国际非常规油气勘探开发大会.ppt

中国石油大学中国石油大学(华东华东)中国石油大学中国石油大学(华东华东)20112011年年7 7月月4 4日日报告人：杜启振报告人：杜启振多分量联合成像技术多分量联合成像技术THEINTERNATIONALUNCONVENTIONALOIL&GASCONFERENCEINQINGDAO,CHINA(IUOGC)中国石油大学中国石油大学(华东华东)储层描述及流体识别困难储层描述及流体识别困难 强非均质性和各向异性强非均质性和各向异性 裂缝地震响应特征复杂裂缝地震响应特征复杂前前 言言针对针对碳酸盐岩裂缝油气藏碳酸盐岩裂缝油气藏球物理勘探关键技术开展研究球物理勘探关键技术开展研究野外裂缝露头野外裂缝露头CG203CG203CG203CG203CG201CG201CG201CG201CG20CG20CG20CG205 5 5 5CG20CG20CG20CG20CG202CG202CG202CG2022.781.841.702.300.71fracturedensitydistribution 灰岩潜山油藏剖面图灰岩潜山油藏剖面图纵波地震记录纵波地震记录中国石油大学中国石油大学(华东华东)n 裂缝性油气藏勘探裂缝性油气藏勘探关键技术问题关键技术问题前前 言言地震成像地震成像裂缝储层流体识别裂缝储层流体识别裂缝地震响应特征模式裂缝地震响应特征模式复杂构造准确成像复杂构造准确成像裂缝裂缝储层储层及流体地球物理识别及流体地球物理识别两项业务需求、三项关键技术两项业务需求、三项关键技术纵波地震记录纵波地震记录中国石油大学中国石油大学(华东华东)（一）裂缝等效介质模型建立（一）裂缝等效介质模型建立（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法研究内容研究内容中国石油大学中国石油大学(华东华东)（一）裂缝等效介质模型建立（一）裂缝等效介质模型建立（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法研究内容研究内容中国石油大学中国石油大学(华东华东)（一）裂缝等效介质模型建立（一）裂缝等效介质模型建立研究背景研究背景V1、1V2、2声波介质（砂、泥岩）地震模型声波介质（砂、泥岩）地震模型存在的科学难点：存在的科学难点：如如何何利利用用裂裂缝缝的的众众多多参参数数(倾倾角角、开开度度、密密度度、延延伸伸长长度度等等)准准确确描述裂缝储层？描述裂缝储层？张裂缝张裂缝倾角、倾角、开度、开度、密度、密度、切深、切深、中国石油大学中国石油大学(华东华东)提出的研究思路：提出的研究思路：针对裂缝性油气藏，进行针对裂缝性油气藏，进行地球物理地球物理简简化，化，建立相应的建立相应的裂缝等效介质模型裂缝等效介质模型，采用，采用波场模拟方法波场模拟方法获得获得正演记录正演记录，分析地震波，分析地震波场，为地震勘探提供指导。场，为地震勘探提供指导。（一）裂缝等效介质模型建立（一）裂缝等效介质模型建立中国石油大学中国石油大学(华东华东)裂缝介质裂缝介质（定向裂缝）（定向裂缝）六方各向异性介质六方各向异性介质孔隙介质孔隙介质多孔双相介质多孔双相介质裂缝裂缝-孔隙介质孔隙介质是地震波传播理论研究的是地震波传播理论研究的重要课题重要课题是油气产业部门需要解决的是油气产业部门需要解决的难点问题难点问题裂缝性油气藏裂缝性油气藏oyzx裂裂缝缝面面裂缝裂缝-孔隙介质模型的建立孔隙介质模型的建立中国石油大学中国石油大学(华东华东)裂缝裂缝-孔隙介质模型的建立孔隙介质模型的建立创新性工作：创新性工作：应力应变关系：应力应变关系：在岩石骨架的弹性系数在岩石骨架的弹性系数 中引入裂缝孔隙中引入裂缝孔隙度度 ，在孔隙流体的流固耦合系数，在孔隙流体的流固耦合系数 中引入基质孔隙度中引入基质孔隙度 ；运动平衡关系：运动平衡关系：基于油气藏开发的基于油气藏开发的等效连续介质渗流理论等效连续介质渗流理论，在在运动平衡方程中引入裂缝渗透率运动平衡方程中引入裂缝渗透率 和基质渗透率和基质渗透率 ；利用动力学的基本定律，建立了利用动力学的基本定律，建立了双孔双渗双孔双渗的的裂缝裂缝孔隙介质模孔隙介质模型型，其数学表达式为，其数学表达式为:中国石油大学中国石油大学(华东华东)cg208cg208井井背斜倾末端：（582964.9 582964.9 4204956.1 4204956.1）富台潜山过车古208井地震成果剖面Cg208井井富 台 潜 山 模 型 剖 面裂缝裂缝-孔隙介质模型的建立孔隙介质模型的建立中国石油大学中国石油大学(华东华东)cg208cg208井井对潜山三维叠前地震道集进行了处理，并同模型记录进行了对比，有效识别叠前道集上的裂缝反射信息。对潜山三维叠前地震道集进行了处理，并同模型记录进行了对比，有效识别叠前道集上的裂缝反射信息。背斜倾末端：背斜倾末端：炮点在炮点在cg208井井模拟记录模拟记录认识：认识：根据模拟记录中裂缝反射特征为从叠前道集中对裂缝反射波进行识别提供了可能。根据模拟记录中裂缝反射特征为从叠前道集中对裂缝反射波进行识别提供了可能。对从叠前道集中对从叠前道集中进行裂缝信息的识别和裂缝属性的提取具有指导意义。进行裂缝信息的识别和裂缝属性的提取具有指导意义。（582964.9 582964.9 4204956.1 4204956.1）Cg208井井Cg208井井Source(583000,4205361);7Source(583000,4205361);7thth Receiver(582900,4204961);Cg208 Receiver(582900,4204961);Cg208井井(582964,4204956)(582964,4204956)炮点在炮点在cg208井实际炮记录局部放大图井实际炮记录局部放大图模拟记录局部放大图模拟记录局部放大图裂缝裂缝-孔隙介质模型的建立孔隙介质模型的建立中国石油大学中国石油大学(华东华东)紧致交错网格有限差分法波场模拟紧致交错网格有限差分法波场模拟创新性工作：创新性工作：采用紧致交错网格差采用紧致交错网格差分格式解决频散问题分格式解决频散问题一阶导数十阶精度紧致交错一阶导数十阶精度紧致交错 差分格式差分格式 ：导数值：计算点：函数值波场数值模拟需要对波动方程进行高阶交错网格有限差分，波场数值模拟需要对波动方程进行高阶交错网格有限差分，而该过程的而该过程的离散化离散化和和有限化有限化产生了数值频散问题：产生了数值频散问题：数值频散数值频散(Fei,T.(Fei,T.,1995),1995)中国石油大学中国石油大学(华东华东)紧致交错网格有限差分法波场模拟紧致交错网格有限差分法波场模拟差差分分精精度度波数波数紧致交错网格差分格式，偏离精确值较小，近似精度高。中国石油大学中国石油大学(华东华东)Marmousi II 模型纵波模型纵波速度速度 Marmousi II 模型横波速度模型横波速度 Marmousi II 模型密度模型密度x xz z模型左边（模型左边（3000m3000m处）激发处）激发 紧致交错网格有限差分法波场模拟紧致交错网格有限差分法波场模拟x xz z模型中间（模型中间（8500m8500m处）激发处）激发中国石油大学中国石油大学(华东华东)建立了裂缝建立了裂缝-孔隙介质模型，形成了紧致交孔隙介质模型，形成了紧致交错网格有限差分正演模拟方法。错网格有限差分正演模拟方法。完善了各向异性介质和孔隙介质地震波传播完善了各向异性介质和孔隙介质地震波传播理论，初步揭示了裂缝性油气储层的地震波理论，初步揭示了裂缝性油气储层的地震波场传播机理，用以指导裂缝性储层勘探。场传播机理，用以指导裂缝性储层勘探。（一）地球等效介质模型建立（一）地球等效介质模型建立中国石油大学中国石油大学(华东华东)（一）裂缝等效介质模型建立（一）裂缝等效介质模型建立（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法研究内容研究内容中国石油大学中国石油大学(华东华东)存在的科学难点：存在的科学难点：地震波场包含纵波、横地震波场包含纵波、横波、转换波，区别于常规纵波、转换波，区别于常规纵波勘探，如何处理和解释多波勘探，如何处理和解释多波多分量地震资料？波多分量地震资料？多波多分量地震勘探的优势多波多分量地震勘探的优势获得的信息比常规地震勘探更加丰富获得的信息比常规地震勘探更加丰富更精细的构造成像更精细的构造成像识别真假亮点，直接寻找油气藏识别真假亮点，直接寻找油气藏研究各向异性、探测裂隙发育分布研究各向异性、探测裂隙发育分布（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法研究背景研究背景中国石油大学中国石油大学(华东华东)1）处理方式虽然简单易于实现，但在波场外推过程中）处理方式虽然简单易于实现，但在波场外推过程中不能很好地不能很好地保持地震波的弹性矢量性质保持地震波的弹性矢量性质；2）时间域纵波、转换波成像剖面时间域纵波、转换波成像剖面上同一层位到达时间的不一致性上同一层位到达时间的不一致性带来了带来了解释对比的困难解释对比的困难。常规做法：常规做法：转换波转换波转换波成像剖面转换波成像剖面多分量地震资料多分量地震资料波场分离波场分离纵波纵波标量偏移方法标量偏移方法纵波成像剖面纵波成像剖面标量偏移方法标量偏移方法解释结果解释结果解释结果解释结果存在的问题：存在的问题：（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)n在成像方法方面，逆时偏移是地震偏移方法的重要发展。在成像方法方面，逆时偏移是地震偏移方法的重要发展。逆时偏移逆时偏移基于全波方程基于全波方程，全波方程允许波在全方位传播，因而不存在倾角限，全波方程允许波在全方位传播，因而不存在倾角限制，并且是对所有波的现象的真实模拟。制，并且是对所有波的现象的真实模拟。声波方程逆时偏移开始进入商用领域（声波方程逆时偏移开始进入商用领域（YuZhang，2008）（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法BP模型中国石油大学中国石油大学(华东华东)提出的研究思路：提出的研究思路：不做波场分离，联合使用多分量地震记录不做波场分离，联合使用多分量地震记录进行正向延拓和逆时外推，建立弹性矢量波场进行正向延拓和逆时外推，建立弹性矢量波场多分量联合逆时深度偏移算子用于成像。多分量联合逆时深度偏移算子用于成像。（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)多分量联合成像方法流程图多分量联合成像方法流程图多波偏移速度场多波偏移速度场正演外推算子正演外推算子逆时外推算子逆时外推算子成像条件建立成像条件建立多波多分量联合逆时偏移成像多波多分量联合逆时偏移成像多分量共炮点道集多分量共炮点道集低波数假象压制低波数假象压制特点：特点：n输入多分量共炮输入多分量共炮点道集，无需波点道集，无需波场分离场分离n多分量道集中包多分量道集中包含的纵横波信息含的纵横波信息耦合在一起进行耦合在一起进行沿拓，做到了多沿拓，做到了多波联合波联合（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)基于弹性波一阶速度应力方程推导了基于弹性波一阶速度应力方程推导了多分量联合多分量联合的弹性波场的弹性波场正向正向外推外推（炮点到反射点）和（炮点到反射点）和逆时延拓逆时延拓（接收点到反射点）算子。（接收点到反射点）算子。正演外推算子正演外推算子逆时外推算子逆时外推算子（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)逆时外推中，地震记录同相轴骤然变化会在偏移中产生干扰。逆时外推中，地震记录同相轴骤然变化会在偏移中产生干扰。吸收层的布置吸收层的布置：在计算区域内外同时布置在计算区域内外同时布置PMLPML吸收层吸收层计算区域地表 吸收层内的逆时外推算子吸收层内的逆时外推算子 非吸收层内的逆时外推算子非吸收层内的逆时外推算子 参见：参见：DuQi-zhen,SunRui-yan,QinTong,etal.APPLIEDGEOPHYSICS,2010,7(2)88-95（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)n成像条件：互相关成像条件成像条件：互相关成像条件n把具有相同时间、相同位置的震源把具有相同时间、相同位置的震源S S与检波与检波R R波波场进行零延迟互相关求和形成反射界面。场进行零延迟互相关求和形成反射界面。n该过程既利用了震源波场和检波波场的时间信该过程既利用了震源波场和检波波场的时间信息，又用到了振幅信息，保证了成像结果息，又用到了振幅信息，保证了成像结果准确准确性性。（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)n单炮成像基于照明补偿的互相关成像条件单炮成像基于照明补偿的互相关成像条件(Costa et al.,2008)；n最终成像结果将单炮成像结果相加求得。最终成像结果将单炮成像结果相加求得。（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法PP波波PS波波SP波波SS波波中国石油大学中国石油大学(华东华东)PP imagePP image+Laplace filtern上图：上图：PP波成像结果及其波数谱，可见强能量出现在零波数附近，成波成像结果及其波数谱，可见强能量出现在零波数附近，成像结果被低波数噪音所污染；像结果被低波数噪音所污染；n下图：经过下图：经过Lapalce滤波后的成像结果及其波数谱，可见构造成像结滤波后的成像结果及其波数谱，可见构造成像结果低波数噪音已被压制。果低波数噪音已被压制。（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)纵波纵波成像结果成像结果Ipp转换横波转换横波成像结果成像结果Ips转换纵波转换纵波成像结果成像结果Isp横波横波成像结果成像结果Issn成像结果准确，特别是纵波成像结果准确，特别是纵波、转换横波振幅保真性较好。转换横波振幅保真性较好。n成像结果物理意义明确，并且反映了丰富的地质信息。成像结果物理意义明确，并且反映了丰富的地质信息。（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)Marmousi II 模型模型纵波纵波转换横波转换横波n3条大断裂准确成像，断点清晰条大断裂准确成像，断点清晰；n灰灰岩岩背背斜斜和和最最底底部部的的砂砂岩岩背背斜斜从从构构造造上上准准确成像；确成像；n两侧简单构造准确成像；两侧简单构造准确成像；n左侧左侧小砂岩气藏小砂岩气藏位置范围准确可靠。位置范围准确可靠。n逆时偏移成像结果与模型准确一致，振幅逆时偏移成像结果与模型准确一致，振幅保真性较好保真性较好。（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)R.R Lu,P.Traynin,and J.E.Anderson.SEG Expanded Abstracts 28,2799-2803(2009)纵波成像结果纵波成像结果弹性纵波成像逆弹性纵波成像逆时偏移结果比较时偏移结果比较:1）在）在低频噪声压低频噪声压制制效果方面本方效果方面本方法优越；法优越；2）构造）构造成像精度成像精度及及保幅性保幅性方面本方面本方法优越。方法优越。（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)BP盐丘模型（中间部分）盐丘模型（中间部分）（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)RTM（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)n基于基于弹性波场多分量联合处理方法弹性波场多分量联合处理方法开展了弹性开展了弹性波场逆时深度偏移成像理论和方法的研究。波场逆时深度偏移成像理论和方法的研究。n本研究是裂缝性油气储层准确成像和解释的有本研究是裂缝性油气储层准确成像和解释的有效手段，也为多波多分量地震资料处理引领了效手段，也为多波多分量地震资料处理引领了方向方向。（二）多分量联合成像方法（二）多分量联合成像方法中国石油大学中国石油大学(华东华东)谢谢 谢谢THEINTERNATIONALUNCONVENTIONALOIL&GASCONFERENCEINQINGDAO,CHINA(IUOGC)