致密砂岩气藏地球物理勘探方法技术综述

为了提高地球物理方法在致密砂岩气藏勘探及评价中的应用效果,本文基于大量国内外文献调研,首先梳理了致密砂岩气的概念及其地质特征,其次分析了地震勘探方法技术在致密砂岩气藏裂缝预测及含气性识别方面的应用,再次总结了评价致密砂岩气储层的测井系列、归纳了致密砂岩气层的测井识别方法及致密砂岩气储层参数定量计算方法,最后进行了实例分析.研究表明,地震方法是致密砂岩气勘探最有效的地球物理方法,不仅能有效地预测裂缝发育部位,还可以识别致密砂岩气藏;地球物理测井评价致密砂岩气藏具有纵向分辨率高、微观特征研究精度高的优点;基于岩石物理分析,将地震资料与测井资料有机结合,实现不同尺度信息融合,借助于非线性数学方法及非平稳信号分析技术可以有效提高致密砂岩气藏勘探评价效果.     

阿姆河右岸麦捷让地区碳酸盐岩储层流体检测研究

阿姆河右岸麦捷让地区碳酸盐岩气藏非均质性强,储层横向厚度变化大,前期研究多结合地震波场模拟进行储层预测,气藏流体检测工作较少,新钻井情况表明内部流体关系复杂,需要开展流体检测工作对气藏内部流体分布进行全面认识.本文从岩石物理模型入手,分析石灰岩纵横波速度、弹性参数与岩石基本性质之间的定量关系,寻找对流体敏感的弹性属性,认为纵横波速度比能较好地识别气水分布.通过测井弹性参数交会和流体替换,以实际资料验证岩石物理分析结果并选择气藏敏感参数,建立了适合本地区的气藏预测模版.利用叠前时间偏移得到的共反射点道集,开展三维叠前同时反演,利用反演结果进行了储层流体识别.预测结果与验证井吻合良好,且含气分布范围揭示了两个气藏存在.     

SG地区叠前地震弹性参数交会定量解释技术预测有效储层的方法

鄂尔多斯盆地SG气田是我国典型的低孔,低渗,致密砂岩气藏的代表.该区地震勘探开发面临着两大难题:一是含气砂岩和围岩的声波阻抗存在较大范围叠置,利用声波阻抗预测储层存在明显的多解性;二是SG气田局部地区气、水关系复杂,地质上不存在统一的气、水层分界面,产水井严重影响产能建设,流体类型的识别是面临的又一难题.为了降低声波阻抗预测砂岩储层的多解性,提高有效储层预测精度,定量识别储层中流体的类型,本文提出了叠前地震弹性参数交会定量解释技术,从横波测井资料不同岩性、流体的岩石物理参数分析入手,优选了能够区分岩性和流体的最佳敏感弹性参数,制作了敏感弹性参数交会模板,通过地震叠前反演获得反映储层物性和含气性的地震弹性参数体,最后进行地震弹性参数交会定量解释预测有效储层和识别流体.勘探实例证实了该技术方法在SG地区对有效储层的预测是有效的,能够为井位优选提供可信的依据.地震弹性参数交会技术将纵向分辨率较高的测井岩石物理分析和横向分辨率较高的地震叠前反演结合在一起,使用了多个弹性参数交会,减少了以往单一弹性参数预测储层的多解性,最终获得比较可靠、更量化的反映储层物性和含气性的地震弹性参数交会体,为有效储层预测和流体识别探索出了新的途径,这一技术的应用和推广可以降低地震解释的风险,提高储层预测精度.     

致密砂岩气藏裂隙-孔隙型弹性岩石物理模板研究:以川西坳陷A区为例

相对于常规砂岩,致密砂岩在岩石物理性质、力学性质等方面具有明显差异,并呈现出很强的非均质性.岩石物理模型能将储层参数与地震特性信息联系起来,因此可以作为致密砂岩储层参数与地震特性信息转换的桥梁.常规的岩石物理模型通常只考虑单一因素(例如非均匀性,单一孔隙,单一尺度等),建立的岩石物理模板并不适用于致密砂岩.本文针对高饱和气、微裂隙发育、非均质性强的致密砂岩储层,利用Voigt-Reuss-Hill模型计算混合矿物的弹性模量,采用微分等效介质(DEM)模型描述含裂隙、孔隙岩石的骨架弹性模量,基于Biot-Rayleigh波动方程构建了岩石物理弹性模板,给出了致密砂岩储层弹性参数与物性的关系.基于测井数据和实验数据对岩石物理弹性模板进行校正,并将校正后的岩石物理弹性模板结合叠前地震资料应用于川西地区储层孔隙度与裂隙含量预测.结果显示,反演裂隙含量、孔隙度与储层试气报告、测井孔隙度基本吻合,表明该模板能够较合理地应用于致密砂岩储层孔隙度及裂隙含量解释中.     

通过岩石物理模拟改进北黄海盆地中生界致密砂岩储层的地震刻画

北黄海地区多年来受困于储层预测精度欠佳,分析实测纵波、横波和密度曲线不能很好的反映储层岩性和物性.本次研究通过采用岩石物理模拟方法,以Xu White模型和岩心分析数据为基础,模拟出实际地层条件下的弹性测井响应,并以此分析研究储层岩性、物性、含油气性对弹性参数的影响,结合对井眼环境和泥浆侵入对弹性测井曲线的影响进行校正,获得了高质量的弹性测井曲线,在此基础上运用实际测量的纵波阻抗曲线和岩石物理模拟的纵横波速度比曲线,建立了储层和有利储层的弹性解释框架,指导地震叠前反演结果的量化解释,与已知钻井结果对比解释精度较高.参考本次储层的预测结果部署了新的钻井,后钻井实钻结果在储层、有利储层方面都与预测结果保持一致,说明了岩石物理方法对改进的储层解释模板的重要性.     

油气田开发中油气藏地球物理研究

油气藏地球物理方法应用至油气田开发中,直接关系着构造、储层和流体表征精度和准确度.为了详细梳理油气田开发中油气藏地球物理研究核心内容和新进展,为该项研究推广应用提供参考.从构造解释、储层预测、流体描述等3方面梳理该研究核心内容.结果认为,构造描述中地球物理研究主要包括井震结合构造精细解释、基于密井网资料构造精细解释,储层预测中地球物理研究主要包括基于地震资料属性提取和反演预测的储层精细刻画和基于测井二次精细解释的有效储层划分.油藏流体地球物理研究主要包括四维地震剩余油表征和水淹层测井精细解释等.指出油气田开发中油气藏地球物理研究未来发展方向主要包括测井解释方法的创新和流程优化、开发地震在构造解释和储层描述等开发实践中的推广应用、地球物理资料与地质和生产动态资料结合验证、大数据和人工智能等与地球物理方法结合提高解释精度降低应用成本、非常规油气开发对地球物理研究新需求等5方面.     

基于统计岩石物理模型的各向异性页岩储层参数反演

提出了各向异性页岩储层统计岩石物理反演方法.通过统计岩石物理模型建立储层物性参数与弹性参数的定量关系,使用测井数据及井中岩石物理反演结果作为先验信息,将地震阻抗数据定量解释为储层物性参数、各向异性参数的空间分布.反演过程在贝叶斯框架下求得储层参数的后验概率密度函数,并从中得到参数的最优估计值及其不确定性的定量描述.在此过程中综合考虑了岩石物理模型对复杂地下介质的描述偏差和地震数据中噪声对反演不确定性的影响.在求取最大后验概率过程中使用模拟退火优化粒子群算法以提高收敛速度和计算准确性.将统计岩石物理技术应用于龙马溪组页岩气储层,得到储层泥质含量、压实指数、孔隙度、裂缝密度等物性,以及各向异性参数的空间分布及相应的不确定性估计,为页岩气储层的定量描述提供依据.     

三分量地震在薄互层油气藏勘探中的应用（英文）

本文是三分量地震在陆相薄互层地震勘探中应用成功的首例。大庆长垣喇嘛甸油田处于高含水开发后期,储层预测的主要难题是密井网条件下厚度2m以上砂体的边界识别问题,常规单一纵波地震解释存在多解性,引入横波信息可增加地震解释的可靠性。本文根据纵、横波对气藏的响应特征,利用纵、横波联合振幅属性、分频属性对气藏进行了分析,能够很好地反应气藏的边界,体现了横波受流体影响较小的优势。通过测井曲线岩石物理定量的分析了该地区主要是密度、λρ和μρ三种物性参数能够很好地反映储层岩性变化。在以地震数据分频为核心的高精度地震参考标准层解释基础上利用纵、横波联合反演得出的纵、横波速度比、λρ、μρ等属性与测井解释的储层具有很好的一致性,多波属性λρ沿层切片描述了开发小层的砂体平面展布,与井砂岩图具有较高的一致性,刻画了井间砂体边界变化的细节,并指示了剩余油挖潜的有利区域。     

非均质天然气藏的岩石物理模型及含气饱和度反演

非均质气藏中,天然气一般呈"斑块状"分布于含水岩石内部,这种非均匀分布特征会导致地震波显著的频散与衰减现象.为发展适用于碳酸盐岩储层中流体检测的岩石物理模型,本文基于Biot-Rayleigh波动方程,实现了对非饱和岩石的多尺度理论建模,预测了不同尺度下波响应与岩性、流体间的定量联系.将此项建模技术应用于阿姆河右岸的灰岩气藏,给出了多尺度的岩石物理学图板.通过与实验数据、测井精细解释结果及地震数据的对比分析,本文论证了图板的正确性与可适用性.结合叠后波阻抗反演与叠前弹性参数反演,基于地震资料进行了储层含气饱和度与孔隙度的反演,反演结果与各井实际的产气情况吻合.     

秦皇岛32-6油田明化镇组河流相储层地球物理参数影响因素研究

秦皇岛32-6油田明化镇组储层为河流相沉积,单砂体规模小,砂体间接触关系复杂,受到地震分辨率限制,对叠置砂体储层地震响应规律认识不明确,导致基于地震信息的储层砂体解释错误.通过数值正演模拟,可以正确认识砂体储层的地震响应规律,提高砂体储层预测的准确率.所以,在进行地震响应正演模拟前,非常有必要对该区储层地球物理参数影响因素展开研究,通过分析研究区14口测井资料,建立了岩石物理参数(孔隙度、泥质含量、合流体性)与地球物理参数(速度、密度、波阻抗等)之间的相关关系,分析了不同沉积微相对地球物理参数的控制作用,并给出了相应的数学表达式,为正确认识河流相储层砂体地震响应规律奠定了准确的地球物理参数基础.     

部分饱和砂岩储层地震物理模拟及含气饱和度预测分析

含气饱和度预测是天然气储层地震解释工作的重要目标.本文将岩石物理分析与地震物理模拟技术相结合,构建了部分;饱和砂岩储层物理模型并进行含气饱和度预测分析.物理模型中设置了高孔渗常规砂岩和低孑孔渗致密砂岩两种模拟储层,每种储层都是由具有不同含水饱和度的气-水双相饱和砂体组成.岩石物理分析结果显示在低孔渗致密砂岩中气-水混合流体更加倾向于非均匀的斑块分布,而结合了Brie等效流体公式的Gassmann流体替换理论可以更准确地描述纵波速度随含水饱和度的变化趋势.对物理模型进行地震资料采集处理后,对比了AVO特征和叠前同步反演结果对两种砂岩储层含气饱和度预测能力的差异.AVO特征结果显示,对于混合流体均匀分布的高孔渗砂岩储层,AVO响应曲线和属性变化很难对含气饱和度进行估算;对于混合流体斑块分布的致密砂岩储层,AVO特征可以定性地分辨出储层是否为高、中、低含气情况.反演结果显示,密度及纵横波速度比分别对高孔渗及致密砂岩储层的含气饱和度有着较好的指示能力.     

有效应力变化对致密砂岩孔隙结构及弹性波响应的影响规律

致密砂岩气藏具有裂缝发育和有效应力高的特征,研究不同有效压力下孔、裂隙介质地震波传播特征,有利于地震解释与地下储层的识别.但是前人的研究较少考虑岩石内部微观孔隙结构特征与孔隙、裂隙间流体流动的关系.本文首先通过选取四川盆地典型致密砂岩岩样,在不同有效压力下对岩石样本进行超声波实验测量.然后基于实验测得的纵、横波速度进行裂隙参数反演,得到不同有效压力下致密砂岩样本的裂隙孔隙度.再将裂隙孔隙度和样本岩石物理参数代入双重孔隙介质模型,模拟得到不同有效压力下饱水致密砂岩样本纵横波速度频散和衰减的变化规律.结果表明模型预测的速度频散曲线与纵波速度实验测量结果能够较好的吻合.最后统计分析了致密砂岩裂隙参数,得到了致密砂岩储层裂隙参数随有效压力及孔隙度变化特征.依据实际岩石物理参数建立模型,其裂隙参数三维拟合结果能够较好描述致密砂岩裂隙结构与孔隙度、应力的关联,可为实际地震勘探中预测储层裂缝性质提供基础依据.     

Seismic driven probabilistic classification of reservoir facies for static reservoir modelling: a case history in the Barents Sea

In this paper we present a case history of seismic reservoir characterization where we estimate the probability of facies from seismic data and simulate a set of reservoir models honouring seismically‐derived probabilistic information. In appraisal and development phases, seismic data have a key role in reservoir characterization and static reservoir modelling, as in most of the cases seismic data are the only information available far away from the wells. However seismic data do not provide any direct measurements of reservoir properties, which have then to be estimated as a solution of a joint inverse problem. For this reason, we show the application of a complete workflow for static reservoir modelling where seismic data are integrated to derive probability volumes of facies and reservoir properties to condition reservoir geostatistical simulations. The studied case is a clastic reservoir in the Barents Sea, where a complete data set of well logs from five wells and a set of partial‐stacked seismic data are available. The multi‐property workflow is based on seismic inversion, petrophysics and rock physics modelling. In particular, log‐facies are defined on the basis of sedimentological information, petrophysical properties and also their elastic response. The link between petrophysical and elastic attributes is preserved by introducing a rock‐physics model in the inversion methodology. Finally, the uncertainty in the reservoir model is represented by multiple geostatistical realizations. The main result of this workflow is a set of facies realizations and associated rock properties that honour, within a fixed tolerance, seismic and well log data and assess the uncertainty associated with reservoir modelling.     

叠前反演和地震吸收技术在复杂天然气藏地震预测中的应用

针对某复杂断块天然气目标储层,在岩石物理分析的指导下,综合利用地质、地震、测井等资料,提出了一套面向复杂天然气藏的叠前地震预测技术.首先基于地震岩石物理分析得到的初始横波信息,采用叠前贝叶斯非线性三参数反演得到了井旁控制点处精确纵横波速度和密度信息,然后通过叠前/叠后联合反演技术实现了面向目标的弹性阻抗体反演及含气储层敏感参数直接提取,最后结合小波变换时频谱分析的方法从叠前地震资料中估算地层吸收参数值,提高天然气藏识别精度.实际应用表明,综合各种叠前地震预测技术,可以大大提高对复杂天然气藏的识别精度,降低勘探风险.     

砂岩储层AVO特征影响因素的不确定性研究

传统的地震AVO正演研究多采用参数固定的岩石物理模型,而实际地层属性参数在勘探范围内具有不确定性.本研究以目标地层岩芯样品的实验室测试数据为基础,通过样品孔隙度和干燥状态下纵、横波阻抗的高度线性关系对岩石物理模型进行了简化,并结合实验测量和测井解释建立了主要模型参数的概率密度函数.采用Monte-Carlo随机正演和G...     

Quantitative geophysical pore‐type characterization and its geological implication in carbonate reservoirs

This paper discusses and addresses two questions in carbonate reservoir characterization: how to characterize pore‐type distribution quantitatively from well observations and seismic data based on geologic understanding of the reservoir and what geological implications stand behind the pore‐type distribution in carbonate reservoirs. To answer these questions, three geophysical pore types (reference pores, stiff pores and cracks) are defined to represent the average elastic effective properties of complex pore structures. The variability of elastic properties in carbonates can be quantified using a rock physics scheme associated with different volume fractions of geophysical pore types. We also explore the likely geological processes in carbonates based on the proposed rock physics template. The pore‐type inversion result from well log data fits well with the pore geometry revealed by a FMI log and core information. Furthermore, the S‐wave prediction based on the pore‐type inversion result also shows better agreement than the Greensberg‐Castagna relationship, suggesting the potential of this rock physics scheme to characterize the porosity heterogeneity in carbonate reservoirs. We also apply an inversion technique to quantitatively map the geophysical pore‐type distribution from a 2D seismic data set in a carbonate reservoir offshore Brazil. The spatial distributions of the geophysical pore type contain clues about the geological history that overprinted these rocks. Therefore, we analyse how the likely geological processes redistribute pore space of the reservoir rock from the initial depositional porosity and in turn how they impact the reservoir quality.     

Research on seismic fluid identification driven by rock physics

Seismic fluid identification works as an effective approach to characterize the fluid feature and distribution of the reservoir underground with seismic data. Rock physics which builds bridge between the elastic parameters and reservoir parameters sets the foundation of seismic fluid identification, which is also a hot topic on the study of quantitative characterization of oil/gas reservoirs. Study on seismic fluid identification driven by rock physics has proved to be rewarding in recognizing the fluid feature and distributed regularity of the oil/gas reservoirs. This paper summarizes the key scientific problems immersed in seismic fluid identification, and emphatically reviews the main progress of seismic fluid identification driven by rock physics domestic and overseas, as well as discusses the opportunities, challenges and future research direction related to seismic fluid identification. Theoretical study and practical application indicate that we should incorporate rock physics, numerical simulation, seismic data processing and seismic inversion together to enhance the precision of seismic fluid identification.     

Integrating basin modeling with seismic technology and rock physics

We explore the link between basin modelling and seismic inversion by applying different rock physics models. This study uses the E‐Dragon II data in the Gulf of Mexico. To investigate the impact of different rock physics models on the link between basin modelling and seismic inversion, we first model relationships between seismic velocities and both (1) porosity and (2) effective stress for well‐log data using published rock physics models. Then, we build 1D basin models to predict seismic velocities derived from basin modelling with different rock physics models, in a comparison with average sonic velocities measured in the wells. Finally, we examine how basin modelling outputs can be used to aid seismic inversion by providing constraints for the background low‐frequency model. For this, we run different scenarios of inverting near angle partial stack seismic data into elastic impedances to test the impact of the background model on the quality of the inversion results. The results of the study suggest that the link between basin modelling and seismic technology is a two‐way interaction in terms of potential applications, and the key to refine it is establishing a rock physics models that properly describes changes in seismic signatures reflecting changes in rock properties.     

基于叠前反演的流体敏感属性实验研究及应用

提取叠前地震振幅信息的叠前反演技术已成为储层预测的重要手段,其能获得各种岩石弹性参数,丰富储层预测方法.因目标储层的差异性,优选并建立有利的流体敏感参数对储层流体检测尤为重要.本文基于岩石物理实验, 测量并分析了岩石弹性参数随流体饱和度的变化特征, 进一步根据岩石物理理论建立组合流体敏感参数, 达到对油气检测的最佳敏感效果.定义了流体敏感量,定量分析岩石弹性参数的流体敏感性.最后本文在X区块进行了叠前地震反演的应用, 结果表明通过岩石物理实验分析并建立获得的流体敏感参数能明显的提高储层的识别能力.