專利名稱：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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基本上涉及地球科學(xué)領(lǐng)域，更具體地來說，涉及地震數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明尤其涉及一種在生產(chǎn)時期收集的隨著時間推移所產(chǎn)生的3D地震數(shù)據(jù)集變化的提取方法，該數(shù)據(jù)集變化用于與生產(chǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，并且有助于理解和控制從儲集層(reservoir)提取石油和天然氣或者將其他液體注入到儲集層中。
背景技術(shù)：
在石油和天然氣工業(yè)中，為了提供地下圖像以識別碳?xì)浠衔锘蛘咂渌后w的累積，通常要實施地震勘測。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，通過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(波場)發(fā)射彈性波。該 波場從源通過地下傳播到遠(yuǎn)處。伴隨該傳播，一部分入射波場由于地表下彈性材料性質(zhì)中的某些全局異質(zhì)性(比如聲阻抗)而被反射。通過這種入射波場的激勵產(chǎn)生了由于異質(zhì)性(顯示為壓力、質(zhì)點運動或者一些導(dǎo)出量)而反射的波場，并且能夠在多個接收器位置處的表面上或者鉆孔中被檢測出和記錄下來?？梢圆扇y量的處理來創(chuàng)建地下3D圖像。按照所選時間間隔(日、月、年)重復(fù)測量能夠發(fā)現(xiàn)給定儲集層之中、之上或者之下關(guān)于該時間間隔的變化(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4D地震勘測，并且包括將不同時間點上實施的3D地震勘測相比較。上述目標(biāo)是觀測由于生產(chǎn)來自儲集層的碳?xì)浠衔锘蛘邔⒁后w注入到儲集層中而產(chǎn)生的形成和流體的變化。對變化的適當(dāng)檢測和對效果、因素和方法的適當(dāng)識別需要專門的采集技術(shù)和數(shù)據(jù)處理步驟。這種用于檢測4D變化的技術(shù)在下文中稱為3D扭曲(3D warping)。地震數(shù)據(jù)集里的數(shù)據(jù)首先被重新排列或者設(shè)定條件，以補償采集結(jié)果(或者說是地震勘測的非重復(fù)性)中的變化以及地下空間中的速率的變化。標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)利用了所選窗口中不同年份之間的互相關(guān)性。上述窗口是代表了一部分地震道(seismic trace)的時間間隔。該窗口被設(shè)置在相關(guān)的地震道之間，從而應(yīng)該包含所有4D效果。利用這些基于相關(guān)性的方法的一個問題是相關(guān)窗口的尺寸。如果用于相關(guān)性的窗口過大，則相關(guān)的準(zhǔn)確性可能會受到影響實際上，相關(guān)值將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(guān)的窗口過小，則相關(guān)可能會受到噪聲和勘測非重復(fù)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 I 865 340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(jointlyinverting)來實現(xiàn)對于生產(chǎn)過程中石油儲集層演變的表征。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(dǎo)出原型。通過與第一速度場Vb相關(guān)的第一時間T時的地震道集合，提供了儲集層的基礎(chǔ)勘測；通過與基礎(chǔ)勘測相同位置的相關(guān)地震道集合，提供了儲集層的監(jiān)控勘測，在第二時間T+AT時進行該監(jiān)控勘測；監(jiān)控勘測與第二速度場Vm相關(guān)。對于基礎(chǔ)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(chǔ)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(yīng)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(dǎo)致的對應(yīng)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(yīng)時間采樣點i’的時移(time shift)為沿著從表面到時間對應(yīng)采樣點i’的傳播路徑的速度變化導(dǎo)出的時移。通過最小化總和來導(dǎo)出從基礎(chǔ)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。這種分析是基于在儲集層中有變化的事實，而由于開發(fā)，將導(dǎo)致巖石的巖石物理性質(zhì)改變，從而導(dǎo)致了地震速度場的變化。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(dǎo)致飽和度、孔隙度、磁導(dǎo)率和壓力產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致速度變化。儲集層內(nèi)的變化還可能改變周圍巖石的應(yīng)力和應(yīng)變(strain)狀態(tài)，從而進一步導(dǎo)致其速度的改變。這些速度上的變化將在下部反射體的地震表達(dá)中產(chǎn)生時移和反射中的相關(guān)變化，導(dǎo)致局部波場變化。通過使用反演技術(shù)，對于3D體積(3D volume)中的每個點，提供了對 在基礎(chǔ)勘測和監(jiān)控勘測的集合所經(jīng)過的時間里發(fā)生的4D變化的估算。因此，可以不必經(jīng)過地震道的互相關(guān)而推斷出4D速度場變化。盡管4D反演問題似乎很容易用公式表達(dá)為基礎(chǔ)地震數(shù)據(jù)和監(jiān)控地震數(shù)據(jù)之間的差的最小值，但是這是一個具有多種結(jié)果的不適定問題(ill-posed problem):例如,零平均值速度將映射(map)改變?yōu)榱銜r移。另外，對于誘發(fā)沉陷(subsidence)并且具有潛在較大時移的場，反演甚至變得更高度非線性。在EP I 865 340中，重要的步驟是將總和最小化。本來這是最優(yōu)化問題，該最優(yōu)化問題需要將目標(biāo)函數(shù)或者價值函數(shù)(cost function)與變量的所有選擇的關(guān)系最小化，
即，滿足了建模限制的速度變化。在扭曲中，價值函數(shù)通?？梢酝茖?dǎo)為
權(quán)利要求
1.一種用于表征儲集層隨時間演變的方法，所述方法包括以下步驟 在時間Tn時，提供所述儲集層的η個勘測，每個勘測都具有ー組地震道，其中，η > 2 ； 從至少三個勘測的組合中導(dǎo)出最佳正則化權(quán)重映射；以及 使用所述最佳正則化權(quán)重進行反演，從而獲得多個地震勘測對之間的改進的隨著時間推移的地震圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，將所述η個勘測相結(jié)合以導(dǎo)出所述最佳正則化權(quán)重映射。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，對相對速度變化實施反演。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，導(dǎo)出所述最佳正則化權(quán)重映射的步驟和反演的步驟使用了如下定義的價值函數(shù)
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，每個勘測對的正則化項被加入至所述價值函數(shù)，從而在反演期間對所述正則化項進行最小化。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，所述價值函數(shù)的項的權(quán)重不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的方法，其中，利用被限制為包含大多數(shù)所述4D振幅效應(yīng)的窗ロ計算所述價值函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，對間隔時移(時間應(yīng)變)進行反演。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，導(dǎo)出所述最佳正則化權(quán)重映射的步驟和反演的步驟使用了如下定義的價值函數(shù)
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述價值函數(shù)的項的權(quán)重不同。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，還包括以下步驟使用所得到的數(shù)據(jù)輔助對所述儲集層所進行的碳?xì)浠衔镩_采。
12.—種保存在計算機可讀介質(zhì)上的計算機程序，包括計算機程序編碼裝置，用于在計算機上運行如權(quán)利要求I至11中任一項所述的方法中的所有步驟。
13.一種設(shè)備，專用于實施如權(quán)利要求I至11中任一項所述的方法中的所有步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于表征儲集層隨時間推移的演變的方法，該方法包括以下步驟提供該儲集層的基礎(chǔ)勘測和多個監(jiān)控勘測，每個勘測都具有不同時間點上的地震道的集合；從至少三個勘測的組合中導(dǎo)出最佳正則化權(quán)重映射；以及使用最佳正則化權(quán)重進行反演，從而獲得地震勘測對之間的改進的隨著時間推移的地震圖像。
文檔編號G01V1/30GK102695970SQ201080033497
公開日2012年9月26日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者安德里亞·格蘭迪 申請人:道達(dá)爾公司