专利名称：用于表征储集层的演变的方法
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时移的变化用于与生产数据相结合，并且有助于获知和管理来自储集层(reservoir)的石油和/或天然气的提取或者其他流体到储集层的注入。
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(波场)发射弹性波。该波场从源处通过地下传播。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和记录。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)的重复勘探能够观测给定储集层之中、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一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，并且包括比较在不同时间实例实施的2D或者3D地震勘测。上述目的是观测由于来自储集层的碳氢化合物的产生或者流体注入到储集层中而引起的形成和流体的状态变化。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。这种用于检测4D变化的技术在下文中称为扭曲(warping)。地震数据集合内的数据首先被处理，以补偿采集不可重复性的变化(或者地震勘测的不可重复性)以及地下空间中的速率变化。标准技术利用了所选窗口中不同测量之间的互相关性。这样的窗口是表示部分地震道(trace)的时间间隔。这些基于相关性的方法的一个问题是相关窗口的尺寸。如果用于相关的窗口过大，则相关的准确性可能会受到影响:实际上，相关值将不但取决于所考虑点上的勘测结果之间的差，而且还取决于所考虑点之外的其他影响。如果用于相关的窗口过小，则相关可能会受到噪声和勘测不可重复性(包括由于期望观测的结果而带来的变化)的严重影响。在Geophysics第66卷第4号(2001年7月_8月)第1015页-1025页的作者为J.E.Rickett 和 D.E.Lumley 的“Cross-equalization data processing for time-lapseseismic reservoir monitoring:A case study from the Gulf of Mexico”中，描述了随时间实施的地震勘测中的不可重复性噪声问题。这篇文献公开了两种实际勘测的匹配。预迁移数据不可用。勘测的匹配包括过滤、振幅平衡和扭曲的匹配。这种扭曲存在于窗口内的互相关地震道，以评估用于将勘测之间的数据最佳匹配的X，y和t上的移动。在Geophysical Prospecting 的 2005 年第 53 期第 283 页-297 页的作者为Hall 等人的 “Cross-matching with interpreted warping of 3D streamer and 3Docean-bottom-cable data at Valhall for time-lapse assessment，，中公开了传统托缆(streamer)数据和新式3D海底电缆数据的交叉匹配，用于Valhall油田的生产造成的地质力学变化的时移分析。这篇文献主要涉及使用通过不同采集方法提供的结果，以Valhall油田、3D托缆数据和3D海底电缆为实例。这篇文献描述了类似的移动方案使用于两种勘探中。该方法包含下列步骤:.体积成型，以考虑不同的采集方法；.在体积内部和体积之间进行振幅平衡；.光谱成型；.整体交叉匹配，使用局部导算子。使用3D扭曲、以集中于解释层位上的迭代法，通过在两个勘测之间内插，解决两个勘测之间的空间移动。现有技术中的上述文献教导了扭曲，地震勘测的重新排列被比较以实现补偿采集中的错误(或者地震勘测的不可重复性)和地表下的速度变化。在本申请人的EP I 865 340中(其全部内容通过引证结合于此)，通过对沿着地下传播路径的地震微波的传播时间和地震振幅上的变化联合反演(inverting)来实现生产过程中石油储集层的演变。反演使得能够进行返回过滤(back filter)，实际上就是从结果中导出原型。通过与第一速度场Vb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Τ+ΛΤ时进行该监控勘测；监控勘测与第二速度场Vm相关。对于基础勘测中的采样i的集合，在集合的采样上计算如下两数据的差值的范数(norm)的总数(sum)S,—基础测量中的每个采样点i上的地震道的振幅匕；—在监控测量中的对应时间采样点i’上的地震道的振幅πν和由于第一速度场Vb和第二速度场Vm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数；其中，该对应时间采样点i’的时移(time shift)为源自沿着从表面到时间对应采样点i’的传播路径的速度变化的时移。通过最小化总数来得到从基础勘测到监控勘测的速度变化，从而表征储集层的演变。这种分析是基于在储集层中有变化的事实，而由于开发，将导致岩石的岩石物理性质变化，从而导致了地震速度场的变化。实际上，石油将被天然气或者水取代，和/或流体压力将会变化，导致饱和度、孔隙度、磁导率和压力产生变化，从而导致速度变化。储集层内的变化还可能干扰周围岩石的应力和应变(strain)状态，进一步改变它们的速度。这些速度上的变化将产生下部反射体的地震响应中的时移和反射中的相关变化，导致局部波场的变化。通过使用反演技术，对于3D体积(3D volume)中的每个点，提供了对在基础勘测和监控勘测的收集所经过的时间里发生的4D变化的估算。因此，可以不必继续进行地震道的互相关而推断出4D速度场变化。尽管4D反演问题似乎很容易用公式表达为基础地震数据和监控地震数据之间的差的最小值，但是这是一个具有多种结果的不适定问题(ill-posed problem):例如,任何平滑的零平均值速度将映射为零时移，并且不生成任何4D振幅差。另外，对于诱发沉陷(subsidence)并且具有潜在较大时移的场，反演甚至变得更高度非线性。
在EP I 865 340中，重要的步骤是将基础和监控地震之间的差最小化。本质上这是最优化问题，其需要将目标函数或者成本函数(cost function)在变量的所有选择上最小化，即，满足了建模限制的速度变化。在扭曲中，成本函数通常可以推导为:
权利要求
1.种用于通过共同分析地震反射的传播时间和地震振幅的变化来表征储集层的演变的方法，包括以下步骤: 在第一时间利用地震道的集合提供所述储集层的基础勘测； 利用与所述基础勘测相同的位置相关的地震道的集合提供在第二时间进行的所述储集层的监控勘测；以及 通过反演来表征所述储集层的演变，以获得在所述基础勘测和所述监控勘测之间的时间间隔中产生的变化的估计， 其中，使用至少一些地震道来实施所述反演，其中，不作出能量仅纵向传播的假设。
2.据权利要求1所述的方法，其中，通过最小化包括取决于所述地震反射的入射角的项的函数来实施所述反演。
3.据权利要求2所述的方法，其中，将被最小化的函数包括正则化项，以对反演参数施加限制。
4.据权利要求2或3所述的方法，其中，对在时间上重采样的地震数据的任何集合计算将被最小化的所述函数，所述重采样包括非正则采样。
5.据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，将被最小化的所述函数取决于相对速度变化，所述函数将反射器的地震响应中的时移以及所述基础勘测和所述监控勘测之间的反射性的相关变化建模。
6.据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，对两个或更多参数实施所述反演。
7.据权利要求6所述的方法，其中，所述两个或更多参数包括:相对P波速度或慢度变化、相对密度变化以及相对s波速度或慢度变化。
8.据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用以下线性化函数实施所述反演:
9.据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，对时间应变实施所述反演。
10.据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述储集层是压缩类型，并且对厚度变化和速度变化实施所述反演。
11.据权利要求10所述的方法，其中，对时间应变和R因数或者任何其他与速度变化和厚度变化之间的比率相关的项实施所述反演。
12.据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据所述入射角将所述地震道分组，处理所述数据来补偿剩余时差，对包含至少两个所述组的叠前数据实施所述反演。
13.据权利要求12所述的方法，其中，根据所述组的信噪比或者任何其他与所述组的质量相关的属性来对所述组进行不同加权。
14.据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，提供多个监控勘测，对所述多个监控勘测实施所述反演。
15.据上述权利要求中任一项所述的方法，还包括使用所产生的数据来促使从所述储集层中恢复碳氢化合物的步骤。
16.别用于实施权利要求1至15中任一项所述的方法中的所有步骤的装置。
17.种存储在计算机可读介质上的计算机程序，包括当在计算机上运行时执行权利要求I至15中任一项 所述的方法的步骤的计算机程序指令。
全文摘要
本申请公开了一种通过共同分析地震反射的传播时间和地震振幅的变化来表征储集层的演变的方法和装置。该方法包括以下步骤利用第一时间的地震道集合提供储集层的基础勘测；以及利用具有在与基础勘测相同的位置相关的地震道集合提供在第二时间进行的储集层的监控勘测。然后，通过反演来表征储集层的演变，以获得在基础勘测和监控勘测之间的时间间隔中产生的变化的评估，使用至少一些地震道来实施该反演，其中不作出能量仅纵向传播的假设。在主要实施例中，通过最小化包括取决于地震反射的入射角的项的函数来实施反演。
文档编号G01V1/30GK103097914SQ201180017533
公开日2013年5月8日 申请日期2011年4月1日 优先权日2010年4月6日
发明者安德里亚·格兰迪 申请人:道达尔公司