四维地震

关于四维地震的读书报告

--以四维地震监测饱和度的变化：以马来盆地为例摘要：四维地震，即时移地震。目前已广泛用于定量监测与注入、开采相关的压力及饱和度的变化。注入、开采引起的储层物性变化，产生可由四维地震的时间偏移、属性异常反映的弹性储层物性的改变。

论文针对马来盆地的一个区块，综合分析了井和4D地震资料，并监测饱和度的变化。研究区的储层砂岩沉积于中新世，包括潮间带页岩，粉砂岩，河湖潮汐水道砂岩和少量的煤。

原始三维地震数据体采集于1996年，动态监测三维地震数据体采集于2006。两个数据体均采用了相似的配置参数进行叠前时间偏移处理。为更好地进行定量分析，NRMS（归一化均方根）值设置为24。虽然已尽可能地保证可重复性，但在原始地震数据体、动态监测地震数据体的诸多区域，仍可观察到细微的偏差。

压力扰动建模中，监测地震数据与原始地震数据间振幅差异的相关性（麦克白，2003）表明，研究区占主导地位的4D效果与因注水及开采引起的饱和度的变化有关。4D分析采用井中测得的原始油藏模型（饱和度和孔隙度）、原始和监测反演卷以及ΔSw，以实现动态监测。在工作流程中，可使用神经式网络来预测含水饱和度的动态变化。

拟定工作流程中获得的饱和度监测模型被地震局限在井间与井外区域，以优化现有的用以监测剩余油和有效储层的动态模型管理。

前言：

4D或时移地震已发展成为一项支持油田开发和储层管理的成熟技术。四维地震可助于找出剩余油带、未钻区，并优化井网密度以恢复产量。作为一油藏监测工具，4D在规划和实施IOR/EOR操作上可提供信息支持，也可提供水淹信息以优化采油机位置。

油藏管理作业引起的油藏动态变化主要体现在以下方面：

1）压力的变化

2）饱和度的变化

在生产作业中，压力、饱和度的变化可能是单一发生或同时发生。一般定性分析这些变化，来识别剩余油、液前位置等。据观察四维地震的变化来预测压力和饱和度变化已取得显著进步。

研究区位于甘马挽北东向约170公里的马来盆地的南部（图1）。该区平均水深约69m。研究区储集砂体约15-20米厚，属于I组（中新世），包括潮间页岩，河流、潮汐水道砂岩及少量煤层。研究区的储层依据A VO特征分类，为III 级细沙。

该区于12年前投入开发。目前，有13个生产井，配套六个外围注入井以维持地层压力。四维地震在该区油藏管理决策上，有良好潜质。一项评估饱和度监测钻井和四维地震资料的研究正在开展。本文描述了本项研究中定量估计研究区饱和度变化的工作流程及所得结果。

原始和动态地震

研究区，原始三维地震数据体采集于1996年，监测三维地震数据体采集于2006。两数据集均进行了3D各向异性基尔霍夫叠前时间偏移（APSTM ）处理。四维地震的接收器设置为12.5 x 18.5米。在采集和处理期间，要尽可能地保持原始和监测地震之间的可重复性。

图1 马来盆地研究区域图

重复性用量化的归一化均方根（Ronnen等，1999 ）表示，定义如下：

NRMS的范围可从0到200。NRMS值越小，表示重复性越好。经过精确处理，包括全球匹配，4D静校正和APSTM，4D数据体的最后NRMS值为24，可认为重复性较好。

4D压力敏感度模拟

在生产开发和注入作业中，压力和饱和度的变化可单独发生或相伴发生。4维地震监测到的这些动态变化引起的变化，反映在基于一定物理原理的4D弹性属性的综合变化上。变化的大小，即4 D敏感性，其取决于岩石的弹性性能，孔隙度、流体(类型和饱和度)系统、压力和温度。

因4 D储层变化引起的4 D地震效应主要是观察到的属性异常和时间变化。虽然时间变化是非常重要的时移信息，其可被用于监测动态变化，但在某些情况下，可通过槽交叉而忽略不计以均衡提高4D属性变化。饱和度变化对弹性性能的影响，通过盖斯曼流体替换模型(Gassmann，F.，1951)进行模拟。至于压力扰动模拟，可采用麦克白模型(MacBeth C，2003)。

为了解4 D压力灵敏度的波动范围，可在关键井上采用4 D压力扰动建模。在1632 米TVDSS深度的初始储层孔隙压力测量值为2380PSI。模拟时，需考虑以下2个因素：生产操作造成的压力损耗，注驱操作造成的压力增加。表1反映了用于压力灵敏度建模的参数。

储层压力的变化范围为- 500 PSI至+ 500 PSI，预计的P波速度的变化为1.67% 至2.05%。考虑到监控压力测量值(2006)为2150 PSI，储层压力变化范围是+ 250至- 250 PSI，压力变化对四维地震差异的影响较小，因此在研究中可忽略不计。描述幅度差变化与有效压力变化关系的2 D综合模型，如图2所示。

表1 ：压力灵敏度建模所需参数

图2 压力扰动与振幅差的关系图

4D振幅差

在压力的变化导致四维地震的变化可忽略不计的假设下，振幅的变化(Mon-Base)可归属为饱和度的变化。地震振幅的变化可分为以下两种类型：

类型1，正幅度差，水取代油

类型2，负幅度差，气取代油

图3反映了振幅幅度差（原始-动态）示意图与所研究的储层砂体的对应关系。图示中，在临近注入井区域，可明显观察到指示水淹面积的4D正振幅差。

图3振幅幅度差（原始-动态）示意图

饱和度变化的估测

检测到因多年来的开发和注入操作引起的饱和度变化，对包括加密井和注入井的优化、布局在内的油藏管理决策而言，是一个至关重要的信息。品质好的4D地震可为饱和度随时间的变化提供有价值的信息支持，尤其是在井间区域特别改变。

一般地，4维地震定量分析工作流程涉及经反演将叠前/后4D地震体转换成层状属性（如声阻抗）并分析与压力和饱和度变化相关的4D阻抗异常。在文中PCSB的例子中，考虑到压敏分析观察，监测到的4D变化建模主要是基于饱和度变化。实施饱和度变化定量估算的模型的工作流程（图4）是综合测井和原始、动态地震的阻抗来定量估算饱和度的变化。主要的输入量为原始饱和度模型、孔隙度、原始和动态地震阻抗卷。这些输入量是用于训练神经网络以通过现场的检测器监测原始、动态地震间的饱和度变化（ΔSw）。通过调控好的神经网络，饱和度变化模型可通过使用四维地震、原始Sw和孔隙度模型创建。而后，监测饱和度模型，依据原始饱和度模型和饱和度的变化（ΔSw）得以创建。

图4据四维地震估算饱和度变化的工作流程图

研究区自2001投入生产。目前有13口生产井，配套六口外设注入井以保持地层压力。原始Sw模型源于原始的动态模型。井孔隙度中，为提高横向分辨率，配给一集成的3D孔隙度模型以地震波阻抗。原始、动态地震的差异通过彩色反转（兰开斯特等，2000）技术检测。集成在工作流程中的饱和度模型测量可应用于10口井。

所有的输入都用来训练神经网络，目的是从阻抗变化、原始水饱和度和孔隙度量值上，监测饱和度变化。图5为一剖面，图中表示了通过实施四维定量分析，