Use of a Seismic Derived Constraint: Different Steps and Joined Uncertainties in the Construction of a Realistic Geological Model

Intégration d'une contrainte dérivée de la sismique : revue des différentes étapes et quantification des incertitudes associées à la construction du modèle géologique

¹ Institut français du pétrole, IFP, 1-4 avenue de Bois-Préau - 92852 Rueil-Malmaison Cedex – France
² CG Fontainebleau, 35, rue Saint-Honoré – 77305 Fontainebleau – France
³ Petrobras, Brésil, Av. Republica do Chile, 65/1702 – 20031-912 – Rio de Janeiro – RJ Brazil

Corresponding authors: brigitte.doligez@ifp.fr helene.beucher@ensmp.fr olivier.lerat@ifp.fr olinto@petrobras.com.br

Abstract

Realistic geological modeling can be considered as the first objective in a reservoir characterization workflow. This term describes the process of building static 3-D reservoir models based on available a priori information, geological interpretations and quantitative geological, seismic, and production data. The definition of the best “realistic geological model” to be produced has to be discussed depending on the target objective: to produce a simulation which honors at best the geological parameters and the seismic derived constraints or to produce a simulation which will fit at best the production data. The incorporation of seismic information is a crucial element in reservoir geological modeling. Many recent research works have focused on the introduction in probabilistic models of secondary data characterized by a relationship, often indirect, with the reservoir properties. Due to the different scales of resolution between seismic and geology and to the complex relationship between rock properties and seismic response, a logical process can be to firstly extract geological properties from seismic data and second to constrain the facies simulation using these properties. The extraction of soft geological information from seismic data relies on statistical calibration with well data. Mainly two approaches can be used, either based on supervised segmentation or on estimation techniques. The obtained information consists in variables correlated with the facies distribution. Depending on the available information the variables can be related to the total thickness of the studied stratigraphic unit (leading to 2D constraints as maps) or to small volumes inside the unit (3D constraints). IFP-CG (Institut français du pétrole - Centre de Géostatistique of the École des Mines) have developed an innovative methodology to generate facies proportions grids from well data, sedimentological conceptual models (maps and zonations), and constrained with seismic derived information. The objective of this paper is to present an analysis and evaluation of the real impact of these seismic derived constraints on the reservoir geological model in terms of quantification of uncertainties, heterogeneities distribution, and key geological characteristics. In the geomodelisation workflow, this work takes place when the structural framework of the reservoir is determined and also when the geological conceptual model is defined in terms of interpretation, environment, and layering. Its purpose is to investigate possible variations in parameterization of the scenarios of filling the space with geological properties. Using a real data case, different constraints and different methods of seismic integration are compared. Their impact of seismic in the framework of the truncated gaussian methodology and compared to the impact of the uncertainty on geological data.

Résumé

La construction d'un modèle géologique réaliste est l'un des premiers objectifs du processus de caractérisation de réservoir. Ce terme résume les différentes étapes menant à l'obtention d'un modèle 3D intégrant toute l'information a priori disponible, le modèle géologique conceptuel, les données géologiques, de sismique et de production, avant la simulation des écoulements. La définition du meilleur “ modèle géologique réaliste ” à obtenir doit être donnée en considérant l'objectif final de l'étude : il peut s'agir d'obtenir une réalisation qui respecte au mieux les paramètres géologiques et les contraintes dérivées de la sismique, ou de produire une réalisation qui reproduira au mieux les données de production. L'intégration d'une information sismique est cruciale pour cette modélisation. Beaucoup de travaux récents ont porté sur des méthodes visant à introduire dans les modèles probabilistes une contrainte secondaire, caractérisée par une relation souvent indirecte avec les propriétés réservoir. À cause des échelles de résolution différentes entre sismique et géologie, et de la relation complexe qui existe entre les propriétés des roches et la réponse sismique, il peut être efficace d'extraire dans un premier temps une propriété géologique des données sismiques, puis de contraindre la simulation de faciès en utilisant cette propriété. L'extraction d'une contrainte géologique moyenne des données sismiques se fait à partir d'une calibration statistique sur les données de puits. Deux approches sont principalement utilisées, basées sur des méthodes de segmentation ou sur des techniques d'estimation. Le résultat en terme de variables corrélées avec la distribution de faciès se présente sous forme de contraintes 2D c'est-à-dire de cartes reliées à l'épaisseur totale de l'unité stratigraphique étudiée, ou à de petits volumes à l'intérieur de l'unité (contrainte 3D). L'Institut français du pétrole et le Centre de Géostatistique de l'École des Mines ont développé une méthodologie innovante qui permet de générer des grilles de proportions de faciès à partir de données de puits et de modèles sédimentologiques conceptuels (cartes et zonations) tout en étant contraintes par une information dérivée de la sismique. L'objectif de ce papier est de présenter une analyse et une évaluation de l'impact réel de ces contraintes dérivées de la sismique sur le modèle géologique de réservoir en termes de quantification des incertitudes, de la distribution des hétérogénéités et des caractéristiques géologiques clés. Ces tests supposent que le modèle structural du réservoir est fixé et que le modèle géologique conceptuel est déterminé en termes d'interprétations et d'environnements. Ils ont pour but d'explorer les variations possibles des paramètres utilisés dans les scénarios servant à remplir l'espace en propriétés géologiques. À l'aide d'un jeu de données réelles, différentes contraintes et différentes méthodes d'intégration de la sismique sont comparées. Leur impact est analysé dans le cadre de la méthode de simulation par les gaussiennes tronquées pour être ensuite comparé aux incertitudes existantes sur certaines données géologiques.