基于岩石物理模型的碳酸盐岩物性参数替换方法

碳酸盐岩的物性参数在油气勘探和开发的过程中起着重要的作用,且碳酸盐岩为具有多重孔隙类型的岩石,复杂的孔隙类型使得孔隙度与弹性参数之间的关系非常离散。本文基于岩石物理模型,提出一种碳酸盐岩物性参数替换的方法,首先对碳酸盐岩储层进行岩石物理建模,对模型中的等效孔隙纵横比进行反演,在进行替换时,保持其他参数不变,只改变孔隙度、方解石含量、含水饱和度和孔隙形状的体积分数中的一项。再结合AVO理论,进行正演模拟,正演模拟揭示孔隙度与孔隙形状的变化对地震响应的影响更为强烈,远远大于方解石含量、含水饱和度变化的影响,方解石含量和含水饱和度的变化对于地震响应的影响较微弱。实际资料应用表明,文章提出的碳酸盐岩物性参数的替换方法可以有效地分析物性参数及孔隙形状变化的影响,表征岩石的物理性质并判断岩石的孔隙类型。     

不同物性参数的岩石电性参数频散特性实验

岩石电性参数的频散特性不仅受孔隙流体性质及其分布的影响,与岩石的物性参数也关系密切.本文通过不同孔隙度、不同渗透率的岩石电性参数频散特性的实验研究,依据Maxwell-Wagner界面极化理论,分析了岩石物性参教对岩石频散特性的影响规律及物理机理,同时建立了岩石电性参数频散特性与孔隙度和渗透率的关系模型,验证了利用岩石的电性参数频散特性评价储层物性参数的可行性.     

岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法

叠前地震反演和岩石物理反演分别是获取弹性参数和物性参数的重要手段,两者结合有助于实现储层参数预测并精细刻画储层特征.储层物性参数的反演依赖于岩石物理模型,在进行物性参数反演时可以将复杂的岩石物理模型做泰勒展开,进而得到其一阶或高阶的近似表达式,然而这会降低模型的精确性并增加反演的误差.为了提高储层物性参数反演的稳定性和准确性,本文以碎屑岩储层为例,提出了岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法.首先,基于贝叶斯框架和高斯分布约束条件,从叠前地震数据中实现纵、横波速度及密度等弹性参数的反演.其次,通过碎屑岩岩石物理模型建立起弹性参数与物性参数之间的联系.最后,利用粒子群算法进行全局寻优获得较为准确的孔隙度、泥质含量和含水饱和度等物性参数.合成数据和实际资料测试结果验证了所提方法的可行性和准确性,反演结果与测井数据吻合较好,可有效指示含气储层区域,本文方法在储层预测和评价方面具有广泛的应用前景.     

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.     

岩石物理驱动的储层裂缝参数与物性参数概率地震反演方法

长波长假设条件下,各向同性背景地层中发育一组平行排列的垂直裂缝可等效为具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质.基于不同观测方位的岩石地震响应特征变化,宽方位地震数据不仅可实现裂缝岩石弹性参数与各向异性参数的预测,同时也蕴含着丰富的孔隙度等储层物性参数信息.本文结合实际地震资料提出了贝叶斯框架下岩石物理驱动的储层裂缝参数与物性参数概率地震联合反演方法,首先基于AVAZ反演裂缝岩石的弹性参数与各向异性参数,并在此基础上通过统计岩石物理模型表征孔隙度、裂缝密度等各向异性介质储层参数与裂缝岩石参数的相互关联,并采用马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）抽样方法进行大量样本的随机模拟,使用期望最大化（EM）算法估计后验条件概率分布,最终寻找最大后验条件概率对应的孔隙度、裂缝密度等HTI裂缝介质储层参数即为反演结果.测井及实际地震数据处理表明,该方法能够稳定合理地从方位地震资料中获取裂缝岩石弹性参数与各向异性参数,并提供了一种较为可靠的孔隙度、裂缝密度等裂缝介质储层参数概率地震反演方法.     

基于页岩线性岩石物理模型的TOC反演方法研究

总有机碳含量(TOC)是评价页岩有机质丰度和生烃能力的重要指标.常规TOC预测方法是通过对弹性参数体(例如密度反演体)进行线性拟合得到的,该方法具有地区经验性,并且缺乏有效的理论支撑.针对此问题,本文以岩石物理驱动的物性参数反演作为技术手段,首先对典型页岩的矿物组分以及孔隙流体特征进行分析,得出影响页岩弹性参数变化的四个主要因素分别是等效脆性矿物体积分数、黏土体积分数、TOC以及总孔隙度,进而可有效减少待反演参数个数,提高物性参数反演算法的可行性.在此基础上,将Grana提出的线性化岩石物理模型推广至页岩,建立线性化页岩岩石物理模型,并在贝叶斯理论框架下建立页岩物性参数反演,实现从弹性参数反演体直接提取TOC、总孔隙度以及等效脆性矿物体积分数等多个页岩物性参数,为后续的页岩气甜点(最佳的页岩气勘探与开发的区域或层位)评价提供可靠的数据支撑.模型数据和实际数据测试验证了该反演算法的有效性.     

孔隙、裂隙介质弹性波理论的实验研究

近年来发展起来的“孔隙、裂隙介质弹性波理论”提高了人们对实际岩石声学性质的模拟和预测的能力.作为对这一理论的实验验证和重要应用,我们将它用来模拟和解释岩石超声实验中测得的干燥和饱和岩石弹性波速度随压力的变化曲线.理论模拟的重要参数,如岩石的裂隙密度等是从实验数据反演得到的.结果表明：无论是孔隙度较高的砂岩,还是孔隙度很小的致密岩石,如花岗岩,该理论都能很好地描述岩石在干燥和饱和状态下纵、横波速度随压力的变化.造成波速变化的原因是岩石中裂隙在压力作用下的闭合和裂隙密度的减少.本文的结果还指出了将岩石裂隙密度作为描述岩石的重要物性参数,并给出了从实验室超声测量中确定这一参数的方法.     

带先验约束的碎屑岩储层物性参数反演方法

对弹性参数进行转换而获取物性参数的方法,适用范围有限且预测精度不高.本文基于岩石物理理论,提出一种带先验约束的碎屑岩储层物性参数预测方法,为储层预测、流体识别、储层描述、储量估计、烃类开发方案设计提供重要参数.应用岩石物理理论和物性参数先验信息建立了带先验约束的目标函数;并利用最优化方法对反演目标函数进行优化求解,对储层的物性及孔隙度和泥质含量进行同步迭代反演.经过正演数据及实际地震资料的测试应用,其结果表明本文方法反演得到的孔隙度和泥质含量为储层综合预测提供了愈加丰富的评价指标,同时孔隙度和泥质含量数据的联合应用对减小储层预测的多解性和降低勘探开发的风险有重要意义.     

塔里木北部地区岩石物性参数测试和区域层滑系统的确定

为了定量地研究塔里木北部地区区域的层次结构．拆离构造，特别是同油气地质、圈闭构造密切相关的沉积盖层中的层滑倾滑和推覆滑覆等各种构造的形成机制，对该区沉积盖层进行了较系统的岩石物性和岩石力学标本采集和测试（包括三轴参照实验）．依其参数结构特点和地质、物探资料，划分出４套７层区域性层滑系统，并与研究程度较高的中、下扬子区的物性参数、岩性组合和构造特征进行综合对比．最后还进一步阐明了塔里木北部地区特征的前列式冲断构造和含油气局部构造等，均受到这７层区域层滑系统的制约．     

岩石物理驱动的相约束叠前地震概率化反演方法

地震岩石物理是连接岩石弹性参数与储层物性参数的桥梁,叠前地震反演是实现地下岩石弹性、物性、岩性及含流体性质定量表征的重要方法.文章构建了碎屑岩地震岩石物理高阶近似模型,推导了利用岩石模量高阶近似(Jacobian、Hessian矩阵)表征的叠前地震AVO反射特征方程,并分析了岩石孔隙度、泥质含量及流体饱和度对AVO反射率的贡献度,探讨了此方程在岩石物性参数直接预测方面的可行性.以此为基础,在待反演模型参数服从混合概率先验模型的前提下,文章提出了基于差分进化-马尔可夫链蒙特卡罗随机模型的相约束叠前地震概率化反演方法,兼具差分进化算法的全局寻优特性和马尔可夫链蒙特卡罗模型的不确定性分析能力;通过多条马尔可夫链的交叉并行,可以同步获得待反演模型参数的多个随机解,进而模拟待反演模型的后验概率密度分布,后验均值作为待反演模型的最优解,方差与置信区间用来评价反演结果的不确定性,实现储层弹性、物性、离散岩相及干岩石骨架等参数的同步预测.通过理论试验和实际资料处理验证了该理论方法的有效性.     

Characteristics of the difference and change in the comprehensive physical properties of rocks

Introduction The medium of the earth is made up of gas, liquid, and solid. The solid is the main material to form the structure of the earth, so it is very significant to study the solid matter of the earth. Rock, as a solid medium of the earth is a common object studied by geophysicists. The measurement of the comprehensive physical properties of rocks (ZHAO, et al, 1996; GUO, et al, 1989) considered that the minimal cell of rock is the atoms of chemical element, and all sorts of the rock …     

提取多参数无量纲地震前兆信息的均方差方法的物理基础

本文研究了提取多参数无量纲地震前兆信息的均方差方法的物理基础。该方法的物理基础是地震孕育过程中当破裂应力达到５０％以上时，岩石弹性、变形性、电性、磁性和热性等性质都会发生显著变化，结果导致岩体物理参数绝对值及其变化速率和测量误差的改变。利用均方差方法来计算这些变化，一方面消除了前兆参数的季节性干扰，另一方面突出了前兆信息。     

复杂孔隙储层三维岩石物理模版

复杂孔隙储层往往同时发育孔缝洞等多种孔隙类型,这种孔隙结构的复杂性使得岩石的速度与孔隙度之间的相关性很差.经典的二维岩石物理模版只研究弹性参数与孔隙度和饱和度之间的定量关系,而不考虑孔隙结构的影响,用这样的模版来预测复杂孔隙储层的物性参数时带来很大偏差.本文首先证明多重孔隙岩石的干骨架弹性参数可以用一个等效孔隙纵横比的单重孔隙岩石物理模型来模拟;进而基于等效介质岩石物理理论和Gassmann方程,建立一个全新的三维岩石物理模版,用它来建立复杂孔隙岩石的弹性性质与孔隙扁度及孔隙度和饱和度之间的定量关系;在此基础上,预测复杂储层的孔隙扁度、孔隙度以及孔隙中所包含的流体饱和度.实际测井和地震反演数据试验表明,三维岩石物理模版可有效提高复杂孔隙储层参数的预测精度.     

Facies-constrained prestack seismic probabilistic inversion driven by rock physics

Seismic Rock physics plays a bridge role between the rock moduli and physical properties of the hydrocarbon reservoirs. Prestack seismic inversion is an important method for the quantitative characterization of elasticity, physical properties, lithology and fluid properties of subsurface reservoirs. In this paper, a high order approximation of rock physics model for clastic rocks is established and one seismic AVO reflection equation characterized by the high order approximation(Jacobian and Hessian matrix) of rock moduli is derived. Besides, the contribution of porosity, shale content and fluid saturation to AVO reflectivity is analyzed. The feasibility of the proposed AVO equation is discussed in the direct estimation of rock physical properties. On the basis of this, one probabilistic AVO inversion based on differential evolution-Markov chain Monte Carlo stochastic model is proposed on the premise that the model parameters obey Gaussian mixture probability prior model. The stochastic model has both the global optimization characteristics of the differential evolution algorithm and the uncertainty analysis ability of Markov chain Monte Carlo model. Through the cross parallel of multiple Markov chains, multiple stochastic solutions of the model parameters can be obtained simultaneously, and the posterior probability density distribution of the model parameters can be simulated effectively. The posterior mean is treated as the optimal solution of the model to be inverted.Besides, the variance and confidence interval are utilized to evaluate the uncertainties of the estimated results, so as to realize the simultaneous estimation of reservoir elasticity, physical properties, discrete lithofacies and dry rock skeleton. The validity of the proposed approach is verified by theoretical tests and one real application case in eastern China.     

地震岩石物理研究概述

地震岩石物理是研究岩石物理性质与地震响应之间关系的一门学科,它通过对各种岩心资料、测井资料和地震资料进行综合分析,研究岩性、孔隙度、孔隙类型、孔隙流体、流体饱和度和频率参数等对岩石中弹性性质的影响,并提出利用地震响应预测岩石物理性质的理论和方法,是地震响应与储层岩石参数之间联系的桥梁,进行定量储层预测的基本前提.在查阅了大量相关资料的基础上,对国内外地震岩石物理研究现状进行了详细的概述,并总结了其存在问题和发展前景.     

成岩过程对五峰-龙马溪组页岩地震岩石物理特征的影响

五峰-龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的首选层位,而其地震岩石物理特征是利用地震方法进行"甜点"预测的重要基础之一,但对五峰-龙马溪组页岩地震弹性特征变化规律的研究并未考虑沉积、成岩过程的影响,致使相应的规律性认识缺乏地质意义.在对五峰-龙马溪组页岩样品系统声学测量基础上,分析了页岩样品地震弹性性质的变化规律.利用X射线衍射分析、扫描电镜（SEM）、阴极发光（CL）与能谱分析确定了五峰-龙马溪组页岩在不同沉积环境下的成岩过程,并讨论了成岩过程与地震弹性性质变化规律的因果关系.研究结果表明,页岩中有机质（TOC）受高热演化程度的影响,其密度通常高于1.4 g·cm^-3,并接近于有机碳密度上限1.6 g·cm^-3（石墨密度）.五峰-龙马溪组页岩地震弹性性质变化规律整体受沉积环境控制,沉积环境的差异形成不同的成岩过程,致使地震弹性特征也表现出不同的变化规律.表现在五峰-龙马溪页岩样品动态岩石物理特征主要受岩石结构控制（支撑颗粒弹性性质）,而孔隙度、TOC含量以及孔隙形状则为对地震弹性特征影响的次一级因素.五峰-龙马溪组页岩上段为浅水陆棚相,机械压实与化学压实（硅质胶结）为先后两个过程,造成样品表现出高的速度-孔隙度变化率、高速度比（泊松比）、高各向异性以及低TOC含量的特征.五峰-龙马溪组页岩下段为深水陆棚相,机械压实过程中同时伴有生物成因的硅质胶结,造成岩石样品表现出较高TOC含量与孔隙度、各向异性较弱以及较小的速度-孔隙度变化率.研究结果可为五峰-龙马溪页气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据.     

基于弹性波CT技术的岩体破裂探测方法

弹性波层析成像技术简称“弹性波CT扫描”,是在不损坏物体的前提下,利用弹性波射线穿透地层时,其走时及振幅与地层内部的某些物理参数存在线性积分关系的这一关键特征,反演地层内部三维速度结构或衰减特性的方法。本文基于弹性波CT技术,通过孔间岩体慢度反演,综合钻孔编录及工程现场情况,对承德市半壁山危岩体中破裂发育情况进行综合解译,测定岩体破裂发育的位置和规模。实践证明,采用弹性波CT方法探测得到的破裂位置与钻孔揭露的情况吻合,为危岩体的整治提供了依据。      

零或负有效应力及其对岩体物性影响的野外证据

本文列举了许多野外观测证据,表明向地下岩体中高压注水可以使其內的有效压力变为零或为负值,并指出在上述压力状态下的岩体的某些特性与常压下时相比,其主要变化是,渗透性明显增强,地表的垂直位移率显著增大和岩体的稳定性明显变差。本文还对这些特性变化的原因进行了讨论。      

井间地震技术在松南油气开发中的初步应用研究

为了研究松南地区陆相砂泥岩薄互层储层岩石物性横向变化、微构造等对油气聚集的影响和探索利用高分辨率井间地震技术直接指示油气分布的可能性,开展了井间地震及地面小三维地震、VSP、测井等立体地震观测．使用了自行研制的井中炸药震源和常规地震记录仪器．采用层析成像方法、反射资料叠前偏移成像方法等对采集到的资料进行研究,得到了不同分辨率的地下构造和岩石物性信息,展示出不同方法技术在分辨薄储层能力上的差异．高分辨率的井间地震成果较好地实现了井间地层对比,查清了两井间储层横向变化和油气分布情况．层析速度与构造信息等的综合应用解释了两井油气产能差异的原因,建立了油气地质模型．所得成果显示出井间地震技术在油气开发中的潜力．