Description:

"First Break Том 26, Май 2008 Специальная Тема 4D Сейсморазведка Инверсия Данных Сейсмомониторинга и Геомеханическое Моделирование Месторождения South Arne Christian Rau Schiøtt, Valerie Bertrand-Biran, Henrik Juhl Hansen, Nick Koutsabeloulis, Kjetil Westeng Технология сейсмомониторинга регулярно используется для отслеживания изменений в разрабатываемом резервуаре. Анализ наблюдаемых 4D явлений и оценка соответствующих параметров упругости дают ценную информацию о динамике резервуара (содержание предельных углеводородов, поровое давление), особенно в стороне от существующих скважин, в областях, где данные динамики добычи неясны. Однако интерпретация данных сейсмомониторинга может быть сложной, так как различные изменения коллекторских свойств могут приводить к одинаковым изменениям в рассматриваемом параметре упругости. Это особенно верно для меловых (карбонатных) месторождений, претерпевающих сокращение пористости дополнительно к изменениям флюида и ослаблению порового давления. В подобных случаях выполнение геомеханических исследований месторождения может быть очень важным. Добыча и закачивание различных флюидов в резервуар оказывают влияние на режим напряжений продуктивной зоны и вмещающих пород, так как давление вышележащих слоев передается от поровых флюидов к структурам горных пород. 4D геомеханическое моделирование поможет прогнозировать отдельные физические процессы, которым резервуар и окружающие породы, вероятно, подвергаются и в упругой и пластической областях. В этой статье мы представляем результаты 4D одновременной AVO инверсии, выполненной на подвергшемся уплотнению меловом месторождении в Северном море. Затем мы описываем, как 4D геомеханическое моделирование помогает исследовать напряжения и деформации на месторождении, которые предположительно могут быть проявлены. Последний раздел подчеркивает, что дает каждый метод и как они совместно способствуют улучшению понимания динамики месторождения. Взаимосвязь между акустическими и механическими параметрами: Добыча углеводородов приводит к изменениям распределения флюидов резервуара и давления, которые в свою очередь приводят к изменениям скоростей продольных и поперечных волн и объёмной плотности, которые могут быть измерены сейсмикой. Изменения давления и содержания предельных углеводородов также влияют на распределение напряжения, так как давление вышележащих слоев, испытываемое поровыми флюидами, передается постепенно структурам горных пород. Акустические параметры могут быть связаны механическими параметрами упругости. Измеренные скорости продольных и поперечных волн задаются формулами: где: • K - модуль объёмной деформации (в Pa, паскалях) • G - модуль поперечной упругости (в Pa, паскалях) • ρ - объемная плотность (в кг/м³) Модули объемной деформации и поперечной упругости связываются модулем Юнга Е (который является отношением одноосного давления к нормальному напряжению) и коэффициентом Пуассона (отношение латеральной деформации к осевой). 4D AVO инверсия предназначена для вычисления изменений Vp, Vs, и по сейсмическим данным, полученным в разное время. Геомеханическое моделирование осуществляет другой путь и использует смоделированный резервуар и свойства вмещающих пород (такие как поровое давление, напряжение поля в дальней зоне) для прогноза изменений напряжения и деформации со временем. Месторождение South Arne Управляемое Hess месторождение South Arne расположено в Датском секторе Центрального грабена в Северном море (рис. 1). Добыча из Ekofisk и Tor комплексов мелового резервуара началась в 1999 году. Добыча поддерживается закачиванием воды, которое началось в 2000 году. Дебит неодинаково распределяется между скважинами, при небольшом количестве скважин, обеспечивающих большую часть всей добычи. Такие показатели добычи указывают на сложность резервуара с неоднородным распределением пористости и проницаемости. Программа уплотняющего бурения на месторождении запланирована в 2006 году. 2008 EAGE www.firstbreak.org Специальная Тема First Break Том 26, Май 2008 4D Сейсморазведка Рис. 1 Положение месторождения South Arne 4D Одновременная AVO Инверсия Одновременная инверсия данных сейсмического мониторинга предназначена для описания и количественного определения эффектов от добычи углеводородов на месторождении South Arne, используя традиционные базисные исследования 1995 года и Q-морской мониторинг, проведенный в 2005 году (Schiott et al., 2008). Инверсия направлена не только на меловой интервал, но также и на вмещающие породы. Амплитудные изменения при мониторинге были инвертированы для изменений (определенных как отношение мониторинговых к базисным) акустического импеданса (AI) и коэффициента Пуассона (PR), используя собственную технологию IS (Rasmussen et al., 2004). Эти параметры связаны с изменениями свойств в резервуаре, таких как нефтенасыщенность, поровое давление и пористость (Hansen et al., 2005). Эффективность метода 4D одновременной AVO инверсии по следующим характеристикам сопоставлена с многочисленными традиционными алгоритмами 4D инверсии и обрабатывающими процедурами: независимые оценки вейвлета для каждого отдельного суммирования и каждой группы. Так как данные сейсмического мониторинга получены с высокой степенью повторяемости и тщательно обработаны совместно с данными базисной сейсмической съемки, вейвлеты, использованные в 4D одновременной AVO инверсии, меняются только между отдельными результатами суммирования. Другими словами, набор вейвлетов устанавливается для двух групп. Инверсия непосредственно для определенных свойств пород, таких как акустический импеданс, импеданс поперечных волн, коэффициент Пуассона Vp Vs и плотность, и соответствующие изменения в определенных свойствах пород. Так как она проводится непосредственно ради изменений в свойствах пород, она предусматривает введение предшествующих моделей для изменения свойств пород. Зависимости модуля упругости от пористости, минеральной раздробленности и эффективных показателей флюида могут быть адаптированы к любому типу пород. Модель обеспечивает точную калибровку каротажных диаграмм и керновых измерений и надежную экстраполяцию от места с данными, подтвержденными измерениями. Она учитывает все минералогические и флюидные аспекты, а также удовлетворяет уравнению Gassmann (распространение на мультиминеральный случай). В нашем исследовании была выбрана модель для одного минерала, обусловленная низким содержанием глинистого материала в меловых породах South Arne. Рис. 2 демонстрирует, как физическая модель пород учитывает акустический импеданс и коэффициент Пуассона по данным каротажных диаграмм. Акустический импеданс коррелируется с пористостью, в то время как коэффициент Пуассона сильно зависит от водонасыщенности. В дополнение к мониторинговому амплитудному сигналу наблюдается значительное смещение по времени при мониторинговой съемке (рис. 3). С 1995 года до 2005 года перекрывающие глинистые сланцы стали иметь меньшую скорость в областях, где велась добыча, к тому же произошло смещение поверхности резервуара на более глубокие уровни. Оба явления указывают на уплотнение резервуара в результате добычи нефти (Herwanger et al., 2007). Смещение по времени в мониторинговых съемках обеспечивает независимый и эффективный показатель деформации в вертикальном направлении внутри и около резервуара. Одновременная AVO инверсия, выполненная для базисного акустического импеданса и коэффициента Пуассона, сопоставляется с каротажными измерениями в скважине для качественного контроля. Наблюдается хорошее соответствие между результатами абсолютной инверсии и каротажными диаграммами (рис. 4). Для калибровки полученной в результате инверсии динамики изменения акустического импеданса и коэффициента Пуассона по одновременной 4D AVO инверсии были сопоставлены с откликом от модели резервуара. Эти изменения представлены отношением мониторинговой съемки к базисной. 86 www.firstbreak.org (c) 2008 EAGE First Break Том 26, Май 2008 Специальная Тема 4D Сейсморазведка Рис. 2 Левая панель: графики зависи" Ключевые слова: geomechanics, добыча, использовать, цвет, специальный тема, объёмный, avo, май, получить, геомеханический моделирование, schiott, свойство, месторождение south, упругость, break, тип порода, результат, голубой цвет, сейсморазведка, резервуар, уменьшение, правый, акустический импеданс, сейсмомониторинг, импеданс, eage, горизонтальный, мониторинговый, напряжение деформация, абсолютный, измерить, режим, группа, одновременный avo, магнитуда, параметр, порода, модель резервуар, пористость, съёмка, seismic, красный, приводить, давление, исходный, hart, эффективный, объемный плотность, org, пласт, деформация, установленный, привести, south arne, поровый, связанный, моделирование, сейсмический, уплотнение резервуар, акустический, ai, сейсмический мониторинг, базисный, palmer, соответствовать, arne, водонасыщенность, формация, поровой давление, тема, дать, вмещающий порода, каротажный, изменение напряжение, закачивание, нарушение, период, имитационный, break май, скважинный, физический, отношение, изменение, пласт tor, флюид, отдельный, метод, геомеханический, edge, firstbreak, avo инверсия, область, углеводород, низкий, скважина, напряжение, инверсия, коэффициент пуассон, одновременный, pr, поровый давление, рассчитать, полученный, tor, мониторинг, south, месторождение, уплотнение, специальный, пуассон, распределение, firstbreak org, увеличение, rasmussen, направление, левый, исследование, коэффициент, bruun, место, модель, южный, меловой, смещение, прогнозировать, изменение акустический