全方位地震技术助力裂缝探测

[加入收藏][字号: ] [时间:2013-05-24  来源:石油与装备杂志  关注度:0]
摘要:   无论震源方位如何,方位角叠前深度偏移都会发现断裂。三维纵波P-P反射地震技术是确定构造背景、目标深度、钻井路径和断层的最好选择。该三维P-P 全方位反射地震可以提供应力场水平应力中的更多信息当地最大水平应力的方位角和水平应力的不平...

  无论震源方位如何,方位角叠前深度偏移都会发现断裂。三维纵波(P-P)反射地震技术是确定构造背景、目标深度、钻井路径和断层的最好选择。该三维P-P 全方位反射地震可以提供应力场水平应力中的更多信息——当地最大水平应力的方位角和水平应力的不平等以及次表层中裂缝开启的垂直定向排列——确定一组垂直定向排列裂缝的裂缝方位和相对断裂密度。全方位三维地震通常指的是,一个平方接收嵌块体与一个狭长地震检波器接收嵌块体相对照的使用,因此,相当于目标深度的偏移可以被360°的炮检方位记录。

 

  测量应力场

 

  在纵波时距中这些方位变化首先定量计算为方位正常时差速度,然后定量计算为方位层速度(VINTaz)。方位层速度(VINTaz)定量评估油藏描述非常适宜。远偏移定义为从源到接收器的距离,其必须约等于目标深度,以便于充分使用这种技术。这些远偏移,以30°到45°的范围移动,对震源到检波器方向中的有效水平应力非常敏感。最快的时距与最大水平应力平行,最慢的时距与最小水平应力平行。

 

  实验室测量已经表明,随着水平应力增加,应力增加方向中的纵波速度也会增加。对横波来说,随着应力的增加,纵波的波向或粒子运动也有一个增加的速度。因此,现场地应力既影响时距和振幅,振幅是由边界阻抗(密度与速度的乘积)的对比支配。

 

  速度层在一个间隔相当统一的岩性上最好计算,以间隔顶部和底部的反射为边界。大约40毫秒到50毫秒的双向时距对层速度保持极其稳定是已足够的厚。当间隔厚度减小,层速度会变得不稳定。相等的水平应力在这样的间隔将会导致层速度没有任何方位变化;不规则的水平应力将促使层速度发生方位变化。与均匀矿物和岩石孔隙度的低破裂压力相关的最小水平应力的降低,是与最小层速度的降低有关系。因此,如果想得到一个低破裂压力和形成一个复杂裂缝网的压裂作业,那么需要最小水平应力和相等水平应力。

 

  发现裂缝

 

  Rich和Ammerman(2010)阐述一个案例,微地震测量在压裂作业过程中显示了一个广泛复杂的裂缝网,这时那些压裂段处于层速度中小方位变化所在的区域。此外,正是那些压裂段使得破裂压力处理了带来更好的生产曲线。

 

  层速度受多种因素的影响:埋藏深度、矿物学(岩性)、孔隙度和孔隙充填和现场应力。其中,这在目标区上,每一种影响因素在三维测量中必须得到彻底探究。

 

  如果有一组垂直排列的裂缝,则纵波速度和横波速度都在方位上受影响。寻找自然裂缝的最好位置是在振幅中,尤其是随偏移和方位变化的振幅变化。地震数据中方位各向异性是由非均匀水平应力或者垂直排列裂缝引起的。通过采集正确的校准数据和方位地震,区分非均匀水平应力和垂直排列裂缝,是地震行业的最前沿目标之一。

 

  曲率(正曲率、负曲率等)与方位层速度可以了解岩石是否存在扩展或压缩以及中性层的位置(这里的岩石没有扩展也没有压缩)。

 

  属性反演、Lambda-Rho和Mu-Rho,通常用于评价研究中单元的脆性。Joel Starr (2011)表示,根据那些属性反演,泊松比(Poisson's ratio)如何用于评估应力梯度属性。这个属性与闭合应力有关,一般认为相当于最小水平应力。这项技术可以扩展到方位纵波地震领域,其中,在慢的 VINT方位中的振幅是通过反演和泊松比计算获得的。

 

  收集必要的数据

 

  不同的盆地具有不同的地质历史、岩性等,因此,上述断言必须针对一个公司自身的相关数据库进行测试,这个数据库包括以下内容:

 

  一是重要目标区域中的多臂井径测井。一般来说,这些由工程师来操作,评估钻孔形成,确保适当体积的泥浆被使用。在这些钻井记录中,当显示井眼为椭圆形状时,显示了局部现场水平应力场,这是由于符合标准的方位是最大水平应力方位。重要的目标区域主要指的是目标区以上、目标区和目标区以下(可能)。令人关注的是整个三维测量和目标区域中纵向和横向应力场的变化。

 

  二是三维方位纵波(P-P)地震或者三维三分量(3-D 3-C)方位地震(由于层速度和振幅中方位变化所要处理的纵波和横波)。根据美国Marcellus页岩(Bell et al., 2012)的一个案例,由于方位各向异性,三维三分量数据别采集、处理和评估。这项研究结果解释对总体的现场应力,自然垂直排列的裂缝和两个主要裂缝组(J1和J2)的证据非常敏感。

 

  三是微震和压裂作业参数(泵送率、泵送容量、破裂压力等)和生产数。

 

  四是随着时间和预算的许可,电缆测井、岩心和有关岩心的实验室测量。

 

  五是任何干涉数据显示井之间的信息。

 

  在未来的5~10年中,地震行业将会定期评估时距和关于叠前偏移深度数据振幅的方位。叠前偏移深度是行业最强大和最敏感的成像技术,方位角叠前深度偏移还增加了显示相同位置断裂的优势,无论震源方位如何,此时的速度模型都是正确的。



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