从1D到4D:煤田地震勘探的技术进步及启示

作为煤矿安全高效地质保障系统的核心技术之一,我国煤田地震勘探技术已经形成了从一维地震(1D)、二维地震(2D)到三维地震(3D)的技术系列,实现了从资源勘探向采区勘探、从构造勘探向岩性勘探的技术进步,而四维地震(4D)将进一步实现地震勘探从静态探测到动态探测的技术跨越。基于空间-时间维度的概念,在1D到4D地震勘探4个发展阶段的基础上,提出了1.5D(如非零偏移距VSP)、2.5D(如宽线二维地震)和3.5D(如三维地震动态解释)等3个过渡阶段,给出了1D与1.5D、2D与2.5D、3D与3.5D以及4D等7个不同阶段的时间-空间特征。研究发现:(1)煤田地震勘探从低维到高维、从空间维到时空维的维度增加,使得地震勘探所获地下信息量出现指数级增长,地震勘探解决地质问题的精度相应得到了显著的提高,这是煤田地震勘探技术不断进步的内在引擎;(2)基础理论研究的厚积薄发、地震勘探仪器的升级换代和煤矿开采技术的需求驱动,是煤田地震勘探技术持续进步的外部驱动力;(3)跨学科、跨行业和跨部门的学科交叉与技术融合,加速了煤田地震勘探技术的迭代升级。

利用4D地震数据校正储层静态模型的集合卡尔曼滤波方法

储层静态模型是利用已知数据,结合先验性认识对未知储层空间进行插值预测,由此得到的结果与实际生产观测数据以及4D地震观测数据之间存在较大差异。基于集合卡尔曼滤波方法,通过观测数据反推系统模型的状态向量,对储层静态模型加以校正使得校正后的储层静态模型和观测数据之间差异最小化。选择4D地震属性差异作为观测数据,通过合理地抽取观测点,提高了运算效率。模型试验表明,校正后的静态模型能够较好地反映储层非均质性,并且与4D地震数据有较好的一致性。

基于4D地震技术的煤矿采空区监测

煤矿地下采空区随着时间推移范围在不断扩大,冒落带、裂隙带、以及变形带也在持续变化,因而诱发煤矿突水等灾害的发生。本文将油气田开发中行之有效的四维(4D)地震监测技术用于监测煤矿地下采空区异常变化,以探索这一方法的可行性。以陕西韩城地区某煤矿为例,我们将这一技术用于动态监测该煤矿采空区异常变化。基于这一试验中所取得的4D地震监测数据,就煤矿采空区的异常变化特征,改进了油田4D地震监测数据处理方法,建立了一套适用于煤矿采空区地震移监测数据处理解释流程,校正了因塌陷导致的地表高程和采空区上覆地层速度的异常特征。我们对油田4D地震监测数据处理方法做了四点改进:1)采用融合高程静校正的低频分量和折射静校正的高频分量的方法,解决了地表高程变化和低降速带被破坏引起的静校正问题;2)采用速度一致性方法,解决塌陷引起的采空区上覆地层速度变化的问题;3)采用基于互相关的空变时差校正方法,解决扰动区存在反射同相轴下拉的问题;4)采用空变振幅校正方法,解决采空区引起的煤层振幅异常的问题。实际应用表明:本文建立的煤矿采空区4D地震监测资料处理和解释方法合理有效。

高铁地震4D地频图及其可用性研究

基于北京大学在河北保定地区高铁线路附近布设的台阵数据,在考虑车型变化的情况下,采用基频对齐的方法,将同一台站上相同类型列车激发的高铁地震信号三分量的频谱分别叠加起来,可在更远的台站上获得更高信噪比的频谱。使用聚类算法,得到不同车型对应的三分量频谱随台站位置的变化规律。基于高铁地震频谱特征及其变化规律,提出4D地频图的概念,并讨论其监测高铁及周边介质的可用性。

四维地震资料处理及其关键

四维地震利用时延三维地震资料的差异来解释地下储层流体的变化．时延地震资料的差异除了受地下储层流体因素的影响外，还受采集和处理因素的影响．为了尽可能的减少或消除由非储层因素所引起的差异，四维地震资料处理总的要求是相对振幅保持处理、高信噪比处理和一致性处理．一致性处理是四维地震资料特有的处理，其一般处理原则是：（１）调查影响四维地震资料非重复性的原因；（２）保持处理流程的一致性；（３）尽量保持相同的偏移距范围和覆盖次数；（４）仔细选择偏移速度和偏移算法；（５）合理选择处理模块；（６）必须进行互均衡处理；（７）尽可能进行零时重复性试验．通过油田３个先导性试验中所使用的资料处理流程的分析，对四维地震处理的一般原则有了进一步的认识．

水驱油藏四维地震技术

为了正确认识长期水驱油藏剩余油分布状况，以渤海湾地区高孔渗油藏的岩石物理数据为依据，结合冀东油田两个区块2次三维地震采集的资料，从可行性研究、叠前和叠后互均化处理以及动态油藏描述等方面对水驱油藏四维地震技术进行了系统研究。研究结果表明：通过叠前和叠后互均化处理可以基本消除地震采集差异造成的影响；对于长期人工水驱开采油藏，由于物性和注水压力变化可造成17％～19％的速度降低，可以直接利用互均化后的叠后地震振幅差异监测水驱前沿；对于天然能量开采油藏，只有孔隙流体性质变化，因此造成的地震波速度变化很小，利用叠后地震振幅差异无法刻划油藏的变化，必须利用叠前地震信息（如互均化处理后新老资料弹性波阻抗反演的差异）才能突出油藏的变化。

基于弥散-黏滞型波动方程的地震波衰减及延迟分析

地震波的衰减、储层中的流体预测和4D流体监测技术是目前石油地球物理勘探领域十分有价值的热门研究课题.该文在基于一维弥散-黏滞型波动方程正演的基础上,根据含流体地层的弥散性与黏滞性,研究和模拟含流体地层对地震波的吸收衰减特征、低频伴影现象及其在流体预测中的应用;同时,模拟和分析了地震波在含流体地层中传播而导致的延迟特征.这些特征的检测与解释方法,为基于实际地震资料的储层流体预测及4D油气田开发监测提供技术思路与有效方法.

四维地震监测深水浊积岩油藏动态

安哥拉海上B油田属于超深水油田,储层为中孔、高渗、深水浊积砂岩,是中轻质的边底水油藏,目前采出程度为20%,含水率约40%。应用四维地震振幅差异属性技术和四维地震有色反演波阻抗技术开展油藏开发动态研究,能够监测油藏的原始油水界面、油气界面的驱动前缘和注入井的水驱前缘,进而研究油藏内部的连通性及剩余油分布情况。四维地震油藏监测,不仅优化了加密井井位,而且细化了油藏动态模型,进一步提升了油藏精细化管理水平。

油藏动态监测技术:时延(四维)地震述评

近年来 ,时延地震 (又称四维地震 )油藏动态监测技术发展迅速 ,已成为一种新的油藏管理工具 ,在许多油田 ,尤其是海上大油田已进行了多方面的应用 ,取得了良好效益。岩石物理研究的深化和相关技术的发展 ,促使时延地震的应用领域不断扩大、精度日益提高。目前 ,时延地震除监测采油变化和驱油效果及流体前缘、寻找死油区外 ,还用来监测断层封堵或渗漏性。其资料采集的关键是提高可重复性和信噪比。为了确保最终的地震差异是由储层中流体的变化所引起 ,资料处理中进一步发展和应用了互均化、归一化和面元重组等技术和新老数据同步处理原则。资料解释在直接解释、反演与属性分析基础上 ,发展了地震史匹配和动态油藏描述 ,并与其他学科和技术有机结合、综合分析 ,以减少解释的多解性。在降低项目投资风险与可行性分析方面 ,也有明显进展。在开展时延地震项目时 ,应充分考虑该技术的应用条件和局限性。随着研究的深入、技术的进步和应用实践的增多 ,时延地震将会显示出更加美好的应用前景。

二氧化碳地质封存问题和地震监测研究进展

二氧化碳(CO2)的捕获和封存技术(CCS)是近年提出的减少CO2排放的重要方法,经过近二十年的发展已经为国际社会所公认.了解长时间封存CO2的变化规律对于成功实施CO2封存非常重要,而限于现场试验的困难性,数值模拟已成为监控长时间封存CO2变化的最重要方法.因此,需要加强CO2封存所涉及的多孔隙介质中多组分多相流运移模拟和地球化学反应模拟研究.在CO2注入地下储层之后,需要长时间监测所封存CO2的运移情况,以及时发现泄漏并采取相应的应对措施.地震监测方法是众多监测方法中最重要的方法之一,四维地震已经在世界上几个大型的封存项目中进行了多次实施,并且取得了很好的效果.为了使地震监测方法更加准确,并能做到常态性地有效监测或实时监控,不仅需要不断发展岩石物理理论和方法,而且需要在岩石物理学研究中充分考虑CO2封存问题的特殊性,即CO2的溶解和化学反应所引起的岩石物理性质的改变.这是研究地球环境和全球气候变化等重大地球科学问题的基础性研究课题,具有重要的理论和实际意义.

四维地震资料处理中的互均衡技术及应用

近年来四维地震勘探技术迅速发展,由于各种因素,造成两次重复观测结果存在非一致性,主要表现在时间信号延迟、信号能量差异、信号带宽差异及相位差异4个方面.为有效利用四维地震勘探,需保护由流体及油藏引起的地震响应差异,消除非油藏引起的地震响应差异,应对监测数据进行互均衡校正.本文介绍了互均衡校正技术的理论基础,运用互均衡技术对某地四维地震资料进行了校正处理,较好地消除了非期望差异,验证了该方法的正确性和有效性.

CO_2地质封存地球物理监测技术（英文）

地球物理技术是观测、监测与证实CO_2地质封存安全性及确定CO_2-EOR效果的核心技术。虽然CO_2地质封存地球物理监测技术源自常规油气勘探地球物理技术,但是CO_2地质封存的地球物理监测需要长期开展,目前还存在着很大的困难和挑战。本文从CO_2地质封存的目标出发,研究了地球物理技术在CO_2地质封存的选址及监测中的任务。在总结国内外CCS(Carbon Capture and Sequestration)项目中地球物理监测技术与我们经验的基础上,分析了地球物理技术,重点是四维地震监测技术中采集、处理和解释技术的难点及经验。

四维地震驱动的深海浊积岩油藏地质模型更新方法及应用:以安哥拉PU油田为例

传统的油藏模型更新过程中,油藏模型的最终优选主要以单井历史拟合结果为准,井间剩余油分布预测是否合理往往无据可循,存在较大不确定性。四维地震是现代油藏监测的重要手段之一,对于指导井间剩余油分布预测具有较强优势。为进一步提升油藏地质模型更新的准确度,提出在常规地质模型更新过程中融入四维地震监测信息的研究思路,以四维地震反映的流体变化信息作为井间“硬数据”,形成一套四维地震-地质建模-油藏数模闭环式油藏模型迭代更新方法。研究结果表明:四维地震信息可作为动态信息贯穿到从地质建模-油藏数模的大循环中,建模数模一体化技术更加完善;四维地震可作为井间模型参数调整的重要参考依据,实现剩余油监测的定量化,提升油藏模型预测的准确度。该方法对于深海浊积岩油藏应用效果较好,对于建模数模一体化技术的发展具有实践意义。

SG油田四维地震技术可行性研究与数据采集

SG油田是辽河凹陷稠油富集区,经近30年开发,主要油层油水关系复杂,因此准确描述油层蒸汽腔的形态及其变化成为影响该区稠油生产的重要因素。岩石物理、地震、地质和油藏研究表明:持续开采后的油层孔隙内流体和岩石骨架的物理化学性质发生了变化,导致岩石密度和地震波速度下降。基于此,并结合该区实际情况,本文系统分析、研究了四维地震技术的可行性。在本期四维地震采集中,通过优化采集参数和观测系统,在激发和接收环节采取针对性的技术对策,成功地解决了地震资料分辨率和信噪比低、一致性差等问题。处理结果表明,本期四维地震资料可反映清晰的蒸汽腔形态,取得了良好的地质效果。

辽河油田四维地震先导试验研究与分析

辽河油田在实施SAGD技术开采稠油过程中,油层蒸汽腔几何形态的确定成为开发技术中面临的主要难题.本文从经济效益、应用地质条件、地震能力等几个方面进行了SAGD试验区四维地震可行性论证.

四维地震技术与油藏管理

简要介绍四维（４Ｄ）地震油藏监测技术的含义及其在油田开发与油藏管理方面的应用，对开展一个４Ｄ项目需要考虑的因素作了分析，并对４Ｄ技术在近期有望取得的进展进行了预测。４Ｄ技术可通过多次的３Ｄ测量来监测油藏中油气水的运动以及压力变化，进而确定剩余油的分布，提高油气采收率。

地震技术在石油勘探开发中的应用及其新进展

人工地震技术是目前寻找石油和天然气的重要工具。地震技术经过几十年的发展,取得了令人瞩目的成就。地震技术已远远超出了勘探领域,已向油气开发领域发展。本文回顾了地震技术发展的历史,并介绍了三维地震、四维地震、多波地震等地震技术的新进展。

地震属性技术在四维地震监测中的应用

四维地震(4D seimic)主要是指利用重复三维地震测量资料进行油藏动态监测。在油田开发过程中,由于储层特性变化所引起的地震振幅异常、频率变化以及反射同相轴下拖现象等均可作为注蒸汽波及范围四维地震监测的良好识别标志。由于叠后地震资料中常常存在动校正速度不准、动校正拉伸畸变、剩余静校正误差、以及CDP道集中各道波形的差异性等多方面的问题,这会对叠后地震资料所反映出的四维地震异常特性产生影响,造成解释结果的差异性和不确定性。为此,本文尝试开展叠前地震属性反演研究,利用瞬时频率、瞬时频率梯度、能量衰减85%时的频率、最大振幅频率、最大振幅、总能量等多种衰减属性的叠前剖面及其差值剖面来定性解释四维地震实验区的注入蒸汽在剖面上的反映。

地震波雷达研究展望:用人工震源探测大陆地壳结构

综述了地震波雷达三个方面的研究进展:将20世纪后20年发展起来的海洋气枪技术向大陆的移植;电磁波雷达理论和信息处理技术向地震学的应用;新型地震台阵观测技术的出现.我们进行的野外实验表明,建立照亮105km2大陆地区地下结构(深至Moho面)的地震波雷达已经具备了可能性.

拉梅常数反演在四维地震监测中的应用

在4D地震监测中,储层特性的变化主要是通过拉梅常数的变化才最终表现为地层速度和实际地震响应的变化,因此,在一定条件下,拉梅常数应当是储层特定变化最直接和灵敏的标志。本文详细叙述了拉梅常数反演的方法,并将其应用于实际4D地震资料的反演和解释中。良好的反演结果表明拉梅常数反演用于4D地震监测是切实可行的。