CN102695970A - 用于表征石油或者天然气储集层随时间演变的改进方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于表征储集层随时间推移的演变的方法，该方法包括以下步骤：提供该储集层的基础勘测和多个监控勘测，每个勘测都具有不同时间点上的地震道的集合；从至少三个勘测的组合中导出最佳正则化权重映射；以及使用最佳正则化权重进行反演，从而获得地震勘测对之间的改进的随着时间推移的地震图像。

Description

用于表征石油或者天然气储集层随时间演变的改进方法

技术领域

本发明基本上涉及地球科学领域，更具体地来说，涉及地震数据处理。本发明尤其涉及一种在生产时期收集的随着时间推移所产生的3D地震数据集变化的提取方法，该数据集变化用于与生产数据相结合，并且有助于理解和控制从储集层(reservoir)提取石油和天然气或者将其他液体注入到储集层中。

背景技术

在石油和天然气工业中，为了提供地下图像以识别碳氢化合物或者其他液体的累积，通常要实施地震勘测。在地震勘测中，在陆地或者海洋表面处或者以下或者在钻孔中，通过一个或者多个源以压力或者地表运动调制的方式从特定位置(波场)发射弹性波。该波场从源通过地下传播到远处。伴随该传播，一部分入射波场由于地表下弹性材料性质中的某些全局异质性(比如声阻抗)而被反射。通过这种入射波场的激励产生了由于异质性(显示为压力、质点运动或者一些导出量)而反射的波场，并且能够在多个接收器位置处的表面上或者钻孔中被检测出和记录下来。

可以采取测量的处理来创建地下3D图像。按照所选时间间隔(日、月、年)重复测量能够发现给定储集层之中、之上或者之下关于该时间间隔的变化(例如，在石油或者天然气生产开始之前和生产期或者注入期之后)，并且比较测量结果。这就是所谓4D地震勘测，并且包括将不同时间点上实施的3D地震勘测相比较。上述目标是观测由于生产来自储集层的碳氢化合物或者将液体注入到储集层中而产生的形成和流体的变化。对变化的适当检测和对效果、因素和方法的适当识别需要专门的采集技术和数据处理步骤。

这种用于检测4D变化的技术在下文中称为3D扭曲(3D warping)。地震数据集里的数据首先被重新排列或者设定条件，以补偿采集结果(或者说是地震勘测的非重复性)中的变化以及地下空间中的速率的变化。标准技术利用了所选窗口中不同年份之间的互相关性。上述窗口是代表了一部分地震道(seismic trace)的时间间隔。该窗口被设置在相关的地震道之间，从而应该包含所有4D效果。利用这些基于相关性的方法的一个问题是相关窗口的尺寸。如果用于相关性的窗口过大，则相关的准确性可能会受到影响：实际上，相关值将不但取决于所考虑的点上的勘测结果之间的差，还取决于除了所考虑的点之外的其他影响。如果用于相关的窗口过小，则相关可能会受到噪声和勘测非重复性(包括由于所期望的发现的影响而带来的变化)的显著影响。

在本申请人的EP 1 865 340专利中(其全部内容通过引证结合于此)，通过沿着地下传播路径的地震子波的传播时间和地震幅度上的变化的共同反演(jointly inverting)来实现对于生产过程中石油储集层演变的表征。反演使得我们能够进行返回过滤(back filter)，实际上就是从结果中导出原型。通过与第一速度场V_b相关的第一时间T时的地震道集合，提供了储集层的基础勘测；通过与基础勘测相同位置的相关地震道集合，提供了储集层的监控勘测，在第二时间T+ΔT时进行该监控勘测；监控勘测与第二速度场V_m相关。对于基础勘测中的采样点i的集合，在采样点的集合上计算如下两数据的差值的范数(norm)的总和S，

——基础测量中的每个采样点i上的地震道的振幅b_i

——在监控测量中的对应时间采样点i’上的地震道的振幅m_i’和由第一速度场V_b和第二速度场V_m之间的差值导致的对应时间采样点i’上的局部反射率变化而形成的振幅的总和；其中，该对应时间采样点i’的时移(time shift)为沿着从表面到时间对应采样点i’的传播路径的速度变化导出的时移。通过最小化总和来导出从基础勘测到监控勘测的速度变化，从而表征该石油储集层的演变。

这种分析是基于在储集层中有变化的事实，而由于开发，将导致岩石的岩石物理性质改变，从而导致了地震速度场的变化。实际上，石油将被天然气或者水取代，并且/或者液体压力将会改变，导致饱和度、孔隙度、磁导率和压力产生变化，从而导致速度变化。储集层内的变化还可能改变周围岩石的应力和应变(strain)状态，从而进一步导致其速度的改变。这些速度上的变化将在下部反射体的地震表达中产生时移和反射中的相关变化，导致局部波场变化。通过使用反演技术，对于3D体积(3D volume)中的每个点，提供了对在基础勘测和监控勘测的集合所经过的时间里发生的4D变化的估算。因此，可以不必经过地震道的互相关而推断出4D速度场变化。

尽管4D反演问题似乎很容易用公式表达为基础地震数据和监控地震数据之间的差的最小值，但是这是一个具有多种结果的不适定问题(ill-posed problem)：例如，零平均值速度将映射(map)改变为零时移。另外，对于诱发沉陷(subsidence)并且具有潜在较大时移的场，反演甚至变得更高度非线性。

在EP 1 865 340中，重要的步骤是将总和最小化。本来这是最优化问题，该最优化问题需要将目标函数或者价值函数(cost function)与变量的所有选择的关系最小化，即，满足了建模限制的速度变化。在扭曲中，价值函数通常可以推导为：

$C=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(b\left(t_i\right)-m(t_i-t_s\underset{k=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\ΔV}}{V}\left(k\right))+{(w\left(t\right)*\frac{\mathrm{\ΔV}}{V}\left(t\right))}_i)}^2---\left(1\right)$

其中，b和m分别是基础地震道和监控地震道，t_s是地震数据的采样率，

是相对速度4D变化，w是地震子波，并且*代表了子波和相对速度变化之间的卷积，以对4D振幅变化进行建模。

然而，在几乎所有反演问题中，该价值函数都不等于零。实际上，用于该反演的正演模型只是垂直传播的近似值，尽管尚可，但是仍旧存在一些假定，从而仍存在残差。这是EP 1 865 340中所提出的技术的主要缺点，由此提供了非常不稳定的结果。另外，噪声影响了地震数据，并且这视为反演处理之后的附加残差。

一种处理近似正演模型和噪声的公知方法是通过将正则化项(regularization term)加入到价值函数中。其他技术也是公知的，但是正则化会对结果施加限制，从而防止了数据和噪声的过度拟合。实际上，我们将结果限制到不需要进行最小化的点上。可以认为价值函数是带有正则化的地震不匹配：

$C=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(b\left(t_i\right)-m(t_i-t_s\underset{k=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\ΔV}}{V}\left(k\right))+{(w\left(t\right)*\frac{\mathrm{\ΔV}}{V}\left(t\right))}_i)}^2+\mathrm{\λ}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}f\left(\frac{\mathrm{\ΔV}}{V}\left(t_i\right)\right)---\left(2\right)$

正则化权重λ表示将来自地震的4D变化的建模和对结果施加限制之间的权衡。有许多使用了相对速度变化的任何函数f的正则化形式。

为了选择最佳正则化，要对基础地震勘测数据和监控地震勘测数据实施多个步骤：

1.选择代表了地震品质(seismic quality)的多个位置或者多条地震道；

2.针对不同的正则化权重将上述位置中的数据扭曲；

3.获得价值函数项(即，地震不匹配)与正则化项的交会图(cross-plot)，以提供正则化权重映射；

4.从由曲线图确定的有效结果的范围内，根据储集层的可用生产历史和地质信息选择出正则化值的最佳结果。

5.插入在整个常规地震勘测区域内的最佳正则化值，以获得基础勘测和监控勘测之间的随着时间推移的地震图像。

图1示出了上述交会图，并示出了四个不同的区域。在A处，没有结果由于扭曲而限制在局部最小值中，并且没有覆盖。在B处，通过移动到更强的正则化，我们获得了在正则化下的结果，在该结果处与地震完全相符，但是结果是无形的(non-physical)。注意，该区域是EP 1 865 340中所提出的最小化总和的方法的结果。在C处，我们在地震拟合(seismicfitting)以及地震正则化之间得到完美的平衡，并且将对该区域要进行进一步研究。在D处，在正则化结果(各个位置的时移均为零)的地方，根据监控器，经过扭曲的地震道没有改变，并且经过扭曲的地震道和基础地震道之间的差恒定。

在最佳平衡(区域C)处，可以通过使用生产数据和地质信息选择正则化值，这样异常地得出了一些关于所期望的4D的线索。因此，可以看出，正则化方法和正则化权重的选择是从地质学角度来说获得较合理结果的最重要因素。一旦在各个所选位置上估算出了正则化参数，则通过内插法获得理想参数的2D映射，并且将2D映射应用到完整的数据集，然后，用曲线图表示4D反演信号，从而示出速度变化以及基础勘测和监控勘测之间的储集层演变。

确定最佳正则化权重的方法是时间密集(time intensive)。尽管可以基于逐条地震道而获得不同的正则化权重的所选位置上的扭曲数据的步骤(步骤2)，并且不需要将3D数据集作为一个整体进行反演，但是创建交会图和确定正则化的时间比在整个勘测中运行反演的所需要的时间大了一个到两个数量级。结果，该方法可能要数月才能完成，而由于在该时期内，储集层中将发生其他变化，所以由此所得到的结果已经是历史数据了。这种延迟限制了这些结果对于储集层工程师的有效性，储集层工程师需要尽可能及时的信息来对油田管理做出决策。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种表征储集层演变的方法，该方法至少解决或者缓解了现有技术所存在的一些问题。

本发明的另一目的是提供一种表征储集层演变的方法，该方法驱动了更多数据，从而不需要现有技术那么多的阐释。

本发明的又一目的是提供一种表征储集层演变的方法，该方法计算比现有技术的数周计算时间快得多。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于表征储集层随时间推移演变的方法，该方法包括以下步骤：

在时间T_n时，提供储集层的n个地震勘测，每个都具有与相同位置相关的地震道的集合，其中，n＞2；

从n＞2勘测的组合中导出最佳正则化权重映射；以及

使用该最佳正则化权重进行反演，并且获得地震勘测对之间的改进的随着时间推移的地震图像。

可以发现，从附加数据(即，多个勘测)导出最佳正则化权重映射改进了所有勘测对之间的随着时间推移的地震图像。优选地，使用所有的可用勘测。因此，该方法甚至可以用于获得之前的年份之间的随着时间推移的图像，通过使用随后采集到的地震勘测数据改进了正则化。优选地，将多个勘测上的价值函数与正则化项相结合提供了权重映射，其中，理想结果(即，图1的区域C)提供了非常相似的结果。

尽管我们对正则化权重映射使用了简化术语“最佳”，但是本领域普通技术人员可以理解，可以调整任何勘测对之间权重，以解释诸如信噪比的异常。

因此，在步骤3中，为了选择最佳正则化，如上所述，将多个勘测结合在所提供的交会图中。通过这种方式，除去了4D噪声自然可以将数据匹配，并且需要非常少的先验知识来阐释权重映射。另外，因为选择的最佳正则化参数是数据驱动的而不是通过阐释提供的，所以实施该方法的时间少于现有技术。

注意，相比于现有技术，本发明使用了多个(即三个或者更多)勘测。每个附加勘测都增加了勘测对的组合的数量。这样就增加了可用等式的数量，即，对于10个勘测，可以使用45个等式；对于5个勘测，可以使用10个等式；对于4个勘测，可以使用6个等式。然而，随着勘测数量的增加，将要反演的未知数的数量较缓慢地增加为(n-1)，即，对于我们的实例分别为9、4和3。这意味着，随着勘测数量的增加而建立了冗余，使得本发明的方法非常稳定。

优选地，价值函数表示为与速度变化参数相关的最优化。在这种方式中，对相对速度变化实施反演。正则化项还可以表示为相对速度变化。可以理解，这些正则化项还可以指的是相对缓慢变化的情况。

优选地，b是第一基础(参考)地震道，m_n是随后的监控地震道，使得在反演期间进行了反演的价值函数被简化为：

加上正则化部分，其中，所有地震道对之间的4D变化被合计得出。根据之前的方程所示，将正则化部分乘以权重，该权重仍表示拟合数据和对结果施加限制之间的最佳权衡。本领域普通技术人员可以理解，不同的权重可以用作价值函数中任何项，既可以用作正则化项，又可以用作勘测对之间的差。为了与基础地震勘测匹配，随后的监控地震道m_n具有整形算子，该整形算子被应用到每条地震道，以补偿时移和4D振幅效应。使用矢量标志来示出，利用窗口计算出价值函数，该窗口被限制为包含储集层中或者在应力灵敏的储集层的情况下的覆盖层中的大多数4D效应。该方程示出了，价值函数将勘测的每种组合(尺寸为2中的每种)之间的差最小化。

优选地，第一勘测是在对储集层进行生产之前记录下的勘测。该第一勘测可以称为基础勘测。通过这种方式，可以获得该位置上的全部历史数据。可选地，在这种勘测不可用的的情况下，第一可用地震勘测可以用作基础或者参考，从这一时刻开始，将可以获得储集层的历史数据。

本方法还可以只对间隔时移(还称为时间应变)进行反演，而不用考虑任何4D幅度影响。

还可以使用任何有利于更好地进行数据表征的正则化。

优选地，可以利用限定为包含大多数4D影响的窗口计算价值函数。可以考虑不同勘测的比较地震道来确定窗口的尺寸。

在另一实施例中，本发明提供了一种存储在计算机可读介质上的计算机程序，包括计算机程序编码装置，该计算机程序编码装置用于在计算机上运行上述方法的所有步骤。

附图说明

现在，将通过参考附图，仅通过实例的方式来描述实现本发明的方法，其中：

图1示出了地震不匹配(数据错位)与正则化项(模型错位)之间的关系的交会图；

图2a是示出了实施基础勘测的示意图，图2b是示出了实施监控勘测的示意图；

图3是示出了通过本方法和现有技术之间的不同正则化权重计算出的最佳结果和每个其他结果之间的互相关的图表；

图4是根据本发明的实施例的方法的流程图；

图5示出了在1999年至2004年期间的储集层的相对速度变化，图5a是通过现有技术计算出来的，图5b是使用本发明的方法计算出来的；

图6示出了储集层上相应的4D效果，在图6a中示出了在1999年至2002年期间的使用了现有技术的4D效果，在图6b中示出了在1999年至2002年期间的使用了本发明的方法的4D效果，在图6c中示出了在1999年至2004年期间的使用了现有技术的4D效果，在图6d中示出了在1999年至2004年期间的使用了本发明的方法的4D效果；以及

图7示出了另一储集层上相应的4D效果，在图7a中示出了在1988年至2006年期间的使用了现有技术的4D效果，在图7b中示出了在1988年至2006年期间的使用了本发明的方法的4D效果，并且在图7c中示出了在1999年至2006年期间的使用了现有技术的4D效果，在图7d中示出了在1999年至2006年期间的使用了本发明的方法的4D效果。

具体实施方式

首先参考图2a和图2b，示出了储集层，该储集层通常通过参考标号10示出，地下14中包含碳氢化合物12。声纳发射器18和接收器阵列20位于测量船16上，该声纳发射器为声源，该测量船通过在储集层10上方航行实施勘测。首次或者初次勘测(图2a)可以称为基础勘测，并且通常在生产开始之前的勘探阶段中实施。

储集层10的基础勘测提供了第一时间T时的地震道集合。对于给定地震道，基础勘测提供了振幅b(t)，该振幅是时间t的函数；其中，以值t_i(i是指数)的集合将数字记录和数字处理地震道进行采样；典型的地震道长度对应于大约1000个样本。然后，地震道被处理为值b(t_i)或者b_i的集合。

为了提取碳氢化合物12，可以钻出一个或者多个井22。随着储集层10被开发，石油将被天然气和水替代，液压也将改变。另外，可以应用改进的采油技术，其中，在一个或者多个位置上将液体注入储集层，从而改变了液压。储集层中的变化可能会导致周围岩石的应力和应变状态。这样，当实施进一步勘测时(图2b)，将发现由于速度场随之发生的变化所引起这些变化。这些速度变化将在下部反射体的地震表现中产生时移，并且在反射率上产生相关变化，导致局部波场产生变化。

因此，在第二时间T+ΔT时，储集层监控利用地震道的集合实施了对储集层10的监控勘测。做个最简单的假设，T是正值，在迟于基础勘测的时间点实施监控勘测；然而，进行勘测的顺序与本发明的方法的操作无关，基本上，时延T还可以是负值(为之前的勘测与之后的勘测相比较的数量)。对于基础勘测，监控勘测中采样的地震道以值m(t_i)或者m_i的集合表示。

对于本发明，在储集层10的不同勘探时期实施至少两次监控勘测。优选地，监控勘测中的地震道与基础勘测中的地震道的相同位置相关。可以通过在进行基础勘测和监控勘测时尽可能多地使用相同的设备、采集形式和方法来实施上述勘测。实际上，源的位置和接收器的位置之间的5m-10m的差仍旧导致了可接受的结果。可以使用诸如内插法的技术，其中，监控勘测中的地震道和基础勘测中的地震道并不满足该条件。

在现有技术中，由于基础地震勘测和监控地震勘测之间的4D变化，我们应用扭曲来校正差。EP 1 865 340将扭曲配置为非线性反演问题，以获得诸如相对速度变化的区间属性。通过这种方式，扭曲并不只将两个年份的地震道对准，还可能会产生随着时间推移阐释的直接相关的属性。

如EP 1 865 340中所描述，反演用于将移动的监控地震道与幅度经过调整的基础地震道相匹配，并且反演被表示为如等式(1)所示的与速度变化参数相关的最小二乘优化。该等式中的主要假设是：传播是几乎垂直的，速度平滑地横向变化，并且没有压缩。通常以任何扭曲技术假设前两次简化；当不满足时，可以通过使用不同的价值函数而不是将相对速度变化反演来防止第三次假设，我们为了压缩和速度效果给出时间应变的反演。

如上所述，为了稳定结果并且为了输入先验信息，将正则化项加入到价值函数。以上在等式(2)中示出该方式。测量多个内核(kernel)，并且该多个内核适应于结果的特定形状/带宽，以及在采样中出现的4D噪声电平。我们考虑到了在L1或者L2范数中使用经典Tikhonov正则化算法，但是也可以使用其他核。有时需要一个以上的项，而将其中的两项级联。其中重要的方面是选择正确的正则化参数来平衡拟合数据与正则化结果。

在本发明中，我们将价值函数修改为包含多个勘测，即，我们具有一个基础勘测和随后的(n-1)个监控勘测。在这里，b是第一基础(参考)地震道，和m_n是随后的监控地震道，使得在反演期间进行了反演的价值函数被简化为：

加上正则化部分，其中，所有地震道对之间的4D变化被合计得出。根据之前的方程所示，将正则化部分乘以权重，该权重仍表示了拟合数据和对结果施加限制之间的最佳权衡。为了将基础地震勘测匹配，要将整形算子应用到每条监控地震道，以补偿时移和4D振幅效应。使用矢量标志来表示价值函数沿着足够大的窗口计算出，以包含储集层中或者在应力灵敏的储集层的情况下的覆盖层中可能产生的大多数4D效应，还可以沿着足够小的窗口，以降低所需计算量，并且保证大部分地震道代表了4D效应。这样可以有助于比较不同勘测的地震道，以选择最佳窗口来使用。该方程示出了，价值函数将勘测的每种组合(尺寸为2中的每种)之间的差最小化。

图3中很好地示出了具有多个用于导出正则化参数的等式的优点。该附图表示了由不同正则化权重26计算出的最佳权重和每个其他权重之间的互相关24。曲线28对应于由多监控器技术计算出的结果，即，本发明为钟形，示出了正则化权重对于较大的正则化值范围给出了基本相似的结果。用于由多监控器技术获得的最佳结果和由不同正则化权重获得的其他结果之间的互相关的单个监控器曲线30更陡峭，并且说明，对于单监控器，将正则化的选择扭曲更加重要，并且可能严重地影响着结果。有意思的是，一旦由多监控器扭曲估算出较好的结果，则通常可能处理带有单监控器扭曲的多监控器结果，但是由于4D噪声抑制，这种情况仍不够理想，并且所估算的4D信号具的振幅也不够理想。

现在参考附图中的图4，示出了根据本发明的实施例的方法的流程图。在步骤32中，提供了上文参考图2a所描述的基础勘测。在步骤34和36中，在储集层中不同的时间段实施多次监控勘测。步骤36重复任意多次，从而累积了对储集层实施的地震勘测的总数。注意，尽管我们将基础勘测描述为在生产之前进行实施，但并不限于这种情况，可以使用在不同时间段上对同一储集层所采集的任意勘测集合。即使我们在生产之前具有两个地震年份，也可以通过改进了4D信号估算的方法获得该信息。

在步骤38中，我们确定了最佳正则化参数。根据现有技术实施该步骤，但是导出的交会图现在仅仅示出了最佳区域(即，图1中的区域C)中的值。实际上，可选择的值的数量有限，因此，需要较少的生产历史和地质信息的先验知识来导出最佳正则化参数。该参数可以与勘测的每种组合相同，或者，如果所有勘测都具有不同特征(比如信噪比)，则该参数可以与勘测的每种组合不同，从而需要特殊处理。

每个附加勘测都增加了对的组合的数量。这样就增加了可用等式的数量，即，对于10个勘测，可以使用45个等式；对于5个勘测，可以使用10个等式；对于4个勘测，可以使用6个等式。然而，随着勘测数量的增加，将要反演的未知数的数量较缓慢地增加为(n-1)，即，对于我们的实例分别为9、4、和3。这意味着，随着勘测数量的增加而建立了冗余，使得本发明的方法非常稳定。因此，可以快速实施步骤38，这意味着，由于没有导出储集层模型，并且获得了结果的集合，故相比于单监控器的情况，该方法所实施的时间更短。同样，通过将反演进行预处理，我们通过去除设备使得方法更加有效，从而获得多个反演，通过该多个反演，正确的正则化参数被选择后验。

在步骤40中，任何时间段中的相对速度变化可以总体上被计算出，从而将所有可用年份反演；但是，我们可以估算出每对勘测的速度变化，等于监控勘测的数量的勘测对数量是无关的。

将图4的方法应用到西非(West African)区域。在1999年中实施基础勘测作为高分辨率勘测，其中，以2ms进行采样。生产开始于2001年，在2002年使用与基础勘测相同的设备实施第一监控勘测。在2004年实施另一监控勘测。每个勘测都包括250万条地震道，每条地震道都具有大约2000个采样点，在以上详细描述的实施例中，对于本文所描述的方法的应用，在窗口中包括其中的500个采样点。该地区的地震品质明显具有非常低的地震噪声，以及较低的非重复性噪声。

在1999年和2004年之间的时间段，使用单监控器扭曲技术，如图5a中所示出的两个地震勘测计算出相对速度变化。图5b示出了同一时间段上的速度变化，但是该速度变化通过使用三个可用于勘测上的根据图4的方法的多监控器扭曲而获得。所示出的地震线非常靠近于注气井。降低了间隔速度，白色信号对应于填充了沟道的天然气。因为所建立的冗余，所以明显地改进了在椭圆中突出的区域。多监控器扭曲技术自然传输了更稳定的信号，而之前的单监控器扭曲编码(如图5a)需要过进行正则化(over-regularization)。多监控器扭曲(图5b)本质上过滤了4D噪声，从而使得4D信号更稳定。

对于同一储集层，图6示出了注入天然气的序列的标记的最大值。示出了时间片段。天然气注入器位于每幅地图的顶部(白色部分(4D信号)中)，而水注入器位于每幅图像的中部，在该位置上速度增加(黑色部分中)。对于1999年至2002年的时间段，我们示出了单监控器结果(a)和多监控器结果(b)。另外，对于1999年至2004年的时间段，我们示出了单监控器结果(c)和多监控器结果(d)。

首先参考图6(c)和图6(d)，代表了1999年和2004年之间的速度变化，该变化相似，但是其频率组成不同。这是因为，由于单监控器扭曲的过度正则化使得产生的频率过低。

在图6(a)和图6(b)中，主要的改进在于1999年和2002年之间计算出的4D变化，其中，通过多监控器扭曲可以更好地跟踪天然气和水的注入。当4D信号较弱或者重复性较差时，多监控器结果的改进尤其明显。这是因为，勘测冗余用于减弱4D噪声。

我们还将压缩储集层建模，在该压缩储集层上，有四个年份(1988年、1999年、2003年和2006年)是可用的。通过使用单监控器扭曲，发现由于产生巨大时移陷落以及影响了几乎垂直传播的弹性波的天然气云区域使得4D信号很难稳定。这样就为证实如图4所描述的多监控器算法提供具有挑战性的数据集。确定了许多广角叠加(近、中和远)，但是在这里只示出了全部叠加结果。

图7将储集层之前的结果与使用多监控器扭曲获得的新结果进行了比较。图7a示出了在2006年和1988年之间获得的结果，使用两个勘测的单监控器扭曲获得了左侧面板，而右侧面板使用了来自所有四个勘测的多监控器信息。图7b示出了在2006年和1999年之间获得的结果，每个面板都在如图7a中所示的同一方法中获得。

多监控器结果由每个面板中所代表的水平线更好地限定出，第一水平线位于顶部储集层，最后的水平线位于底部储集层，靠近储集层底部。尽管单监控器扭曲结果使得我们能够猜到一些4D变化，但是该信号并不可靠，并且当然不具有期望的块状特征。本发明的多监控器方法的优点为，该储集层比图5和图6的西非(West African)储集层示出得更加明显。这可能是由于当4D信号相对于噪声较弱时，多监控器相对于单监控器的优点更加显著的缘故。在1999年和2006年之间(图7b)，多监控器扭曲似乎能够在单监控器无法预先示出相关的4D信号的迹象的地方提取到可靠的4D信息。

可以通过计算机程序来实现本发明的方法。该程序用于接收基础勘测的数据和监控勘测的数据，以及速度场的数据；上述数据的格式为本领域技术人员公知的符合当前技术现状的计算机数据包。该程序运行了图4的方法的各个步骤。

本发明的首要优点是其提供了一种表征储集层演变的方法，该方法使用了在反演方法中的所有可用地震年份，以改进结果并有利于最佳正则化参数的选择。

本发明的另一优点是其提供了一种表征储集层演变的方法，该方法不需要储集层模型而是数据驱动。

本发明的又一优点是提供了一种表征储集层演变的方法，该方法获得了最佳正则化参数，从而不需要密集使用先验知识。

本发明的又一优点是提供了一种比现有技术明显计算得更快的表征储集层演变的方法。这是由提供结果的客观性决定的，对此不需要进行阐释。

本领域技术人员可以了解，可以对本文所描述的发明进行修改而没有超出本发明的范围。例如，尽管我们如现有技术的教导遵循价值函数和正则化核，可以选择价值函数和正则化核的任何地震匹配部分来适合数据。另外，尽管我们考虑了监控的时间段内的储集层的演变以及当将液体注入到储集层中时的变化以有助于生产，但是可以了解，可以将本方法用于监控注入到冗余井的CO₂。

Claims (13)

1.一种用于表征储集层随时间演变的方法，所述方法包括以下步骤：

在时间T_n时，提供所述储集层的n个勘测，每个勘测都具有一组地震道，其中，n＞2；

从至少三个勘测的组合中导出最佳正则化权重映射；以及

使用所述最佳正则化权重进行反演，从而获得多个地震勘测对之间的改进的随着时间推移的地震图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述n个勘测相结合以导出所述最佳正则化权重映射。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对相对速度变化实施反演。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，导出所述最佳正则化权重映射的步骤和反演的步骤使用了如下定义的价值函数：

其中，b是基础地震道，m_n是随后的地震道，为了与所述基础地震道匹配，在所述随后的地震道上应用整形算子来补偿时移和4D振幅效应。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，每个勘测对的正则化项被加入至所述价值函数，从而在反演期间对所述正则化项进行最小化。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述价值函数的项的权重不同。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，利用被限制为包含大多数所述4D振幅效应的窗口计算所述价值函数。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对间隔时移(时间应变)进行反演。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，导出所述最佳正则化权重映射的步骤和反演的步骤使用了如下定义的价值函数：

其中，b是基础地震道，m_n是随后的地震道，为了与所述基础地震道匹配，在所述随后的地震道上应用整形算子来补偿时移。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述价值函数的项的权重不同。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：使用所得到的数据辅助对所述储集层所进行的碳氢化合物开采。

12.一种保存在计算机可读介质上的计算机程序，包括：计算机程序编码装置，用于在计算机上运行如权利要求1至11中任一项所述的方法中的所有步骤。

13.一种设备，专用于实施如权利要求1至11中任一项所述的方法中的所有步骤。

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