利用纵波AVA进行裂缝储层和流体识别

裂缝储层的地震响应表现为各向异性,描述裂缝物理特征参数正柔量和剪切柔量是裂缝密度函数。含气裂缝和含油、水裂缝的剪切柔量相等;而含气时,正柔量不为零,含油、水时,正柔量为零。横波分裂能反演裂缝密度和方位,但是不能指示裂缝中流体类型。近年来,纵波速度和振幅的方位特征检测裂缝得到了广泛应用,这里根据线性滑动模型建立了描述裂缝物理特性参数和各向异性参数之间的关系,分析了流体类型识别的可行性,并利用多方位角纵波AVO反演各向异性参数和柔量参数,以此来预测裂缝中流体类型。     

HTI型煤层裂缝参数的地震AVOA响应正演模拟

裂缝是控制煤层渗透性的关键因素,关乎着煤层气勘探开发的成败。为此,聚焦HTI型煤层裂缝参数的地震AVOA响应机制开展研究。依次采用Mori-Tanaka模型和Brown-Korringa各向异性流体替换理论模型,计算含垂向干裂缝和流体饱和裂缝煤层的等效弹性模量。基于煤层裂缝的岩石物理表征和HTI型煤层模型的正演模拟,分析裂缝参数的地震响应特征。结果表明：裂缝密度变化引起水平向纵、横波速度和各向异性系数,以及煤层顶界面各向异性梯度项变化显著;水平向纵波速度、各向异性系数ε⁽(v))主要受裂缝孔隙度控制和影响,而横波速度、各向异性系数γ⁽(v))、δ⁽(v))以及煤层顶界面各向异性梯度项对裂缝孔隙度和纵横比变化均敏感;入射角大于0时,随着入射角或裂缝密度增大,煤层顶界面P-P波反射系数和煤层反射复合波最大正振幅方位各向异性增强,且当方位角为0时,裂缝密度变化引起的P-P波反射系数和煤层反射复合波最大正振幅变化显著。因此,分析并厘清HTI型煤层裂缝参数地震AVOA响应机制有助于为煤层裂缝的地震探测提供理论支撑。     

复杂碳酸盐岩储层裂缝预测方法对比性研究

围绕着复杂碳酸盐岩储层裂缝的预测方法,以普光地区嘉陵江组为例,在统计研究区裂缝发育规律的基础上,分别利用构造曲率法、纵波宽方位各向异性法和有限元法对裂缝进行预测,比较各个方法预测结果和适用条件。对比结果表明:曲率法基于几何学理论,可以定性的分析裂缝发育强度,无法预测裂缝方位,该方法适用于基础资料较少、构造简单、褶皱发育的地区;纵波宽方位各向异性法是地球物理法预测裂缝的首选方法,可以直接反映有效裂缝的方位和密度,但是该方法适用于倾斜裂缝和高角度裂缝发育区,对地震资料质量和处理要求较高;有限元数值模拟法从正演角度再现了裂缝形成过程,计算分析裂缝的发育强度和方位,该方法需要对研究区裂缝形成机理认识充分,预测结果的精度取决于模型的精细程度。      

基于Ruger近似式预测裂缝型储层的可行性研究

叠前纵波方位各向异性检测裂缝是目前应用最为广泛的方法,该方法主要是利用AVAZ地震资料椭圆拟合的长轴与短轴信息来评价裂缝,该方法在具体应用时,认为裂缝型储层AVAZ响应特征的变化仅由各向异性参数决定,而没有考虑非各向异性参数的影响,从而引起裂缝评价的多解性。为提高该技术的裂缝评价精度,从模型分析入手,将模型中各向异性参数及岩性参数设置为概率密度分布函数,然后采用Monte Carlo随机方法进行叠前AVAZ正演模拟。首先,对各向异性参数对椭圆拟合的影响进行简单分析,得出各向异性参数γ对椭圆扁率B/A与各向异性因子B影响最大、δ次之、ε最小。然后,进一步重点分析不同标准差的速度与密度模型的B/A与B响应特征,得出地层的速度与密度的变化在较小范围内时,该技术评价裂缝才具有一定的可行性,其中,地层纵波和横波速度的变化（尤其是纵波速度）对叠前AVAZ响应影响较大,地层密度几乎没有影响,故当横向岩性变化较大时,该方法在评价裂缝型储层时的结果具有一定的不确定性。      

基于岩石物理模型的裂缝型储层AVOA反演方法

纵波各向异性裂缝预测方法是目前应用比较广泛、效果较好的一种裂缝预测方法；但传统椭圆拟合方法的准确性受到一系列因素的影响，致使裂缝密度反演结果不准确。本次研究根据Ruger方程精确式推导各向异性介质中储层裂缝密度的计算方法，该方法首先利用入射角、方位角、Thomsen各向异性三参数以及介质弹性参数的函数来计算纵波反射系数，然后根据纵波反射系数计算待测储层中裂缝的切向各向异性系数，最后根据各向异性系数计算待测储层的裂缝密度。利用该方法在四川盆地正坝南地区通过实际纵波AVOA数据反演法向和切向裂隙弱度预测裂缝密度，裂缝参数反演结果与钻井信息吻合；表明该方法能够用于裂缝储层预测，确定研究区裂缝发育情况。     

基于各向异性AVO的裂缝弹性参数叠前反演方法

基于各向异性理论,将具有水平对称轴的高角度裂缝介质等效为HTI介质。首先,通过分析HTI介质反射界面的纵波反射系数公式,研究裂缝介质振幅随偏移距和方位角的变化特征,探索了方位各向异性介质弹性参数和各向异性参数的叠前反演方法。其次,为更好地估测介质的弹性参数:纵波阻抗IP、横波阻抗IS以及各向异性梯度Γ,对反射系数近似式进行了简化,同时对简化公式的精度进行了对比分析。最后,选取2D逆掩断层模型,利用褶积公式制作不同方位的合成地震道集,并对合成地震道集添加随机噪声(信噪比为2∶1),将其应用于方位AVO叠前反演算法试算中。结果表明,当信噪比为2时,方位AVO叠前反演所得纵波阻抗、横波阻抗及各向异性梯度的估测值与模型真实值基本吻合,而且估测值能够较准确地反映原始模型的地层特征,验证了方位AVO叠前反演算法的准确适用性。     

济阳坳陷罗家地区各向异性页岩储层全波场地震响应模拟及分析

济阳坳陷罗家地区页岩储层的固有各向异性及水平层理发育使得储层呈现VTI（vertical transversely isotropy）各向异性,而VTI各向异性背景下垂直裂缝的发育使得储层进一步呈现等效正交各向异性特征。本文以正交各向异性介质作为罗家页岩油储层模型,在岩石物理建模中应用Backus平均理论将测井尺度的VTI各向异性粗化至地震尺度,并利用Schoenberg理论在VTI各向异性背景中引入垂直裂缝,进而得到正交各向异性等效介质模型,同时考虑裂缝尺度和流体填充等因素。之后,应用各向异性反射率法进行全波场地震正演模拟,计算正交各向异性页岩油储层AVAZ（amplitude versus azimuth）响应,通过振幅的方位特征进行储层裂缝识别。计算结果表明,PP波、PSV波和PSH波方位振幅响应各不相同,且方位振幅分布图的拟合形状可反映裂缝的发育方向,为页岩油储层中裂缝的地震识别提供依据。     

含倾斜定向排列裂隙介质纵波特征

根据Schoenberg的含裂隙介质的线性滑移模型在弱各向异性近似条件下根据Bond变换获得了含倾斜定向排列裂隙介质的弹性系数矩阵。在将含倾斜定向排列裂隙介质视为倾斜横向各项同性（TTI）介质的基础上根据弱各向异性近似条件下TTI介质纵波相速度、弹性波阻抗以及反射系数的近似解析解,研究了裂隙倾斜角对含倾斜定向排列裂隙介质中纵波相速度、反射系数以及波阻抗的影响。研究发现含倾斜裂隙介质的纵波相速度、各向异性弹性波阻抗、反射系数三个参数具有类似方位各向异性特征：入射角大的时候,显示较强方位各向异性,但是这三个参数对入射角的依赖程度却不完全相同,反射系数对入射角的依赖程度最大。     

基于OVT域五维道集碳酸盐岩叠前裂缝预测技术

塔里木盆地碳酸盐岩缝洞储层发育,油气产量突出。多年研究表明尺度较大的洞穴、孔洞储层发育规律尚能确定,但是对于尺度较小的裂缝,发育规律难以确定。基于OVT域五维地震数据包含偏移距和方位角信息,可有效实现方位各向异性研究,提高裂缝预测精度和准确性。基于椭圆拟合的纵波各向异性裂缝预测技术是应用较广的一种方法,对不同方位角振幅、频率、纵波阻抗等信息进行椭圆拟合从而确定裂缝走向和发育密度,该方法未能充分考虑数据中的弹性信息。基于各向异性反演的叠前裂缝技术对不同方位角数据进行弹性参数反演, Thomsen各向异性参数估计,在HTI介质中利用傅立叶级数展开求取反应各向异性特征的B1参数,进行裂缝预测。将该方法在塔里木盆地A区块展开应用,裂缝预测效果明显。     

纵波AVOA垂直裂缝参数反演与运用

包含定向排列的垂直裂缝性储层,可用具有水平对称轴的横向各向同性介质(HTI介质)来描述。通过分析HTI介质的描述和介质中纵波的动力学性质振幅随观测方位角和入射角的变化,给出运用HTI介质中纵波的AVOA特征反演裂缝的拟各向异性系数Gani,以及方位相角Φsym等参数的方法。对一个二层HTI介质模型和实际的宽方位纵波资料进行裂缝参数的反演。数值实验和实际资料的反演结果及分析表明,该方法是可行的。     

针对储层裂缝检测的三维P波地震采集设计参数分析

理论和实践表明,垂直定向排列的裂缝能够诱导方位各向异性,三维P波地震是一种经济有效的裂缝勘探方法。合理的三维勘探有利于从三维地震数据中提取和增强有效的属性参数,来表征方位各向异性,达到检测和预测储层裂缝的目的。这里通过综述目前常用的纵波裂缝检测技术,结合部分实际数据,总结了三维P波采集方案设计的一些基本原则,为储层裂缝检测提供了野外设计方面的参考。     

YD高密度三维区沙四段灰岩有利储层地震预测

YD断裂带油气富集,新近系岩性体勘探空间大,但是勘探程度较低,制约勘探效率的主要原因是储层非均质性强,分布规律复杂,同时受地震资料及常规地震预测技术的限制,岩性体有利储层地震预测难度大。基于YD地区高密度三维方位地震资料,开展了沙四段灰岩有利储层地震预测研究工作,首先利用方位地震属性的差异性,预测储层裂缝分布;然后利用基于各向异性参数反演的储层预测技术,描述储层的各向异性特征;最后联合两种地震预测技术结果,以储层裂缝分布预测为主,以储层各向异性特征作约束,综合描述研究区沙四段灰岩储层裂缝发育程度,提高了沙四段灰岩有利储层地震预测精度。     

不同方位各向异性反演技术对比和总结

随着“两宽一高”地震采集技术的发展,基于方位各向异性理论的叠前P波裂缝反演技术的应用也越来越多。方位各向异性反演可以得到裂缝方位和裂缝强度,但是不同的反演技术得到的表征裂缝强度的参数各不相同,反演结果也常常有所差异,因此就造成了裂缝各向异性反演结果的不唯一性,进而造成谁才是“正确的”这种困惑和疑问。本文从Thomsen各向异性理论出发,通过裂缝模型(Hudson薄币模型、Schoenberg线性滑动模型)之间的相互关系,在不同的裂缝反演技术(VVAZ、Ruger近似和傅立叶级数)中建立各向异性的参数联系,给出了不同方位各向异性裂缝反演结果的真实含义和数学表达,并对不同反演技术与裂缝模型参数之间的联系进行了总结,进一步深化了方位各向异性裂缝反演的研究,为基于“两宽一高”数据开展大规模的裂缝检测奠定坚实的理论和技术基础。     

OVT域五维地震属性在双鱼石地区栖霞组裂缝预测中的应用

川西北双鱼石地区栖霞组超深层碳酸盐岩储层横向非均质性强、构造复杂、钻井多、井下天然气产量差别大。利用OVT域五维地震数据对该套储层开展了裂缝预测、含气性检测和实钻井验证分析。首先基于OVT域不同方位地震属性所存在的差异来检测碳酸盐岩储层裂缝、溶洞。其次是分方位属性分析,寻找含气地震响应特征更敏感的优势方位范围,该优势方位内更有利于含气性检测。两方面的研究工作在双鱼石区块栖霞组裂缝预测和含气性检测方面都取得了良好的应用效果,研究表明：双鱼石地区栖霞组裂缝发育程度较高,主要发育三种方向的裂缝,多数裂缝与断裂走向斜交;垂直断裂方向地震数据突出方位各向异性,有利于小断层识别;平行断裂方向地震数据可以较好规避断裂导致的各向异性,突出油气响应特征,更有利于油气检测。有针对性叠前、叠后含气性检测方法能有效地预测研究区栖霞组储层及含气性展布特征,天然气富集区主要分布在研究区的中部和东南部,并沿NE-SW向呈连片条带状展布。     

基于方位相交的纵波AVA数据运用SVD反演HTI介质裂缝密度

裂缝密度是定量预测裂缝性储层的重要参数之一。Varela利用方位角上的反射系数,运用SVD方法反演HTI介质裂缝密度。笔者将不同方位角测线中两两相交测线的反射系数做差,对反射系数差值运用SVD方法反演HTI介质裂缝密度,各向异性参数在做差后的反射系数中具有更显著的作用。笔者首先针对2种方法的基本原理进行了阐述,然后进行数值计算,并对反射系数存在随机扰动情况下2种方法的反演结果进行对比,最后对笔者提出的改进方法进行稳定性分析。反演结果显示：噪声较小时,2种方法的反演结果都接近真实值,然而当增大噪声时,改进的方法比原方法反演结果更好,因此改进的方法比原方法更具有抗噪能力;随着相交测线夹角的增大,改进的方法受随机扰动影响的稳定性增强,在方位正交时受随机扰动的影响最小;纵波高信噪比AVA数据越多,反演的结果越稳定。     

页岩气地震识别与预测技术

依据页岩气的地质特点及当前地震勘查技术的水平,指出地震在识别和追踪页岩储层空间分布（包括埋深、厚度以及构造形态）方面具有明显的优势;综合利用测井及地质资料,对页岩储层有机质丰度、含气性等参数进行解释及优选敏感的地球物理参数,进而建立储层特征与地震响应的关系,以此反演预测页岩气储层有利区;运用相干与曲率等属性分析技术、宽方位甚至全方位地震各向异性分析技术、叠前反演技术、横波分裂技术等,可解决储层裂缝和岩石力学特征问题,直接为钻井和压裂工程技术服务;与压裂技术配套发展的微地震监测技术,可实时提供压裂过程中产生的裂缝位置、方位、大小以及复杂程度,并对储层改造方案的有效性作出准确评价。     

基于横波分裂的转换波各向异性分析技术及应用

当横波不平行也不垂直穿过裂缝时,会发生横波分裂现象。这里基于横波分裂理论,采用二维分量旋转方法进行转换波分裂分析。为了得到地层裂缝信息,提高宽方位转换波径向分量成像质量,利用宽方位转换波的径向和横向分量资料,完成了多层裂缝介质的各向异性分析。在此基础上,还完成了转换波方位各向异性校正研究。首先,利用分量旋转方法求出第一裂缝介质层的各向异性方向、快慢横波时延等参数;然后,将快、慢横波时延应用于慢波数据进行慢波时延补偿;最后,根据第一层的方位角将快波和补偿后的慢波旋转回原来的径向和横向分量方向。这样,就完成了第一裂缝层的各向异性分析,同时还得到第一层的裂缝方向、裂缝密度、补偿后的径向分量等数据。依此类推,进行以下裂缝层的各向异性分析。该转换波各向异性分析技术已应用于川西XC气田的宽方位三维三分量地震数据处理,不但得到了裂缝参数,而且还消除了宽方位转换波的方位各向异性影响,提高了转换波径向分量的成像质量。     

OVT域叠前裂缝预测技术——以塔里木盆地塔中ZG地区奥陶系碳酸盐岩为例

以塔里木盆地塔中ZG地区全方位高密度地震资料为基础,采用叠前纵波方位各向异性技术开展基于OVT域的裂缝预测研究。OVT域地震数据偏移后保留了方位角和偏移距信息,能快速灵活地进行方位角和偏移距分选,避免了常规方法耗时冗长的弊端,很适合进行分方位裂缝预测。通过对该地区奥陶系鹰山组灰岩储层不同偏移距、不同方位角及不同域的数据体进行试验,优选出100~5 500 m偏移距和6个方位角的数据来计算纵波相对波阻抗的差异,裂缝方向和密度的预测结果与实钻吻合程度较高,能够为该井区储层缝洞连通性研究、井位部署、水平井轨迹设计提供重要依据。     

近垂直定向分布裂缝的各向异性梯度地震反演方法研究

各向异性梯度可以预测裂缝型储层,利用宽方位地震数据可以更好地反演各向异性梯度。为了克服地震反演方程条件数太大、反演结果不稳定的难题,常规反演都是对反演方程做加法,如加入高斯分布、柯西分布等数学约束和测井低频约束,但是各向异性梯度测井信息不易获取,难以对反演方程做加法。因此这里提出了对反演方程做减法的反演方法,该方法分为两步:(1)认为地震数据是反射系数序列,据此消除导致最小二乘反演方程不稳定的子波项,得到自激自收地震记录和各向异性梯度地震记录;(2)基于最少反射层假设搜索准确的地下界面位置,建立反演方程,以降低反褶积方程维数。模型试算和实际工区应用表明,该方法能够增强反演方程稳定性,并能得到准确的地层各向异性梯度,为预测高角度裂缝型地层提供借鉴。     

各向异性上覆层对裂缝储层地震AVAz影响的模拟及分析

为认识和研究上覆层为VTI时,垂直裂缝发育储层的地震反射AVAz响应特性,提出了相适应的正演模拟方法。该方法类比Shoenberg传播矩阵法中水平慢度分量的表达形式,引入了用入射角、方位角和VTI介质中相速度来表达的水平慢度分量作为输入,简化了各向异性反射率法的框架。利用该方法模拟和分析了各向异性层状模型的地震反射响应随方位的变化,讨论了入射角、上覆层各向异性程度对目标层顶底界面反射波AVAz特征的影响。结果表明,采用适当大的观测入射角进行AVAz分析更为合理,上覆层为VTI时会减弱目标层的AVAz特征。测井尺度理论模型的数值模拟说明了该方法的实用性。