一种二氧化碳驱动煤层气的光纤井中地震监测方法与流程

本发明属于地球物理勘探中地震数据采集、处理解释技术，涉及二氧化碳驱动煤层气的注采监测技术，属于时移井中地球物理范畴，尤其涉及一种二氧化碳驱动煤层气的光纤井中地震监测方法。

背景技术：

时移或四维地震是被证明的最有效的二氧化碳贮存和二氧化碳驱动油藏监测方法，但是其成本高，经济效益低。另外，二氧化碳驱动煤层气的运移和替代情况监测难度较多，这种“气驱动气”、“气替代气”的模式对地震响应的影响非常微弱，需要一致性更好、精度更高的地震观测方法，因此，如何进行经济、有效地监测方法，或将若干种方法集成创新成为经济有效的监测技术体系，实现二氧化碳驱动前缘和煤层气替代情况的长期监测是急待解决的关键科学问题。

随着近年来分布式光纤传感(das)技术的逐步成熟，可以获得空间采样率更高的、一致性更好的井中地震数据，为二氧化碳驱动煤层气运移及替代情况监测提供了先决条件，对于煤层气勘探开发等方面研究具有积极意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用二氧化碳驱动煤层气运移及替代情况监测方法，解决了时移地震数据采集、处理解释中的一致性问题，为煤层气运移及替代情况监测提供可靠的技术支撑。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种二氧化碳驱动煤层气的光纤井中地震监测方法，包括以下步骤：

s1、采集时移井中地震数据；

s2、对时移井中地震数据进行处理；

s3、对时移井中地震数据进行差异成像，得到地震波传播的速度差异和井中地震数据差异成像结果；

s4、进行二氧化碳驱动效果分析，利用步骤s3得到的地震波传播的速度差异和井中地震数据差异成像结果进行二氧化碳驱动效果分析，得到最终的预测成果。

进一步地，所述步骤s1具体实现方法为：利用现有一致性最佳的激发和接收设备采集得到时移井中地震数据；包括以下子步骤：

s11、一致性采集观测系统的确定：利用现有的观测系统设计方法和软件，设计两期次或多期次的时移井中地震数据采集观测系统；

所述时移井中地震是指在井中记录的多期次地震数据；

s12、激发点位与激发参数的确定：测量并选用激发环境稳定的激发点位，利用可控震源激发地震数据，要求多期次的震源型号和激发参数严格一致；

所述稳定的激发点位是指地表岩性稳定，交通便利，受季节变化和人文活动影响不大的激发点位；

所述可控震源激发是指利用可控震源车在所选择的点位进行激发作业；

s13、接收方式与接收参数的确定：采用套管外设置分布式光纤的接收方式记录井中地震数据，分布式光纤的间距不大于1m；

所述套管外设置分布式光纤的接收方式，是指将分布式光纤布置在钻井的套管外侧，并且利用水泥固井。

进一步地，所述步骤s2具体实现方法为：

s21、处理流程一致性确定，建立时移井中地震一致性处理流程，作为多期次井中地震数据处理的标准流程；

所述一致性处理流程，是指提升了一致性要求的井中地震数据的处理流程，依《井中地震资料处理解释技术规程syt7450-2019》建立；

所述一致性处理流程中不包括激发点一致性处理，该步骤会改变时移地震的数据振幅分布关系；

s22、处理参数一致性确定，根据一致性处理流程，选择一致性处理参数进行时移井中地震数据处理；

s23、以初至为标准的剩余差异校正，对一致性处理成果进行以初至振幅为标准的剩余振幅差异校正；

所述初至是指井中地震的直达下行波，是井中地震数据中最稳定的波场；

所述剩余振幅差异校正，是指利用数学方法消除时移数据的剩余差异的方法，所选用初至波为驱气作业的上部分井段数据。

进一步地，所述步骤s3具体实现方法为：

s31、地震波传播的速度差异计算，利用步骤s1采集得到的地震数据，拾取初至波的时间-深度关系，计算得到地震波速度，并对相同深度的地震波速度进行求商计算，计算结果定义为地震速度差异数据；

s32、数据振幅差异成像处理，利用步骤s2中得到的多次期的处理后数据，根据地震波速度，采用现有的井中地震成像方法得到多次期的成像结果，并进行减法计算，得到用于时移分析的差异成像处理。

所述减法计算，是指对相同大小的地震数据进行相减。

进一步地，所述步骤s4具体实现方法为：

s41、驱动替代情况的估算分析：利用步骤s3所得到的地震波传播的速度差异成果进行驱动替代情况的估算，具体是对速度差异成果进行评估，依照5:1的经验注采比例，定义速度差异小于1％为较低替低率、1％至3％为中等替代率、大于3％为较高替代率；

s42、驱动边缘的探测分析：利用步骤s3得到的井中地震数据差异成像结果，预测得到二氧化碳驱动前缘分析成果；

所述的二氧化碳驱动前缘，指识别差异成像中的异常区域，并读取异常区域所能达到的最大的横向距离。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种利用二氧化碳驱动煤层气运移及替代情况监测方法，解决了时移地震数据采集、处理解释中的一致性问题，为煤层气运移及替代情况监测提供可靠的技术支撑。

附图说明

图1为本发明的光纤井中地震监测方法的流程图；

图2是本发明采集时移井中地震数据的流程图；

图3是本发明中对时移井中地震数据进行处理的流程图；

图4是本发明中对时移井中地震数据进行差异成像的流程图；

图5是本发明中进行二氧化碳驱动效果分析的流程图；

图6为本实施例中二氧化碳驱动前的光纤井中地震模型数据；

图7为本实施例中二氧化碳驱动后的光纤井中地震模型数据；

图8为本实施例中二氧化碳驱动前、后的差异地震数据；

图9为本实施例中驱动后成像差异结果(左)与初始模型的对比(右)。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的一种二氧化碳驱动煤层气的光纤井中地震监测方法，包括以下步骤：

s1、采集时移井中地震数据；具体实现方法为：利用现有一致性最佳的激发和接收设备采集得到时移井中地震数据，如图2所示；包括以下子步骤：

s11、一致性采集观测系统的确定：利用现有的观测系统设计方法和软件，设计两期次或多期次的时移井中地震数据采集观测系统；

所述时移井中地震是指在井中记录的多期次地震数据；

可选择的，两期次或多期次的时移井中地震数据采集观测系统，可以分期采集也可以连续采集，采集方式取决于煤层气监测的现场需求。

s12、激发点位与激发参数的确定：测量并选用激发环境稳定的激发点位，利用可控震源激发地震数据，要求多期次的震源型号和激发参数严格一致；

所述稳定的激发点位是指地表岩性稳定，交通便利，受季节变化和人文活动影响不大的激发点位；

所述可控震源激发是指利用可控震源车在所选择的点位进行激发作业，由于可控震源的输出一致性被行业内广泛认可，因此是目前时移井中地震研究的最佳激发方式；

s13、接收方式与接收参数的确定：采用套管外设置分布式光纤的接收方式记录井中地震数据，分布式光纤的间距不大于1m，要求多期次的记录参数严格一致；

所述套管外设置分布式光纤的接收方式，是指将分布式光纤布置在钻井的套管外侧，并且利用水泥固井，这是目前时移井中地震研究的最佳数据接收和记录方式。

s2、对时移井中地震数据进行处理；如图3所示，具体实现方法为：

s21、处理流程一致性确定，建立时移井中地震一致性处理流程，作为多期次井中地震数据处理的标准流程；

所述一致性处理流程，是指提升了一致性要求的井中地震数据的处理流程，依《井中地震资料处理解释技术规程syt7450-2019》建立；

所述一致性处理流程中不包括激发点一致性处理，该步骤会改变时移地震的数据振幅分布关系；

s22、处理参数一致性确定，根据一致性处理流程，选择一致性处理参数进行时移井中地震数据处理；

所述一致性处理参数，包括处理步骤中所涉及的时窗长度、参与道数、补偿参数等各种参数，因此需要处理人员对所用软件充分了解，防止模块内参数变化引进处理差异。

s23、以初至为标准的剩余差异校正，对一致性处理成果进行以初至振幅为标准的剩余振幅差异校正，进一步提升处理中数据的一致性；

所述初至是指井中地震的直达下行波，是井中地震数据中最稳定的波场；

所述剩余振幅差异校正，是指利用数学方法消除时移数据的剩余差异的方法，所选用初至波为驱气作业的上部分井段数据。

s3、对步骤s2中所得到的一致性处理后的时移井中地震数据进行差异成像，得到地震波传播的速度差异和井中地震数据差异成像结果；如图4所示，具体实现方法为：

s31、地震波传播的速度差异计算，利用步骤s1采集得到的地震数据，拾取初至波的时间-深度关系，计算得到地震波速度，并对相同深度的地震波速度进行求商计算，计算结果定义为地震速度差异数据；

s32、数据振幅差异成像处理，利用步骤s2中得到的多次期的处理后数据，根据地震波速度，采用现有的井中地震成像方法得到多次期的成像结果，并进行减法计算，得到用于时移分析的差异成像处理。

所述减法计算，是指对相同大小的地震数据进行相减，是一种时移地震处理的常见方法，但需注意保证频率、振幅和相位的一致性。

s4、进行二氧化碳驱动效果分析，利用步骤s3得到的地震波传播的速度差异和井中地震数据差异成像结果进行二氧化碳驱动效果分析，得到最终的预测成果；

如图5所示，具体实现方法为：

s41、驱动替代情况的估算分析：利用步骤s3所得到的地震波传播的速度差异成果进行驱动替代情况的估算，具体是对速度差异成果进行评估，依照5:1的经验注采比例，即采出1方煤层气，需要5方的二氧化碳注入，计算二氧化碳注入后的地震速度差异数据，依据该地震速度差异对煤层气替代率进行定量评估，定义速度差异小于1％为较低替低率、1％至3％为中等替代率、大于3％为较高替代率；

s42、驱动边缘的探测分析：利用步骤s3得到的井中地震数据进行地震差异成像，进而基于成果结果预测得到二氧化碳驱动前缘分析成果；

所述的二氧化碳驱动前缘分析，指识别差异成像中的出现的震幅绝对值明显高于背景数据的异常区域，读取异常区域所能达到的最大的横向距离即为驱动前缘。

图6为本实施例中二氧化碳驱动前的光纤井中地震模型数据，其中横坐标为深度，单位m；纵坐标为时间，单位为ms。图7为本实施例中二氧化碳驱动后的光纤井中地震模型数据，其中横坐标为深度，单位m；纵坐标为时间，单位为ms。图8为本实施例中二氧化碳驱动前、后的差异地震数据，其中横坐标为深度，单位m；纵坐标为时间，单位为ms。图9为本实施例中驱动后成像差异结果(左)与初始模型的对比(右)，其中横坐标为cdp道号，无量纲；纵坐标为深度，单位为m。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。