专利名称：用于表征石油或者天然气储集层随时间演变的改进方法
技术领域：
本发明基本上涉及地球科学领域，更具体地来说，涉及地震数据处理。本发明尤其涉及一种在生产时期收集的随着时间推移所产生的3D地震数据集变化的提取方法，该数据集变化用于与生产数据相结合，并且有助于理解和控制从储集层(reservoir)提取石油和天然气或者将其他液体注入到储集层中。
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液体的累积，通常要实施地震勘测。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，通过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 波场从源通过地下传播到远处。伴随该传播，一部分入射波场由于地表下弹性材料性质中的某些全局异质性(比如声阻抗)而被反射。通过这种入射波场的激励产生了由于异质性(显示为压力、质点运动或者一些导出量)而反射的波场，并且能够在多个接收器位置处的表面上或者钻孔中被检测出和记录下来。可以采取测量的处理来创建地下3D图像。按照所选时间间隔(日、月、年)重复测量能够发现给定储集层之中、之上或者之下关于该时间间隔的变化(例如，在石油或者天然气生产开始之前和生产期或者注入期之后)，并且比较测量结果。这就是所谓4D地震勘测，并且包括将不同时间点上实施的3D地震勘测相比较。上述目标是观测由于生产来自储集层的碳氢化合物或者将液体注入到储集层中而产生的形成和流体的变化。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3D扭曲(3D warping)。地震数据集里的数据首先被重新排列或者设定条件，以补偿采集结果(或者说是地震勘测的非重复性)中的变化以及地下空间中的速率的变化。标准技术利用了所选窗口中不同年份之间的互相关性。上述窗口是代表了一部分地震道(seismic trace)的时间间隔。该窗口被设置在相关的地震道之间，从而应该包含所有4D效果。利用这些基于相关性的方法的一个问题是相关窗口的尺寸。如果用于相关性的窗口过大，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 I 865 340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(jointlyinverting)来实现对于生产过程中石油储集层演变的表征。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T+AT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上的地震道的振幅匕—在监控测量中的对应时间采样点i’上的地震道的振幅Hii,和由第一速度场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。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改变，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，并且/或者液体压力将会改变，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改变周围岩石的应力和应变(strain)状态，从而进一步导致其速度的改变。这些速度上的变化将在下部反射体的地震表达中产生时移和反射中的相关变化，导致局部波场变化。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集合所经过的时间里发生的4D变化的估算。因此，可以不必经过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,零平均值速度将映射(map)改变为零时移。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，重要的步骤是将总和最小化。本来这是最优化问题，该最优化问题需要将目标函数或者价值函数(cost function)与变量的所有选择的关系最小化，
即，满足了建模限制的速度变化。在扭曲中，价值函数通常可以推导为
权利要求
1.一种用于表征储集层随时间演变的方法，所述方法包括以下步骤 在时间Tn时，提供所述储集层的η个勘测，每个勘测都具有ー组地震道，其中，η > 2 ； 从至少三个勘测的组合中导出最佳正则化权重映射；以及 使用所述最佳正则化权重进行反演，从而获得多个地震勘测对之间的改进的随着时间推移的地震图像。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，将所述η个勘测相结合以导出所述最佳正则化权重映射。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，对相对速度变化实施反演。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，导出所述最佳正则化权重映射的步骤和反演的步骤使用了如下定义的价值函数
5.根据权利要求4所述的方法，其中，每个勘测对的正则化项被加入至所述价值函数，从而在反演期间对所述正则化项进行最小化。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述价值函数的项的权重不同。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，利用被限制为包含大多数所述4D振幅效应的窗ロ计算所述价值函数。
8.根据权利要求I或2所述的方法，其中，对间隔时移(时间应变)进行反演。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，导出所述最佳正则化权重映射的步骤和反演的步骤使用了如下定义的价值函数
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述价值函数的项的权重不同。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤使用所得到的数据辅助对所述储集层所进行的碳氢化合物开采。
12.—种保存在计算机可读介质上的计算机程序，包括计算机程序编码装置，用于在计算机上运行如权利要求I至11中任一项所述的方法中的所有步骤。
13.一种设备，专用于实施如权利要求I至11中任一项所述的方法中的所有步骤。
全文摘要
本发明公开了一种用于表征储集层随时间推移的演变的方法，该方法包括以下步骤提供该储集层的基础勘测和多个监控勘测，每个勘测都具有不同时间点上的地震道的集合；从至少三个勘测的组合中导出最佳正则化权重映射；以及使用最佳正则化权重进行反演，从而获得地震勘测对之间的改进的随着时间推移的地震图像。
文档编号G01V1/30GK102695970SQ201080033497
公开日2012年9月26日 申请日期2010年6月3日 优先权日2009年6月4日
发明者安德里亚·格兰迪 申请人:道达尔公司