用于表征石油或者天然氣儲集層隨時間演變的改進方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種通過共同分析地震反射的傳播時間和地震幅度中的變化來表征儲集層演變的方法。該方法包括以下步驟：在第一時間利用地震道集合來提供儲集層的基礎勘測；利用與基礎勘測相同的位置相關的地震道集合來提供在第二時間進行的儲集層的監(jiān)控勘測；通過反演來表征儲集層的演變，以獲得對在基礎勘測和監(jiān)控勘測之間的時間間隔期間所產(chǎn)生的變化的估計。通過強加稀疏度約束(諸如，柯西稀疏度)來正則化反演，該柯西稀疏度支持大部分解值基本上等于零的反演解，同時保留該反演解的較大值。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總的來說涉及地球科學領域，更具體地，涉及地震數(shù)據(jù)處理。本專利技術尤其涉及一種提取生產(chǎn)時期收集的3D地震數(shù)據(jù)集合中隨時間推移的變化的方法，該數(shù)據(jù)集合中隨時間推移的變化用于與生產(chǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，并且有助于獲知和管理從儲集層(reservoir)提取的石油和/或天然氣或者注入到儲集層的其他流體。
技術介紹
在石油和天然氣工業(yè)中，為了提供地下圖像以識別碳氫化合物或者其他流體的累積，而實施地震勘測。在地震勘測中，在陸地或者海洋表面處或者以下或者在鉆孔中，一個或者多個源以壓力或者地表運動調(diào)制的方式從特定位置發(fā)射彈性波(波場)。該波場從源處通過地下傳播開來。伴隨該傳播，一部分入射波場由于地表下的彈性材料性質(zhì)中的異質(zhì)性(比如聲阻抗)而被反射。通過這種入射波場的激發(fā)產(chǎn)生了由于異質(zhì)性而反射的波場(顯示為壓力、質(zhì)點運動或者一些導出量)，并且能夠在多個接收器位置處的表面或者鉆孔中被檢測到并且記錄下來。進行測量值的處理以便構建地下3D圖像。以選定時間間隔(日、月、年)的重復勘探能夠觀察到給定儲集層之中、之上或者之下經(jīng)過該時間間隔的變化(例如，在石油或者天然氣生產(chǎn)開始之前和某生產(chǎn)期或者注入期之后)，并且比較測量結(jié)果。這就是所謂的4D地震勘測，并且包括對不同時間實例實施的2D或者3D地震勘測進行比較。上述的目的是觀察從儲集層中生產(chǎn)碳氫化合物或者流體注入到儲集層中而引起的地層和流體的狀態(tài)變化。對變化的適當檢測和對效果、因素和方法的適當識別需要專門的采集技術和數(shù)據(jù)處理步驟。通過地震處理對采集變化(或地震勘測的非重復性)和地下速度的改變進行彌補。存在多種檢索準確4D信號的方法。一種方法是通過實施稱為模型驅(qū)動反演的方法來加入強模型約束。例如，帶有強先驗信息驅(qū)動4D的全彈性反演的作用僅產(chǎn)生在由地質(zhì)模型和儲集層模型限定的模型專用區(qū)域中；其他類型的反演假設出與初始模型相匹配的初始結(jié)果。在這兩種方法中，原始模型假設對最終結(jié)果有巨大影響；然而，由于這些模型是基于少量井以及區(qū)域和其源頭的地質(zhì)先驗知識的當?shù)匦畔⒌?D推測，所以這些模型有不準確性。因此，當將強模型約束使用在掩蓋4D噪聲和人為影響(artefacts)的處理中時，通常會引入地質(zhì)模型誤差和/或還會掩蓋真正的4D效果。相反地，當通過數(shù)據(jù)驅(qū)動方法獲得結(jié)果時，4D信息與地質(zhì)模型完全互補并且可以用來更改這些模型，然而，當通過加強先驗推測使得4D出現(xiàn)偏差時，必須小心地更新模型。總之，根據(jù)其提供無法預知的客觀信息的能力，這些模型驅(qū)動反演可以減小時間推移地震信息的值。另一個重要的缺點在于如果廣泛地使用先驗模型信息來改進模型結(jié)果的話，那么將無法再將這種信息用于QC目的。其他用于探測4D變化的技術在下文中稱為扭曲(warping)。該標準技術利用了選定的窗口的不同勘測結(jié)果之間的相關性。上述窗口是代表了一部分地震道的時間間隔。基于這些相關性的方法的一個問題在于窗口的尺寸。如果用于相關性的窗口過大，則相相關性的準確性可能會受到影響實際上，相關值不但取決于所考慮的點上的勘測結(jié)果之間的差，還取決于除了所考慮的點之外的其他影響。如果用于相關的窗口過小，則相關可能會受到噪聲和勘測的非重復性(包括由于所期望的發(fā)現(xiàn)的影響而帶來的變化)的顯著影響。在本申請人的EP 1865340專利中(其全部內(nèi)容通過引證結(jié)合于此)，通過沿著地下傳播路徑的地震子波的傳播時間和地震幅度上的變化的共同反演(jointly inverting)來實現(xiàn)對于生產(chǎn)過程中石油儲集層演變。反演使得我們能夠進行返回過濾(back filter),實際上就是從結(jié)果中導出原型。通過與第一速度場\相關的第一時間T時的地震道集合，提供了儲集層的基礎勘測；通過與基礎勘測相同位置的相關地震道集合，提供了儲集層的監(jiān)控勘測，在第二時間T+Λ T時進行該監(jiān)控勘測；監(jiān)控勘測與第二速度場Vm相關。對于基礎勘測中的采樣點i的集合，在采樣點的集合上計算如下兩數(shù)據(jù)的差值的范數(shù)(norm)的總和S，—基礎測量中的每個采樣點i上的地震道的振幅匕—在監(jiān)控測量中的對應時間采樣點i’上的地震道的振幅Hii,和由第一速度場Vb 和第二速度場Vm之間的差值導致的對應時間采樣點i’上的局部反射率變化而形成的振幅的總和；其中，該對應時間采樣點i’的時移(time shift)為沿著從表面到時間對應采樣點i’的傳播路徑的速度變化導出的時移。通過最小化總和來導出從基礎勘測到監(jiān)控勘測的速度變化，從而表征該石油儲集層的演變。這種分析基于在儲集層中的變化(由于開發(fā))將導致巖石的巖石物理性質(zhì)改變從而導致地震速度場的變化的事實。實際上，石油將被天然氣或者水取代，并且/或者液體壓力將會改變，導致飽和度、孔隙度、磁導率和壓力產(chǎn)生變化，從而導致速度變化。儲集層內(nèi)的變化還可能改變周圍巖石的應力和應變(strain)狀態(tài)，從而進一步導致其速度的改變。這些速度上的變化將使得下面的反射體的地震反應中產(chǎn)生時移和相關的反射性變化，從而導致局部波場變化。通過使用反演技術，為3D體積(3D volume)中的每個點提供對在基礎勘測和監(jiān)控勘測的集合所經(jīng)過的時間里發(fā)生的4D變化的估計。因此，可以不必經(jīng)過地震道的互相關而推斷出4D速度場變化。在EP 1865340中，扭曲被視作是反問題，在其中與4D相對的速度變化(模型參數(shù)值)相關的價值函數(shù)(cost function)被最小化。在扭曲中，該價值函數(shù)通常被限定為2C= X bit,')—ml t. —t Σ ——(Λ) +(Μ·(|·)*^-( )I I(I) /=1、I1 iA = I V J I I,, i/J AF其中，b和m分別是基礎地震道和監(jiān)控地震道，％是地震數(shù)據(jù)的采樣率，j是4D V相應的速度變化，w是根據(jù)子波的地震算子，并且*代表了該算子和相對速度變化之間的卷積，以對4D振幅變化進行建模。通常在所有可應用的時間采樣上計算價值函數(shù)，但該價值函數(shù)也可以被計算用于大幅度減少的時間樣本，或于此相反地，可以通過插補來增加樣本數(shù)量從而改進該解的準確性。而且，可以將反演集中在油田(field)中的最相關的層(包括復蓋巖層、儲集層以及下伏巖層)上，其中通過地層信息或其他策略來確定重要性。利用子樣本進行工作的優(yōu)點在于可以更好地形成反演。上述價值函數(shù)表現(xiàn)出基礎地震數(shù)據(jù)和監(jiān)控地震數(shù)據(jù)之間的差別并且應該使用適當求解算法將其最小化。該4D反演問題是不適定(ill-posed)的；也就是說，存在多種將上述價值函數(shù)最小化的解。例如，局部的、平滑的、零均值的速度變化將傳送零時移，并且由此不產(chǎn)生任何4D振幅差。實際上，可以在不導致價值函數(shù)增大或減小的情況下向備選解中添加這種局部微擾。因此，如果存在“最好的”最小化計算價值函數(shù)解的話，那么通過向其中添加這些局部微擾之一而形成的任意解也同樣最小化了價值函數(shù)，這表示用于反問題的解不是唯一的。一種處理解的非唯一性以及近似正演模型和數(shù)據(jù)噪聲的方法是通過將正則化項(regularization term)加入到價值函數(shù)中。正則化提供了與模型的表征相關的附加信息，這些信息不被包括(或隱藏)在噪聲污染信息，諸如，其平滑性、總能量等中。另外，通過正則化而強加的模型約束有助于穩(wěn)定反演并且有助于避免數(shù)據(jù)中的過度擬合噪聲。通過將對沒有顯示出這種預期的表征的模型結(jié)果進行懲罰(本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.25 GB 1010718.31.一種通過共同分析地震反射的傳播時間和地震幅度的變化來表征儲集層的演變的方法，包括以下步驟 在第一時間利用地震道集合來提供所述儲集層的基礎勘測； 利用與所述基礎勘測相同的位置相關的地震道集合來提供在第二時間進行的所述儲集層的監(jiān)控勘測； 通過反演來表征所述儲集層的演變，以獲得對在所述基礎勘測和所述監(jiān)控勘測之間的時間間隔期間所產(chǎn)生的變化的估計， 其中，通過施加稀疏度約束來正則化所述反演，所述稀疏度約束支持使大部分解值基本等于零的反演解，同時基本上保留了所述反演解的較大值。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述稀疏度約束被應用于模型參數(shù)，所述稀疏度約束偏向于使大多數(shù)值基本等于零的解，但是允許有小部分較大值。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述稀疏度約束被應用于模型參數(shù)的空間導數(shù)，所述稀疏度約束偏向于使所述空間導數(shù)的大多數(shù)值為零的解，但是允許有隨著時間推移而在所述基礎勘測和所述監(jiān)控勘測之間具有少量4D變化強對比的解。4.根據(jù)權利要求1所述的方法，包括共同使用如權利要求2和權利要求3中所要求的所述稀疏度約束。5.根據(jù)上述權利要求中任意一項所述的方法，其中，所述模型參數(shù)包括所述基礎勘測和所述監(jiān)控勘測之間的相對速度變化。6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述稀疏度約束不對+/-20%的范圍內(nèi)具有少數(shù)解值的解進行懲罰。7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述稀疏度約束不對+/-15%的范圍內(nèi)具有少數(shù)解值的解進行懲罰。8.根據(jù)權利...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：安德里亞·格蘭迪，達雷爾·阿爾頓·科爾斯，
申請(專利權)人：道達爾公司，
類型：
國別省市：