面向非均质油藏动态表征的物理模拟实验研究

Elaborately characterizing the dynamic changes within a heterogeneous reservoir is a very difficult task in the geophysical field. This project focuses on investigating the time-lapse seismic responses induced by dynamic variations of heterogeneous sandstone reservoirs. The numerical simulation method of wave equation is normally applied in the study of heterogeneous hydrocarbon reservoirs, nevertheless, the wave equation method cannot be used to accurately describe the propagation of elastic waves in subsurface rocks. Since the error in numerical calculations may inundate the weak seismic response associated with reservoir variations, the numerical simulation method can roughly reflect the influence of reservoir changes on seismic data. In this study, a physical modeling technique without any mathematical simplification is used, together with the numerical modelling algorithm, to simulate the geological conditions in the subsurface and reflect the elastic wave propagations in fluid filled porous media. The primary aim of this project is to study the effects of fluid substitution in heterogeneous sandstone reservoirs on the time-lapse seismic responses, and hence exploring influences of uncertainties unrelated to reservoir variations on the quantitative time-lapse seismic analysis, and evaluating time-lapse seismic attributes for improved dynamic characterizations of reservoir perturbations. This study is considerable significance for the establishment of the corresponding relationship between seismic data and dynamic variations within heterogeneous reservoirs, and this will have great applications in the sustainable exploitation of hydrocarbon reservoirs and CO2 geological sequestration.

非均质油藏动态变化详细表征是油气地球物理研究的难点之一。本申请拟针对非均质砂岩油藏特征，研究储层动态变化引起的时移地震响应特征问题。在以往非均质油气藏的研究中通常使用的是波动方程数值模拟方法，而现有波动方程无法“精确描述”实际岩石中的弹性波传播过程，且数值计算误差有可能淹没储层物性变化引起的地震波场响应的微弱变化，因而只能粗略反映油藏变化对地震数据的影响。本研究中采用不存在数学简化的物理模拟与数值模拟相结合的方式，较真实地模拟野外实际地质情况，并反映弹性波在含不同流体孔隙介质中的传播过程。深入分析非均质砂岩储层中流体替换引起的时移地震响应特征，较好地解决时移地震定量分析的不确定性问题，提高时移地震属性表征油藏动态变化的精度。本研究对建立地震数据与非均质油藏动态变化之间的对应关系具有重要的科学意义，将在油气田可持续开发与CO2地质封存等方面具有重要的应用价值。

经过三年的研究，完成了项目立项时所规定的各项计划任务，达到了各项研究指标，主要完成的项目成果如下：.⑴主要内容与重要结果：①以大庆地区砂泥岩薄互层油藏为原型，通过地震物理模型正演模拟，对5m左右薄互层储层分别饱和油、气、水后的时移地震波场响应特征进行观测与分析，研究了饱和不同流体后地震响应的差异与变化规律，揭示了非均质储层对不同流体地震响应的放大效应。在高精度保幅处理的基础上进行匹配滤波，然后提取储层饱和不同流体后的差异属性。同时，根据已知模型参数和流体替代理论，对充填不同流体导致的模量的变化进行了理论计算。②计了三维地震物理模型实验来进行非均质储层的流体识别研究。在前人研究薄互层物理模型含流体特征响应的基础上，将薄互层物理模型改进为厚层，且设计了具有两种非均质性强度的物理模型来验证前人关于流体识别的定论。该项研究可以更好地解释时移地震资料，特别是能更好地对弱散射非均匀介质中流体变化的区域进行定位。.⑵主要创新点与关键技术：利用地震物理模拟实验方法研究非均质储层中流体变化引起的时移地震响应特征异常，结合岩石物理理论模型与地震数值模拟方法监测非均质储层物性及流体变化引起的微弱地震弹性响应变化。.⑶科学价值：本项目研究成果对建立地震数据与非均质油藏动态变化之间的对应关系具有重要的科学意义，将在油气田可持续开发与CO2地质封存以降低温室气体效应等方面具有重要的经济与社会应用价值。