[发明专利]用于表征石油或者天然气储集层随时间演变的改进方法

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及地球科学领域，更具体地，涉及地震数据处理。本发明尤其涉及一种提取生产时期收集的3D地震数据集合中随时间推移的变化的方法，该数据集合中随时间推移的变化用于与生产数据相结合，并且有助于获知和管理从储集层(reservoir)提取的石油和/或天然气或者注入到储集层的其他流体。

背景技术

在石油和天然气工业中，为了提供地下图像以识别碳氢化合物或者其他流体的累积，而实施地震勘测。在地震勘测中，在陆地或者海洋表面处或者以下或者在钻孔中，一个或者多个源以压力或者地表运动调制的方式从特定位置发射弹性波(波场)。该波场从源处通过地下传播开来。伴随该传播，一部分入射波场由于地表下的弹性材料性质中的异质性(比如声阻抗)而被反射。通过这种入射波场的激发产生了由于异质性而反射的波场(显示为压力、质点运动或者一些导出量)，并且能够在多个接收器位置处的表面或者钻孔中被检测到并且记录下来。

进行测量值的处理以便构建地下3D图像。以选定时间间隔(日、月、年)的重复勘探能够观察到给定储集层之中、之上或者之下经过该时间间隔的变化(例如，在石油或者天然气生产开始之前和某生产期或者注入期之后)，并且比较测量结果。这就是所谓的4D地震勘测，并且包括对不同时间实例实施的2D或者3D地震勘测进行比较。上述的目的是观察从储集层中生产碳氢化合物或者流体注入到储集层中而引起的地层和流体的状态变化。对变化的适当检测和对效果、因素和方法的适当识别需要专门的采集技术和数据处理步骤。通过地震处理对采集变化(或地震勘测的非重复性)和地下速度的改变进行弥补。

存在多种检索准确4D信号的方法。一种方法是通过实施称为模型驱动反演的方法来加入强模型约束。例如，带有强先验信息驱动4D的全弹性反演的作用仅产生在由地质模型和储集层模型限定的模型专用区域中；其他类型的反演假设出与初始模型相匹配的初始结果。在这两种方法中，原始模型假设对最终结果有巨大影响；然而，由于这些模型是基于少量井以及区域和其源头的地质先验知识的当地信息的3D推测，所以这些模型有不准确性。因此，当将强模型约束使用在掩盖4D噪声和人为影响(artefacts)的处理中时，通常会引入地质模型误差和/或还会掩盖真正的4D效果。相反地，当通过数据驱动方法获得结果时，4D信息与地质模型完全互补并且可以用来更改这些模型，然而，当通过加强先验推测使得4D出现偏差时，必须小心地更新模型。总之，根据其提供无法预知的客观信息的能力，这些模型驱动反演可以减小时间推移地震信息的值。另一个重要的缺点在于如果广泛地使用先验模型信息来改进模型结果的话，那么将无法再将这种信息用于QC目的。

其他用于探测4D变化的技术在下文中称为扭曲(warping)。该标准技术利用了选定的窗口的不同勘测结果之间的相关性。上述窗口是代表了一部分地震道的时间间隔。基于这些相关性的方法的一个问题在于窗口的尺寸。如果用于相关性的窗口过大，则相相关性的准确性可能会受到影响：实际上，相关值不但取决于所考虑的点上的勘测结果之间的差，还取决于除了所考虑的点之外的其他影响。如果用于相关的窗口过小，则相关可能会受到噪声和勘测的非重复性(包括由于所期望的发现的影响而带来的变化)的显著影响。

在本申请人的EP 1865340专利中(其全部内容通过引证结合于此)，通过沿着地下传播路径的地震子波的传播时间和地震幅度上的变化的共同反演(jointly inverting)来实现对于生产过程中石油储集层演变。反演使得我们能够进行返回过滤(back filter)，实际上就是从结果中导出原型。通过与第一速度场V_b相关的第一时间T时的地震道集合，提供了储集层的基础勘测；通过与基础勘测相同位置的相关地震道集合，提供了储集层的监控勘测，在第二时间T+ΔT时进行该监控勘测；监控勘测与第二速度场V_m相关。对于基础勘测中的采样点i的集合，在采样点的集合上计算如下两数据的差值的范数(norm)的总和S，

——基础测量中的每个采样点i上的地震道的振幅b_i

——在监控测量中的对应时间采样点i’上的地震道的振幅m_i’和由第一速度场V_b和第二速度场V_m之间的差值导致的对应时间采样点i’上的局部反射率变化而形成的振幅的总和；其中，该对应时间采样点i’的时移(time shift)为沿着从表面到时间对应采样点i’的传播路径的速度变化导出的时移。通过最小化总和来导出从基础勘测到监控勘测的速度变化，从而表征该石油储集层的演变。