分布预测的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田驱油技术、CO2地质封存技术领域，具体涉及一种CO2地质封存中 四维地震资料CO2分布预测的方法。
【背景技术】
[0002] 一项关于利用四维（也称为时移、时延）地震勘探资料进行〇)2地质封存过程中 〇) 2分布预测的方法。如何通过四维地震或者CO2注入后采集的地震监测分析，预测CO2地 质封存过程中CO2在地下的分布，是检测CO2地质封存安全性与泄漏风险的关键。注入CO2 后地下分布的预测，是确定地下封存的CO2能否突破盖层、裂缝和判断从高压区域运移到封 存区外泄漏的关键。而地下CO2分布也是确定CO2-EOR(CC)2EnhancedOilRecovery强化驱 油）效率、残余油分布驱油确定和计算CO2地下封存量的关键。
[0003] 本发明方法属于CO2捕集与封存（国内称作CO2Capture,Utilizationand Storage或者简称CCUS，国外称之为CO2CaptureandStorage或者CO2Captureand Sequestration简称CCS)关键技术。属于油气资源勘探开发中的四维地震勘探技术领域， 也属于《国家"十二五"科学和技术发展规划》中战略性新兴产业之节能环保技术、先进能 源技术、应对气候变化之能源资源环境技术和减缓气候变化技术。
[0004] 早期利用四维地震预测水驱油过程中的残余油饱和度与压力分布方法，是挪威科 技大学Landro教授等于2003年提出的四维AVO技术。Landro等（2003)的方法基于两层 介质模型、两相流体（油、水或者气、水）及基于Zoeppritz方程（1919)简化关系的Aki与 RiChardS(1980)近似公式基础上提出的。这种两层介质模型，将储层内部的垂向及横向非 均质性，简化成为均匀的介质，并采用Zo印pritz方程简化关系进行AVO饱和度与压力预 测。在界面上下弹性参数差异较大时，Zo印pritz方程简化关系误差很大。同时，这种方法 假定储层注入流体（如水）后的温度、矿化度、地层水电阻率等流体参数不变。因此，早期 的方法与实际储层非均质情况严重不符，并且对岩性和流体的识别存在较大误差。
[0005] 为了开展非均质储层（如碳酸盐岩储层）等的0)2地质封存、确定CO2地质封存的 安全性及验证〇)2驱油效率。需要利用四维地震技术预测注入地下的CO2分布，特别需要考 虑注CO2的特点与注水不同，如注CO2时会采用水平井或者是垂直井，以及多套地层甚至是 薄互层注入方式，使得原有两层介质模型不适应。注CO2后可能造成储层与盖层弹性参数 差异变大等，造成Zoeppritz方程简化公式误差增大等。因此，我们将原有的基于两层介质 和基于Zoeppritz方程简化关系的四维AVO储层参数预测方法，改进成为考虑储层纵向非 均质性的、不同注入方式、不同注入模式的、多层介质的、精确的平面波方程和三相流体的 四维地震AVO平面0)2流体分布预测的方法。
[0006] 我们的方法在考虑了储层内部的纵横向非均质性，包括薄互层和死油（dead oil)、活油（liveoil)、CO2、水三相介质的同时，考虑了储层泥质含量、流体替换空间、储层 注入CO2前后地层温度、地层水矿化度、原油G0R(气油比）、API(美国石油学会）密度等 参数的变化，已经注入〇)2过程中不同井的不同注入方式，使得以GaSSmann(1951)理论为 基础的储层流体替换模型的计算更加符合实际，特别是盖层与储层弹性参数差异大的地层 (如碳酸盐岩储层、煤层），这也避免了采用Zoeppritz方程近似公式所造成的误差。
[0007] 在CO2的捕集与封存过程中，如何监测CO2地质封存的效果，特别是监测CO2地质 封存的安全、可靠性与CO2泄漏的风险，成为CCS技术的最大挑战（Schrag，2007)。四维地 震技术是国际上CO2地质封存安全性监测最有效和首选的技术。运用四维地震监测，可以提 高科学家对CO2地质封存过程的理解，证实CO2-E0R(CO2EnhancedOilRecovery，即0)2强 化驱油）驱油效率，并证明四维地震监测与其它地质、地球化学、油藏工程、油藏模拟等学 科结果的一致性（Bikle，2009)。
[0008] 四维地震（4D)也叫做时延地震、时移地震（Time-lapse)，主要是通过对比两次地 震监测之间的振幅和旅行时间的差异，确定储层注入水、热蒸汽（重油开采）、注CO2强化驱 油（EOR)前后地震振幅与旅行时间的变化，以便确定残余油的分布和驱油效率，同时确定 注入CO2在地下的分布状态。对于那些没有采集注入CO2前地震数据的区域，也可以直接通 过第二次、第三次等监测地震预测残余油分布、CO2驱替效率及CO2在地下的分布。
[0009] 在四维地震监测CO2地质封存中，除了疏松的砂岩储层外，如挪威的Sleipner气 田，注CO2前后储层纵波速度和时差变化都很明显（GhaderiandLandro, 2009)。一般砂 岩及碳酸盐岩储层〇)2注入前后的纵波速度变化不大，因此两次地震前后的时间延迟差异 因为储层流体变化很小而无法观测出来。比如著名的加拿大Weyburn油田CO2地质封存项 目中，碳酸盐岩储层在注入〇)2后，我们从模型计算出的纵波速度变化在10 %以内（Ma，Gao andMorozov, 2009)。注入CO2前后，储层内旅行时间差异在假定100%的CO2饱和度下，只 有1毫秒左右。而该区地震资料的采样间隔大多只有2毫秒。另外，实测的注入CO2的饱和 度平均只有20%(Whiteetal，2004)。因此，注CO2前后储层时差变化将远小于1毫秒。 时差变化不明显，就不易在地震资料中拾取和处理出来（Ma，GaoandMorozov, 2009)。这 样，利用注入CO2前后地震振幅的差异变化，进行0)2分布预测，成为地震处理与解释的主要 目标。
[0010] 以往叠加剖面的地震振幅差异分析(Whiteetal，2004)是确定CO2大致分布的主 要手段，但叠加剖面的地震振幅差异主要来自CO2饱和度、压力、温度、矿化度等多重效应。 因此，仅仅从两次振幅差异，无法区分出哪些区域封存的〇) 2多（CO2饱和度高）？哪些区 域封存的少（〇)2饱和度低）？孔隙压力、温度、矿化度变化及注入方式的不同，可以使低饱 和度的〇) 2与残余的油水混合流体产生相同的反射振幅，而无法区分CO2与残余油分布。同 时，在计算差异地震振幅时，由于两次采集和处理的地震资料幅值差异较大，如果没有地震 模型的标定，难以准确标定好两次处理的地震资料振幅，并获得准确的差异振幅。并进一步 利用差异振幅来确定〇) 2分布范围。就是说在计算两次采集地震资料的差异振幅时，每次 采集地震资料幅值的大小，都可能造成差异地震振幅上CO2平面分布的不正确。
[0011] AVO技术是四维地震监测技术中识别CO/变化的有效工具。早期的AVO流体预测 技术（Landro,2001;Landroetal，2003)，用于监测注水前后残余油分布，包括监测0)2封 存的AVO技术（Brownetal, 2007)，主要采用两层介质模型和Aki&Richards对Zoeppritz 方程的近似公式来分析。两层介质模型忽略储层垂向的非均质性，假定储层内弹性参数相 同，也不适合薄互层的AVO分析。而基于Zoeppritz方程近似公式的AVO近似公式，也只适 合于上下岩层弹性参数接近的储层模型，不适合碳酸盐岩等储层与盖层弹性参数差异大的 储层，也不适合注入CO2后造成储层波阻抗下降到导致上下岩层弹性参数差异增大的储层。 因此，两层介质的AVO模型并不符合实际，我们需要制作基于实际井资料的更加切合实际 的AVO模型；这也说明现有的岩石物理理论还存在不少缺陷，特别是针对CO2流体的替换， 以及注入〇)2后，储层流体呈现出的分布不均匀的油、天然气（气态）、水和CO2(液态）混 合相态。
[0012] 这种两层介质模型，存在问题包括：
[0013] 第一，没有考虑储