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《西北大学》 2017年
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CO_2地质封存中孔隙与裂隙介质横波速度预测与时移AVO模型

李琳  
【摘要】:岩石物理是联系地震属性与储层性质的纽带,同时岩石物理也可以为时移地震解释提供方法和依据。在CO_2地质封存中,时移地震技术是CO_2地质封存选址、检测CO_2地下封存状态,分布范围,证实CO_2是否泄露,即证实CO_2注入量与地质封存量相同的核心技术。在CO_2的注入过程中,储层中的压力,流体成分以及流体饱和度都会发生变化,时移地震监测的关键在于如何通过地震信息定量预测封存过程中和封存后储层中CO_2的饱和度和压力。本文研究的重点是,利用岩石物理方法进行CO_2不同注入阶段的横波速度预测,即孔隙压力、流体饱和度都发生变化以及孔隙度不同的横波速度预测,进而建立时移地震AVO正演模型,为后续时移地震解释与反演奠定基础。针对储层流体发生变化,本文利用Xu的方法计算CO_2流体性质然后利用Wood方程建立起混合流体模型来计算油、水以及CO_2的混合流体的性质。而横波速度是在无横波速度区域建立AVO正演模型不可缺少的参数。横波速度对于压力是敏感的而对于流体是不敏感的,纵波速度对于流体饱和度以及压力都敏感,在CO_2注入过程中,流体饱和度以及孔隙压力都发生变化。因此只有预测随压力变化的横波速度,才可将其用于CO_2注入不同阶段观测的时移地震监测资料解释。Digby方程可以用来计算随压力变化的干岩石的体变模量和切变模量,本文对Digby方程进行了改进,即提出了未知参数-配位数的计算公式,使其更加符合实际。然后利用Digby方程建立起随压力与不同孔隙度的孔隙介质干岩石体变模量和切变模量的计算方法,再利用Biot-Gassmann方程(1951)预测流体替换之后的纵、横波速度。当储层中发育有裂隙的时候,横波穿过裂隙时会分裂为快慢横波。利用时移多分量地震资料开展裂隙介质研究过程中,需要开展井中CO_2不同注入阶段的快、慢横波速度预测,进而解释注入CO_2不同阶段储层裂隙变化程度和评价CO_2地质封存的安全性。因此,在前述随压力变化的孔隙介质模型的基础上,利用Thomsen弱各向异性介质理论,建立起随压力变化的孔隙加裂隙介质的快、慢横波速度以及各向异性参数的计算方法。得到了不同压力、饱和度下的纵横波速度以及密度,就可以利用时移AVO正演模型来进行时移地震解释。对于孔隙介质本文利用Zoeppritz方程来计算反射系数,首先利用不同压力以及饱和度下的纵横波速度,制作了两层模型的时移合成地震记录以及AVO梯度截距图来识别流体。但是两层模型难以反映多套储层及薄互层的信息。本研究又以实际测井资料为基础,从井模型出发,制作了更加贴近实际的时移合成地震记录。对于裂隙介质,本文利用Rüger推导的各向异性的方位AVO公式来计算快慢横波即PS1波和PS2波的反射系数,并且进行制作了井模型的时移转换波合成地震记录。在建立了理论方法之后,本文分别利用加拿大Weyburn油田CO_2地质封存项目和中国胜利油田高89区块CO_2-EOR项目,两个典型的不同压力状况、不同特征的储层,进行了横波速度的预测和时移地震AVO正演模型的建立。对于Weyburn油田的碳酸盐岩储层,首先对其进行不同压力以及饱和度下的纵横波速度的预测。由于储层发育有裂隙,本文又进行不同压力条件下的快、慢横波速度的预测。然后分别利用Zoeppritz方程和Rüger公式建立时移AVO正演模型。而对于胜利油田的砂泥互层,本文将发生了流体替换的砂岩层提取出来,进行流体替换和速度预测,然后建立时移AVO正演模型。实际资料的检验证明,本文方法开展的随压力变化和不同孔隙度岩石的横波速度预测,对于Weyburn油田的碳酸盐岩、胜利油田的砂泥互层这些不同压力状况特征的储层是有效和适用的。本文的方法同样适用于开发后期的油田和注入CO_2时,不同孔隙度和压力变化储层的纵波速度预测,当然纵波速度同时也对流体饱和度敏感。以此为基础制作的时移AVO模型、时移合成地震记录以及裂隙介质中转换波合成地震记录,提高了我们对于CO_2地质封存中时移地震监测信息中AVO及地震属性的认识水平,为时移地震监测设计、检验时移地震处理和解释效果提供了依据。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P631.4

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