4-1时移地震——【开发地震学】课件

1、4.油藏监测(Reservoir Surveillance) 4.1 时移地震与油藏监测4.2 岩石物理学基础4.3 时移地震资料的互均化处理4.4 如何实施一个4D地震项目4.5 时移地震油藏监测的应用4.1 时移地震与油藏监测4.1.1 时移地震的含义及作用 Time-Lapse Seismic 4 Dimension Seismic4.1.2 油藏监测的过程4.1 时移地震与油藏监测 综合岩石物理学，地质学和油藏工程资料，利用不同时间观测的地震资料上反射特征的变化，实现对油藏的动态监测，快速做出油藏评价，调整开发方案，对油田进行有效的开发提高采收率。主要应用：（1）寻找死油区，确定加密井

2、和扩边井等新井井位，以及老井重新作业。（2）监测注入流体，如水、蒸汽、CO2和气等流体的移动，调整注入井和采油井。4.1.1时移地震的含义及作用4.1 时移地震与油藏监测4.1.1时移地震的含义及作用时移地震的类型：（1）时移三维地震，也称4D，成本高，效果好（2）时移二维地震，也称重复地震，成本低，易实现（3）时移VSP，它是研究井史及井旁油藏特征变化规律的好方法，3C，9C（4）井间时移地震，它是利用重复井间地震方法来实现油藏动态管理的。4.1 时移地震与油藏监测4.1.2 油藏监测的过程4.1 时移地震与油藏监测4.1.2 油藏监测的过程4. 2 岩石物理学基础4.2.1 随时间变化的油

3、藏特征4.2.2 与时移地震有关的岩石物理特征4.2.3 地震能观测到什么油藏孔隙流体 油气的采出，水驱使含油饱和度下降油藏孔隙压力 油气采出使孔隙压力下降，流体的注入使其增加。油藏温度 注冷水、注蒸汽、火烧其它间接因素 油藏压实、孔隙度、密度、上覆压力、油藏裂缝4. 2 岩石物理学基础4.2.1 随时间变化的油藏特征油藏岩石骨架弹性特征 弹性特征是指岩石受力后产生形变的能力。具有低骨架弹性特征的岩石也称为软岩石，这类岩石包括未固结或粗劣固结砂岩，弱颗粒连接岩石，具有张裂缝的岩石，低上覆地层压实压力下的岩石。这类岩石孔隙度通常都很大，速度和密度很低，孔隙流体变化对速度和密度的改变通常都是很大的

4、，以致孔隙流体的改变能引起地震特征的明显变化。4. 2 岩石物理学基础4.2.2与时移地震有关的岩石物理特征4. 2 岩石物理学基础4.2.2与时移地震有关的岩石物理特征孔隙流体压缩系数 流体成分改变，具体表现在流体之间存在着压缩系数差异，具有高差异压缩系数的情况有：当油被气，蒸汽或CO2置换时，压缩系数明显减小；如果置换的是高矿化度的盐水，即使是没有溶解气的死油，二者之间的压缩系数差异也是高的，活油压缩系数随溶解气的逸出而减小，低温油和高温油之间的压缩系数差异也较明显。通常，高压缩系数对应着低速度和低密度；低压缩系数对应着高速度和高密度，即压缩系数的明显差异通过地震波的速度和密度改变反映到地

5、震特征的变化上来。孔隙流体可压缩性差异大的几种情况4. 2 岩石物理学基础4.2.2与时移地震有关的岩石物理特征采油方式采油过程中，油藏压力下降明显可使速度和密度增加，时移地震应当有能力监测油藏的衰竭过程。注水或水驱过程中，对轻油或活油的压缩系数之差变大，对重油或死油的压缩系数应当变小。高注入压力或酸化压裂后，使岩石发生破裂，引起速度的明显改变。热采过程中，油藏温度增加，也使岩石和孔隙流体的压缩系数同时增加，使地震波速度和密度明显降低。注CO2或气后，比原始油藏流体压缩系数变大。4. 2 岩石物理学基础4.2.2与时移地震有关的岩石物理特征4. 2 岩石物理学基础4.2.2与时移地震有关的岩石

6、物理特征油层注水后的地震响应：（1）振幅变化，在注水波及区内反射振幅随含水饱和度的增加而减小，在注水井附近表现为明显的弱振幅带。（2）同相轴抬升，由于注水过程中水置换原始孔隙中的原油，从而导致砂岩储层的可压缩性减小，体积模量增大，进而引起砂岩速度的增加以致出现了时间超前现象，即同相轴抬升。应用地震方法监测注水过程的理论模型实验三个不同注水时刻的地震响应： 随着注水波及范围的扩大，剖面内弱振幅区的横向分布范围也在扩大，且振幅变化较为显著，与此同时同相轴抬升也较为明显，同相轴抬升的范围也随之扩大。油藏参数油藏深度：埋藏浅，岩石一般未固结，可压缩，孔隙流体压力通常较大，流体饱和度或流体成分置换的影响

7、较大，再加上浅层地震资料信噪比高，频带宽，能够高分辨率成象。油藏温度：对油气的压缩系数依赖性大，而对水的压缩系数依赖性小。孔隙度：高孔隙度相对于低孔隙度来说，孔隙流体的变化和岩石骨架的变化一般要明显。渗透率：影响流体的流动，低渗透率区域不利于流体流动使地震特征不易发生改变。油藏压力：流体压力下降，气从溶解状态脱离出来，使得油藏的气油比增加，速度下降。4. 2 岩石物理学基础4.2.2与时移地震有关的岩石物理特征时移地震技术的应用条件： 孔隙度较大（25%） 岩石较疏松深度较浅厚度较大地震资料信噪比较高水驱采油最好是轻油或气热驱采油应当是重油4. 2 岩石物理学基础4.2.2与时移地震有关的岩石

8、物理特征反射时间油藏枯竭可使地震波深度增大热采过程中油藏温度的增加可使地震波速度减小振幅油藏参数的变化可引起储层波阻抗差异变化速度油藏温度的变化引起速度的变化频率油藏对频率的吸收作用不同速度变化引起层间旅行时改变可表现出频率的变化4. 2 岩石物理学基础4.2.3 地震能观测到什么不同孔隙度砂岩油藏地震波振幅的百分数变化4. 2 岩石物理学基础4.2.3 地震能观测到什么不同孔隙度碳酸盐岩油藏地震波振幅的百分数变化4. 2 岩石物理学基础4.2.3 地震能观测到什么未固结饱和稠油砂岩随着温度升高时，纵波速度明显下降，温度有250C增加到1500C是，纵波速度降低22%44%。未固结砂岩含盐水饱

9、和度100%时，纵波速度几乎与温度无关。温度对地震波速度影响实验4. 2 岩石物理学基础4.2.3 地震能观测到什么速度随温度变化的幅度与含油饱和度有关含油饱和度100%时，速度随温度的变化最明显，随着含油饱和度的降低，速度随温度升高而降低的幅度将变小。4. 2 岩石物理学基础4.2.3 地震能观测到什么速度随温度变化的幅度与稠油密度和黏度有关速度随温度变化的幅度与砂岩的固结程度有关温度对地震波速度影响实验固结砂岩的速度下降小于10%4. 2 岩石物理学基础4.2.3 地震能观测到什么时移地震的可重复性要求： 时移地震监测油藏流体的变化，通用的测量方法是用时移地震与基础观测的地震数据相减，这就

10、要求不同时间的地震数据具有非常好的可重复性，只在油藏反射上存在与油藏变化有关的变化。引起差异的原因： 不同时间的环境噪声不同，采集环境的改变（地面建设、钻井和采油设施的增加，近地表潜水面季节变化，全球化潮汐变化等），环境产生的直接的或次生的噪声会降低信噪比，产生几到十几毫秒的时间差，采集系统、采集参数和定位精度不同，处理软件和处理参数的不同。4.3 时移地震资料的互均化处理影响一致性的处理因素： 静校正、初至切除、振幅均衡、反褶积、成像速度、多道去噪互均化处理的目标：消除时间推移地震中那些不需要的随时间的变化，而只保留油藏反射的动态变化。4.3 时移地震资料的互均化处理时间校正 在油藏外面或上

11、方选择一段与油藏无关的反射，在这个时窗内用相关方法计算时移观测与基础观测之间的时差，作为一个静校正量，用来对时移观测进行静校正。在频率域这就是一个纯线性相位滤波器。振幅校正 用上述同样的方法开一个时窗，计算基础观测与时移观测的均方根振幅，将两者的比值作为校正因子，对时移观测进行振幅校正处理，使与油藏无关的振幅尽可能趋于一致，而不改变油藏反射应该存在的差异。4.3 时移地震资料的互均化处理匹配滤波相位校正 用与地震频带同样宽度的零相位子波和测井资料制作合成地震记录，然后用合成道与相位扫描结果对比，确定不同时间观测的相位角，分别做相位校正。频率校正 按上述同样原则开时窗，计算振幅谱。先求基础观测振

12、幅谱的平滑曲线，然后用这条曲线去归一化时移观测的振幅谱，把时移观测的振幅谱校正成与基础观测振幅谱相同的频带宽度，来消除时移观测与基础观测之间的频带差异。4.3 时移地震资料的互均化处理匹配滤波时移地震资料互均化处理实例:4.3 时移地震资料的互均化处理非油藏区不同时间观测资料的振幅差相位校正已消除了大部分非油藏差异4.3 时移地震资料的互均化处理4.3 时移地震资料的互均化处理时移地震资料的处理流程4.3 时移地震资料的互均化处理要求：将地震数据转换为油藏数据应采用可视化技术；对油藏监测进行快速的采集、处理和解释。（1）可行性研究 分析现有资料以确定生产过程中储层条件和预期发生的变化，估算这些

13、储层变化而引起的地震响应的变化并与本地区现有资料噪声水平比较，即岩石物理与地震的可行性研究。4. 4 如何实施一个4D地震项目（2）现场先导性试验 将可行性研究中所确定的一整套参数和方法用于油田中具有良好成功前景的储层，这样既可提供最好的机会来精细地了解时移地震的效果，又可减少资金投入的风险。4. 4 如何实施一个4D地震项目（3）油田大规模应用 将现场先导试验中调整过的一整套参数和方法用于整个油田。一方面先导试验为其降低技术风险提供了保障；另一方面，时移地震的大规模使用使得监测费用可以均摊在整个油田生产期，减小成本。4. 4 如何实施一个4D地震项目可行性研究应当考虑的问题（1）技术可行性

14、对油藏特性、采油方式和地震资料的信噪比、分辨率、可重复性等进行评价分析，以确定所研究的油藏是否适合进行时移地震监测。（2）经济可行性 使用时移地震监测是否能够在油藏开采中得到良好的回报率进行评价。4. 4 如何实施一个4D地震项目可行性研究需要调查的一些参数4. 4 如何实施一个4D地震项目4. 4 如何实施一个4D地震项目4. 4 如何实施一个4D地震项目4. 5 时移地震油藏监测的应用4.5.1 Alberto稠油热采监测4.5.2 Holt火烧油层的三维地震监测4.5.3 井间地震监测稠油热采4.5.1 时移地震油藏监测的应用之一加拿大阿尔伯达东北部Gregoire湖区稠油热采的小三维地

15、震监测注汽井生产井观测井4. 5 时移地震油藏监测的应用稠油层埋深190米，厚度约为50米；温度增加1000C，稠油层速度下降了60%；受热稠油层反射振幅增强，底界面（泥盆系石灰岩顶面）同相轴呈现下拉现象；为了避免浅层低速度的干扰，检波器埋置于井下可得到高信噪比的地震记录。 地震振幅直接与储层的声波速度和密度的改变成比例，砂体受热后速度将下降，只要有足够的厚度，那么就将显示不同时间地震振幅的变化。注蒸汽前后合成声波测井的速度差值平面分布图注入井注蒸汽4周以后连续注蒸汽10周以后4.5.1 时移地震油藏监测的应用之一4. 5 时移地震油藏监测的应用注入井注蒸汽过程中两次监测的速度差值剖面第一次监

16、测的速度异常较小，且均是孤立的，相互不连通第二次监测显示热蒸汽已向周围扩展，并向上传递，可能存在渗透性良好的垂直通道。蒸汽注入点第一次监测和第二次监测在200米深度处的速度差水平切片，反映受热面积的扩大。应用三维可视化技术显示的第二次监测的速度差值数据体。Texas中北部Holt油田Holt砂岩火烧油层的三维地震监测Holt砂岩储层深度在500510米，厚度为12米下方Palo Pinto灰岩的测井特征中心为火烧井,四周有四口生产井,三维试验工区90m24.5.2 时移地震油藏监测的应用之二4. 5 时移地震油藏监测的应用三维工区地震采集的覆盖次数平面分布图4.5.2 时移地震油藏监测的应用之

17、二4. 5 时移地震油藏监测的应用 火烧前后油层的声波测井曲线和密度测井曲线发生了明显变化。密度下降了5%，速度平均下降了25%，可解释为火烧后含气饱和度的增加。 火烧前、火烧中期和火烧后油层顶界面的振幅包络发生了明显变化，即呈现出亮点反射特征。火烧的中期和后期振幅大小没有明显变化，但分布范围扩大了。 火烧油层后引起地震波速度降低，这种速度下降加大了Holt砂岩与上覆Palo Pinto灰岩的速度差异，使反射振幅增强，从而亮点异常。油层火烧的中期和后期Holt砂岩顶部振幅包络差的水平切片下方灰岩层反射振幅包络差的变化特征。火烧中期的暗点异常较大。 油层下方Palo Pinto灰岩受上覆火烧层的

18、影响出现了振幅减弱的暗点异常，这种暗点异常范围指示了燃烧区的范围，比油层产生的亮点范围要准确，有利于确定火烧过程的推进方向和火烧区的形状。油层下方灰岩时移振幅包络差水平切片Line33Line33 通过岩芯测试的地层火烧厚度与地震振幅衰减大小的线性统计回归得到的对应关系。4.5.2 时移地震油藏监测的应用之二4. 5 时移地震油藏监测的应用通过统计回归的图10和振幅衰减与火烧层厚度的线性公式，转换出了火烧中期纯火烧层的厚度平面分布图震源作业系统检波器作业系统透射直达波震源检波器井间地震监测稠油热采井间地震的观测方式4.5.3 时移地震油藏监测的应用之三4. 5 时移地震油藏监测的应用井间地震监测稠油热采4.5.3 时移地震油藏监测的应用之三4. 5 时移地震油藏监测的应用地震层析成像技术：一种基于投影重建图像的数学方法 CT-Computer Tomography 利用在物体外部测定的数据来推断物体内部的特征，就是发射源激发产生某种波，并使这种波在被观测物体中传播，用接收装置检测来自物体内部的并带有其特征信息的波动（投影函数），然后用数学方法（如滤波反投影方法或代数重构法）对投影函数加以处理，从而恢复被测物体的特征信息，达到成像的目的。 地