四围地震勘探(时移地震)讲解
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目标：
1.寻找死油区，确定加密井或扩边井位置； 2.监测注入流体（水、蒸汽、二氧化碳等）的流动方向 和前缘位置，调整开采井和注入井井位。
时移地震的可行性研究
一是时移地震监测的适用性或称为技术风险评价。主要 是通过对油藏特性、注采方式和地震资料本身的分辨率、 信噪比、可重复性等进行分析与评价，以确定所研究的油 藏是否适合用时移地震方法进行监测。
按照观测方式分类
时移3D地震 （4D地震） 时移2D地震 （重复地震） 时移VSP 时移井间地震
时移地震研究的理论基础
地下储层流体变化 地震响应 波阻抗
岩石物理学 储层密度*速度
研究油藏条件 下或采油过程 中流体与岩石 的特征改变量 及其对地震特
征的影响
岩石物理学是连接地震与油藏工程的纽带，是时移地震能否实现的物理基础，也是把地 震特征转换为油藏特征ຫໍສະໝຸດ Baidu物理基础。可以用来描述孔隙流体对岩石密度和地震速度影 响的数学模型很多，但在时移地震储层正演模拟中应用比较广泛的是高斯理论和Biot 双相介质理论。
成能量分布的不一致 采集仪器的不同会造成不同的仪器噪声和不同
的频谱特征 观测系统的差别会导致两个数据体难以比较等
所有这些不一致都会造成数据反演结果之间的差异可能仅代表 噪声而无实际物理意义。特别是由于技术的进步，新的重复地 震不可能与原有地震采用相同的采集、处理参数。这就决定了 时移地震检测必须在采集处理上下大功夫，使得由于各种非地 质因素引起的不一致降低到最小的程度。
3D Seismic Classification
Volume-based seismic classification for lithofacies, pore fluid and faulting / fracturing
2D Class Gas
3D Class
Oil
13-46
2D/3D classification (facies + DHI)
二是时移地震监测的经济有效性。是对时移地震监测能否 在油藏开采中获得良好的回报率的评价，即由于监测提高 油藏采收率而获得的费用是否可偿付时移地震监测的费用。 只有因监测提高采收率的费用高于地震监测的费用才是经 济有效的。
时移地震的实施对储层条件、注采方式、及地震方法本身 都有不同的要求。
时移地震资料采集
重复三维 地震勘探
时间1
重复地震数据 相减
时间2
差异数据分析
剩余油气 分布预测
大港油田唐家河92与98年时延地震剖面
墨西哥湾地区88和 94年重复三维地震 勘探的测线剖面。
墨西哥湾Eugene Island 330 区块生产油藏不同时期的振幅包络显示
快速进行油藏评价，调整开发方案、提高油气储量采收率。
岩石物理学、地质 学、油藏工程资料
一般时移地震处理流程图
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 油藏部分的地震数据进行归一化。
时移地震归一化处理的原则是，在理想条件下，在非油气藏部分， 由于没有流体流动的变化，两次不同时间采集的地震数据应该一致， 时间、振幅、速度、频率和相位应该相同，而地震信号变化是油气藏 部分由于抽油生产或注气注水等引起的。实际数据的间隔性导致了地 震剖面上非油气藏部分地震波的到达时间、振幅、速度、频率、相位 等地震属性也发生变化。为了获得真正由于油气藏部分油气水变化引 起的地震属性差异，对非油气藏部分时移地震数据进行归一化校正， 使其尽可能保持剖面一致，剩下油气藏部分的差异则可解释为由于油 藏内部流体运动引起的变化。为了实现这一目的，在归一化处理过程 中必须进行一致性处理。
国外学者已对各种储层作了岩石物理研究，以 证实油气田开采过程中流体的抽取或注入会引起孔 隙流体、压力和温度的改变。这种改变会引起密度 和速度的变化，也就是波阻抗的变化，而波阻抗的
变化将产生足以被检测到的地震相应的变化。
时延地震是一种地震属性求差技术，因此，提高数据的 重复性相当重要。对于不同时间采集的地震数据，除作传统 的互均衡处理外，还有两种解决方案，一种是对偏移后的数 据集作叠后互均衡或剩余偏移处理；另一途径是完全重处理。 第二种方案能够给出更好的重复性和分辨率。当两次地震测 量之间的带宽和横向分辨率大不相同时，可采用非线性数据 匹配处理方法。
整体归一化前两剖面
整体归一化后两剖面
面元一致性处理
为了使重复采集的地震数据具有可比性，需要把 来自地下不同反射面元或反射点的地震数据校正 到相同的反射面元或反射点，这一处理又称之为 面元重置。
由于地震数据重复采集的时间不同，地面设施、技术装备等因素可能发生了变 化，使得观测系统、参数采集很难和原有数据完全一样，另外，目前已经有相 当多的三维地震数据，他们不是针对时移地震油藏检测而采集的，采集和处理 参数与重复采集时的参数很难完全相同，对于三维地震而言主要表现为反射面 元的大小和位置不一样，对于二维数据则表现为反射点的位置不同。
实现过程--利用不同时间测量的地震数据属性之间的差异变化来研究油
气藏特性的变化。
地震测量（时间1） 地震测量（时间2） 地震测量（时间n）
归 一 化 处 理
与基础 观测数 据的对 比分析
油气藏随时 间变化规律
动 态 监 测
使那些与油气 藏无关的地震 响应具有可重 复性，保留与 油气藏有关的 地震响应之间 的差异
ARCO 公司首次实施了时移地震勘探项目1983 PULIN等对加拿大沥青砂岩油藏进行了时移地震检测注气效果的试验工作1987 Misher对印度北坝贝盆地进行了时移地震试验1988 20世纪90年代该技术得到了空前发展，大多数石油公司开展了时移地震试验工作 Grabens（1993）用于挪威海上油田检测 Johnstad（1994）研究加拿大油田稠油蒸汽热采检测 Andon（1995）应用时移地震检测已部分枯竭的EugeneIslandBlack330338油田中流体即地层压力的变化，综合利用三次三维地震勘探成果重新钻探后又 焕发了新的生机 国内的时移地震研究起步较晚：1988胜利油田首次在单家寺进行了地震检测试验 2011.3 东方物探公司承担的辽河油田曙一区四维地震二期采集工程通过验收，这 是目前国内陆上最大的四维地震监测实验项目
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
时移地震油藏监测方法
在油气田生产过程中，在油藏开发的不同时 期重复进行地震勘探，不同时间的地震响应随时 间的变化可以表征油藏内流体性质的变化，通过 特殊的时移地震处理、差异分析和成像以及计算 机可视化技术来描述油藏内部物性参数（孔隙度、 渗透率、饱和度、压力、温度）的变化。
例如，震源和接收器位置等的微小变化都会对时移地震数据产生非常不利的影响。研究表明，通过降 低拖缆羽状化，改进海底和陆上采集设计以及安置永久性检波器等，可以减小某些不利的采集效应。
因此时移地震资料需要采用特别的采集技术，将时移地震数据的信噪比 提高到最大。
时移地震资料处理
时移地震数据是间隔性采集和处理的，两次采集很难保证完全一致。 这就决定了时移地震监测除了在采集上下大功夫，使得由于各种非地 质因素引起的不一致降低到最小限度外，还必须进行时移地震资料归 一化处理。
油气藏的静态性质（如构造、岩性性质等）被消去，从而导致了油气 藏动态流体性质（流体饱和度、压力、温度等）的直接成像。
追踪流体流动的前缘，对油气进行动态监测和管理。
不一致是绝对的，一致是相对的
地下水位的变化会造成地表条件的不一致 环境的变化会造成环境噪声的不一致 震源形状、瞬时位置或放炮方式的不精确会造
• (Courtesy Schlumberger Houston Solutions Center)
和储层模拟等手段，综合地震检测、测井和开发史等资料建立时 变的合理的储层模型，对层位进行立体的动态的描述。
墨西哥湾K40油藏四维 地震应用实例
K40油藏透视图
1988年油藏分布图
1994年油藏分布图
1988年（红）与1994年（蓝）油藏分布图
88年K40油藏显示
88年K40油藏水分布显示
常用方法：相关抽道法、线性插值法、F-K域插值法、T-X域动态求差插值法。
新(b) 、老(a)测线归一化前、后剖面（1990年和1999年采集的数据） 新、老测线归一化处理后差值剖面
时移地震差异属性解释
时移地震是利用地震响应随时间的变化对油气藏性质 变化（岩石物理性质、流体运移、压力、温度）的表征来 监测油气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，因此时移地震资料属 性应该反映油气藏中流体变化的属性。再加上时移地震有 时间差这一重要参数，所以时移地震资料属性解释能更好 地与油气藏动态变化的关系联系起来。
地震属性生成后，差异地震属性可以描述和解释油藏 流体变化，并通过计算机可视化技术实现多种形式的计算 机数据体的动态与切片显示，这样即可使工程人员从不同 角度,不同时间连续地观察油藏内部油气水变化和运移情 况，从而实现对油藏的监测。
解释的特点：时间性和特殊性--动态油藏的描述过程
直接分析法 地震属性分析法 动态储层描述法利用岩石物理分析、储层描述、地震模拟
94年K40油藏油分布显示
94年K40油藏气水界面显示
94年K40油藏油水分布显示
88年与94年K40油藏差异显示
时延地震在剩余油开采中的应用
课堂作业
最小相位信号 最大相位信号 混合相位信号
12. 时延地震技术
时延地震包括时延3D地震、时延2D地震、时延 VSP和时延井间地震等，其中以时延3D地震（4D地 震）为主要方法。目前时延地震已成为各大石油公 司致力发展的技术。通过几年的发展，时延地震已 从地面发展到了井间时延地震成像，并正在走向实 际生产应用阶段。
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。
美国墨西哥湾Eugene Island 地区LF油藏1988年与1992年的地震成像，红色为低阻 抗，蓝色为高阻抗（上图），油水界面的移动通过不同年代比较得到显示。通过 四维地震差异分析，绿色为持续低阻抗变化较小的区域，为剩余油气带。
油田老地震数据的再处理解释 -提高老油田采收率
二维、三维和四维地震勘探对改善采收率的比较(BP公司) (Petroleum Engineer International, February, 1996)
发展
•20世纪50-60年代有人对两次地震记录振幅的变化进行过研究 •20世纪70年代国外的石油公司开始对两次及以上的地震观测数据进行对比研究 •20世纪80年代正式的学术论文开始发表
重复采集的地震资料间存在的误差主要由以下原因造成： 采集环境影响 环境噪声，指施工现场的人为和气候因素造成的噪声，风吹草动、人车 行走、井场机器振动、工业电干扰等。 近地表因素，时间和季节的变化使近地表的低速带和潜水面发生变化， 近地表的干燥或潮湿、潜水面的深浅都引起低速带的速度和厚度的变化 采集方法影响 记录设备的型号不同，录制因素不同都将产生地震信号的差异。 采集参数的变化，包括测量定位精度（几次测量位置不重合）、激发和 接受因素等。
Time-lapse seismic 时移地震技术
前提
•1980年以前，二维地震勘探使油气储量的采收率达到20-30% •80年代，三维地震的广泛应用是油气的采收率提高到30-40% •90年代，时移地震油藏监测技术的飞速发展将会在21世纪进一步 提高油气的采收率
稳定老油田--------发现新油田
1.寻找死油区，确定加密井或扩边井位置； 2.监测注入流体（水、蒸汽、二氧化碳等）的流动方向 和前缘位置，调整开采井和注入井井位。
时移地震的可行性研究
一是时移地震监测的适用性或称为技术风险评价。主要 是通过对油藏特性、注采方式和地震资料本身的分辨率、 信噪比、可重复性等进行分析与评价，以确定所研究的油 藏是否适合用时移地震方法进行监测。
按照观测方式分类
时移3D地震 （4D地震） 时移2D地震 （重复地震） 时移VSP 时移井间地震
时移地震研究的理论基础
地下储层流体变化 地震响应 波阻抗
岩石物理学 储层密度*速度
研究油藏条件 下或采油过程 中流体与岩石 的特征改变量 及其对地震特
征的影响
岩石物理学是连接地震与油藏工程的纽带，是时移地震能否实现的物理基础，也是把地 震特征转换为油藏特征ຫໍສະໝຸດ Baidu物理基础。可以用来描述孔隙流体对岩石密度和地震速度影 响的数学模型很多，但在时移地震储层正演模拟中应用比较广泛的是高斯理论和Biot 双相介质理论。
成能量分布的不一致 采集仪器的不同会造成不同的仪器噪声和不同
的频谱特征 观测系统的差别会导致两个数据体难以比较等
所有这些不一致都会造成数据反演结果之间的差异可能仅代表 噪声而无实际物理意义。特别是由于技术的进步，新的重复地 震不可能与原有地震采用相同的采集、处理参数。这就决定了 时移地震检测必须在采集处理上下大功夫，使得由于各种非地 质因素引起的不一致降低到最小的程度。
3D Seismic Classification
Volume-based seismic classification for lithofacies, pore fluid and faulting / fracturing
2D Class Gas
3D Class
Oil
13-46
2D/3D classification (facies + DHI)
二是时移地震监测的经济有效性。是对时移地震监测能否 在油藏开采中获得良好的回报率的评价，即由于监测提高 油藏采收率而获得的费用是否可偿付时移地震监测的费用。 只有因监测提高采收率的费用高于地震监测的费用才是经 济有效的。
时移地震的实施对储层条件、注采方式、及地震方法本身 都有不同的要求。
时移地震资料采集
重复三维 地震勘探
时间1
重复地震数据 相减
时间2
差异数据分析
剩余油气 分布预测
大港油田唐家河92与98年时延地震剖面
墨西哥湾地区88和 94年重复三维地震 勘探的测线剖面。
墨西哥湾Eugene Island 330 区块生产油藏不同时期的振幅包络显示
快速进行油藏评价，调整开发方案、提高油气储量采收率。
岩石物理学、地质 学、油藏工程资料
一般时移地震处理流程图
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 油藏部分的地震数据进行归一化。
时移地震归一化处理的原则是，在理想条件下，在非油气藏部分， 由于没有流体流动的变化，两次不同时间采集的地震数据应该一致， 时间、振幅、速度、频率和相位应该相同，而地震信号变化是油气藏 部分由于抽油生产或注气注水等引起的。实际数据的间隔性导致了地 震剖面上非油气藏部分地震波的到达时间、振幅、速度、频率、相位 等地震属性也发生变化。为了获得真正由于油气藏部分油气水变化引 起的地震属性差异，对非油气藏部分时移地震数据进行归一化校正， 使其尽可能保持剖面一致，剩下油气藏部分的差异则可解释为由于油 藏内部流体运动引起的变化。为了实现这一目的，在归一化处理过程 中必须进行一致性处理。
国外学者已对各种储层作了岩石物理研究，以 证实油气田开采过程中流体的抽取或注入会引起孔 隙流体、压力和温度的改变。这种改变会引起密度 和速度的变化，也就是波阻抗的变化，而波阻抗的
变化将产生足以被检测到的地震相应的变化。
时延地震是一种地震属性求差技术，因此，提高数据的 重复性相当重要。对于不同时间采集的地震数据，除作传统 的互均衡处理外，还有两种解决方案，一种是对偏移后的数 据集作叠后互均衡或剩余偏移处理；另一途径是完全重处理。 第二种方案能够给出更好的重复性和分辨率。当两次地震测 量之间的带宽和横向分辨率大不相同时，可采用非线性数据 匹配处理方法。
整体归一化前两剖面
整体归一化后两剖面
面元一致性处理
为了使重复采集的地震数据具有可比性，需要把 来自地下不同反射面元或反射点的地震数据校正 到相同的反射面元或反射点，这一处理又称之为 面元重置。
由于地震数据重复采集的时间不同，地面设施、技术装备等因素可能发生了变 化，使得观测系统、参数采集很难和原有数据完全一样，另外，目前已经有相 当多的三维地震数据，他们不是针对时移地震油藏检测而采集的，采集和处理 参数与重复采集时的参数很难完全相同，对于三维地震而言主要表现为反射面 元的大小和位置不一样，对于二维数据则表现为反射点的位置不同。
实现过程--利用不同时间测量的地震数据属性之间的差异变化来研究油
气藏特性的变化。
地震测量（时间1） 地震测量（时间2） 地震测量（时间n）
归 一 化 处 理
与基础 观测数 据的对 比分析
油气藏随时 间变化规律
动 态 监 测
使那些与油气 藏无关的地震 响应具有可重 复性，保留与 油气藏有关的 地震响应之间 的差异
ARCO 公司首次实施了时移地震勘探项目1983 PULIN等对加拿大沥青砂岩油藏进行了时移地震检测注气效果的试验工作1987 Misher对印度北坝贝盆地进行了时移地震试验1988 20世纪90年代该技术得到了空前发展，大多数石油公司开展了时移地震试验工作 Grabens（1993）用于挪威海上油田检测 Johnstad（1994）研究加拿大油田稠油蒸汽热采检测 Andon（1995）应用时移地震检测已部分枯竭的EugeneIslandBlack330338油田中流体即地层压力的变化，综合利用三次三维地震勘探成果重新钻探后又 焕发了新的生机 国内的时移地震研究起步较晚：1988胜利油田首次在单家寺进行了地震检测试验 2011.3 东方物探公司承担的辽河油田曙一区四维地震二期采集工程通过验收，这 是目前国内陆上最大的四维地震监测实验项目
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
时移地震油藏监测方法
在油气田生产过程中，在油藏开发的不同时 期重复进行地震勘探，不同时间的地震响应随时 间的变化可以表征油藏内流体性质的变化，通过 特殊的时移地震处理、差异分析和成像以及计算 机可视化技术来描述油藏内部物性参数（孔隙度、 渗透率、饱和度、压力、温度）的变化。
例如，震源和接收器位置等的微小变化都会对时移地震数据产生非常不利的影响。研究表明，通过降 低拖缆羽状化，改进海底和陆上采集设计以及安置永久性检波器等，可以减小某些不利的采集效应。
因此时移地震资料需要采用特别的采集技术，将时移地震数据的信噪比 提高到最大。
时移地震资料处理
时移地震数据是间隔性采集和处理的，两次采集很难保证完全一致。 这就决定了时移地震监测除了在采集上下大功夫，使得由于各种非地 质因素引起的不一致降低到最小限度外，还必须进行时移地震资料归 一化处理。
油气藏的静态性质（如构造、岩性性质等）被消去，从而导致了油气 藏动态流体性质（流体饱和度、压力、温度等）的直接成像。
追踪流体流动的前缘，对油气进行动态监测和管理。
不一致是绝对的，一致是相对的
地下水位的变化会造成地表条件的不一致 环境的变化会造成环境噪声的不一致 震源形状、瞬时位置或放炮方式的不精确会造
• (Courtesy Schlumberger Houston Solutions Center)
和储层模拟等手段，综合地震检测、测井和开发史等资料建立时 变的合理的储层模型，对层位进行立体的动态的描述。
墨西哥湾K40油藏四维 地震应用实例
K40油藏透视图
1988年油藏分布图
1994年油藏分布图
1988年（红）与1994年（蓝）油藏分布图
88年K40油藏显示
88年K40油藏水分布显示
常用方法：相关抽道法、线性插值法、F-K域插值法、T-X域动态求差插值法。
新(b) 、老(a)测线归一化前、后剖面（1990年和1999年采集的数据） 新、老测线归一化处理后差值剖面
时移地震差异属性解释
时移地震是利用地震响应随时间的变化对油气藏性质 变化（岩石物理性质、流体运移、压力、温度）的表征来 监测油气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，因此时移地震资料属 性应该反映油气藏中流体变化的属性。再加上时移地震有 时间差这一重要参数，所以时移地震资料属性解释能更好 地与油气藏动态变化的关系联系起来。
地震属性生成后，差异地震属性可以描述和解释油藏 流体变化，并通过计算机可视化技术实现多种形式的计算 机数据体的动态与切片显示，这样即可使工程人员从不同 角度,不同时间连续地观察油藏内部油气水变化和运移情 况，从而实现对油藏的监测。
解释的特点：时间性和特殊性--动态油藏的描述过程
直接分析法 地震属性分析法 动态储层描述法利用岩石物理分析、储层描述、地震模拟
94年K40油藏油分布显示
94年K40油藏气水界面显示
94年K40油藏油水分布显示
88年与94年K40油藏差异显示
时延地震在剩余油开采中的应用
课堂作业
最小相位信号 最大相位信号 混合相位信号
12. 时延地震技术
时延地震包括时延3D地震、时延2D地震、时延 VSP和时延井间地震等，其中以时延3D地震（4D地 震）为主要方法。目前时延地震已成为各大石油公 司致力发展的技术。通过几年的发展，时延地震已 从地面发展到了井间时延地震成像，并正在走向实 际生产应用阶段。
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。
美国墨西哥湾Eugene Island 地区LF油藏1988年与1992年的地震成像，红色为低阻 抗，蓝色为高阻抗（上图），油水界面的移动通过不同年代比较得到显示。通过 四维地震差异分析，绿色为持续低阻抗变化较小的区域，为剩余油气带。
油田老地震数据的再处理解释 -提高老油田采收率
二维、三维和四维地震勘探对改善采收率的比较(BP公司) (Petroleum Engineer International, February, 1996)
发展
•20世纪50-60年代有人对两次地震记录振幅的变化进行过研究 •20世纪70年代国外的石油公司开始对两次及以上的地震观测数据进行对比研究 •20世纪80年代正式的学术论文开始发表
重复采集的地震资料间存在的误差主要由以下原因造成： 采集环境影响 环境噪声，指施工现场的人为和气候因素造成的噪声，风吹草动、人车 行走、井场机器振动、工业电干扰等。 近地表因素，时间和季节的变化使近地表的低速带和潜水面发生变化， 近地表的干燥或潮湿、潜水面的深浅都引起低速带的速度和厚度的变化 采集方法影响 记录设备的型号不同，录制因素不同都将产生地震信号的差异。 采集参数的变化，包括测量定位精度（几次测量位置不重合）、激发和 接受因素等。
Time-lapse seismic 时移地震技术
前提
•1980年以前，二维地震勘探使油气储量的采收率达到20-30% •80年代，三维地震的广泛应用是油气的采收率提高到30-40% •90年代，时移地震油藏监测技术的飞速发展将会在21世纪进一步 提高油气的采收率
稳定老油田--------发现新油田