含流体砂岩地震波频散实验研究

为了研究孔隙流体对不同渗透率岩石地震波速度的影响,在实验室利用跨频带岩石弹性参数测试系统得到了应变幅值10-6的2~2000Hz频段下的地震波速度和1 MHz频率下的超声波速度,利用差分共振声谱法得到了频率600Hz岩石干燥和完全饱水情况下岩石声学参数.实验表明,在低饱和度下,致密砂岩在地震和超声频段下没有明显的频散;在高饱和度下纵波速度的频散变得明显.从干燥到完全水饱和条件,不同频率测量的致密砂岩的体积模量随岩石孔隙度增高而降低,且体积模量的变化量受岩石微观孔隙结构的影响较大.高孔、高渗砂岩无论在低含水度下还是在高含水饱和度下频散微弱,并且在地震频段下围压对于岩石纵横波速度的影响要大于频率的影响.高孔、高渗砂岩和致密砂岩不同含水饱和度下的频散差异可应用于储层预测,油气检测等方面,同时该研究可以更好地帮助理解岩石的黏弹性行为,促进岩石物理频散理论的发展,提高地震解释的精度.     

塔北轮古东碳酸盐岩储层岩石物理响应特征

塔北轮古东地区奥陶系碳酸盐岩储层类型多,地震响应特征多样,纵横向变化大,埋藏深,储集空间复杂和控制因素多,不易有效进行酸盐岩储层预测.针对塔北轮古东碳酸盐岩储层预测难点,利用岩石物理分析、AVO模型正演、AVO属性反演和叠前联合反演等技术,开展了奥陶系碳酸盐岩储层岩石物理响应特征研究,以便指导奥陶系碳酸盐岩储层预测.研究结果表明塔北轮古东奥陶系碳酸盐岩储层岩石物理响应特征为:低纵、横波阻抗,低纵、横波速度比,低泊松比,低拉梅常数和剪切模量,低拉梅常数乘密度和剪切模量乘密度.AVO属性碳氢指示、泊松比差及流体因子绝对值大.AVO模型正演显示随偏移距增大,含气合成道集振幅变小明显,频率降低,含油、含水合成道集振幅也变小,但不明显;而对于AVO属性P*G和流体因子,含油气后绝对值变大.     

致密砂岩气储层的岩石物理模型研究

根据鄂尔多斯盆地苏里格气田以往实测和新测的共17口井51块岩样超声波实验数据,得到304组不同孔隙度和不同含水饱和度下对应的纵横波速度、泊松比等弹性参数.重新优选计算体积模量和泊松比与含气饱和度的关系,表明苏里格气田上古生界二叠系石盒子组盒8致密砂岩储层的模型与Brie模型(e=2)相似度最高.由此建立的苏里格气田储层岩石物理模型,更好的表征了致密岩石储层物理参数随含气饱和度变化规律,为该区储层预测提供了理论依据.致密储层岩石物理模型研究成果应用于苏里格气田多波地震资料气水预测中,实际例子表明该模型适用于该区的储层和含气性预测,并取得了较好的效果.     

有效压力与饱和度变化的气藏多波时移地震AVO响应

天然气在开发过程中,储层有效压力和含气饱和度均会发生变化,研究有效压力和含气饱和度的变化对地震响应特征的影响,在基于时移地震的剩余气分布预测研究中具有重要意义。天然气和石油的声学性质有着明显的差异,油藏时移地震的研究成果不能直接应用于气藏,因此需要开展气藏的时移地震研究。利用Shapiro模型表征干岩石弹性模量随有效压力的变化,借助Batzle-Wang方程描述流体速度随压力的变化关系,联合Gassmann理论进行流体替代,表征饱和流体岩石速度随含气饱和度的变化,建立了饱和流体岩石速度随有效压力和饱和度变化的岩石物理模型。基于该模型,对不同含气饱和度和不同有效压力下的气藏储层模型进行了多波时移地震叠前振幅变化（AVO）模拟。结果表明多波时移地震AVO技术可以有效地区分有效压力变化和含气饱和度变化,为进一步开展气藏多波时移地震流体监测提供了理论参考依据。      

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.     

流体检测频变特征分析:以物理模型数据为例(英文)

Chapman多尺度岩石物理模型研究认为,不同流体类型饱和的地震响应特征表现为不同的频率变化特征。第一类AVO类型的储层含气地震响应,频谱能量向高频移动形成"高频亮点",第三类AVO类型的储层含油气后的地震响应特征为"低频阴影"。本文以物理模型数据为例,通过频变地震响应特征分析,验证了Chapman第一类AVO响应的"高频亮点"的结果。以实际地质参数为背景,设计砂泥岩薄互层物理模型,分别进行固定炮检距和二维观测得到含不同类型流体的地震数据,采用谱分解技术分析了薄互层物理模型在含气、含水和含油时的频变地震响应特征。物理模型数据处理与分析结果表明,控制地震响应频谱特征的主要机制包括反射波调谐效应和与流体相关的衰减或频散特征。其次,通过对地震数据频变特征分析,可以将第一类AVO储层含气后的频变异常与含水或含油区分开。物理模型实例数据分析证实了不同流体充填后所产生的频谱响应特征异常,因此,通过对实际地震数据的细致分析,可以得到流体类型变化引起的频谱特征异常,实现利用地震数据进行流体检测。     

致密砂岩气藏频率域预测方法

针对不同饱和度的致密砂岩储层,利用White模型,并结合孔隙弹性介质波动理论,对储层含气、含水情况下频率域地震反射特征进行了理论分析,并利用有限差分数值算法对上述情况进行了模拟分析,总结出了含气、含水及含油不同情况下响应的振幅和相位随频率变化的情况.利用天然砂岩建立不同饱和程度的物理模型,用物理测试的方法进行分析,结果同样显示了部分气饱和砂岩对地震波的频散的影响.在含气储层,低频段会由于频散的原因,使得低频分量相速度变化较大,从而引起含气储层低频段出现明显的振幅异常,而对于高含水情形则是相对弱振幅,利用得出的结论在吐哈油田物探攻关区块进行了应用,取得了较好的效果,有效的指导了储层的预测.     

储层砂岩宽频段地震岩石物理特征的实验研究

在地震储层预测过程中,需要借助岩石物理实验建立储层岩性、物性与地震弹性参数之间的关系,明确反演方法,从而提高储层预测精度.本研究针对高尚堡北区沙三5个亚段、10口井、四种岩性的27块岩心实施了宽频段地震岩石物理特征的实验研究.首先借助铸体薄片和X射线衍射分析得到所研究岩心的孔隙结构和矿物组分;接着对干燥和饱和流体状态下岩心进行高频岩石物理测试得到弹性参数;在此基础上,将测试结果经过计算得到15种地震属性,并基于敏感性分析获得对储层预测有指导意义的较为敏感的岩性、流体敏感因子.同时对孔渗性较好的储层岩石进行了低频岩石物理测量,不同饱和流体储层岩石展示了不同的地震波频散规律.砂岩宽频带的岩石物理实验结果对于研究储层与非储层具有指导和参考意义.     

分频迭代宽频反演方法在储层预测中的应用

鄂尔多斯盆地A区块目的层为致密砂岩储层,具有低孔、低渗、非均质性强且厚度薄等特点.常规资料无法分辨薄储层,为满足研究需求,研究区通过提高分辨率处理,获取了宽频地震资料.如何应用宽频资料预测含气有利区成为该区天然气开发面临的主要难题之一.在岩石物理分析的基础上,探索"两步法"分频迭代宽频反演含气性预测方法,首先应用分频反演方法预测泥质含量,在此基础上充分利用地震的高频信息,探索分频迭代约束稀疏脉冲反演方法预测纵波阻抗.将以上结果相结合,预测出A区块本溪组的致密砂岩储层含气有利区.实际应用结果表明,该方法能够有效地预测含气有利区,在一定程度上减少了多解性.     

含气饱和度半定量预测方法探讨与应用

勘探实践中,与水和油相比,地层岩石孔隙中含气引起的地球物理响应特征更加明显,因此利用各种地震弹性参数较容易判定和识别地层中是否含气.然而这种含气性的判别多是定性的,含气饱和度的半定量化预测一直是个挑战.利用岩心分析、测井和测试资料,从岩石物理模拟与诊断出发,结合Gassmann流体替换理论,分别研究含气砂岩和含气饱和度的敏感弹性参数,建立相应的岩石物理解释图版.在此基础上,通过地震叠前弹性反演技术分含气砂岩和高饱和度含气砂岩两步法递进式实现含气饱和度的半定量预测,取得了较好的应用效果.实例研究表明,在一定地质条件下,这种两步法递进式半定量预测砂岩含气饱和度的方法行之有效,实际生产中可操作性强,具有一定借鉴意义.     

中深层天然气藏地震预测技术研究

济阳坳陷天然气资源丰富,已在多个层系发现了不同类型的中深层天然气藏,由于气藏地质条件、地震反射复杂,针对不同的气藏需采用不同的地震预测技术。本文在中深层天然气藏地质特点分析的基础上进行了岩石物理、地震反演、地震属性等预测技术研究,结果表明：中层气藏储层物性较好,储层与围岩的岩石物理参数差异明显,应用亮点、AVO、叠前弹性阻抗反演技术可较好地识别预测三角洲砂岩气藏;针对深层低孔低渗砂岩气藏,地震属性及多属性反演是有效的储层预测技术,并预测了孤北地区二叠系有利储集相带分布,结合构造分析,指出了孤北地区深层气勘探方向。     

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.     

Rock physics modeling of heterogeneous carbonatereservoirs： porosity estimation and hydrocarbon detection

In heterogeneous natural gas reservoirs, gas is generally present as small patch-like pockets embedded in the water-saturated host matrix. This type of heterogeneity, alsocalled ＂patchy saturation＂, causes significant seismic velocity dispersion and attenuation. Toestablish the relation between seismic response and type of fluids, we designed a rock physicsmodel for carbonates. First, we performed CT scanning and analysis of the fluid distributionin the partially saturated rocks. Then, we predicted the quantitative relation between the waveresponse at different frequency ranges and the basic lithological properties and pore fluids.A rock physics template was constructed based on thin section analysis of pore structuresand seismic inversion. This approach was applied to the limestone gas reservoirs of the rightbank block of the Amu Darya River. Based on poststack wave impedance and prestack elasticparameter inversions, the seismic data were used to estimate rock porosity and gas saturation.The model results were in ~ood a~reement with the production regime of the wells.     

频变AVO含气性识别技术研究与应用

在常规AVO理论的基础上,频变AVO属性计算方法利用多尺度裂缝介质模型中物性参数具有频变特征的优势,基于Zoeppritz方程建立反射系数与频率之间的数学关系,推导出截距、梯度、碳氢检测因子、流体检测因子、拟泊松比等AVO属性与频率之间的数学关系.应用地震反演方法,综合地质、地震、测井等数据,反演出高精度的频变AVO属性,在天然气敏感属性分析的基础上建立起频变AVO含气性识别技术.将该技术应用到川西新场陆相深层须家河组碎屑岩储层的含气性识别中,在孔隙度通常在1%~4%,渗透率普遍低于0.06×10^-3µm²的致密背景下,较准确地预测了孔隙度大于4％、渗透性偏高的富气优质储层分布带,为该区含气性识别难题的解决和钻井成功率的提高,提供了重要的技术支撑.     

Nonlinear simultaneous inversion of pore structure and physical parameters based on elastic impedance

Carbonate reservoirs have complex pore structures, which not only significantly affect the elastic properties and seismic responses of the reservoirs but also affect the accuracy of the prediction of the physical parameters. The existing rockphysics inversion methods are mainly designed for clastic rocks, and the inversion objects are generally porosity and water saturation. The data used are primarily based on the elastic parameters, and the inversion methods are mainly linear approximations. To date, there has been a lack of a simultaneous pore structure and physical parameter inversion method for carbonate reservoirs. To solve these problems, a new Bayesian nonlinear simultaneous inversion method based on elastic impedance is proposed. This method integrates the differential effective medium model of multiple-porosity rocks, Gassmann equation,Amplitude Versus Offset(AVO) theory, Bayesian theory, and a nonlinear inversion algorithm to achieve the simultaneous quantitative prediction of the pore structure and physical parameters of complex porous reservoirs. The forward modeling indicates that the contribution of the pore structure, i.e., the pore aspect ratio, to the AVO response and elastic impedance is second only to that of porosity and is far greater than that of water saturation. The application to real data shows that the new inversion method for determining the pore structure and physical parameters directly from pre-stack data can accurately predict a reservoir's porosity and water saturation and can evaluate the pore structure of the effective reservoir.     

Multiscale rock-physics templates for gas detection in carbonate reservoirs

The heterogeneous distribution of fluids in patchy-saturated rocks generates significant velocity dispersion and attenuation of seismic waves. The mesoscopic Biot–Rayleigh theory is used to investigate the relations between wave responses and reservoir fluids. Multiscale theoretical modeling of rock physics is performed for gas/water saturated carbonate reservoirs. Comparisons with laboratory measurements, log and seismic data validate the rock physics template. Using post-stack and pre-stack seismic inversion, direct estimates of rock porosity and gas saturation of reservoirs are obtained, which are in good agreement with oil production tests of the wells.     

The analysis of frequency-dependent characteristics for fluid detection: a physical model experiment

According to the Chapman multi-scale rock physical model, the seismic response characteristics vary for different fluid-saturated reservoirs. For class I AVO reservoirs and gas-saturation, the seismic response is a high-frequency bright spot as the amplitude energy shifts. However, it is a low-frequency shadow for the Class III AVO reservoirs saturated with hydrocarbons. In this paper, we verified the high-frequency bright spot results of Chapman for the Class I AVO response using the frequency-dependent analysis of a physical model dataset. The physical model is designed as inter-bedded thin sand and shale based on real field geology parameters. We observed two datasets using fixed offset and 2D geometry with different fluidsaturated conditions. Spectral and time-frequency analyses methods are applied to the seismic datasets to describe the response characteristics for gas-, water-, and oil-saturation. The results of physical model dataset processing and analysis indicate that reflection wave tuning and fluid-related dispersion are the main seismic response characteristic mechanisms. Additionally, the gas saturation model can be distinguished from water and oil saturation for Class I AVO utilizing the frequency-dependent abnormal characteristic. The frequency-dependent characteristic analysis of the physical model dataset verified the different spectral response characteristics corresponding to the different fluid-saturated models. Therefore, by careful analysis of real field seismic data, we can obtain the abnormal spectral characteristics induced by the fluid variation and implement fluid detection using seismic data directly.     

岩石物理模版在储层定量解释中的应用

岩石物理模板采用测井解释的各类岩性矿物骨架点值,选取适合该地区的岩石物理模型,模拟在不同储层组合、不同孔隙及不同饱和度情况下,储层岩石物理参数变化引起的储层测井参数及地球物理响应特征的变化,定量地建立起储层参数同地球物理弹性参数间的解释关系模版.本文根据新场JS42气藏储层参数分析结果,尝试性地将岩石物理解释模板应用于储层定量解释中,对储层高产气区、含水区域进行定量解释,并预测了该气藏的气水界面,该预测结果与实钻井测试情况吻合,证实了该方法的科学性.     

拉梅参数直接反演方法在东海N构造致密储层烃类检测中的应用

东海N构造主要目的层为强水动力环境下发育的三角洲平原分流河道砂体。平面砂层分布不连续,横向非均质性强。受埋深压实和成岩作用等影响,储层呈低孔渗特征,岩石物理规律叠置严重。此外,深部地震数据存在缺乏大角度入射信息等问题,落实研究区致密储层流体分布范围对于勘探开发设计部署具有重要意义。本文引入一种基于拉梅参数直接反演的地震流体描述方法,通过实测井数据的岩石物理定性和定量判析,优选流体敏感参数,进而结合拉梅参数的两项AVO模型参数化方程,从叠前道集中分别提取拉梅参数的AVO属性体。然后利用有色反演技术直接提取流体敏感弹性信息,以指导地震流体描述。实例应用表明,该方法的烃检结果与测井解释成果匹配度高,能够有效刻画研究区致密储层流体展布规律,可为新领域油气资源发现提供重要技术支撑。