高分辨率地质模拟新方法

地质和水库建模对地质探索、资源提取和地球工程项目至关重要当前工作流程和数据集记录米或德米尺度上的地质变异然而,许多相关地质结构存在于子分尺度上。Achyut Mishra博士和Ralf Haese教授澳大利亚墨尔本大学-国际研究财团GeoCquest开发出一种新的高分辨率地质建模方法方法大大改进了地质估计碳存储显示碳矿化六级比澳大利亚盆地传统模型大

地球脚下是支持人类社会的大多数资源与服务的最终源头,如果不是全部资源与服务也是所有资源与服务的最终源头。地下水水库提供存储过滤系统 供饮用 农用 家用 工用化石燃料是发电关键源,石油是现代生活方方面面不可或缺的塑料产品基础子表层也可以永久存储气体,包括二氧化碳面对变化的气候和上升的温室气体排放,碳捕获和存储等新技术为清除COO提供了机会₂从工业源源和大气存储耗竭油气库估计CO潜力₂存储量从8000至55,000兆瓦不等,这足以缓解当前人为CO2₂并留有未来排放空间管理地下资源需要详细的地下测量和模型

地质建模为模拟地下物流提供框架,包括地下水、石油、天然气和CO₂和H₂.由次表层数字表示式组成的这些模型对地质勘探、资源提取和地球工程项目至关重要,从勘探到地下监测、经济成本效益分析到现场作业都是如此。水库建模老化工作流通常依赖震波探索和线程日志数据集(即由设备下沉钻井测量岩石特性记录)。数据集可记录兴趣区内的地质变异,地震和线程数据集通常提供10m和15cm分辨率

然而,许多相关地质结构存在于子分尺度上。微尺度跨层和平面嵌入层为流水存储提供重要路径目前的模型无法处理如此复杂程度问题并常常作出假设和简化相对渗透性和毛虫压力是气体库模拟中关键参数精确预测这些变量是管理现有水库和评估网站适合CO的关键₂地理封存(i、clcap和存储)

然而,这些预测使用模型传统上假设水库内同质岩石类型,而现实中水库往往显示各种尺度的高异性正因如此,为更有效的地球工程项目改善地质模型需要新的工作流程和高分辨率地质数据以捕捉次表层的毫米级变异

地质建模新工作流程

GeoCquest由英国剑桥大学、澳大利亚墨尔本大学和美国斯坦福大学、研究人员Achyut Mishra博士和Ralf Haese教授组成,

通过与许多其他科学家协作,Mishra和Haese花六年时间开发高分辨率模型新工作流程地质模型使用方法构建后,与传统构造地质模型相比,流体和流体-滚动响应预测提高

利用地下资源需要详细的地下测量模型

mishra和Haese在GeoCquest标语下应用沉积地质原理处理传统地球物理数据新工作流程有四大步骤:

开工粗分辨率数据用于推导兴趣区的主要沉积环境
二叉可能的沉积结构一旦确定后,即按矿子组成、孔积和流水流能力定性
3级沉积结构直接比较线日志数据(例如表面矩阵密度、中子孔径和伽马射线)
4级沉积结构解析线日志依据粒度和排序、水泥度和床厚度等参数确定

解决不确定性机器学习

和地理调查方法一样 Mishra和Haese方法有内在限制关键创新是使用机器学习来减少这些限制举例说,三步和四步中沉积结构解析线日志依据其他已知参数推断出,可对模型引入错误和不确定性(例如岩石型不确定性)。ishra和Haese开发机器学习代码Irida实现进程自动化Irida从高分辨率QEMSCAN数据中学习石型毫米级变异性并用它提高线日志分辨率增强日志后可输入构建改良地质模型

高分辨率模型的另一个主要限制是模型内网格数大到无法高效计算Mishra和Haese应用机器学习算法识别储油层模型内高分辨率数据实为有用的区域,以及高分辨率数据无重大值的区域在此基础上,不要求高分辨率数据区域网格数可以通过水库升级或平均法减少,显著减少计算重负

应用和前景

使用这种方法搭建的地质模型确认,比起传统构造地质模型,更高分辨率可捕捉流体和流体-岩石反应的改善预测举例说,矿场捕捉是存放CO的重要机制₂下表层模拟对估计CO至关重要₂存储容量

研究队通过澳洲Otway流域Paartete编程模拟630米长地质剖面,波尔本西南300km沉积盆地覆盖面积15万千米²最大厚度8千米 首次形成时澳洲和南极选择网站的部分原因是它提供稀有自然类比(在此例中,特征精通自然CO₂矿化)高分辨率数据可用并可用于验证模拟结果模拟结果与PreatlyHill编程数据比较,这是自然CO₂同一流域存储区共享相似矿场组成和沉积结构美山构造是一个沙石库,内含0.5-1cm薄透镜低渗透性低渗透性粘结石,类似于Paartete构造核心中观察到的薄片PrettyHill编程因CO而经历大规模碳矿化₂从地堡运出

更高分辨率可捕捉流体和流体-岩石响应比传统构造地质模型更好的预测

结果表明,远尺度建模严重低估碳酸盐矿形成相形之下,厘米尺度建模显示碳矿化预测值高六级,与现场测量完全一致具体地说,它包括详细的石化异化-0.5-1cm薄凝石和泥石层-称为“外形baffles--

团队还应用方法模拟CO流₂透面对固碳应用至关重要发现小尺度异质网站是CO行为的一个主要控制因素₂烟流注入阶段特别是水库层方向微量变化对CO的形状和浮力驱动迁移有重大影响₂黄云计划进一步研究以更好地了解注入后阶段卷流行为,尽管这需要更多计算复杂性

MishraHaese及其研究团队的创新工作为改变地质建模提供了机会,特别是在沉积环境里。转而,这将促进更有效高效使用地球自然资源,并使我们能够更好地利用可能应对人类面临的与气候相关重大挑战的新技术和刺激技术。