水驱4D地震监测岩石物理研究综述

在前人研究成果的基础上,从Gassmann理论、测井数据以及岩石物理实验3个方面着重对水驱4D地震监测的岩石物理基础进行了分析。基于Gassmann方程的理论计算表明,油气层纵波速度一般低于水层的速度,油水层存在一定的速度差异。来自大庆、胜利以及新疆等地的部分测井资料表明,油层速度略低于水层速度,但这种差异并不明显。部分岩石物理实验测量结果也表明,高孔隙度、高渗透率岩石一般具有饱油纵波速度低于饱水纵波速度的特点;然而,也有相当一部分岩石物理测量结果与4D地震实施的理论基础相抵触。因此,进一步深入细致地开展水驱4D地震监测的岩石物理基础研究是非常必要的。

提高4D地震的重复性

地震勘探的费用还不及油藏开发过程中所涉及的工程总费用的百分之几,尽管实际情况十分复杂(对地震勘探而言),但是由地震资料产生的影响正对油藏成像造成十分显著的危害.从Foinaven油田和其它的时延地震勘探中,我们已掌握了大量的信息,而且提高重复性是改善有关信息的关键.时延(或4D)地震勘探的位置由原来的不断重复初始采集正逐渐成为一个关键性的油藏管理工具,而且使用拖缆为4D地震勘探提供了一个经济实效的方法.成功的4D地震成像要求,不可重复的噪音要比4D地震有效信号弱,然而,对于重复性的干扰缺乏有效的控制通常会掩盖油藏中产生的变化.

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。

4D地震在Snorre油田复杂河流冲积储层中的可行性研究

Snorre油田是Saga石油公司于1979年发现的(Norsk Hydro公司1999年获得了该油田的开采权),1992年8月投入了开采.油田南部地区的开发是根据1983年和1997年所做的3D地震勘探资料进行的,其中1997年所做的3D地震勘探的目的是为了了解储层特性.本文介绍了Saga石油公司如何利用这两次的地震勘探资料(分别是GE83和SG9701)来确定时延地震资料在油田管理中的应用价值.

墨西哥湾South Timbalier295区块浊积岩储层的4D地震监测

South Timbalier 区块295油区二次地震测量的振幅有着很大差异,它与各个储层的油气产量有关。K8砂体(溶解气驱储层)表现为与气逸相关的振幅增加;而K40砂体(水驱油储层)的振幅随着水饱和度的增加而减小。本文提出了一种在对二次测量各自进行处理后(叠后)优化二者之间相关性的方法,该方法包括重建面元,互相关,通带滤波和互均衡等。我们开发了一种表征两次地震测量间相关性的统计方法,利用这种统计分析可把记录岩石流体特性变化引起的振幅差异与地震数据错误相关导致的振幅差异区分开来。时延地震分析提供了一种对油气生产过程成像的重要方法,它可用于提高储层描述能力和指导开采决策。

4D地震时代已经到来

大多数人认为,4D地震是时延地震方法的一种应用,不管使用的是VSP、2D还是3D地震资料.最早的4D项目要算是由Arco公司1982/83年在北得克萨斯州的Holt储层上进行的勘探,由Greaves等人(1987)记录下了那次过程.那是一次火驱采油,是将空气灌入砂岩层中的储层并点燃,作为提高石油采收率(EOR)的方法.在火驱采油之前进行了小范围的3D勘探.在火驱期间又重复勘探一次,至火驱结束时再进行一次.地震图像非常引人注目,证明火驱效果很好.图1显示的是在同一条地震剖面3次勘探中每次的成像,图2显示的是其中一个层位的振幅图.可以清楚地看见由热流引起的储层特性变化的位置.这次试验证实了4D地震的可行性,并且强调需要了解岩石和流体特性,以及这些特性是怎样随着储层采集技术的进展而变化的.

时延VSP和4D地震储层监测风险分析

我们研制出一种适用于时延VSP和4D地震储层监测的风险分析单,它是1977年Lumley等人推出的风险分析单的增强版。该分析单采取评分、记分方法,记分系统对风险所涉及的各种新参数进行了量化;研究中新增加的与VSP和3D地震采集有关的重要参数包括:垂向和横向分辨率,震源和接收器的可重复性,成像孔径范围等。我们用这项新的分析技术对适用于时延VSP监测的6种储层情况进行了详细的风险分析。这6种情况是:陆上两类碳酸盐岩储层的CO_2注采,陆上两类砂岩储层的蒸汽注采,海上两类砂岩储层的注水开采,这6种情况的目的层都为20ft厚左右。我们对这6种情况分别进行了储层参数和地震参数分析,井将所有参数的最终联合分析结果制成交会图,由此对风险进行了充分的估计。估计结果表明,对于任何一种情况,时延VSP的潜在风险都要比4D地震低得多。只要时延VSP具有高度可重复性,就能获得极好的频率成分、区域覆盖和成像质量。结果还说明,用时延VSP技术进行浅层松软砂岩储层蒸汽驱监测和高气油比(GOR)松软砂岩储层水驱监测是最具代表性和最成功的项目。

4D地震油藏监控的商务问题和技术问题

4D地震油藏监控是一项相对新的技术，主要用于生产中流体和压力前缘在油藏内流动的时移成像。成功的4D地震可以确定出滞油区，给布置新井提供机会；绘制出水驱范围以避免在波及区布置新井位而浪费资金；并且可以识别出优化采油中最为关键的储层流动区间的几何形状和特性。在过去的10年中，4D地震从一系列地球物理实验发展成能为油藏管理增加价值的实际油藏监控工具。但目前它还不是主流技术。本文讨论在4D地震被广泛应用(如当今在石油工业广泛应用的3D地震那样)之前需要强调的一些商务、技术问题。

卡斯凯迪亚北部陆缘活动冷泉的4D地震时间推移监测

本文使用2000年和2005年在卡斯凯迪亚北部陆缘获取的两组单道地震数据体对Bullseye活动冷泉进行4D地震时间推移分析。2000年的数据体作为4D地震时间推移处理程序的参考数据，4D处理程序采用时域匹配、相位匹配、增益调节和整形滤波等技术对2005年数据体进行转换，使之最大程度地可与2000年的数据体进行比较。冷泉以地震空白带为主要特征，而地震空白带既可由海底之下的粗粒级浊流沉积砂岩中或者裂隙中赋存有天然气水合物所造成，也可由圈闭于裂隙系统中的游离气所产生。在地震剖面上，空白带可利用地震属性中瞬时振幅和相干性予以识别。通过比较2000年和2005年的地震数据体处理结果，发现后者在Bullseye Vent有些地区空白带减弱，而在其中心地带和附近区域空白带则明显增强。通过对空白带增强区域进行3D地震数据体追踪，结果发现在2005年数据体的空白带增强区域发育了几个明显的、新的流体运移通道，这在2000年的数据体中是没有的，它们解释为新生的裂隙／断层，流体沿着这些新生的裂隙／断层向上运移。地层中新裂隙通道被天然气水合物填充，造成空白带增强；原来圈闭游离气的裂隙通道开放进而释放游离气，则导致空白带减弱。

根据综合油藏模型进行4D地震可行性研究

对产油层进行时间推移或4D地震监控可以提高油藏管理水平，已经开发的高速模拟方法将流线流体流动模型和博恩射线地震模型相结合以检测地震监控的可行性和不确定性。注水引起的地震振幅变化很大，在油藏的高孔隙度地区十分明显，但如果信/噪比（S/N）小的话，低孔隙度地区的振幅变化很小或被掩盖。还有，孔隙压力的变化是影响地震振幅的重要油藏特征。

4D地震在多学科集成化油藏精细表征技术上的应用

随着4D地震技术的不断发展,国外已经有很多地区成功应用4D地震技术提高剩余油表征精度,增加原油产量,并将4D地震列入日常的油藏管理常规技术。4D地震在油藏精细表征技术中发挥着重要的作用,是未来的发展趋势。在北海、墨西哥湾等地区的油田上应用4D地震对提高非均质油藏剩余油采收率产生了重大的影响。

BP公司4D地震技术发展及应用现状

自20世纪90年代早期起,BP公司一直致力于4D地震技术的研究和部署,范围涵盖了不同环境和储层条件。到2007年底,已获取了至少115项勘测(根据油田计数)项目,其中约有85项已经实施,业务遍及10个国家60多个油田,主要是为了满足北海盆地现行油藏管理和加密钻井解决油田中后期注水开发危机的需要,随后推广到一些复杂的新油田。经过多年的研究与应用,BP公司在4D地震领域取得了很多成功的经验,并展示了今后的发展趋势。

4D地震连续监测已成为现实

在油田的开发过程中,传感器对生产过程的监测起着主要的作用,连续监测变得日益重要,经常监测井中诸如流动流态、压力和温度等参数已成为一种惯例。迄今为止应用的成像技术如地震监测只是一种时间推移方法,重复时段一般为1年,而不是连续监测的方式。Valhall油田采用了最先进的监测技术,该油田利用永久性安装的海底电缆使重复测量的时间间隔缩短为几个月。连续地震监测的主要挑战不是技术的可行性,而是获得的海量数据的传送和处理。荷兰国家应用科学研究院与Delft理工大学、荷兰皇家气象研究院(KNMI)、AS-TRON研究组织合作在荷兰已开始建立地震监测网络系统,把超大容量的数字光导纤维网络与世界上功能最强大的IBMBlue-Gene/L计算机系统相连接。现在非人工震源地震数据可在Exloo获得,首批50多个试验场将2007年建立。除了地震以外,网络和信息与通信技术基础设施还将综合各种自然环境的观测结果,并随时随地进行处理。

一种新的继承性地震数据的4D处理方法

时移地震资料采集和处理的主要目标之一是使资料的可重复性最大,目前大部分4D方法还是严重依赖于地震的可重复性。本文提出了一种新的4D处理方法,通过对两次勘探之间特性变化的直接反演来降低对可重复性的要求,用于可重复性较差的资料,特别是用于继承性资料。通过基于相减的方法与直接反演方法的比较以及在挪威北海Heidrum油田的应用,证明了该方法的有效性。

合采注水井4D地震监测数据综合分析

多个油田都采用了4D地震监测以改善油藏监测和油藏管理。本文描述了在合采注水井应用4D地震监测数据分析的实例。为了优化水驱项目的地层压力和注水波及效果，注水井可对多个储层同时完井。但这可能导致各层段注水效果难以把握。钻遇的各层段储层性能可为预测波及效果提供线索。但却无法提供有关储层动态压力的情况和反映可能遇到的完井问题。对随时间变化的注水层段，监测其不同注入模式下注入效果的变化可分析、预测层段的相对水驱潜力。PLT结果（如能获取）也可及时指示特定时间点注入各层的流体分流情况。另外，如果地层压力数据的采集工作于投产后才开始，那么这些数据就可用于评估不同层段的压力区。4D地震监测是唯一能够全面观察储层的技术，根据4D地震解释的注水异常（3D地质体包络面）能反映监测期间特定地层的累计注水量。本文描述了基于储集性能（测井数据）、注水井效率分析、生产测井和地层压力测试以及4D地震监测数据而进行的注水分流对比。各种数据源的互证，可大大降低油藏管理和油藏开发决策（修井、加密井方案等）中的不确定性。4D地震监测在安哥拉17号区块的应用，证实该技术可显著提高油田的开发和油藏管理效益；而该油田的实例也充分表明，综合各类数据源可有效提高该类油田水驱效果的分析。

油藏监测的4D海底地震数据采集方法

油藏监测是提高边际油田的经济效益或延长老油区的开采期限的基本管理工具。以前曾有效的常规监测方法(包括井下测量和生产测量)模拟油田模型生产动态预测有一定的局限性。例如只能间接推断分支油流和未排出的油,且许多油井已经受到了早期的水窜和气窜。这些局限是由于所采集的数据稀疏和不完整,以及模拟了地层的简化模型所致。对油藏的较详细的3D特证描述和对整个油田的流体运动和压力的观测将产生较可靠的及在相对各种油藏管理策略而言能提供较精确预测的模型。在特殊情况下,采用该模型来检测开发方位和加密井,从而可优化油井的产量和最终储量。

4C OBC深海地震采集系统技术发展

海洋地震技术从漂缆发展2C OBC,再到深海4C OBC。多波多分量及4D油藏地震、开发地震技术在近年取得了许多技术上的发展。本文介绍了目前世界4C OBC的市场发展状况及其采集系统的发展趋势和海洋物探服务公司选择4C OBC系统的考虑因素。