейсмических лучей. Рассмотрим фиг. 7, где визуально отображены соляной купол 621, траектория 625 ствола буровой скважины, каротажная диаграмма 625 и сейсмические лучи, отраженные от горизонта 627. Также отображена скоростная модель, на которой области с различными скоростями обозначены позициями 601,603, 605, 607 и 609, а границы между ними являются изолиниями скорости. При наличии изображения такого рода конечный пользователь может наблюдать влияние скоростной модели на преломление сейсмических лучей, идущих с поверхности. В настоящем изобретении также предусмотрена возможность отображения трехмерных массивов и профилей сейсмических данных. Это проиллюстрировано на фиг. 8, где в целом показан трехмерный массив 701 сейсмических данных, полученных на основе данных наземной сейсмической разведки, а также траектория 703 ствола буровой скважины. На дисплее также отображен профиль данных ВСП,зарегистрированных в стволе буровой скважины. При наличии изображения такого рода конечный пользователь может легко сравнить данные наземной сейсмической разведки с данными ВСП. Различия меж-4 010009 ду двумя массивами сейсмических данных являются показателями возможных ошибок при обработке. Кроме того, сочетая данное изображение с изображениями сейсмических лучей, конечный пользователь может обнаружить отражения сейсмических волн в трехмерном массиве и верно определить пространственное положение, являющееся источником отражений. Многие коллекторы углеводородов образованы за счет того, что пористую породу пластаколлектора прерывают соляные тела, как правило, соляные купола. После определения местоположения коллектора одной из важных особенностей его разработки является бурение дополнительных скважин,позволяющих извлечь максимальное количество содержащихся в коллекторе углеводородов. Для этого дополнительные скважины пробуривают максимально близко к границе соляного купола. Однако если дополнительные скважины расположены неверно и пробурены в соляном куполе, могут возникнуть серьезные проблемы. Во-первых, если скважина действительно оказывается внутри соляного купола, она непригодна для извлечения углеводородов, а расходы на скважину целиком заносят на счет убытков. Вовторых, разбуривание соляного купола с использованием бурового раствора на водной основе может вызвать катастрофическое обрушение скважины, чего следует избегать. По этой причине предусмотрена возможность проведения исследования особого типа, которое называют околоскважинным исследованием на соль. Оно может быть проведено в ходе ВСП, но для этого выбирают соответствующую настройку для источника и приемника, чтобы получать информацию о границе соляного купола вблизи ствола скважины. В качестве альтернативы околоскважинное исследование на соль может быть проведено с использованием находящихся в стволе скважины источников и приемников, чтобы получить карту отражений сейсмических волн от границы соляного купола. При помощи диагностирования методом ВСП, в частности, можно определить точку, в которой сейсмические лучи отражаются от соляного купола. Соответствующий пример приведен на фиг. 9. Показаны два сейсмических профиля, в целом обозначенных позициями 801 и 803. Кроме того, проиллюстрировано множество точек, в целом обозначенных позицией 805. Данные точки 805 являются точками выхода сейсмических лучей, идущих от наземных сейсмических источников до приемников в стволе скважины. На фиг. 10 проиллюстрировано еще одно применимое визуальное отображение, которое может быть получено в изобретении. Показаны два профиля 901 и 903 данных наземной сейсмической разведки, а также трехмерный массив 905 данных ВСП. Также показаны точки выхода соляного купола. Изображение такого рода позволяет сравнивать данные ВСП с профилями данных наземной сейсмической разведки, осуществлять контроль качества ВСП и данных наземной сейсмической разведки и визуализацию строения подземных пород (в данном случае подробностей околоскважинного исследования на соль). Все названные возможности применимы для разработки коллектора. Выше были рассмотрены предпочтительные варианты осуществления изобретения, в которые могут быть внесены очевидные для специалистов изменения, охватываемые патентными притязаниями,изложенными в прилагаемой формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ визуализации толщи подземных пород, в котором обеспечивают доступ по меньшей мере к одному массиву предварительно обработанных данных, относящихся к толще подземных пород, и осуществляют визуальное представление на устройстве (115, 117) вывода только указанного по меньшей мере одного массива данных с использованием программы визуализации, в которую он непосредственно включен, причем программа, включающая указанный массив данных, выполняется в устройстве (109) обработки данных, связанном с этой программой и устройством вывода. 2. Способ по п.1, в котором указанные по меньшей мере один массив данных и программа визуализации содержатся на съемном носителе. 3. Способ по п.2, в котором указанный носитель представляет собой один из носителей, выбранных из группы, включающей диск CD-ROM, диск DVD, магнитную ленту и оптический диск. 4. Способ по п.1, в котором используют по меньшей мере один массив данных и программу визуализации, содержащиеся на машиночитаемом носителе, и обеспечивают доступ конечного пользователя к упомянутому машиночитаемому носителю по каналу связи. 5. Способ по п.4, в котором упомянутый машиночитаемый носитель представляет собой устройство хранения данных на сервере. 6. Способ по п.4, в котором в качестве упомянутого канала связи используют Интернет. 7. Способ по п.1, в котором упомянутый по меньшей мере один массив данных выбирают из группы, включающей данные наземной трехмерной сейсмической разведки, данные вертикального сейсмического профилирования (ВСП), каротажные данные, траекторию ствола скважины, информацию о скоростях распространения сейсмических волн, траектории сейсмического луча, сейсмические горизонты, положения источников сейсмических сигналов, параметры сейсмической записи и данные наземной двухмерной сейсмической разведки. 8. Способ по п.1, в котором обеспечивают доступ по меньшей мере к двум массивам данных, кото-5 010009 рые отображают посредством одного визуального представления. 9. Машиночитаемый носитель данных, содержащий комплексную программу и по меньшей мере один массив предварительно обработанных данных, непосредственно включенный в эту комплексную программу, обеспечивающих визуализацию толщи подземных пород в соответствии со способом по п.1 при выполнении программы в устройстве обработки данных. 10. Носитель по п.9, который представляет собой съемный носитель. 11. Носитель по п.10, который представляет собой по меньшей мере один носитель выбранный из группы, включающей диск CD-ROM, диск DVD, магнитную ленту и оптический диск. 12. Носитель по п.9, который представляет собой устройство хранения данных на сервере, доступном для конечного пользователя.