Inwersja sejsmiczna

W geofizyce (głównie w eksploracji / zagospodarowaniu złóż ropy i gazu ) inwersja sejsmiczna to proces przekształcania danych odbicia sejsmicznego w ilościowy opis właściwości skały zbiornika . Inwersja sejsmiczna może być przed lub po stosie , deterministyczna, losowa lub geostatystyczna ; zazwyczaj obejmuje inne pomiary zbiorników, takie jak dzienniki odwiertów i rdzenie.

Wstęp

Geofizycy rutynowo wykonują badania sejsmiczne w celu zebrania informacji o geologii pola naftowego lub gazowego . Badania te rejestrują fale dźwiękowe, które przeszły przez warstwy skał i płynów w ziemi. Amplitudę i częstotliwość tych fal można oszacować tak, aby usunąć wszelkie efekty listków bocznych i strojenia wprowadzone przez falkę .

Dane sejsmiczne można samodzielnie przeglądać i interpretować bez odwracania, ale nie zapewnia to najbardziej szczegółowego obrazu podłoża iw pewnych warunkach może wprowadzać w błąd. Ze względu na swoją wydajność i jakość większość firm naftowych i gazowych stosuje obecnie inwersję sejsmiczną w celu zwiększenia rozdzielczości i wiarygodności danych oraz poprawy oceny właściwości skał, w tym porowatości i opłacalności netto.

Istnieje wiele różnych technik stosowanych w inwersji sejsmicznej. Można je z grubsza podzielić na dwie kategorie:

  1. przed stosem lub po stosie
  2. rozdzielczość sejsmiczna lub rozdzielczość studni

Połączenie tych kategorii daje cztery techniczne podejścia do problemu inwersji, a wybór konkretnej techniki zależy od pożądanego celu i charakterystyki skał podpowierzchniowych. Chociaż przedstawiona kolejność odzwierciedla postęp w technikach inwersji w ciągu ostatnich 20 lat, każda grupa nadal ma ważne zastosowania w określonych projektach lub jako część większego przepływu pracy.

Estymacja falkowa

Wszystkie nowoczesne metody inwersji sejsmicznej wymagają danych sejsmicznych i oszacowania falki na podstawie tych danych. Zazwyczaj współczynników odbicia z odwiertu w granicach badania sejsmicznego jest używana do oszacowania fazy i częstotliwości falki. Dokładne oszacowanie falek ma kluczowe znaczenie dla powodzenia każdej inwersji sejsmicznej. Wywnioskowany kształt fali sejsmicznej może silnie wpływać na wyniki inwersji sejsmicznej, a tym samym na późniejsze oceny jakości złoża.

Amplituda falkowa i widma fazowe są szacowane statystycznie na podstawie samych danych sejsmicznych lub kombinacji danych sejsmicznych i kontroli odwiertu przy użyciu odwiertów z dostępnymi krzywymi dźwięku i gęstości . Po oszacowaniu fali sejsmicznej jest ona wykorzystywana do oszacowania współczynników odbicia sejsmicznego w inwersji sejsmicznej.

Kiedy oszacowana (stała) faza falki statystycznej jest zgodna z wynikiem końcowym, oszacowanie falki zbiega się szybciej niż przy założeniu fazy zerowej . Drobne edycje i „rozciąganie i ściskanie” można zastosować do studni, aby lepiej dopasować wydarzenia. Dokładne oszacowanie fali wymaga dokładnego powiązania impedancji zaloguj się do sejsmiki. Błędy w powiązaniu studni mogą skutkować artefaktami fazy lub częstotliwości w estymacji falkowej. Po zidentyfikowaniu falki funkcja inwersji sejsmicznej oblicza syntetyczny log dla każdego śladu sejsmicznego. Aby zapewnić jakość, wynik inwersji jest łączony z falką w celu wytworzenia syntetycznych śladów sejsmicznych, które są porównywane z pierwotnymi danymi sejsmicznymi.

Składowe inwersji

Inwersja obejmuje zarówno dane z pola sejsmicznego, jak i dane z odwiertu, gdzie dane z odwiertu służą do dodania wysokiej częstotliwości poniżej pasma sejsmicznego i ograniczenia inwersji. Dzienniki studni są najpierw kondycjonowane i edytowane, aby zapewnić odpowiedni związek między dziennikami impedancji a pożądanymi właściwościami. Dzienniki są następnie konwertowane na czas, filtrowane w celu przybliżenia szerokości pasma sejsmicznego i edytowane pod kątem efektów odwiertu, bilansowane i klasyfikowane według jakości.

Dane sejsmiczne są ograniczone do pasma, co zmniejsza rozdzielczość i jakość. Aby rozszerzyć dostępne pasmo częstotliwości, dane o niskiej częstotliwości są uzyskiwane z danych dziennika, głębokości stosu lub prędkości migracji w czasie i/lub gradientu regionalnego. Wysoka częstotliwość może pochodzić z kontroli studni lub analizy geostatystycznej.

Początkowe inwersje są często przeprowadzane z rozluźnionymi ograniczeniami, zaczynając od danych sejsmicznych, a następnie dodając dane o ograniczonych trendach z odwiertów. Zapewnia to przybliżony przegląd zbiornika w bezstronny sposób. W tym momencie kluczowe znaczenie ma ocena dokładności powiązania między wynikami inwersji a odwiertami oraz między oryginalnymi danymi sejsmicznymi a uzyskanymi syntezami. Ważne jest również, aby upewnić się, że falka odpowiada fazie i częstotliwości danych sejsmicznych.

Bez falki rozwiązanie nie jest unikalne. Deterministyczne inwersje rozwiązują ten problem, ograniczając odpowiedź w jakiś sposób, zwykle do dobrze zapisanych danych. stochastyczne rozwiązują ten problem, generując szereg prawdopodobnych rozwiązań, które można następnie zawęzić poprzez testowanie najlepszego dopasowania do różnych pomiarów (w tym danych produkcyjnych).

Inwersja rozdzielczości sejsmicznej po stosie

Przykładem techniki inwersji rozdzielczości sejsmicznej po stosie jest inwersja CSSI (ang. constrained sparse-spike inversion). Zakłada to ograniczoną liczbę współczynników odbicia, przy większej amplitudzie. Inwersja skutkuje impedancją akustyczną (AI), która jest iloczynem gęstości skały i fali p . W przeciwieństwie do danych odbicia sejsmicznego (które są właściwością interfejsu) sztuczna inteligencja jest właściwością skały. Wygenerowany model jest wyższej jakości i nie cierpi na strojenie i zakłócenia powodowane przez falkę.

CSSI przy każdym śladzie przekształca dane sejsmiczne w dziennik impedancji pseudoakustycznej. Impedancja akustyczna jest wykorzystywana do tworzenia dokładniejszych i bardziej szczegółowych interpretacji strukturalnych i stratygraficznych niż te, które można uzyskać na podstawie interpretacji sejsmicznej (lub atrybutu sejsmicznego ). W wielu środowiskach geologicznych impedancja akustyczna ma silny związek z właściwościami petrofizycznymi , takimi jak porowatość, litologia i nasycenie płynami.

Dobry algorytm (CSSI) wygeneruje cztery wysokiej jakości objętości impedancji akustycznej z pełnych lub post-stackowych danych sejsmicznych: impedancja w pełnym paśmie, impedancja z ograniczonym pasmem , model współczynnika odbicia i składnik niskoczęstotliwościowy. Każdy z tych komponentów można sprawdzić pod kątem jego wkładu w rozwiązanie i sprawdzić wyniki pod kątem jakości. Aby jeszcze bardziej dostosować matematykę algorytmu do zachowania prawdziwych skał w podłożu, niektóre algorytmy CSSI wykorzystują podejście oparte na normach mieszanych i dopuszczają współczynnik ważenia między minimalizacją rzadkości rozwiązania a minimalizacją niedopasowania resztkowych śladów.

Odwrócenie rozdzielczości sejsmicznej przed stosem

Inwersja przed stosem jest często stosowana, gdy inwersja po stosie nie pozwala na wystarczające zróżnicowanie cech geologicznych z podobnymi sygnaturami impedancji P. Jednoczesna inwersja rozwiązuje problem impedancji S i gęstości, oprócz impedancji P. Podczas gdy wiele cech geologicznych może wyrażać podobne charakterystyki impedancji P, niewiele z nich będzie miało połączone cechy impedancji P i impedancji S (pozwalając na lepszą separację i przejrzystość). Często studium wykonalności przy użyciu dzienników studzienek wskaże, czy oddzielenie pożądanego litotypu można osiągnąć za pomocą samej impedancji P, czy też wymagana jest również impedancja S. To zadecyduje, czy potrzebna jest inwersja przed czy po stosie.

Równoczesna inwersja (SI) to metoda wstępnego układania, która wykorzystuje wiele podrzędnych stosów sejsmicznych z przesunięciem lub kątem i powiązanych z nimi fal jako danych wejściowych; generuje impedancję P, impedancję S i gęstość jako wyjścia (chociaż rozdzielczość wyjściowa gęstości rzadko jest tak wysoka, jak impedancje). Pomaga to poprawić rozróżnianie między litologią, porowatością i efektami płynów. Dla każdego wejściowego stosu częściowego szacowana jest unikalna falka. Wszystkie modele, stosy częściowe i falki są wprowadzane do jednego algorytmu inwersji — umożliwiając inwersję w celu skutecznej kompensacji zależnych od przesunięcia faz, szerokości pasma, strojenia i efektów rozciągania NMO .

Algorytm inwersji działa na zasadzie wstępnego oszacowania współczynników odbicia fali P zależnych od kąta dla wejściowych stosów częściowych. Następnie są one używane z pełnymi równaniami Zoeppritza (lub przybliżeniami, takimi jak Aki-Richards, dla niektórych algorytmów), aby znaleźć współczynniki odbicia sprężystego ograniczone pasmem. Są one z kolei łączone z ich odpowiednikami o niskiej częstotliwości z modelu i integrowane z właściwościami sprężystymi . Ten przybliżony wynik jest następnie poprawiany w ostatecznej inwersji dla impedancji P, impedancji S i gęstości, z zastrzeżeniem różnych twardych i miękkich ograniczeń. Jedno ograniczenie może kontrolować zależność między gęstością a prędkością kompresji; jest to konieczne, gdy zakres kątów nie jest wystarczająco duży, aby można było zdiagnozować gęstość.

Ważną częścią procedury inwersji jest oszacowanie fal sejsmicznych. Osiąga się to przez obliczenie filtra, który najlepiej kształtuje zależne od kąta logarytmiczne współczynniki odbicia odwiertów w obszarze zainteresowania do odpowiedniego stosu przesunięcia w lokalizacjach odwiertów. Współczynniki odbicia są obliczane z logów P-dźwiękowych, S-dźwiękowych i gęstości przy użyciu równań Zoeppritza . Falki z amplitudami reprezentatywnymi dla każdego stosu przesunięć są wprowadzane bezpośrednio do algorytmu inwersji. Ponieważ dla każdej objętości przesunięcia obliczana jest inna falka, kompensacja jest wykonywana automatycznie dla zależnej od przesunięcia szerokości pasma, efektów skalowania i strojenia. Falka bliska stosu może być wykorzystana jako punkt wyjścia do oszacowania falki dalekiego kąta (lub przesunięcia).

W lokalizacjach odwiertów nie ma wcześniejszej wiedzy na temat parametrów sprężystości i gęstości poza przestrzenią rozwiązania zdefiniowaną przez jakiekolwiek twarde ograniczenia. To sprawia, że ​​porównanie przefiltrowanych dzienników studni i wyników inwersji w tych lokalizacjach jest naturalną kontrolą jakości. Najniższe częstotliwości z inwersji są zastępowane informacjami z modelu geologicznego, ponieważ są słabo ograniczone przez dane sejsmiczne. W przypadku zastosowania w trybie globalnym do funkcji celu dodawany jest składnik kontroli przestrzennej i jednocześnie odwracane są duże podzbiory śladów. Algorytm jednoczesnej inwersji pobiera wiele zestawów danych sejsmicznych ułożonych pod różnymi kątami i generuje trzy objętości parametrów sprężystości jako dane wyjściowe.

Otrzymane parametry sprężystości są właściwościami prawdziwej skały, które można bezpośrednio powiązać z właściwościami zbiornika. Bardziej zaawansowane algorytmy wykorzystują pełne równania Knotta-Zoeppritza i są w pełni uwzględnione zmiany amplitudy i fazy z przesunięciem. Odbywa się to poprzez wyprowadzanie unikalnych falek dla każdego stosu częściowego wejścia. Same parametry sprężystości mogą być bezpośrednio ograniczone podczas inwersji sejsmicznej i można zastosować zależności fizyki skały, wiążąc ze sobą pary parametrów sprężystości. Końcowe modele z parametrami sprężystości optymalnie odtwarzają wejściowe dane sejsmiczne, ponieważ jest to część optymalizacji inwersji sejsmicznej.

Inwersja geostatystyczna po stosie

Inwersja geostatystyczna integruje dane odwiertów o wysokiej rozdzielczości z trójwymiarowymi danymi sejsmicznymi o niskiej rozdzielczości i zapewnia model o dużej szczegółowości pionowej w pobliżu i z dala od kontroli odwiertu. Generuje to modele zbiorników o geologicznie prawdopodobnych kształtach i zapewnia wyraźną kwantyfikację niepewności w celu oceny ryzyka. Generowane są bardzo szczegółowe modele petrofizyczne, gotowe do wprowadzenia do symulacji przepływu w zbiorniku.

Geostatystyka różni się od statystyki tym, że uznaje, że tylko niektóre wyniki są geologicznie wiarygodne. Inwersja geostatystyczna integruje dane z wielu źródeł i tworzy modele, które mają większą rozdzielczość niż oryginalne dane sejsmiczne, pasują do znanych wzorców geologicznych i mogą być wykorzystywane do oceny ryzyka .

Dane sejsmiczne, dzienniki odwiertów i inne dane wejściowe są reprezentowane jako funkcja gęstości prawdopodobieństwa (PDF), która zapewnia opis geostatystyczny oparty na histogramach i wariogramach . Razem określają one szanse na uzyskanie określonej wartości w określonej lokalizacji oraz oczekiwaną skalę i skład geologiczny na całym modelowanym obszarze.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych algorytmów inwersji i geomodelowania, inwersja geostatystyczna przyjmuje podejście jednoetapowe, rozwiązując jednocześnie impedancję i dyskretne typy właściwości lub litofacje. Takie podejście przyspiesza proces i poprawia dokładność.

Poszczególne pliki PDF są łączone przy użyciu technik wnioskowania bayesowskiego , w wyniku czego powstaje późniejszy plik PDF uwarunkowany całym zestawem danych. Algorytm określa wagę każdego źródła danych, eliminując potencjalne obciążenie. Późniejszy plik PDF jest następnie wprowadzany do łańcucha Markowa Monte Carlo algorytm do generowania realistycznych modeli impedancji i litofacji, które są następnie wykorzystywane do współsymulowania właściwości skał, takich jak porowatość. Procesy te są zazwyczaj powtarzane, aż pojawi się model pasujący do wszystkich informacji. Nawet przy najlepszym modelu pozostaje pewna niepewność. Niepewność można oszacować za pomocą losowych nasion w celu wygenerowania zakresu realizacji. Jest to szczególnie przydatne w przypadku parametrów wrażliwych na zmiany; taka analiza pozwala na lepsze zrozumienie ryzyka rozwojowego.

Odwrócenie szczegółów dziennika przed stosem

amplitudy i przesunięcia (AVO) (AVA) obejmuje jednoczesną inwersję AVO (AVA) do algorytmu inwersji geostatystycznej, dzięki czemu można uzyskać wysoką rozdzielczość, geostatystykę i AVO za pomocą jednej metody. Model wyjściowy ( realizacje ) są zgodne z informacjami z dziennika odwiertów, danymi sejsmicznymi AVO i honorowymi relacjami właściwości skał znalezionymi w odwiertach. Algorytm jednocześnie wytwarza również właściwości sprężyste (impedancja P, impedancja S i gęstość) oraz objętości litologiczne, zamiast sekwencyjnego rozwiązywania najpierw litologii, a następnie wypełniania komórki wartościami impedancji i gęstości. Ponieważ wszystkie modele wyjściowe pasują do wszystkich danych wejściowych, niepewność można ocenić ilościowo w celu określenia zakresu możliwości rezerwuarowych w danych ograniczających.

Oprogramowanie AVA do geostatystycznej inwersji wykorzystuje najnowocześniejsze techniki geostatystyczne, w tym próbkowanie łańcuchów Markowa Monte Carlo (MCMC) i modelowanie litologii pluri-gaussowskiej. Możliwe jest zatem wykorzystanie „synergii informacyjnych” w celu uzyskania szczegółów, które deterministyczne techniki inwersji zacierają lub pomijają. W rezultacie geolodzy są bardziej skuteczni w rekonstrukcji zarówno ogólnej struktury, jak i drobnych szczegółów zbiornika. Wykorzystanie objętości sejsmicznych o wielu kątach w inwersji geostatystycznej AVA umożliwia dalszą ocenę elastycznych właściwości skał i prawdopodobnej facji litologicznej lub sejsmicznej oraz dystrybucji płynów z większą dokładnością.

Proces rozpoczyna się od szczegółowej analizy petrofizycznej i kalibracji dziennika odwiertu. Proces kalibracji zastępuje niewiarygodne i brakujące pomiary dźwięku i gęstości zsyntetyzowanymi wartościami ze skalibrowanych modeli petrofizycznych i fizyki skał. Informacje z dziennika studni są wykorzystywane w procesie inwersji do uzyskiwania falek, dostarczania składowej niskiej częstotliwości nieobecnej w danych sejsmicznych oraz do weryfikacji i analizy końcowych wyników. Następnie dane horyzontalne i logarytmiczne są wykorzystywane do konstruowania ram stratygraficznych dla informacji statystycznych do budowy modeli. W ten sposób dane dziennika są wykorzystywane wyłącznie do generowania statystyk dotyczących podobnych typów skał w warstwach stratygraficznych ziemi.

Analiza falkowa jest przeprowadzana poprzez wyodrębnienie filtra z każdej z objętości sejsmicznych przy użyciu dobrze sprężystej (kątowej lub przesuniętej) impedancji jako pożądanego wyjścia. Jakość wyniku inwersji zależy od wyodrębnionych fal sejsmicznych. Wymaga to dokładnych logów p-dźwiękowych, s-dźwiękowych i gęstości powiązanych z odpowiednimi zdarzeniami w danych sejsmicznych. Falki są wyodrębniane indywidualnie dla każdej studzienki. Ostateczna falka „wielodołkowa” jest następnie wyodrębniana dla każdej objętości przy użyciu najlepszych pojedynczych wiązań dołków i używana jako dane wejściowe do inwersji.

Dla każdej warstwy stratygraficznej i litologii generowane są histogramy i wariogramy, a na małych obszarach przeprowadzane są wstępne symulacje. Następnie uruchamiana jest inwersja geostatystyczna AVA w celu wygenerowania żądanej liczby realizacji, które pasują do wszystkich danych wejściowych. Wyniki są kontrolowane pod względem jakości poprzez bezpośrednie porównanie objętości właściwości skały odwróconej z dziennikami studni. Dalsza kontrola jakości obejmuje przegląd przez multidyscyplinarny zespół wszystkich parametrów wejściowych i wyników symulacji. Analiza wielu realizacji daje średnie (P50) kostki właściwości lub mapy. Najczęściej są to facje litologiczne lub sejsmiczne prawdopodobieństw litologicznych lub facjalnych , ale możliwe są również inne wyniki. Wybrane kostki litologiczne i facjalne są również generowane dla prawdopodobieństw P15 i P85 (na przykład). Trójwymiarowe bryły węglowodory są rejestrowane wraz z odpowiadającymi im właściwościami skał, a niepewność co do wielkości i właściwości zbiorników jest określana ilościowo.

Zobacz też

  1. ^ Chen, Yangkang; Chen, Hanming; Xiang, Kui; Chen, Xiaohong (2017). „Interpolacja dziennika studni kierowana strukturą geologiczną w celu uzyskania pełnej inwersji przebiegu o wysokiej wierności”. Międzynarodowy Dziennik Geofizyczny . 209 (1): 21–31. doi : 10.1093/gji/ggw343 .
  2. ^ Glosariusz pól naftowych Źródło 2011-06-03.
  3. ^ Pendrel, J., „Inwersja sejsmiczna - krytyczne narzędzie w charakterystyce zbiorników”, Scandinavian Oil-Gas Magazine, nr 5/6, 2006, s. 19–22.
  4. ^ ab . Sen, MK, „Inwersja sejsmiczna”, Society of Petroleum Engineers, 2006
  5. ^ Latimer, R., Davison, R., van Riel, P., „Przewodnik tłumacza do zrozumienia i pracy z danymi impedancji akustycznej pochodzenia sejsmicznego”, The Leading Edge, marzec 2000, s. 242–256.
  6. ^ Pendrel, J., „Inwersja sejsmiczna — najlepsze narzędzie do charakteryzacji zbiorników”, CSEG Recorder.
  7. ^ Pendrel, J., Dickson, T., „Jednoczesna inwersja AVO do impedancji P i Vp / Vs”, SEG.

Dalsza lektura

  • Caulfield, C., Feroci, M., Yakiwchuk, K. „Inwersja sejsmiczna dla planowania odwiertów poziomych w zachodnim Saskatchewan”, Evolving Geophysics Through Innovation, s. 213–214.
  • Chakrabarty, C., Fossey, J., Renard, G., Gadelle, C. „Proces SAGD na polu East Senlac: od charakterystyki zbiornika do zastosowania w terenie”, nr 1998.192.
  • Contreras, A., Torres-Verdin, C., Chesters, W., Kvien, K., Globe, M., „Joint Stochastic Inversion of Petrophysical Logs and 3D Pre-Stack Seismic Data to Assessment the Spatial Continuity of Fluid Units Away” from Wells: Application to a Gulf-of-Mexico Deepwater Hydrocarbon Reservoir”, 46. doroczne sympozjum pozyskiwania drewna SPWLA, 26–29 czerwca 2005 r.
  • De Barros, Dietrich, M., „Full Waveform Inversion of Shot Gathers in Term of Poro-elastic Parameters”, EAGE, Londyn, czerwiec 2007.
  • Deutsch, C., Geostatistical Reservoir Modeling, New York: Oxford University Press, 2002, 376 stron.
  • Francis, A., „Limitations of Deterministic and Advantages of Stochastic Seismic Inversion”, CSEG Recorder, luty 2005, s. 5–11.
  • Hasanusi, D., Adhitiawan, E., Baasir, A., Lisapaly, L., van Eykenhof, R., „Inwersja sejsmiczna jako ekscytujące narzędzie do wyznaczania rozkładu facji w zbiornikach węglanowych Tiaka, Sulawesi - Indonezja”, Proceedings, indonezyjski Petroleum Association, trzydziesta pierwsza doroczna konwencja i wystawa, maj 2007.
  • Russell, B., Hampson, D., „Stare i nowe w inwersji sejsmicznej”, CSEG Recorder, grudzień 2006, s. 5–11.
  • Stephen, K., MacBeth, C., „Reduction Reservoir Prediction Uncertainty by Update a Stochastic Model using Seismic History Matching”, SPE Reservoir Evaluation & Engineering, grudzień 2008.
  • Vargas-Meleza, L., Megchun, J., Vazquez, G., „Oszacowanie właściwości petrofizycznych poprzez integrację AVO, inwersji sejsmicznej i analizy wielu atrybutów w trójwymiarowej objętości Playuela, Veracruz”, Międzynarodowa konferencja AAPG: 24–27 października , 2004, Cancún, Meksyk.
  • Wang, X., Wu, S., Xu, N., Zhang, G., „Oszacowanie nasycenia gazowego hydratu przy użyciu ograniczonej rzadkiej inwersji kolców: studium przypadku z północnego Morza Południowochińskiego”, Terr. Atmosfera. Ocean. Nauka, tom. 17, nr 4, 799–813, grudzień 2006.
  • Watson, I., Lines, L., „Inwersja sejsmiczna na Pike's Peak, Saskatchewan”, raport badawczy CREWES, tom 12, 2000.
  • Whitfield, J., „The Relation of Net Pay to Amplitude Versus Offset Gradients: A Gulf of Mexico Case Study”, University of Houston Master's Thesis, 1993.
  • Zou, Y., Bentley, L., Lines, L., „Integracja symulacji zbiornika z modelowaniem sejsmicznym poklatkowym”, Krajowa konwencja CSEG z 2004 r.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Seismic_inversion&oldid=1055759010 ”