煤层顶板砂岩富水性AVO预测技术

煤层顶板砂岩富水性预测是有待解决的重要问题。以实际测井曲线数据为输入,利用Gassmann方程和AVO（Amplitude Variation with Offset）技术探讨煤层顶板砂岩富水性的预测方法。首先,利用实际测井曲线计算顶板砂岩的纵波速度、孔隙度和泥质含量;其次,以Han经验公式为基础,曲面拟合纵波速度、孔隙度和泥质含量间的关系式,并导出砂岩骨架纵波速度;再次,利用Castagna经验公式计算砂岩骨架的横波速度,并建立14种顶板砂岩模型;最后,利用Gassmann方程进行流体替换,计算各模型的纵横波速度和密度,从而正演模拟顶板砂岩的AVO响应。结合理论分析和实例预测,发现截距-梯度交会图可以区分砂岩孔隙度和干湿性,是顶板砂岩富水性预测的一种有效手段。      

基于Buckingham模型和Biot-Stoll模型的南沙海域沉积物声速分布特征

为了选择合理的南海南部海底沉积物的声速反演模型,分别利用Wood方程、Buckingham模型、Biot-Stoll模型等声波传播理论模型计算了沉积物的纵波声速,结合沉积物实测声速和物理参数等,对比了模型计算声速与实测声速的变化特征。声速实测值与模型计算值的对比表明,Buckingham模型计算值与实测值的平均偏差最小。研究区实测声速比和模型计算声速比的分布表明,声速的变化特征与沉积环境具有相关性,声速模型计算值与实测值具有相似的变化特征;模型计算声速与实测声速的垂向变化规律不相同,模型计算声速随深度基本不变,而实测声速在陆架、陆坡和海槽等沉积环境中呈现出多种垂向分布特征。研究结果认为,侧重于沉积物孔隙性的Biot-Stoll理论仅适用于陆架区粗颗粒沉积物,兼具流体和弹性固体双重性质的Buckingham理论具有更广的适用范围。该研究对获取南海南部海域沉积物声速分布特征有重要意义,可为多波束测深或浅地层精细解释等提供基础资料。     

致密砂岩储层岩石物理模型的优化建立

Krief模型、Nur模型和Pride-Lee模型通常被用于计算砂岩储层干岩石模量,但对于致密砂岩储层却效果不佳。基于Krief模型和Nur模型,在满足纵波或横波预测值与实测值差值最小的条件下,通过Gassmann方程求出模型中的岩性指数m或临界孔隙度O_c,进而将模型中通常采用的经验参数表示成随采样点变化的值,提高了Krief模型和Nur模型估算纵横波速的精度,称为变参数Krief模型和变参数Nur模型。此外,对比不同约束条件下纵横波预测精度,可知在致密砂岩储层中3种模型的剪切模量公式的精度更高、适用性更好。Han提出的K_(dry)与u_(dry)关系式不受孔隙度、岩性等因素的影响,将该关系式与上述3种模型中任意一种剪切模量公式结合建立干岩石模型,应用到Gassmann方程中对鄂尔多斯盆地苏里格气藏盒8致密砂岩储层横波速度进行预测,提高了预测横波速度的精度,同时获得了3种模型中每个采样点对应的岩性指数m、临界孔隙度O_c和固结参数c的值,这些参数值可以反映出储层的岩性差异、孔隙结构、压实程度等特征,映射了储层的地质特征。     

东沙群岛西南泥火山区Chirp浅剖数据的海底物性反演

Chirp浅剖图像可以显示东沙群岛西南海域存在泥火山.通过基于Chirp浅剖记录数据的反演方法研究,定量地分析泥火山区海底物性参数.首先由Chirp浅剖记录的反射振幅计算了海底反射系数,结果表明泥火山区的反射变化很大(0.1~0.8).对于海底弱反射(＜0.45) 区域,用Schock-Stoll模型以及物理参数间的经验公式反演海底浅表层物理性质参数(速度、密度、孔隙度等参数);对于海底强反射(＞0.45) 区域,用Gardner经验公式反演海底浅表层物理性质参数.反演结果表明研究区海底物性变化大,声速最高达5 237 m/s,密度最大为2.673 g/cm3.反演的物性参数与实验室测量值吻合度较高.Chirp浅剖数据反演是一种有效可行的遥测海底声学参数方法.      

南海北部神狐海域地质环境综合调查及科学意义

在南海北部神狐海域水合物活跃区域开展了一次综合的海洋地质、物理海洋和生态环境调查,10个站位分布在水深1 000~4 000 m范围内的陆坡和深水盆地区域,是南海北部油气活跃的重要区域和天然气水合物试采区域.航次主要对10个海底站位进行了表层沉积物箱式和重力活塞柱状取样.针对天然气水合物试采区域,开展了一台"海燕"水下滑翔机的海洋物理环境连续走航剖面观测.利用海底地震仪在两个站位开展了连续海底地震和微振动观测.进行了站位的分层水体和沉积物样品中微生物学实验研究.初步航次结果展示了沉积物为黏土和软泥.站位和水下滑翔机走航观测提供了水体内海洋物理环境参数变化特征.海底地震仪观测展示了研究区天然地震活动和可能与水合物活动有关的微震动和短持续事件记录.微生物学实验揭示了沉积物中的微生物细菌群落特征.      

南海北陆架坡表面沉积物的物理力学性质初探

南海北部陆坡工程地质环境复杂,并分布有大量油气资源,对该区海底沉积物的物理力学性质的研究是不可缺少的研究工作。本文利用2015年6月于"实验3"号科考船南海北部航次获得的箱式样和柱状样样品,在室内进行了含水率、天然密度、比重、微型扭力十字板以及微型贯入试验和压缩试验,获得了该处沉积物的粒度分布特征及物理力学性质参数。研究表明,南海北陆坡架表层沉积物类型以粉砂质黏土和黏土质粉砂为主,具有较高的含水率和较低的湿密度,抗剪强度、贯入阻力、压缩性等力学性质较差。沉积物的各项土工参数随深度呈现一定规律性的变化,且沉积环境、粒度成分和沉积年代等因素对其存在一定影响。     

南海ODP1144站深海沉积牵引体的岩石物理模型研究

ODP1144站是南海唯一钻揭深海沉积牵引体的站位,其完整的岩芯和测井资料为开展该沉积牵引体的岩石物理模型研究提供了良好的基础。此项研究对于理解南海深海沉积物中岩性参数与弹性参数间的关系具有重要意义,并可为根据反射地震资料开展定量岩性参数预测提供依据。对现有的深海沉积物岩石物理模型包括Wood悬浮模型、等球体颗粒接触模型、Sun速度一孔隙度关系模型进行了综述。根据岩芯分析资料将1144站深海沉积物的矿物组分简化为粘土矿物、碳酸盐、陆源碎屑和硅质生物4类;其中后3种组分的弹性模量及密度值分别由其代表矿物——方解石、石英及蛋白石的理论值代替,粘土矿物组分的等效弹性模量和等效密度则分别由Voigt-Reuss-Hill平均和体积平均计算得出。将3种岩石物理模型应用于1144站,计算得出深海沉积物的纵波速度并将其与声波测井纵波速度进行比较。结果表明,Sun模型计算结果与实测结果的吻合最好,误差最小;Wood模型所得结果在浅层与实测结果较吻合,在深层与实测结果出现偏差,误差较小;而等球体颗粒接触模型计算结果整体偏高,误差较大。     

利用Munk公式和海底反射走时反演深海水体速度:理论

为解决深海水体速度建模问题，建立了两个利用Munk公式和海底反射走时反演深海水体速度的反演理论，一个是射线走时反演理论，另一个是波动方程走时反演理论。具体地讲，是建立了地震波走时关于Munk参数的Fréchet导数和海森矩阵公式。为得到射线走时的Fréchet导数和海森矩阵，利用了3种不同的方法，即变分法、微扰法和Taylor级数展开法。这3种方法在理论上完全等价，其最终结果也完全相同。为得到波动方程走时反演理论中的Fréchet导数和海森矩阵，利用复合函数求导的链式法则对文献中的有关结果进行变换，以将其从面向速度本身的Fréchet导数和海森矩阵变换为面向Munk参数的Fréchet导数和海森矩阵。此外，还提出了实现利用Munk公式和海底反射走时构建深海水体声速剖面的5个策略，包括利用解析公式计算海底反射走时的由下至上的射线追踪策略，选用最简单的海底边界条件把数值模拟区域限定为水体的策略，用已知的深海声道轴深度和交替反演策略将四参数反演问题转简化为单参数反演问题的策略，由点到面，利用一维声速剖面公式实现深海水体的维速度建模的策略，以及用最简单的算法实现走时反演的最优化计算策略等。与常规走时反演相比，利用Munk公式进行的海底反射走时反演最多只需要反演4个参数，并可利用交替反演将四参数反演化为单参数反演，大大地减少了走时反演的计算量。     

南黄海中西部海底空间沉积特征及工程地质特性

南黄海海区被认为是我国在海上进行公益性、战略性油气资源评价的有利海区,但目前该海区海底深度方向上沉积特征及工程地质特性的研究仍较少。本文利用2009年6月及2010年6月在南黄海中西部海底获取的287个站位的沉积物柱状样品,通过粒度分析、物理力学性质测试,得到了该海域海底的空间沉积特征及沉积物工程地质特性:研究区海底表层沉积物类型多样,西南海底以粉砂质砂、砂质粉砂为主,力学强度较高,不易压缩,但由于较强的水动力条件,易冲刷粗化;东北海底以粉砂质黏土、黏土质粉砂为主,力学强度低,极易压缩;研究区海底深度方向上沉积物类型并非单一,常由几种类型沉积物互层组成,沉积物基本物理性质和力学性质随埋深变化的情况主要与沉积物类型有关,其次是压实作用。一定程度上,可利用本文给出的拟合函数,通过压缩波速估算研究区海底沉积物的孔隙度。     

饱和流体多孔介质中AVA特征分析及储层参数反演研究

AVA(Amplitude Versus Angle)技术是基于常规介质模型(均匀各向同性介质模型)发展起来的,由于忽略了储层的孔隙结构和充填流体的影响,造成AVA特征中是部分对地震波能量的吸收和衰减作用反映不足.从振幅特征方程的实际应用出发,建立起各参数与常规岩性参数之间的关系.以Gassmann方程与Biot理论为基础,推导出振幅特征方程中弹性参数与常规岩性、储层参数(如:纵波速度、横波速度、密度、孔隙度、流体参数Kf)之间的转化关系式,详细研究饱和流体多孔介质模型中的AVA特征,比较该介质模型与常规介质模型在AVA特征上的差异,并将饱和流体多孔介质AVA技术应用于川西凹陷深层须家河组储层预测,通过多波AVA储层参数的反演研究,为直接利用地震资料进行储层识别并进一步识别其流体特征提供了一种有力手段.     

基于Gassmann方程岩石速度倒转现象成因分析

Gassmann理论主要用于处理流体替换问题,在进行流体替换研究中发现总会在一定情况下出现"倒转现象"。解释为在一定的孔隙度情况下,100%含气岩石速度大于100%含水岩石速度,这同岩石物理实验室测试结果相违背。因此针对不同的岩样数据及测井资料,图示分析了完全饱和岩石速度倒转成因,发现替换后饱和岩石密度差异过大会造成此现象。同时在对碳酸盐岩储层岩石进行了饱和度替换数值模拟后发现,模拟结果同实验室测试数据趋势一致,只是碳酸盐岩对孔隙度大小分类不同。因此强调了流体替换正演模拟的重要性,在一定物理意义下的替换才有实际价值。     

综合成岩作用和孔隙形状的岩石物理模型及其应用

横波速度对于地震模拟、AVO分析以及流体识别具有重要意义,实际测井数据中横波速度信息缺乏,因此横波速度预测已经成为岩石物理研究的一个焦点。综合Xu-White模型以及Pride模型,提出了一种新的用于计算干岩石模量的岩石物理模型。该模型综合考虑了孔隙形状和成岩作用对干岩石体积模量、剪切模量的影响,因此该模型更加合理并具有更高的精度。同时联合Gassmann理论,建立了饱和流体岩石的纵波、横波速度计算模型。将该模型成功地应用于实验室测量数据和实际测井数据的横波速度预测中,预测结果表明,基于本文提出的岩石物理模型的横波速度预测方法是行之有效的。     

流体饱和致密砂岩的实验测量与岩石物理建模应用

与孔隙几何相对简单的高孔隙度、高渗透率砂岩不同,致密砂岩的岩石骨架和孔隙结构通常表现出不同尺度上的非均质性。为了研究这种非均质性和饱和流体对致密砂岩性质的影响,测量了具有9块不同孔隙度的致密砂岩在不同围压、干燥和水饱和条件下的超声波速度。利用速度随有效压力的变化曲线估计软孔隙的纵横比分布,进而利用喷射流模型进行流体替换效应解释。基于超声测试数据和局部流机制,建立了考虑软孔隙随纵横比分布的喷射流模型,实现了致密砂岩跨频段岩石物理建模,利用此模型分析了超声频段和地震频段内饱和致密砂岩的流体敏感性。基于超声频段测量的流体敏感度被高估,实际上地震频段的流体敏感度可能与超声分析结果存在较大差异,因此实现实验室低频直接测量对于准确的岩石物理建模和应用具有关键性的意义。     

川东北五宝场地区须五段致密砂岩叠前储层预测

川东北五宝场地区须家河组须五段具有特低孔特低渗致密砂岩储层特征,常规叠后纵波阻抗难以区分泥岩背景下的储层,储层预测和含气性检测难度大。本文基于Gassmann方程进行流体替换并对工区缺失横波资料的井进行横波预测,并分别正演饱含不同流体性质的道集。研究发现储层饱含水为一类AVO响应特征,储层饱含气为二类AVO特征,AVO规律明显,进而采用实钻井的样本点建立岩石物理模板,选取纵横波速度比联合纵波阻抗圈定致密砂岩储层,利用更低的纵横波速度比能有效指示含气性。结果表明：砂体及储层展布规律能够得到很好的表征,叠前含气性预测对井吻合率达到90.9%。叠前预测在川东北五宝场地区须家河组须五段致密砂岩含气性识别中是有效的,有助于提高钻探成功率与开发效益。     

塔河油田古生界碎屑岩岩石物理特征

以岩石物理理论为基础,在变温、变压条件下对塔河油田志留系和泥盆系岩样进行超声波纵、横波速度及密度测定,岩石物理试验表明塔河油田饱水岩样、饱油岩样和泥岩,纵波速度和横波速度都具有很好的线性关系,岩石的纵横波速度均随着温度压力的增加而增大。干岩石以及饱含水岩石的纵横波速度均随着岩石孔隙度的增加而变小。采用Shuey近似理论,根据测定的岩石物理参数,进行了AVO正演模拟,结果表明塔河地区研究目的层的AVO异常类型属于第一类。     

优化遗传算法在孔隙度预测中的应用

孔隙度是油藏描述和储量计算最重要的参数之一。因此 ,高精度的孔隙度预测是建立储层地质模型的关键。文中应用优化的遗传算法———演化程序 ,利用岩芯样品的孔隙度和测井数据建立合适的预测模型 ,应用声波、密度、自然伽马和自然电位测井数据进行储层孔隙度预测。预测结果表明 :与线性回归和灰色GM (0 ,5 )等传统的预测方法相比 ,应用演化程序进行孔隙度预测 ,提高了预测结果的精度 ,减轻了预测过程中对先验信息的依赖程度。     

Discrimination of pore fluid and lithology of a well in X Field,Niger Delta,Nigeria

Quantitative rock physics analyses were used to determine the lithology and pore fluid of a reservoir in the Niger Delta. Inaccurate prediction of lithology and pore fluid results in the inaccurate determination of other petrophysical properties and parameters such as porosity, permeability, and net pay. This research is to predict lithology and pore fluid using rock physics analysis. However, reservoir zones were also predicted. Density, compressional wave velocity, and shear wave velocity logs were used as input to calculate elastic parameters such as velocity ratio, Poisson’s ratio, and bulk modulus. The calculated velocity ratio log was used to differentiate between sand and shale. Poisson’s ratio and velocity ratio using Goodway interpretation template were carried out and used to delineate pore fluid content, gas sand, oil sand, and sandstone formation from crossplot analysis.     

双相多孔介质中体波传播特性影响参数研究

基于修正的Biot理论,通过数值计算分别研究了3种体波（P1、P2、S波）的波速和衰减与固体颗粒压缩性、频率、孔隙率、流体黏滞系数、动力渗透系数等参数之间的关系。分析结果表明：（1）P1、P2波的波速和衰减与固体颗粒压缩性之间近似呈线性变化关系,而S波则几乎保持不变,并通过定量比较发现,能否忽略固体颗粒压缩性的影响取决于固体骨架体变模量( )与固体颗粒体变模量( )的比值;（2）孔隙率对P1、S波波速的影响较为显著,并且预测当孔隙率接近于1.0时,P1、P2波之间发生相互转换;（3）3种体波的波速和衰减均随流体黏滞系数和动力渗透系数而变化,且在这两个参数下的变化规律基本相反;（4）3种体波的波速和衰减均随频率的增大而增大,其中,频率对P2波的影响较大。     

时深效应指数在超压储层孔隙度预测中的应用

孔隙度是油气藏描述的一个重要参数,储层孔隙度主要受沉积相和成岩作用影响和控制。笔者研究了利用时深效应指数TDI（time—depthindex）预测超压储层孔隙度的方法,超压储层孔隙度预测的重点在于埋藏史恢复,即剥蚀恢复、去压实恢复和孔隙度预测模型的建立。在计算时深效应指数的过程中,根据三维速度场以及压力系数的分布预测超压场,将超压值引入到有效埋深的计算公式,实现了超压环境对孔隙度影响的校正,建立了适合于超压地层的孑L隙度预测模型,为深层油气勘探提供了科学的依据。