Mô hình vật lý đá của các bể carbonat không đồng nhất: Ước lượng độ rỗng và phát hiện hydrocarbon

Hao Yu1, Jing Ba1, Jose Carcione2, Jin-Song Li1, Gang Tang1, Xing-Yang Zhang1, Xin-Zhen He3, Hua Ouyang3
1Research Institute of Petroleum Exploration and Development, PetroChina, Beijing, China
2Istituto Nazionale di Oceanografia edi Geofisica Sperimentale (OGS), Borgo Grotta Gigante 42c, Sgonico, Trieste, Italy
3Amu Darya Petroleum Company Ltd., CNPC, Beijing, China

Tóm tắt

Trong các bể khí tự nhiên không đồng nhất, khí thường hiện diện dưới dạng các túi nhỏ giống như mảng được nhúng trong ma trận chủ lưu có bão hòa nước. Loại không đồng nhất này, còn được gọi là "bão hòa patchy", gây ra sự phân tán và suy giảm tốc độ địa chấn đáng kể. Để thiết lập mối quan hệ giữa phản ứng địa chấn và loại chất lỏng, chúng tôi đã thiết kế một mô hình vật lý đá cho các bể carbonat. Đầu tiên, chúng tôi thực hiện quét CT và phân tích phân bố chất lỏng trong các đá có độ bão hòa một phần. Sau đó, chúng tôi dự đoán mối quan hệ định lượng giữa phản ứng sóng ở các dải tần số khác nhau và các thuộc tính lithological cơ bản cũng như các chất lỏng trong lỗ rỗng. Một mẫu vật lý đá đã được xây dựng dựa trên phân tích mỏng của cấu trúc lỗ rỗng và nghịch đảo địa chấn. Phương pháp này đã được áp dụng cho các bể khí limestone ở khối bờ phải sông Amu Darya. Dựa trên nghịch đảo tham số đàn hồi trước và sau khi chồng chất, dữ liệu địa chấn đã được sử dụng để ước tính độ rỗng của đá và độ bão hòa khí. Kết quả mô hình tương đồng tốt với chế độ sản xuất của các giếng khoan.

Từ khóa

#bể carbonat #vật lý đá #độ rỗng #phát hiện hydrocarbon #bão hòa khí

Tài liệu tham khảo

Adam, L., Batzle, M., and Brevik, I., 2006, Gassmann’ s fluid substitution and shear modulus variability in carbonates at laboratory seismic and ultrasonic frequencies: Geophysics, 71(6), F13–F183.

Ba, J., 2010, Wave propagation theory in double-porosity medium and experimental analysis on seismic responses: Scientia Sinica — Phys, Mech & Astron (in Chinese), 40(11), 1398–1409.

Ba, J., Cao, H., Carcione, J. M., Tang, G., Yan, X, F,, Sun, W. T., and Nie, J. X., 2013a, Multiscale rock-physics templates for gas detection in carbonate reservoirs: Journal of Applied Geophysics, 93, 77–82.

Ba, J., Cao, H., and Yao, F. C., 2010, Velocity dispersion of P-waves in sandstone and carbonate: Double-porosity theory and local fluid flow theory: 80th Ann. Internat. Mtg, Soc. Expl. Geophys., Expanded Abstracts, Expanded Abstracts, 2557–2563.

Ba, J., Cao, H., Yao, F. C., and Nie, J. X., 2008b, Double-porosity rock model and Squirt flow for laboratory frequency band: Appl. Geophys., 5(4), 261–276.

Ba, J., Cao, H., Yao, F. C., Yang, Z. F., and Nie, J. X., 2009, Pore heterogeneity induces double-porosity in Guang’an sandstone: CPS/SEG Beijing 2009, Beijing, China.

Ba, J., Carcione, J. M., Cao, H., Du, Q. Z., Yuan, Z. Y., and Lu, M. H., 2012, Velocity dispersion and attenuation of P waves in partially-saturated rocks: Wave propagation equations in double-porosity medium: Chinese J. Geophys. (in Chinese), 55(1), 219–231.

Ba, J., Carcione, J. M., and Nie, J. X., 2011, Biot-Rayleigh theory of wave propagation in double-porosity media: J. Geohpys. Res., 116, B06202, doi: 10.1029/2010JB008185.

Ba, J., Nie, J. X., Cao, H., and Yang, H. Z., 2008a, Mesoscopic fluid flow simulation in double-porosity rocks: Geophys. Res. Lett., 35, L04303, doi: 10.1029/2007GL032429.

Ba, J., Yan, X. F., Chen, Z. Y., et al., 2013b, Rock physics model and gas saturation inversion for heterogeneous gas reservoirs: Chinese J. Geophys. (in Chinese), 56(5), 1696–1706.

Batzle, M., Han, D., and Hofmann, R., 2006, Fluid mobility and frequency-dependent seismic velocity — Direct measurements: Geophysics, 71(1), N1–N9.

Berryman, J. G., and Wang, H. F., 1995, The elastic coefficients of double-porosity models for fluid transport in jointed rock: J. Geophys. Res., 100, 24611–24627.

Berryman, J. G., and Wang, H. F., 2000, Elastic wave propagation and attenuation in a double-porosity dual-permeability medium: Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 37, 63–78.

Biot, M. A., 1956a, Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solid: I. Low-frequency range: J. Acoust. Soc. Am., 28(2), 168–178.

Biot, M. A., 1956b, Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solid: II. Higher frequency range: J. Acoust.Soc. Am., 28(2), 179–191.

Cadoret, T., Marion, D., and Zinszner, B., 1995, Influence of frequency and fluid distribution on elastic wave velocities in partially saturated limestones: J. Geophys. Res., 100, 9789–9803.

Carcione, J. M., 2007, Wavefields in real media. Theory and numericalsimulation of wavepropagation in anisotropic, anelastic, porous and electromagnetic media (Second edition): Elsevier.

Carcione, J. M., Gurevich, B., Santos, J. E., and Picotti, S., 2013, Angular and frequency dependent wave velocity and attenuation in fractured porous media: Pure and Applied Geophysics, doi: 10.1007/s00024-012-0636-8.

Carcione, J. M., Helle, H. B., and Pham, N. H., 2003, White’s model for wave propagation in partially saturated rocks: Comparison with poroelastic numerical experiments: Geophysics, 68, 1389–1398.

Carcione, J. M., and Picotti, S., 2006, P-wave seismic attenuation by slow-wave diffusion: Effects of inhomogeneous rock properties: Geophysics, 71(3), O1–O8.

Carcione, J. M., Morency, C., and Santos, J. E., 2010, Computational poroelasticity — A review: Geophysics, 75, A229–A243.

Chen, X. L., and Tang, X. M., 2012, Numerical study on the characteristics of acoustic logging response in the fluid-filled borehole embedded in crack-porous medium: Chinese J. Geophys. (in Chinese), 55(6), 2129–2140.

Dutta, N. C., and Odé, H., 1979b, Attenuation and dispersion of compressional waves in fluid-filled porous rocks with partial gas saturation (White model), Part I-Biot theory: Geophysics, 44, 1777–1788.

Dutta, N. C., and Seriff, A. J., 1979a, On White’s model of attenuation in rocks with partial gas saturation: Geophysics, 44(11), 1806–1812.

Dvorkin, J., and Nur, A., 1993, Dynamic poroelasticity: A unified model with the Squirt and the Biot mechanisms: Geophysics, 58(4), 524–533.

Gassmann, F,. 1951, Über die Elastizität poröser Medien: Vier. der Natur. Gesellschaft in Zürich, 96, 1–23.

Gurevich, B., Zyrianov, V. B., and Lopatnikov, S. L., 1997, Seismic attenuation in finely layered porous rocks: Effects of fluid flow and scattering: Geophysics, 62(1), 319–324.

Johnson, D. L., 2001, Theory of frequency dependent acoustics in patchy saturated porous media: J. Acoust. Soc. Am., 110(2), 682–694.

Johnson, D. L., Koplik, J., and Dashen, R., 1987, Theory of dynamic permeability and tortuosity in fluid-saturated porous media: J. Fluid Mech., 176, 379–402.

Liu, J., Ma, J. W., and Yang, H. Z., 2009, Research on dispersion and attenuation of P wave in periodic layered-model with patchy saturation: Chinese J. Geophys. (in Chinese), 52(11), 2879–2885.

Liu, J., Ma, J. W., and Yang, H. Z., 2010, Research on P-wave’s propagation in White’s sphere model with patchy saturation: Chinese J. Geophys. (in Chinese), 53(4), 954–962.

Mavko, G., Mukerji, T., and Dvorkin, J., 2009, The rock physics handbook - Tools for seismic analysis of porous media (2nd Edition), Cambridge University Press.

Müller, T. M., Gurevich, B., and Lebedev, M., 2010, Seismic wave attenuation and dispersion resulting from wave-induced flow in porous rocks-A review: Geophysics, 75(5), 75A147–75A164.

Nie, J. X., Ba, J., Yang, D. H., Yan, X. F., Yuan, Z. Y., and Qiao, H. P., 2012, BISQ model based on a Kelvin-Voigt viscoelastic frame in a partially saturated porous medium: Applied Geophysics, 9(2), 213–222.

Nie, J. X., Yang, D. H., and Yang, H. Z., 2004, Inversion of reservoir parameters based on the BISQ model in partially saturated porous media: Chinese J. Geophys. (in Chinese), 47(6), 1101–1105.

Pride, S. R., Berryman, J. G., and Harris, J. M., 2004, Seismic attenuation due to wave-induced flow: J. Geophys. Res., 109, B01201, doi: 10.1029/2003JB002639.

Rayleigh, L., 1917, On the pressure developed in a liquid during the collapse of a spherical cavity: Philos. Mag., 34, 94–98.

Roehl, P. O., and Choquette, P. W., 1985, Carbonate Petroleum Reservoirs, New York, Springer - Verlag.

Sams, M. S., Neep, J. P., Worthington, M. H., and King, M. S., 1997, The measurement of velocity dispersion and frequency-dependent intrinsic attenuation in sedimentary rocks: Geophysics, 62, 1456–1464.

Santos, J. E., Corberó, J. M., and Douglas, J., 1990a, Static and dynamic behavior of a porous solid saturated by a two-phase fluid: J. Acoust. Soc. Am., 87, 1428–1438.

Santos, J. E., Douglas, J., Corberó, J. M., and Lovera, O. M., 1990b, A model for wave propagation in a porous medium saturated by a two-phase fluid: J. Acoust. Soc. Am., 87, 1439–1448.

Sun, W. T., Ba, J., Muller, T. M., Carcione, J. M., Cao, H., Du, Q. Z., and Yan, X. F., 2012, P-wave dispersion and attenuation in patchy-saturated Rocks. White, Dutta and Biot-Rayleigh theories: 74th EAGE Expanded Abstracts.

Toms, J., Müller, T. M., Ciz, R., et al., 2006, Comparative review of theoretical models for elastic wave attenuation and dispersion in partially saturated rocks: Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 26(6–7), 548–565.

White, J. E., 1975, Computed seismic speeds and attenuation in rocks with partial gas saturation: Geophysics, 40(2), 224–232.

Xu, S. Y., and White, R. E., 1995, A physical model for shear-wave velocity prediction: Geophysical Prospecting, 44, 687–717.

Zhao, H. B., Wang, X. M., Chen, S. M., and Li, L. L., 2010, Acoustic responses characteristics of unsaturated porous media: Science China Physics, Mechanics and Astronomy, 53, 1388–1396.