Uncertainties in Seismic Facies Analysis for Reservoir Characterisation or Monitoring: Causes and Consequences

Causes et conséquences des incertitudes dans l'analyse de faciès sismiques pour la caractérisation et le monitoring de réservoir

Institut Français du Pétrole, IFP, 1-4, avenue de Bois-Préau,92852 Rueil-Malmaison Cedex - France

Corresponding author: pniv@statoil.com

Abstract

Multivariate probabilistic pattern recognition methods such as discriminant analysis are powerful for interpreting seismic data in terms of reservoir properties. They consist of calibrating a mathematical relationship between local seismic information (seismic voxels or pieces of traces extracted at a reservoir level), characterised by a set of measurements, named seismic attributes, and a pre-defined set of classes, named seismic facies. In the context of seismic reservoir characterisation, this methodology provides a map or a volume of most probable facies, which describes the main reservoir heterogeneities. During the last decade, another application of this technique to the interpretation of 4D seismic data has also emerged: in this case, each seismic vintage is interpreted in terms of seismic facies, and differences in the interpretation of one vintage from another are correlated a posteriori to production effects such as fluid substitutions or pressure variations. As a probabilistic method, discriminant analysis allows the evaluation, at least partly, of uncertainty associated with seismic facies interpretation, and assignment probabilities computed by the methodology are a measure of the confidence of the interpretation. However, this uncertainty evaluation is only partial. In this paper, we will describe three other aspects of uncertainties, which are not correctly handled by classical discriminant analysis. The first aspect is linked with measurement errors. To propagate this type of error in seismic facies analysis, we have had to develop a methodology based on a combination of discriminant analysis and interval analysis. The other two aspects of uncertainty are linked with the interpretation of seismic facies. Due to the difference in resolution between seismic data in real reservoir heterogeneities, one seismic facies may correspond to several different fine-scale geological or dynamic scenarios. We will show in this paper how pseudo-well methodology, as well as seismic modelling (in the context of 4D interpretation) can help address this issue.

Résumé

Les techniques mutivariables probabilistes de reconnaissance des formes comme l'analyse discriminante proposent des solutions efficaces pour l'interprétation des données sismiques en termes de propriétés réservoir. Ces techniques permettent de calibrer une relation mathématique entre une information sismique locale (voxel sismique ou portion de trace extrait au niveau d'un réservoir) qui est décrite par un ensemble de caractéristiques ou attributs, et un ensemble pré-défini de classes appelées faciès sismiques. Dans le contexte de l'interprétation de données sismiques 3D, l'analyse discriminante fournit une carte (éventuellement un volume) de faciès le plus probable, permettant de décrire les principales hétérogénéités du réservoir détectables par la sismique. Ces dernières années, se sont également développées des applications de cette technique au monitoring sismique de réservoir. Dans ce dernier cas, chaque campagne sismique est interprétée en termes de faciès sismiques et les variations de l'interprétation d'une campagne à l'autre sont alors interprétées en termes de changements physiques du réservoir liés à la production. L'analyse discriminante étant une méthode probabiliste, cela lui permet d'évaluer en partie l'incertitude associée à l'interprétation, cette probabilité pouvant être assimilée à une mesure de la confiance dans le classement de l'objet sismique. Cependant, cette vision de l'incertitude n'est que partielle. Dans ce papier, nous présentons trois autres aspects de l'incertitude intervenant dans l'analyse de faciès sismiques, et qui ne sont pas pris en compte par le modèle probabiliste utilisé. Le premier aspect est lié à la prise en compte des erreurs de mesures. Pour étudier la conséquence de telles erreurs sur le résultat du classement, nous proposons une méthodologie combinant calculs probabiliste et arithmétique d'intervalles, que nous appelons analyse discriminante par intervalles. Les deux autres aspects sont liés à l'interprétation des faciès sismiques en termes de changement fluide (dans le cas de l'interprétation de données sismiques 4D) ou d'hétérogénéités réservoir (dans le cas d'interprétation de la sismique 3D). Du fait de la différence de résolution entre la donnée sismique et les hétérogénéités réelles du réservoir, à une interprétation en facies sismique peuvent correspondre des scenarii géologiques décrits à l'échelle fine très différents. Nous montrerons comment la méthode des pseudo-puits peut-être utilisée pour mettre en évidence cette diversité d'interprétations. Nous montrerons également comment l'utilisation de la modélisation sismique peut, notamment dans le cas du monitoring sismique, aider à l'interprétation.