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四维地震油藏监测技术陈小宏石油大学（北京）一、什么是四维地震技术•四维地震油藏监测技术是在油藏生产过程中，在同一油气田不同的时间重复进行三维地震测量，地震响应随时间的变化可以表征油藏性质的变化（岩石物理性质、流体运移、压力、温度）•通过特殊的四维地震处理技术，差异分析技术和计算机可视化技术来描述油藏内部物性参数的变化（孔隙度、渗透率、饱和度、压力、温度）和追踪流体前缘。二、为什么使用时延地震监测•世界石油储量是有限的•全球对油气的需求与人口的增长（49年后每年1.7%的增长速度）•通过新的油藏管理增加石油采收率现有油藏的采收率很低对供求最有影响的因素应该是提高油气采收率提高采收率就要进行油藏流体流动监测，目前的方法大多是对井中数据的观测与分析，测井数据：•压力•生产数据•注入数据•水/油比(WOR)•气/油比(GOR)•生产测井•裸眼井测井•中子测井•追踪•重复地层测试(RTF)问题：•在油田中，井是稀疏的，井间的情况如何并不知道。•但油藏监测技术可以通过油藏的流体、压力、温度等变量与地震观测之间的关系实现。sTime-lapseseismiccouldbeusefulforIORincertainconditionsSuccessofinfilldrillinginmaturingfieldsiscriticaltomeettheoilcompaniesproductiontargetsoverthenextdecade.Thecontributionoftime-lapseseismictoinfillwellsinordertogiveamaximumincreaseinfieldproductionratesandreserves,atminimumcost,couldbesignificant.AverageOR=35%;Bypassoilleftinsubsurface3Dreward=25%~30%(usedbe)4Drewardmaybe30%三、四维地震能做什么？•寻找剩余油气带•制定油田开发过程中的补救措施•优化油田开发，延长油田寿命，提高采收率•优化油藏管理，二次、三次采油中监测油藏动态，测定油藏性质墨西哥湾深水浊积油藏的四维地震抽油模式识别LF砂层油藏东部过EI330/338区块边界的W－E地震剖面下部小窗口内则是1985年到1988年地震振幅的同一性与差异性显示。由四维地震分析进行设计的A－8ST水平井（黄色）直接钻至红色表示的剩余油气带中。墨西哥湾地区EI区块由四维地震对A－8ST水平井的设计及生产统计四维地震技术与现有油气预测手段之间的比较•左图为美国墨西哥湾地区EugeneIsland区块LF砂层顶部由测井数据解释的水（蓝色），油（绿色）和气（红色）分布图。•右图为四维地震预测的油气水边界和剩余油（绿色）气（红色）的位置。四维地震研究用于剩余油气识别及评估四、四维地震的效益•四维地震并没有降低成本反而花费更大。那么为什么还要应用四维地震技术？•很明显，四维地震技术发展的商业动力是从老油区大量开采新的石油。因此“多投多赚”就是新生产环境下为四维地震技术制定的准则。•提高油田采收率是“多投多赚”准则实现的主要途径。•从2D到3D的变迁导致了采收率的改善,3D勘探从2D勘探开采石油地质储量的25%--30%上升到40--50%(Aylor,OffshoreTechnologyConference,1996)。而BP公司则期望在Foinaven(WestofShetlands)的4D项目中能将采收率提高到65%--75%(PetroleumEngineerInternational,February,1996)。•四维地震技术另一个直接的商业动力是生产管理中费用的降低。•四维地震油藏监测改写了生产决策的经济方程式。•四维地震能降低风险提高效益，从而使“多投多赚”成为可行的管理决策。五、四维地震油藏监测适用的背景及条件•地震成像包含了油藏：（1）静态性质信息像构造、岩性等（2）动态性质信息像流体饱和度、压力和温度等。•在单个三维地震勘探中，地震成像的油藏静态与动态性质信息是耦合的，很难分离开来。但是在时延地震勘探中，时间延迟的地震成像相减后，静态地质成分被消去，从而导致了油藏动态流体性质的直接成像。•用这种方法，时延地震技术可以对由于油藏生产引起的流体饱和度、压力和温度的变化进行成像。随时间变化的要素油藏性质•油藏孔隙压力•油藏孔隙流体•油藏孔隙温度•次生变化：油藏压实性、孔隙度、密度、围岩压力以及化学变化地震观测•地震数据的时间、速度、振幅、频率和相位等.•不希望的变化•噪音•环境变化•近地表速度和影响•记录仪器、采集参数、处理参数、处理软件、处理人员时间推移地震数据采集与可重复性可重复性误差原因：•采集参数•环境噪音•物理环境变化•记录仪器•不同震源类型•近地表速度和影响•等等时间推移地震数据处理与可重复性•克服脚印•得到与油藏动力学变化相关的地震变化成像由数据处理参数引起的非重复性•T0校正和静校正应用•确定性谱校正•切除应用•叠前反褶积参数•叠前多道噪音衰减（主要对振幅影响）•叠前振幅平衡•成像速度，即，NMO/偏移速度•叠后反褶积•叠后振幅平衡时间推移地震的可行性•必须油藏随时间的变化•必须根据岩石物理预测地震变化与油藏变化之间的关系•必须做地震到油藏的模拟或反之•必须保证时间推移地震信号（差异）/非重复性信号比四维地震并不是对所有油田都可行•年代较轻、松散的砂体是进行四维地震油藏监测的最好地方。•水驱和衰竭型油藏生产新鲜石油，也是进行四维地震监测的很好地区。•在坚硬岩石地区和一般的碳酸盐岩地区，蒸汽驱、火驱、混相溶剂驱、注二氧化碳、常规注水、注气等改善采收率采油地区也在可以进行四维地震监测之列。六、国外研究现状及发展趋势•目前在世界上五十多个油田进行着六十多个四维地震的合作项目研究。•成功的地区有：美国墨西哥湾、北海Sognefjord、加拿大艾伯塔冷湖、挪威Njord、印度尼西亚Duri、西非等地区。•Worldwide4DProjects•1.ADNOC/ADCO-AbuDahbi§28.Maxus-Weduri-Indonesia§•2.Amoco/Lamont-EugeneIsland193-GOM°§29.McElroyTx-CO2flood*•3.AmocoPrimrosesteamflood-AthabascaCanada*30.Mobil-Halletsville,PermianBasin,TX¤*•4.Amoco-EugeneIsland273-GOM°§31.NorskHydro-Njord-NSø•5.ARCO-HoltFireflood-E.TX*32.NorskHydro/Western-OsebergNS*•6.BP/Shell-Foinhaven-NS§33.PDOShell-Yibal-Oman+*•7.BP-Forties-NS§34.Pennzoil/Lamont/PennState-EugeneIsland330-GOM°§•8.BP-Magnus-NS°§35.Phillips-Ekofiskø•9.BP-Vietnam°§36.Saga/Exxon-SnorreNS§•10.CaltexPacificIndonesia-DuristeamfloodIndonesia§37.SaudiAramco-Marjan*•11.CaltexPacificIndonesia-KotabatakIndonesia§38.ShellUK-Brent°§•12.CaltexPacificIndonesia-MinasIndonesia§39.Shell-Bullwinkle-GOMø•13.Chevron-BayMarchand-GOM§40.Shell-Cognac-GOM¤§•14.Chevron/Lamont/PennState-•EugeneIsland360,361-GOM°§41.Shell/Exxon-Fulmar-NS§•15.Chevron-offshoreNigeria§42.ShellUS-Mars-GOMø•16.Chevron-NearLakeMaraciabo,Venezuela*43.Shell-offshoreNigeria§•17.Chevron-NS°§44.Shell/Lamont/PennState-SouthTimbalier°§•18.Chevron-SteepBanksteamflood,Canada°*45.Shell/Exxon-Tern-NS§•19.Chevron-SanJoaQuinBasin,Calif.°*46.Statoil-Gullfaks-NS°§•20.Conoco-Heidron-NS§47.Statoil-Stratfjord-NS§•21.Enterprise-Nelson-NS48.Statoil-Troll-NS§•22.Elf-Frigg-NS§49.Texaco/Lamont/PennState-TealNorth-GOM°§•23.Elf-Heimdal§50.Texaco/Lamont-Kileuea-GOM§•24.ExxonImperial-ColdLakesteaminjectionCanada§51.Texaco-TealSouth-GOM§•25.Exxon/Shell/Lamont-NS°§52.Texaco/ColoradoSchoolofMines-VacuumPermianBasin§•26.Intevep-LakeMaracaibo,Venezuela¤*53.Unocal/Lamont-Vermillion-GOM°§•27.KOC-Kuwait*54.Vastar-GOMshelf°§•KEY*Historical°LegacyøPlanned¤2D/3D§Active+OtherthanSeismic七、我国开展四维地震的必要性和可能性•东部各大油田相继进入中后期开发阶段•我国油区油藏的地层非均质性严重，剩余油分布复杂•稠油热采地震监测试验同相轴出现“下拖”现象适用领域：•稠油热采试验辽河胜利新疆•寻找剩余油潜山型油藏最佳华北油田大港油田问题：•时延地震资料国外：如美国墨西哥地区国内：稠油热采监测试验时延数据•薄互层油藏地震差异小数据体均衡差需进行可行性研究八、四维地震处理分析技术•四维地震结合了新近开发的3D技术，如油藏表征,油藏模拟和地震模拟，去决定流体前缘随时间的变化情况。•四维地震还需要3D以外如振幅，频率，相位的归一化软件，更好地均等多个3D地震数据体，获得它们之间可信的同一性和差异性。•四维地震有特殊处理方法与软件。四维地震数据处理的主要步骤与流程：两个或多个三维地震测量||观测系统重新设置及予处理观测系统重新设置及予处理\/振幅和频率归一化处理|相位归一化处理|互相关处理(空间位移与测量校正)/\地震属性生成(反射强度)地震属性生成(反射强度)||计算机可视化显示计算机可视化显示\/同一性和差异性分析多个三维地震数据的予处理，道重新编辑：振幅频率归一化•四维地震应用的原理是认为非油藏部分，由于没有流体流动的变化，因此在理想条件下，两次不同时间采集的地震数据应该一致，振幅频率应该相同，而地震信号变化是油藏部分由于抽油生产或注气注水等流体流动引起的。•但实际数据是间隔性采集的，由于时间的差异导致采集系统、环境噪音和处理流程、参数的不同从而带来了地震振幅、频率、相位的变化，为了获得真正由于油藏部分油气水变化引起的地震差异，因此必须对非经过振幅频率校正后得到整体上归一化了的两个数据体(时间切片）时间位移互相关校正前后比较