基于岩石物理实验的时移地震研究

时移地震技术是油田开发阶段动态检测的一个重要手段.岩石物理实验室能实现模拟油气田在开采过程中其储层参数变化对岩石弹性参数的影响.本文基于岩石物理实验及地震正演模拟,分析了X气田在开采过程中其孔隙压力下降及水不断侵入情况下,进行时移地震监测的可行性及其主要影响因素.     

时移地震监测天然气水合物开采可行性分析

时移地震储藏监测是一种提高油气采收率的有效技术,但该技术应用需要满足一定的储藏条件,因此时移地震的可行性研究非常有必要.天然气水合物的开采过程,主要是通过有关措施(加温、降压、注入化学材料等)使沉积物中的固态水合物变成气体开采出来,这将改变水合物储层的物理性质和地震反射特性,原理上为进行时移地震监测提供了条件.本文通过数值模拟分析发现:扩散型水合物藏在开采过程中有明显的地震信号变化,可以用时移地震对这类水合物藏的开采进行监测;渗漏型水合物藏的时移地震监测是否可行与其所含气体含量大小有关,气体含量低的可以用时移地震进行检测,气体含量高的是否能用时移地震进行检测要视具体情况而定.     

陆相薄互层稠油油藏热采时移地震监测研究

目前,针对陆相薄互层油藏实施时移地震监测尚没有明显的突破,加强时移地震方法、理论的研究和应用,对于我国时移地震监测技术的发展和应用具有积极的意义.根据油藏工程理论,在详细分析火烧油层对储层物性影响的基础上,结合已有的实验室岩石物理测量结果,重点就稠油热采过程中温度的剧烈变化对储层岩石和孔隙流体弹性特性的影响进行了较为详细的分析.并开展了薄互层油藏火烧油层地震正演模拟研究.结果表明,在稠油热采过程中,高温高压不仅会使得孔隙流体特性发生显著的改变,而且储层岩石本身弹性特性的变化也非常明显.即使是对于薄层或薄互层,两方面共同的变化将使得稠油热采前后储层弹性特性产生巨大的差异,进而引起显著的地震异常.因此,开展陆相薄互层稠油热采时移地震监测,不仅具有坚实的岩石物理基础,而且具有切实的可行性.     

利用时移地震资料划分油藏流体流动单元的可行性分析

油田开发过程中,油层内部流体渗流所引起的含油饱和度、流体压力变化以及原油脱气均可导致时移地震资料的差异振幅. 时移地震资料可以揭示油层内部渗流的影响,为划分油藏流体流动单元提供依据,根据差异振幅的幅度及范围可以确定流动单元的品质及范围,并且油层内部的渗流影响发生在同一流动单元之内. 本文从理论上分析并证明了该方法的可行性.     

碳酸盐岩跨频段岩石物理测量与理论建模——不同孔隙结构对碳酸盐岩频散与衰减的影响研究

碳酸盐岩孔隙结构类型复杂多样,当地震波经过含有不同孔隙结构的流体饱和岩石后往往会产生不同的波频散和衰减特征,这使得根据波的不同响应特征来推断碳酸盐岩的孔隙结构类型,甚至孔隙流体性质信息成为可能.本文针对白云岩、灰岩以及人工碳酸盐岩样品开展了跨频段（超声+低频）实验测量和理论建模,探索碳酸盐岩的孔隙结构类型和孔隙流体对模量频散和衰减的影响机制.首先根据铸体薄片、扫描电镜的图像对碳酸盐岩样品进行了孔隙结构类型分析,并将样品主要分为裂缝型、裂缝-孔隙型、孔洞型三类,然后测量了相应样品完全饱和流体后在不同围压下的模量频散与衰减.在完全饱和甘油并处于低围压时,裂缝型与孔洞型样品均出现一个衰减峰,分别位于1 Hz与100 Hz附近,而裂缝-孔隙型样品则具有两个衰减峰,一个在1 Hz附近,另一个在100 Hz附近.裂缝型样品（裂缝主导）的衰减峰相比孔洞型样品（中等刚度孔隙主导）对应的衰减峰在低围压下幅度更大,且对围压变化更敏感.在测量数据的基础上,建立了考虑纵横比分布的软孔隙和中等刚度孔隙的喷射流模型,认为该模型能一定程度上解释裂缝型、裂缝-孔隙型、孔洞型三种类型碳酸盐岩在测量频带的频散.以上研究加深了对不同孔隙类型主导的碳酸盐岩储层地震响应特征的认识,对储层预测工作的进一步精细化具有重要意义.

     

碳酸盐岩跨频段岩石物理测量与理论建模——不同孔隙结构对碳酸盐岩频散与衰减的影响研究

碳酸盐岩孔隙结构类型复杂多样,当地震波经过含有不同孔隙结构的流体饱和岩石后往往会产生不同的波频散和衰减特征,这使得根据波的不同响应特征来推断碳酸盐岩的孔隙结构类型,甚至孔隙流体性质信息成为可能.本文针对白云岩、灰岩以及人工碳酸盐岩样品开展了跨频段（超声+低频）实验测量和理论建模,探索碳酸盐岩的孔隙结构类型和孔隙流体对模量频散和衰减的影响机制.首先根据铸体薄片、扫描电镜的图像对碳酸盐岩样品进行了孔隙结构类型分析,并将样品主要分为裂缝型、裂缝-孔隙型、孔洞型三类,然后测量了相应样品完全饱和流体后在不同围压下的模量频散与衰减.在完全饱和甘油并处于低围压时,裂缝型与孔洞型样品均出现一个衰减峰,分别位于1 Hz与100 Hz附近,而裂缝-孔隙型样品则具有两个衰减峰,一个在1 Hz附近,另一个在100 Hz附近.裂缝型样品（裂缝主导）的衰减峰相比孔洞型样品（中等刚度孔隙主导）对应的衰减峰在低围压下幅度更大,且对围压变化更敏感.在测量数据的基础上,建立了考虑纵横比分布的软孔隙和中等刚度孔隙的喷射流模型,认为该模型能一定程度上解释裂缝型、裂缝-孔隙型、孔洞型三种类型碳酸盐岩在测量频带的频散.以上研究加深了对不同孔隙类型主导的碳酸盐岩储层地震响应特征的认识,对储层预测工作的进一步精细化具有重要意义.     

时移地震监测水驱前沿的方法和应用研究

油藏开发过程的有效监测是合理开采油藏和提高采收率的关键之一.本文根据水驱油藏流体变化的基本规律以及其他实验和统计结果,讨论了长期注水开采油藏储层物性变化及其引起的弹性参数变化和地震响应变化特征,明确了水驱前沿的概念,提出了基于差异振幅和奇异值分析的时移地震监测水驱前沿方法.理论模型研究表明该方法是可行的.通过对东部地区某油田的两次三维地震数据处理、分析,确定了水驱前沿的位置,后钻的两口井证实了预测结果的准确性和方法的有效性.研究结果还表明,通过水驱前沿的监测并结合初期油藏描述的结果,时移地震可以很好地预测长期水驱油藏剩余油的分布.     

稠油热采时移地震监测研究与应用

我国具有丰富的稠油资源,但国内外针对陆相薄互层稠油油藏热采动态的时移地震监测研究还很少.通过分析火烧油层对储层的影响,结合已有的岩石物理测量结果,建立了薄互层油藏火烧油层模型,开展了地震正演模拟研究,并给出了应用实例.结果表明,稠油热采(注蒸汽、火烧油层、注热水)会引起储层岩石和孔隙流体弹性特性的显著改变,从而导致明显的地震属性差异;时移地震可以用来划分油层中高温区范围,跟踪高温前缘等.在陆相薄互层稠油田热采开发中,利用时移地震来监测油田开发的全过程是可行的.     

储层温压变化与油藏地震监测

在分析储层温压变化对孔隙流体地震特性、岩石孔隙度和速度等影哈的基础上，以油藏注水地震监到为例说明了油藏地震监剩中考虑温压变化的重要性。研究结果表明：①储层温度、压力的变化将会引起原油地震特性的明显变化，但地层水的变化相对较小。②温度对岩石孔隙度和速度的影响是线性的，而压力的影响则是非线性的。对于中等孔隙的砂岩，温度每增加20℃，岩石的孔隙度和纵横波速度分别减小约2.6％和1.0％以上。对于深度在1100m左右的储层，4MPa的地层压力降低将分别会引起约1.8％和3.3％的纵、横波速度增加。③在油藏强化开采地震监副研究中，除流体替换外，当储层温度、压力的变化较大时，其对实施油藏地震监测有具有非常重要的影响，必须慎重对待。     

Analysis of reservoir heterogeneity-induced amplification effect on time-lapse seismic responses of fluid substitution: A physical modelling study

Seismic wave propagation through a fluid-saturated poroelastic layer might be strongly affected by media heterogeneities. Via incorporating controlled laboratory simulation experiments, we extend previous studies of time-lapse seismic effects to evaluate the wave scattering influence of the heterogeneous nature of porous permeable media and the associated amplification effects on 4D seismic response characteristics of reservoir fluid substitution. A physical model consisted of stratified thin layers of shale and porous sandstone reservoir with rock heterogeneities was built based on the geological data of a real hydrocarbon-saturated reservoir in Northeast China. Multi-surveys data of good quality were acquired by filling poroelastic reservoir layers with gas, water and oil in sequence. Experimental observations show that reservoir heterogeneity effect causes significantly magnified abnormal responses to the fluid-saturated media. Specifically, reflection signatures of the gas-filled reservoir are dramatically deviated from those of the liquid fluid-filled reservoir, compared with ones of the homogeneous media. By removing the influences unrelated to reservoir property alterations, 4D seismic estimates of travel-time and frequency-dependent characteristic are reasonably consistent with fluid variations. Nevertheless, strong 4D amplitude difference anomalies might not correspond to the regions where fluid variations occur. We also find that 4D seismic difference attributes are evident between oil- and water-filled models, whereas significant between oil- and gas-filled models. Meanwhile, rock physics modelling results reveal the predicted 4D seismic differences are obviously smaller than those calculated from seismic observations. The results in this paper, therefore, implicate that the effect of a reservoir's heterogeneous nature might be beneficial for hydrocarbons detection as well as monitoring small variations in pore fluids.     

非重复采集时移地震正演模拟及可行性分析

本文主要研究前期为常规三维地震勘探和后期为高精度三维地震勘探的这种典型非重复采集时移地震的可行性,主要使用正演模拟和匹配处理相结合的方法进行.本文推导了基于PML边界的三维声波波动方程时空域高阶有限差分正演方程,根据岩石物理流体替代分析方法计算得到时移前后储层的弹性参数,建立了时移地震地球物理模型,设计了常规三维和高精度三维观测系统,进行地震正演模拟,获得了非重复采集时移地震理论模拟数据.利用匹配处理法对非重复采集时移地震正演模拟数据和实际资料进行可行性分析,匹配处理过程主要包括初始数据匹配、一致性处理和互均化处理等.理论模拟数据和实际资料的匹配处理结果表明,通过针对性的分析和处理,利用非重复采集的地震资料进行时移地震研究是可行的,能够得到较好的时移地震响应,在一定程度上反映了油藏的变化情况.     

Study on attribute characterization for reservoir dynamic monitoring by seismic

Study on characterizing reservoir parameters dynamic variations by time-lapse seismic attributes is the theoretical basis for effectively distinguishing reservoir parameters variations and conducting time-lapse seismic interpretation,and it is also a key step for time-lapse seismic application in real oil fields. Based on the rock physical model of unconsolidated sandstone,the different effects of oil saturation and effective pressure variations on seismic P-wave and S-wave velocities are calculated and analyzed. Using numerical simulation on decoupled wave equations,the responses of seismic amplitude with different offsets to reservoir oil saturation variations are analyzed,pre-stack time-lapse seismic attributes differences for oil saturation and effective pressure variations of P-P wave and P-S converted wave are calculated,and time-lapse seismic AVO (Amplitude Versus Offset) response rules of P-P wave and P-S converted wave to effective pressure and oil saturation variations are compared. The theoretical modeling study shows that it is feasible to distinguish different reservoir parameters dynamic variations by pre-stack time-lapse seismic information,including pre-stack time-lapse seismic attributes and AVO information,which has great potential in improving time-lapse seismic interpreta-tion precision. It also shows that the time-lapse seismic response mechanism study on objective oil fields is especially important in establishing effective time-lapse seismic data process and interpreta-tion scheme.