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1、地震新技术、新方法在油藏管理中的应用井中地震VSP井间地震微震监测随钻地震,VSP-垂直地震剖面Vertical Seismic Profiling,基本原理,VSP的解释与应用,VSP资料处理,基本原理管套波电缆波套管波,VSP模型的合成记录,VSP 资料处理,1.二维滤波 2.时移校正 3.垂直叠加,VSP的解释与应用1 确定反射层位2 求取准确的平均速度3 确定多次波及来源4 提取反褶积因子5 填补地震剖面中难以获得地震资料的空白段6 预测井底反射层的深度7 横向预测8 研究井旁复杂构造和地质体9 利用纵横波同时记录研究岩性和介质的各向异性10 油气检测11 计算反射界面的倾角,井间地震
2、井间地震技术是在井中激发地震波，在另外一口相距一定距离的井中接收地震波场，并利用记录下来的地震波场进行一系列完善的处理解释，以获得井间地质剖面的地震勘探新技术。,井间地震井间层析成象Seismic Tomography井间反射波成象Crosswell Seismic Imaging。,80年代初产生的井间层析的原理来自医学X-射线层析。90年代初在井间层析的基础上，吸收VSP和地面地震反射法的思想以及数字处理方法，从而建立了井间高分辨率反射波成象方法,井间地震层析成像 层析成像(Computerized Tomography 简称CT)：从一个物体外部检测到的投影值（内部值的积分）来寻找物体内
3、部值的分布。层析成像在许多领域获得了广泛应用，尤其是在医疗中。早在1917年层析成像的理论就由Radon证明了。但是地球物理层析成像还是近三十年来的事，其应用和效益正在迅速发展。,井间地震层析成像 层析成像研究最早是Bios 等（1972）倡导的，他们利用井间地震数据来推测速度分布。1979年Dines和Lyt1e第一次公开发表了层析成像的论文Computerized Geophysical Tomography。1984年54届SEG年会层析成像分会后，地震层析成像在勘探地球物理界变得更加广泛，Bishop等1985年出版了反射层析成像论文。这项工作表明层析成像速度比常规处理获得的速度更精确
4、，可以得到更真实的速度剖面。从此以后出现了大量关于ST（Seismic Tomography）的文献。,井间地震反射成象 井间地震反射成象是在井间层析的基础上，由VSP一CDP发展而来。所以90年代初Steward等人称井间地震反射成象为XSPCDP，其原理与处理方法均与VSP一CDP很相似。主要利用续至波信息，进行波场分离及反射波偏移成像。,井间地震反射成象 续至波场是井间地震波场的主要组成部分，含有丰富的地质信息。因而从续至波场中提取出有效地质信息成为井间地震资料处理的中心。续至波的处理越来越受到重视。续至波场的处理不但包括一些常规的处理，还包括井间地震特有的波场分离和反射波场偏移成像。,
5、井间地震的应用1 稠油热采2 用于地震波场解释3 用做储层连通性填图4 利用井间地震寻找气藏5 可获得速度曲线，振幅衰减曲线，地层品质因子，弹性参数，地层传递函数，地震各向异性等储层地震地质及岩石物理参数。6 用井间地震在工程地质中寻找裂隙。7 进行井间及井旁侧向调查，为开采提供老井开“天窗”的层位、方向及最佳张角,稠油热采包括蒸汽驱和热驱等。蒸汽所到的部位地震波速度下降15至35。因为地震波随着地层中温度升高而下降，所以利用井间层析研究蒸汽到达前缘可解决一系列开发问题。室内试验表明，含油岩石温度上升100C，地震波速度降低2030。井间地震能够可靠地测出并能用图象显示这种变化，给油藏管理提供
6、信息，提高采收率。此外，还能监视CO2驱的变化。,地震波场解释利用常规的VSP桥式对比图、多次波界面及导波层位，转换波形成界面及特有的高分辨资料进行井旁构造成像及层序地层分析。,储层连通性填图 RCM-Reservior connectivity maps可以测量和确定储层的特征，例如单个河道砂岩，自然裂隙、连通性和封堵。估算垂直渗透性、垂直裂隙。,地震“连通图”解释储层特征,微震技术Microseismic monitoring微地震的采集微地震的处理微地震的应用,微震监测又称无源地震监测，或被动地震监测，经常成功地应用于地热开发，监测水动力压裂作业和模拟，追踪流体的运移，确定开发井的目标及
7、帮助描述断层。由于在含烃环境中该项技术的应用存在一些技术问题，如地震检波器的性能和布设问题，因而微震监测在石油工业中的推广应用进展缓慢。目前这些技术难题大部分已经得到解决，加上其分辨率高，覆盖范围广，且成本收益比很低，应用微震监测技术进行油藏描述已越来越受到人们的重视。,在石油工业中广泛应用微震技术的时代已经来临，其主要的技术难题已攻克，该技术已经朝着永久监测系统的方向发展，即把它作为完井作业的一部分永久性地安放在油井中，从而使“深部观测”（Deeplook）概念融入未来的开发技术中；现代石油工业比以往任何时候都更加开放，更加积极地采用新技术，特别是在3D地震反射并非总能解决所有问题情况下，应
8、更加重视新技术。,微地震监测可以补充时移地震勘探不足，如有天然气存在时，不能有效实施反射地震进行油藏成图，这时便可采用微震监测。Johnston等人（l992）和Lee等人（1995）提出微震监测可用来校正时移地震勘探并提供实时的水动力和地质力学过程的图像。若实现微地震与时移地震的有效联系，微震处理能描述油藏的变形过程，诸如震动发生的部位、幅度、聚集点及主应力场；能对介于井孔成像和三维地震成像之间的断层的活动和传导性断裂成像。,微地震的采集,微震勘探分两大类：临时的勘探和永久性的勘探。临时的勘探又分两类：永久性勘探体系的先导性研究，及岩屑回注或压裂类的短期作业的监测。目前在陆上和海上都可进行日
9、常临时微震勘探，但在海上进行永久性监测仍存在许多问题，如检波器布设、连接及使用寿命。在没有进行临时性监测的情况下，直接进行永久性监测是不正常的。,在没有进行过微震监测的油田安放永久性井下检波器之前，应进行详细的设计研究。需要解决的主要问题包括：（1）监测网格设计；（2）评价微地震在油藏管理中的作用；（3）硬件技术规范。,微震检波器网格性能的数值模拟可以解决以下问题：分辨注采层位所要求的定位精度，探测震动的灵敏度及破裂面的方向。使用基于遗传算法的软件，能在成本目标上实现检波器的最佳分布。然后对得到的油藏管理信息进行评价，这包括：（1）与开采注入相关的可能的微地震断裂机理评价，如走向或倾向滑动剪切
10、；（2）与单个油藏工程相关的微震事件；（3）对诱发微震活动的作业参数进行评价，如泵排量和泵压。,微地震的处理,通过分析微地震事件以获取事件的发生率，评价油藏作业范围内诱发地震的空间分布。最终处理常常由服务公司进行，一般涉及到采用二维或三维射线追踪方法地震定位；震源参数评价，包括幅度、震源半径、静应力降等；应用先进处理技术（如压平collapsing技术）进行精确定位。,综合微震资料与现有的油藏资料及模拟软件，协助解释和监测油藏是一个快速发展的技术领域。它要求作业人员和处理人员密切协作。三维地震处理技术的发展已经促使众多专家为综合地震和其他油藏数据提供软件支持，可以预期综合微地震资料和油藏数据的
11、软件的研制也将会快速发展。,微地震的应用,微地震监测的试验及实际应用表明，该技术可用于油藏管理的如下几个方面：1.识别引起储层分区或过早见水的流动通道和断层构造；2.识别裂缝储层流体流动各向异性并确定井位；3.提供流体压力前缘移动的实时三维监测4.帮助确定新的注/采井位；5.识别潜在的井眼不稳定性的区域；6.建立油藏预测模型；,这是微震识别各向异性并确定新井的例子。图上显示了深度间隔为1150ft的5个深度切片，开始深度为6900ft，有很强的各向异性流动，横向范围大约3000ft，这是由于在套管鞋之下2500ft的裸眼段注水引起的微震。随着油藏深度增加，流体流动方向趋于明显，根据监测资料的分
12、析成功地确定第二口井。,随钻地震-SWDSeismic While Drilling,随钻地震的原理随钻地震的资料处理随钻地震的解释应用随钻地震的发展前景,随钻地震的原理 SWD是用钻井过程中钻头产生的自然振动作为井下震源，通过安装在钻柱/方钻杆/顶驱装置上的一个地震加速度检波器和埋置在井旁地面的一组检波器，分别接收沿钻柱向上传播的导频信号和沿地层向上传播的信号。并通过去噪处理及比较两种信号，计算地震速度，绘制地震图像。,根据随钻地震资料，可知道钻头所在的工作位置，实时确定钻头所在的地层和钻头前方的地层，识别地层岩性及变化，识别地层界面、断层和裂缝带，预测地层压力带等，为优化钻井作业和提高钻井
13、效率提供资料。SWD又称为反向VSP（逆VSP）。由于SWD技术检波器分散布置在地面，震源在井中激发，因而多井源距观测资料采集的效率较常规 VSP采集方法得以提高。,国外许多石油公司对随钻地震技术进行了深入研究和试验。以AGIP和OGS公司联合设计研制的SEISBIT为代表，在数据采集处理，解释应用方面取得了重要认识。SEISBIT最新研制技术不仅可以进行单井，而且可以进行井间观测。在数据的重定向及波场分析，偏振分析与重定向，辐射模式分析，各向异性研究，以及SV速度层析成像等方面都取得了进展。,国内（张绍槐）对随钻地震技术原理、处理方法、计算机的仿真、自适应模拟等方面的研究，取得了一些成果。并
14、进行了初步试验，获得了随钻地震观测的有效信号。通过对其特征、干扰波分布及现有采集、处理设备对有效数据的适应能力等基础数据分析，为随钻地震建立一套一体化的实时数据采集、处理与分析的动态监控实用系统奠定了基础。,随钻地震的基本原理,野外资料采集,钻头体波传播示意图,随钻地震资料处理流程,随钻地震的资料解释应用 随钻地震获得的信息有：地震波的旅行时间、传播方向、频率、相位、极性、偏振等。它们反映岩层的波阻抗、反射系数、衰减、层速度、泊松比、各向异性等物理特征，也是岩层的地球物理特征，根据岩层的地球物理特征可以得到以下应用：,1.随钻地震实时井深、钻头位置和井身轨迹测量,随钻地震剖面确定钻头位置,识别
15、及预测反射层下图为与上图同一随钻地震的走廊叠加剖面（随钻地震测量经反褶积后得到的上行波及相应的地震剖面）。记录深度区间为4220m至4780m。两边是过井的参考地震剖面。,随钻地震资料预测钻头下方地层,图中走廊叠加剖面的横坐标为钻头深度，纵坐标是地震纵波传播时间。在走廊叠加剖面中 3.32s左右存在一个连续性很好的同相轴，结合井旁的参考地震剖面，解释为目的层白云岩的顶部。根据地震纵波传播速度的假设，将钻遇地震层序时间预测值转换成深度，当钻头深度为4780m，预测白云岩深度为5065m，实际表明白云岩顶部埋深为 5050m，两者深度误差为6。,地层参数研究与预测 钻头信号的形成取决于钻头类型、钻
16、井方式、井眼结构、钻具动力、转速，以及地层性质等因素。井口参考信号是研究正钻地层的重要信息，经过现场实时处理，可以从地震波的传播时间、传播方向、频率、波形、极性、偏振等信息中获得地层的纵波和横波的传播速度、泊松比、能量衰减等，估算岩石类型、岩石孔隙度、孔隙压力和其它声学敏感的岩性参数。,随钻地震可得到的实时速度资料，对声波测井资料进行校正，从而实现测井与速度的一致性；可以预测地层孔隙异常压力；下图为随钻地震数据计算的时差资料。图中显示高压岩层始于2500m左右。预测资料为下一步安全钻井提供了参考信息。,随钻地震资料预测地层压力,高压岩层,SEISBIT系统中的横波分裂，横波分裂在检波器与钻头位
17、置相同的地方最大,水平向横波,垂向横波,随钻地震现状及发展现状及存在问题前景及展望,随钻地震现状及存在问题 1.钻头类型 目前使用牙轮钻头，有些作业公司用双中心PDC钻头也取得了成功。普通PDC钻头无疑能将声能辐射到地层中，但它们几乎不会在钻柱中产生轴向振动，因而也就没有有用的地震加速度检波器信号同地面地震检波器信号或海洋地震检波器信号进行交叉对比。,2震源的可变性 由于震源依赖于钻井参数、岩性及钻头状态，所以震源可随深度而变，这会给垂直地震剖面处理带来一些问题。3水平井 尽管该技术已被成功地用于井斜高于650的定向井，但对于井斜角更大的定向井以及水平井会给通过钻柱向上传输信号带来一些问题，因
18、为信号会随着紧贴井壁的钻杆长度的增加而不断衰减。水平井几乎没有纵波能量直接向上传播到地面。,4噪音 钻头地震传感器也可检测出钻机噪音。尽管现在已经有了消除这种噪音的技术，但其噪音总是比普通井眼地震勘探的噪音大。5.岩性 在大多数岩石中均可采集到有效的数据。在未固结的地层中，数据的质量一般较差，特别是采用低钻压控制机械钻速时(小于5t）。,随钻地震前景及展望 随钻地震震源是位于井底的钻头，所以信息采集和识别精度基本不受井深影响，在深井井段有明显优势。且随钻地震不仅不影响钻井的正常工作，而且能为优化钻井提供有用信息。随钻地震也不需要专门的井下仪器，只需在钻杆的顶部安装传感器和在井场附近的地表埋置常
19、规检波器就可进行随钻测量和现场实时处理，在井场就可以得到钻井决策的地震资料。,随钻地震前景及展望 也可以在远离井场的信息处理中心进行精细处理。为石油勘探、钻井工程和油田开发提供重要信息。随钻地震技术可以降低钻井成本，提高勘探开发综合经济效益。因此，越来越多的公司开始试用这项技术。Agip公司、BP公司和Chevron公司均积极地参与开发和应用该技术。,休斯敦 Chevron 公司的钻井顾问MikeTweedy 说：“声能极为丰富，是人们最了解的绘制钻头前地层剖面图的方法。声能可用来发现钻柱问题，为定向钻井导向，测量井筒以外的地层应力，以及跟踪储集层的流体、温度和应力变化情况。最佳的选择就是在钻井过程中，在地震图上标出钻头的位置，更新地层模型，改进钻井设计。我们不能设想将来在没有绘制钻头前地层剖面图的这些工具的情况下如何钻井。”,
