Liu Jiong1,2 Wei Xiucheng1,2 Chen Tiansheng1,2
(1. Instituto de Investigación de Exploración y Desarrollo del Petróleo de Sinopec, Beijing 100083;
2 .Sinopec Laboratorio clave de tecnología sísmica de ondas múltiples, Beijing 100083)
Resumen La tecnología de análisis AVO tradicional se basa en la teoría de la ecuación de Zoeppritz de ondas elásticas, que no tiene en cuenta las características de dispersión del medio real. Pruebas recientes han demostrado que en rocas de formación que contienen petróleo y gas, la velocidad de propagación de las ondas sísmicas está relacionada con la frecuencia; donde el contenido de fluido es mayor, el grado de dispersión de las ondas sísmicas es mayor; La dispersión de los embalses que contienen agua es mayor que la de los embalses que contienen agua. Por lo tanto, la dispersión de la velocidad sísmica puede servir como marcador para la identificación de fluidos. Este artículo deduce un nuevo método AVO de variación de frecuencia basado en investigaciones anteriores y aplica este método a datos sísmicos tridimensionales de Fenggu para la predicción de petróleo y gas. Los resultados de la comparación de la inversión AVO de variación de frecuencia y el registro de pozos muestran que los lugares con grandes gradientes de dispersión de ondas longitudinales tienen una buena correspondencia con áreas de yacimientos subterráneos de petróleo y gas de alta calidad. Por lo tanto, el método AVO de variación de frecuencia propuesto en este artículo se puede utilizar para. detectar yacimientos subterráneos reales de petróleo y gas.
Palabras clave Inversión AVO dependiente de la frecuencia
Predicción de yacimientos subterráneos de petróleo y gas mediante
Inversión AVO dependiente de la frecuencia
LIU Jiong1, 2 , WEI Xiucheng1, 2, CHEN Tiansheng1, 2
（1.Instituto de Investigación de Exploración y Producción, SINOPEC, Beijing
1 00083, China 2.Laboratorio clave de sísmica de múltiples componentes<; /p>
Technology, SINOPEC, Beijing 100083, China)
Resumen El análisis AVO tradicional se basa en la ecuación de Zoeppritz de la teoría de ondas elásticas y no tiene en cuenta la dispersión sísmica en los medios reales. Experimentos recientes muestran que la velocidad de la onda sísmica está relacionada con la frecuencia en las rocas, incluido el petróleo y el gas. Cuanto mayor es el contenido de fluido local, más se dispersa la onda sísmica. La dispersión en los estratos con petróleo y gas es mayor que en los que tienen agua. Por lo tanto, la velocidad sísmica La dispersión puede ser un marcador de identificación de fluidos. Sobre la base de estudios previos, en este artículo se deduce una nueva inversión AVO dependiente de la frecuencia, y la inversión se aplica a los datos sísmicos 3D de Fenggu para predecir yacimientos de petróleo y gas. entre inversión y log indicó que los lugares con un gran gradiente de dispersión de la onda P corresponden a yacimientos de petróleo y gas. Por lo tanto, la inversión AVO dependiente de la frecuencia se puede utilizar para detectar yacimientos de petróleo y gas subterráneos.
Palabras clave dispersión ; AVO; dependiente de la frecuencia; detección de petróleo y gas
La tecnología de análisis AVO actual se basa en la teoría de la ecuación de Zoeppritz de ondas elásticas. En la teoría de las ondas elásticas, la velocidad de las ondas sísmicas no cambia con la frecuencia. Sin embargo, la teoría reciente de la física de las rocas sísmicas y la exploración real han demostrado que las rocas subterráneas reales son viscoelásticas, especialmente cuando la formación contiene fluido, lo que provocará que las ondas sísmicas se dispersen y varíen. grados de atenuación.
La tecnología AVO elástica actual no tiene en cuenta las características de dispersión del medio real.
La dispersión sísmica a menudo complica las comparaciones entre registros sísmicos, sónicos y mediciones petrofísicas de laboratorio, pero también revela detalles sobre los espacios porosos y los fluidos porosos contenidos en las rocas. Por lo tanto, algunos estudiosos han comenzado recientemente a intentar utilizar las propiedades de dispersión de los terremotos para detectar depósitos subterráneos de petróleo y gas. Chapman et al. [1] estudiaron el efecto de la dispersión en el cambio de amplitud sísmica con compensación y verificaron el potencial de aplicar características de dispersión para detectar petróleo y gas en yacimientos. Wilson et al. [2] propusieron un método práctico de inversión AVO que varía en frecuencia y utilizaron el gradiente de dispersión de onda longitudinal obtenido por la inversión para predecir yacimientos subterráneos de petróleo y gas. Wu et al. [3] mejoraron la precisión de la inversión AVO variable en frecuencia de Wilson utilizando la tecnología de descomposición del espectro de señal de distribución pseudo-Wigner-Ville suave. Wang Haiyang y Sun Zandong [4] propusieron una fórmula mejorada de inversión AVO variable en frecuencia basada en la fórmula de inversión AVO elástica de Aki-Richard. Esta tecnología de inversión AVO de variación de frecuencia basada en el supuesto de medios viscoelásticos considera completamente la dispersión de velocidad causada por la viscoelasticidad de la formación real y puede detectar directamente yacimientos subterráneos de petróleo y gas, por lo que tiene una gran importancia teórica y práctica.
Este artículo propone un nuevo método de inversión AVO con variación de frecuencia basado en el método de inversión AVO con variación de frecuencia anterior, y aplica este método a datos sísmicos reales para predecir yacimientos subterráneos de petróleo y gas.
1 Teoría de la inversión AVO que varía en frecuencia
1.1 Conceptos básicos de la inversión AVO
Cuando las ondas longitudinales se propagan a la interfaz elástica, se produce la conversión del tipo de onda y la regeneración de energía. distribuir. Zeoppritz [5] utilizó la condición de contorno de desplazamiento continuo y tensión en ambos lados de la interfaz reflectante para obtener la relación entre el coeficiente de reflexión y el coeficiente de transmisión de ondas elásticas en la interfaz, el ángulo de incidencia y los parámetros elásticos del medio. Sin embargo, la forma de expresión del coeficiente de reflexión en la ecuación de Zoeppritz es compleja y su significado físico no es intuitivo. Aki y Richard [6] supusieron que los parámetros elásticos de las formaciones adyacentes cambiaron poco, ignoraron los términos de orden superior en la ecuación de Zoeppritz y derivaron una fórmula aproximada para el coeficiente de reflexión. Su expresión es la siguiente:
Teoría de la acumulación de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
En la fórmula: R representa el coeficiente de reflexión de la onda longitudinal; VP, VS, ρ y θ representan la velocidad promedio de la onda longitudinal, la velocidad de la onda de corte, la densidad y el ángulo de incidencia de las capas superior e inferior de la interfaz respectivamente; △VP, △VS y △ρ son la diferencia de velocidad de la onda longitudinal, la diferencia de velocidad de la onda de corte y la diferencia de densidad entre los medios superior e inferior.
Smith y Gidlow [7] sustituyeron la fórmula empírica de la relación entre la densidad de Gardner y la velocidad de la onda longitudinal en la ecuación de Aki-Richard y obtuvieron una fórmula de expresión aproximada, concretamente la ecuación de Smith-Gidlow. En la ecuación de Smith-Gidlow, la expresión del coeficiente de reflexión de la onda longitudinal es la siguiente:
Teoría de la acumulación de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
Usando la ecuación anterior (2), a través de diferentes ángulos El coeficiente de reflexión de la onda longitudinal puede invertir la variación de la onda longitudinal en la interfaz elástica y
1.2 Teoría de inversión AVO de frecuencia variable de Wilson-Wu
En las rocas de formación que contienen petróleo y gas, la velocidad de propagación de las ondas sísmicas está relacionada con la frecuencia. En términos generales, cuanto mayor es el contenido de líquido, mayor es el grado de dispersión de las ondas sísmicas; la dispersión sísmica de los yacimientos de petróleo y gas es mayor que la dispersión de los yacimientos acuíferos. Por lo tanto, la dispersión de la velocidad sísmica puede servir como marcador para la identificación de fluidos. Con base en esta consideración, Wilson propuso un método de inversión AVO específico que varía en frecuencia. Primero reorganizó la fórmula de Smith-Gidlow, luego extendió la fórmula al dominio de la frecuencia y finalmente obtuvo la frecuencia del coeficiente de reflexión mediante la expansión de Taylor, ignorando la alta. -términos de orden. Fórmula de expresión de dominio:
Teoría de la acumulación de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
Entre ellos, los coeficientes A (θ) y B (θ) son expresado de la siguiente manera:
Teoría de la acumulación de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
En la ecuación (3), Ia e Ib representan respectivamente las derivadas de la onda longitudinal y de corte tasas de cambio de velocidad con frecuencia (en lo sucesivo denominado gradiente de dispersión de onda longitudinal y gradiente de dispersión de onda de corte), su expresión es la siguiente:
Teoría de acumulación de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5). )
Ia e Ib reflejan el grado de dispersión de las ondas sísmicas en la frecuencia de referencia.
Y debido a que en lugares con mucho fluido y alta permeabilidad de fluidos, la dispersión de ondas sísmicas también es severa, Ia e Ib pueden usarse como atributos para predecir la situación de los fluidos subterráneos. Wu et al. utilizaron la tecnología de descomposición del espectro de señal de distribución pseudo-Wigner-Ville suave para mejorar la precisión de la inversión AVO de variación de frecuencia original de Wilson.
En la derivación de la fórmula de inversión AVO variable en frecuencia de Wilson-Wu, se supone que la relación de velocidad de onda transversal y longitudinal es una constante que no cambia con la frecuencia. Sin embargo, en los medios rocosos reales, dado que las ondas longitudinales y transversales cambian con la frecuencia, la relación de velocidad de las ondas transversales y longitudinales generalmente debería cambiar con la frecuencia. La suposición de Wilson y Wu de que la relación de velocidad de las ondas transversales y longitudinales no cambia con la frecuencia ignora esto. La relación de velocidad cambia con el depósito y la frecuencia. Este estudio cree que esta es una fuente importante del error de inversión AVO que varía en frecuencia de Wilson-Wu.
Utilizando el método Wilson-Wu, se realizó inversión AVO variable en frecuencia en una línea sísmica bidimensional con ciertos datos reales, y los perfiles Ia e Ib obtenidos se muestran en la Figura 1.
Figura 1. Resultados de la inversión AVO con variación de frecuencia de Wilson-Wu de una línea sísmica bidimensional real.
Se puede ver en la Figura 1 que el gradiente de dispersión de la onda de corte es muy grande. superando incluso el gradiente difuso de frecuencia de onda longitudinal. Las observaciones y teorías experimentales actuales muestran que la dispersión de las ondas transversales es muy pequeña. Por lo tanto, los resultados del gradiente de dispersión de onda de corte Ib obtenidos mediante la inversión AVO de variación de frecuencia de Wilson-Wu no son creíbles. A través del análisis, se cree que esto se debe principalmente a la suposición de que no cambia con la frecuencia en la fórmula de inversión (3).
1.3 Fórmula de inversión AVO de variación de frecuencia de Wang Haiyang y Sun Zandong
Wang Haiyang y Sun Zandong partieron de la fórmula de Aki-Richard y creyeron que el coeficiente de reflexión de la onda longitudinal y la velocidad sísmica son funciones de frecuencia, e introdujo La relación entre velocidad y densidad en la fórmula de Gardner es:
Teoría de la acumulación de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
Entre ellos, los coeficientes A1 (θ), B1 (θ), C1 La expresión de (θ) es la siguiente:
Teoría de formación de yacimientos de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
Luego use Serie de Taylor para expandir la ecuación (8) cerca de la frecuencia de referencia f0, ignorando los términos de frecuencia de orden superior de segundo grado y superiores, se obtiene la siguiente fórmula para la inversión AVO variable en frecuencia de este tipo de pozo:
Teoría de la acumulación de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
Entre ellos, el gradiente de dispersión de onda longitudinal Ia1, el gradiente de dispersión de onda longitudinal residual Ib1 y el gradiente de dispersión de onda de corte residual Ic1 son las cantidades que se determinará en la inversión. Sus expresiones son las siguientes:
Teoría de la acumulación de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
En el AVO de variación de frecuencia de Wang Haiyang y Sun Zandong. Fórmula de inversión (12), no solo las velocidades de las ondas longitudinales y transversales son funciones de la frecuencia, sino que también la relación de velocidades de las ondas transversales y longitudinales V también es una función de la frecuencia, por lo que la mejora No hay error causado por la suposición independiente de la frecuencia en la fórmula de inversión AVO variable en frecuencia de Wilson-Wu. Sin embargo, en la ecuación (12), los coeficientes B1 (θ) y C1 (θ) están relacionados linealmente, por lo que el resultado obtenido por inversión AVO de frecuencia variable usando la ecuación (12) no es único. Según esta fórmula, solo un cierto. El significado se puede obtener bajo el resultado de inversión óptimo, como la distancia más pequeña.
1.4 La nueva fórmula de inversión AVO variable en frecuencia propuesta en este estudio
A través del análisis de error de la fórmula de inversión AVO variable en frecuencia de Wilson-Wu, este estudio propone una nueva fórmula de inversión AVO variable en frecuencia. Variación de la fórmula de inversión AVO Fórmula de inversión AVO. Primero, el coeficiente de reflexión, la velocidad de las ondas longitudinales y transversales y la relación entre las velocidades de las ondas transversales y longitudinales en la fórmula de Smith-Gidlow (2) se consideran funciones de la variación de frecuencia, y luego se realiza la expansión de Taylor cerca de la frecuencia de referencia f0. La siguiente ecuación de frecuencia mejorada se puede obtener clasificando la fórmula de inversión AVO variable:
Teoría de la acumulación de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
Entre ellos, las expresiones de los coeficientes A2 y B2 son los siguientes:
Teoría de formación de yacimientos de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
Siguiendo el método de denominación en la fórmula de inversión AVO de variación de frecuencia de Wang Haiyang y Sun Zandong, este artículo llama a las cantidades Ia2 e Ib2 a determinar en la ecuación (16) respectivamente gradiente de dispersión de onda longitudinal y gradiente de dispersión residual mixto, sus expresiones son las siguientes:
Teoría de acumulación de petróleo y gas y tecnología de exploración y desarrollo (5)
Debido a la nueva fórmula de inversión AVO que varía en frecuencia (16) no introduce la suposición de que no cambia con la frecuencia, por lo que teóricamente la nueva fórmula es más precisa que la frecuencia de Wilson-Wu. Variando la fórmula de inversión AVO (3).
Y debido a que los coeficientes A2 y B2 en la nueva fórmula no están correlacionados linealmente, no hará que el resultado de la inversión de la fórmula de Wang Haiyang y Sun Zandong no sea único. Además, el gradiente de dispersión residual mixto es una función de las velocidades de las ondas longitudinales y de corte, y su significado no está muy claro. Por lo tanto, más adelante en este artículo, el valor del gradiente de dispersión de las ondas longitudinales se utiliza principalmente para predecir yacimientos subterráneos de petróleo y gas. .
2 Aplicación del método AVO variable en frecuencia en datos reales
Figura 2 Proceso de inversión AVO variable en frecuencia de datos reales
Para datos sísmicos reales, frecuencia- proceso de inversión AVO variable El proceso de inversión AVO variable se muestra en la Figura 2: Primero, a partir de los registros sísmicos previos al apilamiento finamente procesados (recopilaciones compensadas), las velocidades sísmicas se utilizan para extraer los datos de recopilación del ángulo previo al apilamiento necesarios para la frecuencia. inversión AVO variante; luego se utiliza la tecnología SPWVD (distribución pseudo-Wigner-Ville suavizada) para realizar la descomposición espectral en las recopilaciones de ángulos previas al apilamiento para obtener registros sísmicos de recopilación de ángulos divididos en frecuencia a diferentes frecuencias y luego se propone la nueva fórmula de inversión AVO con variación de frecuencia; en este artículo se utiliza para analizar los datos recopilados en ángulo dividido en frecuencia. El procesamiento se realiza para obtener los resultados del gradiente de dispersión de ondas longitudinales. Finalmente, se utiliza el principio de gran dispersión de ondas longitudinales en yacimientos de petróleo y gas para predecir áreas favorables de yacimientos de petróleo y gas; basado en los resultados del gradiente de dispersión de ondas longitudinales.
Este artículo utiliza la fórmula AVO de variación de frecuencia recientemente derivada y la combina con la tecnología de descomposición espectral SPWVD para realizar una inversión AVO de variación de frecuencia en los datos sísmicos tridimensionales del cuarto miembro Xu de la Formación Xujiahe en la zona de Fenggu.
La Figura 3 muestra los datos recopilados del ángulo previo al apilamiento obtenidos procesando datos sísmicos previos al apilamiento desplazados utilizando velocidades sísmicas.
Figura 3 Recopilaciones de ángulos previas al apilamiento de datos sísmicos tridimensionales en el área de Fenggu
Utilice el método SPWVD para dividir las recopilaciones de ángulos y, finalmente, utilice la fórmula derivada para dividir los registros de frecuencia Se realiza una inversión AVO de variación de frecuencia para obtener los resultados del gradiente de dispersión de onda longitudinal que se muestran en la Figura 4.
CF175 y cf563 son dos pozos con datos completos en el área de estudio. Los resultados de interpretación de estos dos pozos se comparan con los resultados de inversión AVO que varían en frecuencia anteriores.
La Figura 5 muestra la comparación entre los resultados de la inversión AVO que varían en frecuencia y los resultados del registro del pozo del perfil cf175. La sísmica de la izquierda representa la barra de color del resultado de la inversión de datos sísmicos; el bloque de color en la columna del pozo representa el resultado de la interpretación del registro del fluido de los poros y el espesor del bloque de color representa el espesor del yacimiento de gas.
La Figura 5 muestra que las dos grandes áreas de yacimientos de gas fracturados (mostradas como óvalos) en el pozo CF175 son consistentes con las ubicaciones de grandes gradientes de dispersión de ondas longitudinales en la inversión AVO que varía en frecuencia.
Las ubicaciones de los yacimientos de gas poroso de alta calidad (elipse superior) y los yacimientos de gas fracturados (elipse inferior) que se muestran en el pozo cf563 en la Figura 6 son consistentes con las áreas con grandes gradientes de dispersión de ondas longitudinales de frecuencia- inversión AVO variable.
Actualmente hay 5 pozos con pruebas completas de petróleo y gas en el área de cálculo. Ahora los resultados de la inversión AVO que varían en frecuencia del primer conjunto de capas de arena en el cuarto miembro de Xu se comparan con los resultados de registro de. este conjunto de capas de arena. Los resultados del gradiente de dispersión de onda longitudinal obtenidos por inversión en el área de cálculo se muestran en la Figura 7.
Fig. 4 Resultados de la inversión AVO variable en frecuencia de datos tridimensionales
Fig. 5 Resultados de la inversión AVO variable en frecuencia de la sección transversal del pozo CF175
Fig. 6 Sección transversal del pozo cf563 Resultados de inversión AVO con variación de frecuencia de los resultados de las pruebas del grupo de pozos
La Tabla 1 muestra los resultados del registro de pozos del primer grupo de capas de arena en el cuarto miembro de Xu.
Al comparar los resultados de la inversión AVO que varía en frecuencia y los resultados del registro del pozo, podemos ver que: el valor del gradiente de dispersión de la onda longitudinal es grande en la posición de cf563, y el registro del pozo muestra que es un gas alto capa de producción; la dispersión de la onda longitudinal está en la posición de fg22. El valor del gradiente es pequeño y el registro del pozo muestra que el área es de lutita. el gradiente de dispersión de la onda longitudinal en las posiciones de cf125 y fg21 es grande, y el registro del pozo muestra; que es una capa de gas pobre. Los resultados de la detección de petróleo y gas en cf563, cf125, fg22 y fg21 son consistentes con los resultados reales del registro de petróleo y gas. Sólo en la posición cf175, el valor del gradiente de dispersión de onda longitudinal invertida es grande, pero la prueba muestra que esta ubicación es una capa de gas pobre y hay una desviación entre la predicción y el resultado real. En general, la tasa de éxito en la detección de petróleo y gas del primer conjunto de capas de arena en la sección Xu4 mediante inversión AVO variable en frecuencia es relativamente alta, alcanzando el 80%.
La comparación de los resultados de la inversión AVO de frecuencia variable de los datos sísmicos tridimensionales y los resultados del registro de pozos muestra que la ubicación de las capas de gas de alta calidad en el pozo corresponde a lugares con grandes valores de gradiente de dispersión de ondas longitudinales. en inversión AVO variable en frecuencia, lo que también demuestra que el método de inversión AVO variable en frecuencia se puede utilizar para predecir directamente la ubicación del petróleo y gas subterráneos.
3 Resumen
Este artículo deduce una nueva inversión AVO variable en frecuencia basada en el principio de que el flujo de fluido en medios rocosos porosos es la principal causa de la dispersión sísmica en yacimientos de petróleo y gas. método y aplicó el nuevo método al área de Fenggu para detectar yacimientos subterráneos de petróleo y gas. A partir de la comparación de los resultados de la inversión AVO que varían en frecuencia y los resultados de registro de pozos existentes, existe una buena correspondencia entre los lugares con grandes gradientes de dispersión de ondas longitudinales y áreas de yacimientos subterráneos de petróleo y gas de alta calidad. Por lo tanto, el método AVO que varía en frecuencia se propone en. Este artículo se puede utilizar para detectar yacimientos subterráneos reales de petróleo y gas.
Referencias
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