基于衰減與補(bǔ)償?shù)牡卣鸶叻直媛?docVIP

開 題 報(bào) 告時(shí)移地震疊前反演方法研究第二部分 開題報(bào)告目錄一、課題來源1二、選題目的及意義1三、國內(nèi)外技術(shù)研究現(xiàn)狀2四、主要研究內(nèi)容與研究技術(shù)路線44.1研究內(nèi)容54.2主要研究技術(shù)路線6五、關(guān)鍵技術(shù)7六、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)7七、預(yù)期目標(biāo)7八、論文時(shí)間安排8一、課題來源國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）：油藏動(dòng)態(tài)表征及流體分布描述。二、選題目的及意義我國許多老油田已進(jìn)入開發(fā)中后期，陸相湖盆碎屑巖儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，巖石內(nèi)部流體分布與油藏開發(fā)動(dòng)態(tài)復(fù)雜，導(dǎo)致石油采收率平均值低，存在大量的剩余油。時(shí)移地震油藏監(jiān)測技術(shù)是在油藏開采過程中，對同一油氣田在不同的時(shí)間重復(fù)進(jìn)行三維地震測量，其地震響應(yīng)隨時(shí)間的變化可以表征油藏性質(zhì)的變化，通過特殊的四維地震處理技術(shù)、差異分析技術(shù)、差異成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)來描述油藏內(nèi)部物性參數(shù)（孔隙度、滲透率、飽和度、壓力、溫度）的變化并追蹤流體前緣。因此，利用時(shí)移地震技術(shù)可以認(rèn)識油藏內(nèi)部流體（油、氣、水）的排泄形式，尋找剩余油氣帶，幫助設(shè)計(jì)、確定合理的鉆探井位，以達(dá)到優(yōu)化開采、延長油田壽命、提高采收率的目的，尤其在優(yōu)化油藏管理和二次、三次采油中的油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測及油藏性質(zhì)測定等方面發(fā)揮著重要的作用。對不同時(shí)期采集的資料經(jīng)過合理的處理后，通過求取差異可以獲得表征儲層動(dòng)態(tài)變化的地震響應(yīng)。常規(guī)疊加處理在提高地震數(shù)據(jù)信噪比的同時(shí)，也損失很多重要的振幅變化信息，如振幅隨偏移距變化( AVO )信息，這給時(shí)移地震定量解釋帶來很大困難，甚至可能誤導(dǎo)時(shí)移地震解釋。因此，時(shí)移地震疊后波阻抗反演只能作定性解釋或半定量解釋。實(shí)驗(yàn)室?guī)r石測量數(shù)據(jù)和野外實(shí)際測量數(shù)據(jù)表明，油藏橫波速度、縱波速度與密度對含油飽和度和孔隙壓力等參數(shù)有不同的響應(yīng)組合。Zoeppritz方程分析表明，P-P波AVO屬性變化既包含了縱、橫波速度變化信息，也包含了密度變化信息。因此，時(shí)移地震AVO及彈性阻抗反演是區(qū)分油藏含油飽和度和有效壓力變化及實(shí)現(xiàn)時(shí)移地震數(shù)據(jù)定量化解釋的很有潛力的方法，也越來越受到人們的重視。三、國內(nèi)外技術(shù)研究現(xiàn)狀在油田的生產(chǎn)過程中，油藏內(nèi)部發(fā)生變化。在不同時(shí)期采集的地震資料上其地震響應(yīng)有所不同，主要包括旅行時(shí)的差異和振幅差異（圖1）。時(shí)移地震的主要目的就是通過油藏在不同時(shí)期的地震響應(yīng)之間的差異獲得油藏的動(dòng)態(tài)變化信息。為此，國內(nèi)外學(xué)者作了大量的研究工作。圖1 時(shí)移地震監(jiān)測的物理機(jī)制油藏在開發(fā)過程中，儲層發(fā)生變化，非儲層基本保持不變。因此，通過對不同時(shí)期的地震資料求取差異，非儲層部分的地震響應(yīng)被消去，剩下的應(yīng)該是反映油藏動(dòng)態(tài)變化的地震響應(yīng)。然而，這只是理論上的假設(shè)。在實(shí)際問題中，由于采集、處理等多種因素的影響，非油藏部分依然存在著差異。因此在求差獲取油藏動(dòng)態(tài)信息之前要進(jìn)行匹配處理，以盡量消除靜態(tài)信息所造成的不合理的差異1-5。經(jīng)過匹配處理后就可以求差進(jìn)行解釋。依據(jù)不同時(shí)期以及不同的要求，時(shí)移地震解釋可以分為定性解釋6-7和定量解釋，定性解釋主要分析差異發(fā)生的大體位置，定量解釋對差異作進(jìn)一步的定量分析。地震反演可以將反映界面效應(yīng)的地震響應(yīng)轉(zhuǎn)換成反演儲層屬性的彈性參數(shù)，因而是定量解釋的一種重要手段。但是，由于數(shù)據(jù)中噪聲的存在和觀測信息的不足，反演過程是病態(tài)的，其結(jié)果具有強(qiáng)烈的多解性。建立合理的反演流程，在反演過程中施加合理的約束以消除反演的病態(tài)性、降低反演結(jié)果的多解性一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。由于地震信號的有限帶寬限制，直接從數(shù)據(jù)反演的結(jié)果其分辨率往往不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。另一方面，測井信息有很高的分辨率，但在遠(yuǎn)離井點(diǎn)的位置，其橫向分辨率很低。因此，有效地結(jié)合測井信息和地震信息，對于反演的質(zhì)量是至關(guān)重要的。理論上來說，時(shí)移地震需要不同時(shí)期的地震資料和相關(guān)的測井資料。但在實(shí)際工作中，相關(guān)的二次測井曲線往往很難獲得，因此，如何利用一次測井曲線，分析油田的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息，基于巖石物理和監(jiān)測資料進(jìn)行井點(diǎn)處的反演是至關(guān)重要的，其往往決定了最終反演結(jié)果的質(zhì)量。8-15由于數(shù)據(jù)中存在著噪聲，因此在反演過程中一般將其看成隨機(jī)變量。對于待求的參數(shù)，有兩種不同的方法。一種是將待求參數(shù)看成是確定的物理量，通過反演方法獲取其合理的取值，并估計(jì)相應(yīng)的誤差，此為確定性反演方法。另一種方法是貝葉斯方法。貝葉斯反演把待反演的參數(shù)看成是隨機(jī)變量，通過數(shù)據(jù)表征似然信息，將其它約束信息以及對反演結(jié)果的特征期望作為先驗(yàn)約束信息，基于貝葉斯定理或信息合取法則得到反演參數(shù)的后驗(yàn)分布信息。根據(jù)后驗(yàn)分布，可以進(jìn)一步地獲取相關(guān)的信息，諸如參數(shù)的期望值、最大概率解以及不確定性評價(jià)。與確定性反演方法相比，貝葉斯方法具有較高的靈活性和適用性。通過似然函數(shù)，可以對數(shù)據(jù)中的噪聲進(jìn)行表征，通過先驗(yàn)信息，可以施加從地震資料以外的數(shù)據(jù)獲取的約束信息16-18。在時(shí)移地震反演中，有多種不同的反演方法。依據(jù)所使用的數(shù)據(jù)，可以分為疊前反演和疊后反演；依據(jù)基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料在反演過程中的相關(guān)性，可以分為分別反演、順序反演、差異反演和聯(lián)合反演19-21；依據(jù)所采用的信息，可以分為振幅反演和結(jié)合旅行時(shí)差的反演。疊后反演可以獲得反應(yīng)儲層變化的縱波阻抗屬性22-23。然而，在油藏開發(fā)過程中，多種因素都會(huì)導(dǎo)致縱波阻抗發(fā)生變化，使用縱波阻抗變化來區(qū)分這些變化因素非常困難。AVO分析表明，不同的彈性參數(shù)組合具有不同的AVO響應(yīng)。因此，通過疊前反演獲取相應(yīng)的疊前屬性變化，可以對引起油藏變化的各種因素進(jìn)行有效的區(qū)分，實(shí)現(xiàn)油藏的定量、動(dòng)態(tài)表征24-32。基于振幅的疊前反演大體上可以分為AVO反演和彈性阻抗反演。其中，彈性阻抗由于使用部分疊加信息，因而有效地提高了資料的信噪比，反演過程更加穩(wěn)定。但是由于彈性阻抗使用了一定的假設(shè)，其反演精度不如AVO反演33-36。時(shí)移地震差異包括旅行時(shí)差異和振幅差異。在利用振幅差異反演地層屬性前，需要做旅行時(shí)差異校正。常用的旅行時(shí)差異校正分為基于互相關(guān)求取法，以及逐點(diǎn)匹配方法。旅行時(shí)差在判斷儲層壓實(shí)、蓋層沉降方面有重要的作用37?；跁r(shí)窗內(nèi)互相關(guān)求取的旅行時(shí)差異信息由于受到時(shí)窗長度的限制，其穩(wěn)定性和精度受到限制。在極端的情況下，由于速度的變化而導(dǎo)致的波阻抗差異，會(huì)使的波形也發(fā)生變化，因而互相關(guān)可能得不到合理的時(shí)差信息。近年來，同時(shí)反演旅行時(shí)差異和振幅差異的反演方法越來越受到重視。與基于振幅差異的反演方法相比，由于考慮了旅行時(shí)差異變化，不考慮儲層壓實(shí)效應(yīng)的情況下可以施加新的約束，從而使反演結(jié)果更加穩(wěn)定，在考慮儲層壓實(shí)的情況下可以同時(shí)得到儲層厚度的變化信息。37-43為提高原油采收率，我國很多油田都采用了注水強(qiáng)化開采的作用方式。對于水驅(qū)強(qiáng)化開采，由于水的注入和原油的采出，一方面，儲層內(nèi)部原油飽和度、含水飽和度會(huì)發(fā)生變化，另一方面，儲層內(nèi)部孔隙壓力也發(fā)生變化。流體飽和度的變化和壓力的變化對地震響應(yīng)的影響往往是疊合在一起的。如何從地震響應(yīng)中獲得相應(yīng)的儲層變化是水驅(qū)時(shí)移地震反演的研究重點(diǎn)。AVO分析表明，壓力變化和流體飽和度變化所引起的AVO響應(yīng)是不同的?；跁r(shí)移地震差異響應(yīng)的AVO分演所獲得的差異AVO屬性，結(jié)合儲層特點(diǎn)，經(jīng)過巖石物理分析可以得到儲層內(nèi)部的流體飽和度、孔隙壓力等變化情況。44-47一般來說，反演過程是以離散運(yùn)算的方式進(jìn)行的。依據(jù)反演時(shí)參數(shù)離散化方法，反演可以分為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和模型驅(qū)動(dòng)。在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的過程中，模型參數(shù)的離散化一般依據(jù)數(shù)據(jù)的采樣間隔。而模型驅(qū)動(dòng)的反演方法主要基于地質(zhì)認(rèn)識，參數(shù)的離散化主要依據(jù)地質(zhì)層位確立。與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的反演方法相比，由于層位的約束引入了地震數(shù)據(jù)所不具備的低頻和高頻信息，因此其分辨率較數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)要高。但是，模型驅(qū)動(dòng)的方法也存在著一些制約和不足。首先，需要對地下的儲層結(jié)構(gòu)有相當(dāng)準(zhǔn)確的認(rèn)識，如果層位定義不準(zhǔn)確，則反演結(jié)果必然是錯(cuò)誤的。在有測井曲線的情況下，層位的定義往往比較準(zhǔn)確。但是在遠(yuǎn)離井點(diǎn)的位置，由于儲層的非均質(zhì)性和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，準(zhǔn)確定義層位將變得非常困難。另一方面，模型驅(qū)動(dòng)的反演方法一般認(rèn)為同一層位內(nèi)的彈性參數(shù)的變化是一個(gè)固定量，即同一層位表征的不同位置的彈性產(chǎn)生變化是均勻的，同樣由于非均質(zhì)的影響，這一假設(shè)往往不符合實(shí)際情況。48時(shí)移地震反演的主要目的是揭示油藏的動(dòng)態(tài)變化。與油藏工程相結(jié)合，利用地震資料較高的橫向分辨率對油藏進(jìn)行動(dòng)態(tài)描述是一個(gè)重要的發(fā)展方向。儲層描述在垂向上一般分辨率很高，但橫向上其網(wǎng)格跨度也一般大于地震道間距。采用一致的網(wǎng)格，利用時(shí)移地震來約束油藏?cái)?shù)值模擬結(jié)果已經(jīng)越來越受到研究者的重視。49由于反演問題固有的多解性，對反演結(jié)果的不確定性就顯得尤為重要。對于時(shí)移地震，由于采集、處理等諸多原因，非儲層的靜態(tài)部分會(huì)產(chǎn)生不合理的差異。這一部分差異形成了最終動(dòng)態(tài)差異的噪聲背景。當(dāng)動(dòng)態(tài)差異的能量小于其背景噪聲時(shí)，基于地震差異的反演結(jié)果是不可靠的。如何定量表征背景噪聲，對反演結(jié)果的可靠性進(jìn)行評價(jià)，是時(shí)移地震反演的重要研究內(nèi)容。50四、主要研究內(nèi)容與研究技術(shù)路線本論文主要研究基于褶積模型的P-P波時(shí)移地震疊前反演方法。在反演過程中利用旅行時(shí)差異信息和振幅差異信息反演儲層的縱、橫波阻抗和密度的變化，同時(shí)反演旅行時(shí)差異。結(jié)合旅行時(shí)差異，縱、橫波阻抗和密度變化的交會(huì)分析可以定量分析引起油藏變化的因素，更好地描述油藏的動(dòng)態(tài)變化特征。4.1研究內(nèi)容本論文擬對以下內(nèi)容進(jìn)行研究：（1）基于貝葉斯架構(gòu)的基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料的疊后波阻抗分別反演方法由于基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料采集于不同的時(shí)期，其采集參數(shù)、處理方法有所不同。雖然經(jīng)過匹配處理后可以部分消除不一致性，但出于保護(hù)有效信號的考慮，在最終的處理結(jié)果中仍然存在不同程度的噪聲能量?；A(chǔ)資料和監(jiān)測資料中的噪聲是相互獨(dú)立的，對基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料分別反演，可以對這些噪聲能量分別進(jìn)行處理。由于反演固有的多解性，在反演過程中施加何種約束以獲得穩(wěn)定的解是這部分的研究內(nèi)容。通過對不同約束方法的比較，選擇一種合適的約束作為后期的聯(lián)合反演時(shí)的約束方法。同時(shí)，基于分別反演的結(jié)果，可以對基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料在非儲層部分的重復(fù)性進(jìn)行評價(jià)，為后續(xù)的反演提供參考和響應(yīng)的噪聲水平參數(shù)。（2）時(shí)間匹配函數(shù)求取在進(jìn)行振幅反演之前，需要校正由于速度變化引起的基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料地震響應(yīng)的旅行時(shí)差異?；跁r(shí)窗內(nèi)的互相關(guān)技術(shù)是目前主要采用的方法。但是，研究表明，由于相關(guān)時(shí)窗長度的影響，求取的時(shí)差往往不穩(wěn)定，而且精度不高。因此本論文研究逐點(diǎn)求取時(shí)間匹配函數(shù)的方法?？梢曰谡穹虿ㄗ杩骨笕r(shí)間匹配函數(shù)?；谡穹那笕》椒梢灾苯釉诘卣鹳Y料上進(jìn)行，而基于阻抗的求取方法需要基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料的分別反演結(jié)果。阻抗剖面的信噪比比較高，因此，基于阻抗的時(shí)間匹配函數(shù)求取應(yīng)該更加穩(wěn)定。但是，基于阻抗的時(shí)間匹配函數(shù)求取方法有一個(gè)約束條件，就是密度的變化相對波阻抗變化可以忽略。對于實(shí)際情況，該假設(shè)可能引起誤差或降低分辨率。因此，需要針對實(shí)際情況分析兩種方法結(jié)果的異同，依據(jù)信噪比和實(shí)際情況作定量分析。（3）基于時(shí)間匹配函數(shù)的基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料的疊前同時(shí)反演方法；基于貝葉斯框架構(gòu)建反演目標(biāo)函數(shù)，確定相應(yīng)的模型先驗(yàn)信息。基于測井約束進(jìn)行時(shí)移地震疊前聯(lián)合反演。時(shí)移地震需要不同時(shí)期的地震資料和測井資料，以及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息。由于在實(shí)際工作中二次測井曲線很難獲得，因此首先研究在缺乏二次測井曲線的情況下，結(jié)合一次測井、基礎(chǔ)和監(jiān)測資料、巖石物理數(shù)據(jù)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)等諸多信息反演井點(diǎn)二次測井曲線的反演方法。在此基礎(chǔ)上，研究時(shí)移地震疊前聯(lián)合反演方法。（4）局部范圍內(nèi)的模型驅(qū)動(dòng)的反演方法對于局部比較連續(xù)的區(qū)域，可以應(yīng)用模型驅(qū)動(dòng)的反演方法。首先基于測井曲線、巖石物理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)及地震分辨率的層位定義方法。結(jié)合地質(zhì)層位確立空間參數(shù)的分布網(wǎng)格，通過模擬退火等非線性反演方法，確定層厚、彈性參數(shù)的變化。（5）反演結(jié)果的不確定性評價(jià) 由于反演問題本身的多解性，需要對反演結(jié)果進(jìn)行不確定性評價(jià)?；陔S機(jī)抽樣的方法，對局部敏感參數(shù)進(jìn)行隨機(jī)抽樣，依據(jù)抽樣結(jié)果定量分析反演結(jié)果的不確定性。4.2主要研究技術(shù)路線本論文的研究擬按下面流程進(jìn)行：1次測井曲線2次測井曲線基礎(chǔ)資料監(jiān)測資料基礎(chǔ)縱波阻抗監(jiān)測縱波阻抗旅行時(shí)差異、時(shí)間匹配函數(shù)時(shí)移地震疊前聯(lián)合反演局部模型驅(qū)動(dòng)反演縱波阻抗橫波阻抗密度巖石物理、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息五、關(guān)鍵技術(shù)該課題的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾項(xiàng)：（1）井點(diǎn)處的時(shí)移地震反演；（2）基于貝葉斯架構(gòu)的基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料的疊后波阻抗分別反演方法；（3）基于分別反演獲得的基礎(chǔ)縱波阻抗和監(jiān)測縱波阻抗的時(shí)間匹配函數(shù)求?。唬?）基于時(shí)間匹配函數(shù)的基礎(chǔ)資料和監(jiān)測資料的疊前同時(shí)反演方法（5）反演結(jié)果的不確定性評價(jià)六、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)本課題計(jì)劃創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾項(xiàng)：（1）基于生產(chǎn)信息、巖石物理信息和一次測井曲線的測井曲線重構(gòu)方法；（2）基于旅行時(shí)差、振幅差異的時(shí)移地震疊前反演方法；（3）基于時(shí)間匹配函數(shù)獲取時(shí)移旅行時(shí)時(shí)差屬性。七、預(yù)期目標(biāo)通過本課題的研究，預(yù)期達(dá)到以下目標(biāo)：