本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種通過(guò)共同分析地震反射的傳播時(shí)間和地震幅度中的變化來(lái)表征儲(chǔ)集層演變的方法。該方法包括以下步驟：在第一時(shí)間利用地震道集合來(lái)提供儲(chǔ)集層的基礎(chǔ)勘測(cè)；利用與基礎(chǔ)勘測(cè)相同的位置相關(guān)的地震道集合來(lái)提供在第二時(shí)間進(jìn)行的儲(chǔ)集層的監(jiān)控勘測(cè)；通過(guò)反演來(lái)表征儲(chǔ)集層的演變，以獲得對(duì)在基礎(chǔ)勘測(cè)和監(jiān)控勘測(cè)之間的時(shí)間間隔期間所產(chǎn)生的變化的估計(jì)。通過(guò)強(qiáng)加稀疏度約束(諸如，柯西稀疏度)來(lái)正則化反演，該柯西稀疏度支持大部分解值基本上等于零的反演解，同時(shí)保留該反演解的較大值。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)總的來(lái)說(shuō)涉及地球科學(xué)領(lǐng)域，更具體地，涉及地震數(shù)據(jù)處理。本專(zhuān)利技術(shù)尤其涉及一種提取生產(chǎn)時(shí)期收集的3D地震數(shù)據(jù)集合中隨時(shí)間推移的變化的方法，該數(shù)據(jù)集合中隨時(shí)間推移的變化用于與生產(chǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，并且有助于獲知和管理從儲(chǔ)集層(reservoir)提取的石油和/或天然氣或者注入到儲(chǔ)集層的其他流體。
技術(shù)介紹
在石油和天然氣工業(yè)中，為了提供地下圖像以識(shí)別碳?xì)浠衔锘蛘咂渌黧w的累積，而實(shí)施地震勘測(cè)。在地震勘測(cè)中，在陸地或者海洋表面處或者以下或者在鉆孔中，一個(gè)或者多個(gè)源以壓力或者地表運(yùn)動(dòng)調(diào)制的方式從特定位置發(fā)射彈性波(波場(chǎng))。該波場(chǎng)從源處通過(guò)地下傳播開(kāi)來(lái)。伴隨該傳播，一部分入射波場(chǎng)由于地表下的彈性材料性質(zhì)中的異質(zhì)性(比如聲阻抗)而被反射。通過(guò)這種入射波場(chǎng)的激發(fā)產(chǎn)生了由于異質(zhì)性而反射的波場(chǎng)(顯示為壓力、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)或者一些導(dǎo)出量)，并且能夠在多個(gè)接收器位置處的表面或者鉆孔中被檢測(cè)到并且記錄下來(lái)。進(jìn)行測(cè)量值的處理以便構(gòu)建地下3D圖像。以選定時(shí)間間隔(日、月、年)的重復(fù)勘探能夠觀察到給定儲(chǔ)集層之中、之上或者之下經(jīng)過(guò)該時(shí)間間隔的變化(例如，在石油或者天然氣生產(chǎn)開(kāi)始之前和某生產(chǎn)期或者注入期之后)，并且比較測(cè)量結(jié)果。這就是所謂的4D地震勘測(cè)，并且包括對(duì)不同時(shí)間實(shí)例實(shí)施的2D或者3D地震勘測(cè)進(jìn)行比較。上述的目的是觀察從儲(chǔ)集層中生產(chǎn)碳?xì)浠衔锘蛘吡黧w注入到儲(chǔ)集層中而引起的地層和流體的狀態(tài)變化。對(duì)變化的適當(dāng)檢測(cè)和對(duì)效果、因素和方法的適當(dāng)識(shí)別需要專(zhuān)門(mén)的采集技術(shù)和數(shù)據(jù)處理步驟。通過(guò)地震處理對(duì)采集變化(或地震勘測(cè)的非重復(fù)性)和地下速度的改變進(jìn)行彌補(bǔ)。存在多種檢索準(zhǔn)確4D信號(hào)的方法。一種方法是通過(guò)實(shí)施稱(chēng)為模型驅(qū)動(dòng)反演的方法來(lái)加入強(qiáng)模型約束。例如，帶有強(qiáng)先驗(yàn)信息驅(qū)動(dòng)4D的全彈性反演的作用僅產(chǎn)生在由地質(zhì)模型和儲(chǔ)集層模型限定的模型專(zhuān)用區(qū)域中；其他類(lèi)型的反演假設(shè)出與初始模型相匹配的初始結(jié)果。在這兩種方法中，原始模型假設(shè)對(duì)最終結(jié)果有巨大影響；然而，由于這些模型是基于少量井以及區(qū)域和其源頭的地質(zhì)先驗(yàn)知識(shí)的當(dāng)?shù)匦畔⒌?D推測(cè)，所以這些模型有不準(zhǔn)確性。因此，當(dāng)將強(qiáng)模型約束使用在掩蓋4D噪聲和人為影響(artefacts)的處理中時(shí)，通常會(huì)引入地質(zhì)模型誤差和/或還會(huì)掩蓋真正的4D效果。相反地，當(dāng)通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法獲得結(jié)果時(shí)，4D信息與地質(zhì)模型完全互補(bǔ)并且可以用來(lái)更改這些模型，然而，當(dāng)通過(guò)加強(qiáng)先驗(yàn)推測(cè)使得4D出現(xiàn)偏差時(shí)，必須小心地更新模型?？傊?，根據(jù)其提供無(wú)法預(yù)知的客觀信息的能力，這些模型驅(qū)動(dòng)反演可以減小時(shí)間推移地震信息的值。另一個(gè)重要的缺點(diǎn)在于如果廣泛地使用先驗(yàn)?zāi)Ｐ托畔?lái)改進(jìn)模型結(jié)果的話，那么將無(wú)法再將這種信息用于QC目的。其他用于探測(cè)4D變化的技術(shù)在下文中稱(chēng)為扭曲(warping)。該標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)利用了選定的窗口的不同勘測(cè)結(jié)果之間的相關(guān)性。上述窗口是代表了一部分地震道的時(shí)間間隔?；谶@些相關(guān)性的方法的一個(gè)問(wèn)題在于窗口的尺寸。如果用于相關(guān)性的窗口過(guò)大，則相相關(guān)性的準(zhǔn)確性可能會(huì)受到影響實(shí)際上，相關(guān)值不但取決于所考慮的點(diǎn)上的勘測(cè)結(jié)果之間的差，還取決于除了所考慮的點(diǎn)之外的其他影響。如果用于相關(guān)的窗口過(guò)小，則相關(guān)可能會(huì)受到噪聲和勘測(cè)的非重復(fù)性(包括由于所期望的發(fā)現(xiàn)的影響而帶來(lái)的變化)的顯著影響。在本申請(qǐng)人的EP 1865340專(zhuān)利中(其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引證結(jié)合于此)，通過(guò)沿著地下傳播路徑的地震子波的傳播時(shí)間和地震幅度上的變化的共同反演(jointly inverting)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中石油儲(chǔ)集層演變。反演使得我們能夠進(jìn)行返回過(guò)濾(back filter),實(shí)際上就是從結(jié)果中導(dǎo)出原型。通過(guò)與第一速度場(chǎng)\相關(guān)的第一時(shí)間T時(shí)的地震道集合，提供了儲(chǔ)集層的基礎(chǔ)勘測(cè)；通過(guò)與基礎(chǔ)勘測(cè)相同位置的相關(guān)地震道集合，提供了儲(chǔ)集層的監(jiān)控勘測(cè)，在第二時(shí)間T+Λ T時(shí)進(jìn)行該監(jiān)控勘測(cè)；監(jiān)控勘測(cè)與第二速度場(chǎng)Vm相關(guān)。對(duì)于基礎(chǔ)勘測(cè)中的采樣點(diǎn)i的集合，在采樣點(diǎn)的集合上計(jì)算如下兩數(shù)據(jù)的差值的范數(shù)(norm)的總和S，—基礎(chǔ)測(cè)量中的每個(gè)采樣點(diǎn)i上的地震道的振幅匕—在監(jiān)控測(cè)量中的對(duì)應(yīng)時(shí)間采樣點(diǎn)i’上的地震道的振幅Hii,和由第一速度場(chǎng)Vb 和第二速度場(chǎng)Vm之間的差值導(dǎo)致的對(duì)應(yīng)時(shí)間采樣點(diǎn)i’上的局部反射率變化而形成的振幅的總和；其中，該對(duì)應(yīng)時(shí)間采樣點(diǎn)i’的時(shí)移(time shift)為沿著從表面到時(shí)間對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)i’的傳播路徑的速度變化導(dǎo)出的時(shí)移。通過(guò)最小化總和來(lái)導(dǎo)出從基礎(chǔ)勘測(cè)到監(jiān)控勘測(cè)的速度變化，從而表征該石油儲(chǔ)集層的演變。這種分析基于在儲(chǔ)集層中的變化(由于開(kāi)發(fā))將導(dǎo)致巖石的巖石物理性質(zhì)改變從而導(dǎo)致地震速度場(chǎng)的變化的事實(shí)。實(shí)際上，石油將被天然氣或者水取代，并且/或者液體壓力將會(huì)改變，導(dǎo)致飽和度、孔隙度、磁導(dǎo)率和壓力產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致速度變化。儲(chǔ)集層內(nèi)的變化還可能改變周?chē)鷰r石的應(yīng)力和應(yīng)變(strain)狀態(tài)，從而進(jìn)一步導(dǎo)致其速度的改變。這些速度上的變化將使得下面的反射體的地震反應(yīng)中產(chǎn)生時(shí)移和相關(guān)的反射性變化，從而導(dǎo)致局部波場(chǎng)變化。通過(guò)使用反演技術(shù)，為3D體積(3D volume)中的每個(gè)點(diǎn)提供對(duì)在基礎(chǔ)勘測(cè)和監(jiān)控勘測(cè)的集合所經(jīng)過(guò)的時(shí)間里發(fā)生的4D變化的估計(jì)。因此，可以不必經(jīng)過(guò)地震道的互相關(guān)而推斷出4D速度場(chǎng)變化。在EP 1865340中，扭曲被視作是反問(wèn)題，在其中與4D相對(duì)的速度變化(模型參數(shù)值)相關(guān)的價(jià)值函數(shù)(cost function)被最小化。在扭曲中，該價(jià)值函數(shù)通常被限定為2C= X bit,')—ml t. —t Σ ——(Λ) +(Μ·(|·)*^-( )I I(I) /=1、I1 iA = I V J I I,, i/J AF其中，b和m分別是基礎(chǔ)地震道和監(jiān)控地震道，％是地震數(shù)據(jù)的采樣率，j是4D V相應(yīng)的速度變化，w是根據(jù)子波的地震算子，并且*代表了該算子和相對(duì)速度變化之間的卷積，以對(duì)4D振幅變化進(jìn)行建模。通常在所有可應(yīng)用的時(shí)間采樣上計(jì)算價(jià)值函數(shù)，但該價(jià)值函數(shù)也可以被計(jì)算用于大幅度減少的時(shí)間樣本，或于此相反地，可以通過(guò)插補(bǔ)來(lái)增加樣本數(shù)量從而改進(jìn)該解的準(zhǔn)確性。而且，可以將反演集中在油田(field)中的最相關(guān)的層(包括復(fù)蓋巖層、儲(chǔ)集層以及下伏巖層)上，其中通過(guò)地層信息或其他策略來(lái)確定重要性。利用子樣本進(jìn)行工作的優(yōu)點(diǎn)在于可以更好地形成反演。上述價(jià)值函數(shù)表現(xiàn)出基礎(chǔ)地震數(shù)據(jù)和監(jiān)控地震數(shù)據(jù)之間的差別并且應(yīng)該使用適當(dāng)求解算法將其最小化。該4D反演問(wèn)題是不適定(ill-posed)的；也就是說(shuō)，存在多種將上述價(jià)值函數(shù)最小化的解。例如，局部的、平滑的、零均值的速度變化將傳送零時(shí)移，并且由此不產(chǎn)生任何4D振幅差。實(shí)際上，可以在不導(dǎo)致價(jià)值函數(shù)增大或減小的情況下向備選解中添加這種局部微擾。因此，如果存在“最好的”最小化計(jì)算價(jià)值函數(shù)解的話，那么通過(guò)向其中添加這些局部微擾之一而形成的任意解也同樣最小化了價(jià)值函數(shù)，這表示用于反問(wèn)題的解不是唯一的。一種處理解的非唯一性以及近似正演模型和數(shù)據(jù)噪聲的方法是通過(guò)將正則化項(xiàng)(regularization term)加入到價(jià)值函數(shù)中。正則化提供了與模型的表征相關(guān)的附加信息，這些信息不被包括(或隱藏)在噪聲污染信息，諸如，其平滑性、總能量等中。另外，通過(guò)正則化而強(qiáng)加的模型約束有助于穩(wěn)定反演并且有助于避免數(shù)據(jù)中的過(guò)度擬合噪聲。通過(guò)將對(duì)沒(méi)有顯示出這種預(yù)期的表征的模型結(jié)果進(jìn)行懲罰(本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】2010.06.25 GB 1010718.31.一種通過(guò)共同分析地震反射的傳播時(shí)間和地震幅度的變化來(lái)表征儲(chǔ)集層的演變的方法，包括以下步驟 在第一時(shí)間利用地震道集合來(lái)提供所述儲(chǔ)集層的基礎(chǔ)勘測(cè)； 利用與所述基礎(chǔ)勘測(cè)相同的位置相關(guān)的地震道集合來(lái)提供在第二時(shí)間進(jìn)行的所述儲(chǔ)集層的監(jiān)控勘測(cè)； 通過(guò)反演來(lái)表征所述儲(chǔ)集層的演變，以獲得對(duì)在所述基礎(chǔ)勘測(cè)和所述監(jiān)控勘測(cè)之間的時(shí)間間隔期間所產(chǎn)生的變化的估計(jì)， 其中，通過(guò)施加稀疏度約束來(lái)正則化所述反演，所述稀疏度約束支持使大部分解值基本等于零的反演解，同時(shí)基本上保留了所述反演解的較大值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述稀疏度約束被應(yīng)用于模型參數(shù)，所述稀疏度約束偏向于使大多數(shù)值基本等于零的解，但是允許有小部分較大值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述稀疏度約束被應(yīng)用于模型參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)，所述稀疏度約束偏向于使所述空間導(dǎo)數(shù)的大多數(shù)值為零的解，但是允許有隨著時(shí)間推移而在所述基礎(chǔ)勘測(cè)和所述監(jiān)控勘測(cè)之間具有少量4D變化強(qiáng)對(duì)比的解。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括共同使用如權(quán)利要求2和權(quán)利要求3中所要求的所述稀疏度約束。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述模型參數(shù)包括所述基礎(chǔ)勘測(cè)和所述監(jiān)控勘測(cè)之間的相對(duì)速度變化。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述稀疏度約束不對(duì)+/-20%的范圍內(nèi)具有少數(shù)解值的解進(jìn)行懲罰。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述稀疏度約束不對(duì)+/-15%的范圍內(nèi)具有少數(shù)解值的解進(jìn)行懲罰。8.根據(jù)權(quán)利...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：安德里亞·格蘭迪，達(dá)雷爾·阿爾頓·科爾斯，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：道達(dá)爾公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：
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