转换波叠前横波速度反演

摘要 地震波速度对地震资料偏移成像、岩性和岩相解释以及储层预测，均起着非常重要的作用. 在储层预测中，需要获得横波层速度信息，以减少仅用纵波速度在区分岩性和孔隙中流体类型以及含气饱和度方面的不确定性. 基于Zoeppritz方程组，提出了数值求解和速度扫描方法，对叠前转换波资料求取横波层速度. 理论模型和实际转换波资料的反演结果， 均表明该方法的效果较好.      

Shear wave velocity prediction using seismic attributes and well log data

Formation’s properties can be estimated indirectly using joint analysis of compressional and shear wave velocities. Shear wave data is not usually acquired during well logging, which is most likely for cost saving purposes. Even if shear data is available, the logging programs provide only sparsely sampled one-dimensional measurements: this information is inadequate to estimate reservoir rock properties. Thus, if the shear wave data can be obtained using seismic methods, the results can be used across the field to estimate reservoir properties. The aim of this paper is to use seismic attributes for prediction of shear wave velocity in a field located in southern part of Iran. Independent component analysis (ICA) was used to select the most relevant attributes to shear velocity data. Considering the nonlinear relationship between seismic attributes and shear wave velocity, multi-layer feed forward neural network was used for prediction of shear wave velocity and promising results were presented.     

基于角弹性参数的多波地震储层预测方法

弹性参数作为反映岩石弹性性质的参数,在储层预测中具有重要作用.常规弹性参数的构建主要基于PP波地震信息.PP波与PS波地震振幅因其携带的信息不同,对岩性与流体的敏感性也不同.本文提出联合利用PP波与PS波弹性阻抗以及角度信息构建角弹性参数来预测有利储层.首先,对常规PS波弹性阻抗方程进行重新推导,使得PS波弹性阻抗取值的数量级不随角度变化且能够与PP波弹性阻抗具备形式上的匹配;其次,根据常规弹性参数构建公式,采用PP波弹性阻抗、PS波弹性阻抗替代纵波阻抗、横波阻抗,提出角弹性参数的概念及构建公式,从而将角度信息引入到弹性参数的构建中;最后,在PP波与PS波弹性阻抗反演的基础上构建得到对储层敏感性较强的角弹性参数,利用角弹性参数的取值特征预测有利储层.模型与实际资料测试均表明角弹性参数具备较高的储层敏感性.     

Look-ahead vertical seismic profiling inversion approach for density and compressional wave velocity in Bayesian framework

To reduce drilling uncertainties, zero-offset vertical seismic profiles can be inverted to quantify acoustic properties ahead of the bit. In this work, we propose an approach to invert vertical seismic profile corridor stacks in Bayesian framework for look-ahead prediction. The implemented approach helps to successfully predict density and compressional wave velocity using prior knowledge from drilled interval. Hence, this information can be used to monitor reservoir depth as well as quantifying high-pressure zones, which enables taking the correct decision during drilling. The inversion algorithm uses Gauss–Newton as an optimization tool, which requires the calculation of the sensitivity matrix of trace samples with respect to model parameters. Gauss–Newton has quadratic rate of convergence, which can speed up the inversion process. Moreover, geo-statistical analysis has been used to efficiently utilize prior information supplied to the inversion process. The algorithm has been tested on synthetic and field cases. For the field case, a zero-offset vertical seismic profile data taken from an offshore well were used as input to the inversion algorithm. Well logs acquired after drilling the prediction section was used to validate the inversion results. The results from the synthetic case applications were encouraging to accurately predict compressional wave velocity and density from just a constant prior model. The field case application shows the strength of our proposed approach in inverting vertical seismic profile data to obtain density and compressional wave velocity ahead of a bit with reasonable accuracy. Unlike the commonly used vertical seismic profile inversion approach for acoustic impedance using simple error to represent the prior covariance matrix, this work shows the importance of inverting for both density and compressional wave velocity using geo-statistical knowledge of density and compressional wave velocity from the drilled section to quantify the prior covariance matrix required during Bayesian inversion.     

地震岩石物理研究进展

地震岩石物理(Seismic Rock Physics)是研究岩石物理性质与地震响应之间关系的一门学科,旨在通过研究不同温度压力条件下岩性、孔隙度、孔隙流体等对岩石弹性性质的影响,分析地震波传播规律,建立各岩性参数、物性参数与地震速度、密度等弹性参数之间的关系.本文主要论述了半个多世纪以来,国内外地震岩石物理在岩石、流体基础研究、烃类检测等方面取得的主要进展,并分析目前国内岩石物理的研究现状、存在的问题、最新研究动向及展望.     

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.     

Propagation characteristics of converted refracted wave and its application in static correction of converted wave

Three-component seismic exploration through P-wave source and three-component geophone is an effective technique used in complicated reservoir exploration. In three-component seismic exploration data processing,one of the difficulties is static correction of converted wave. This paper analyzes propagation characteristics of non-converted and converted refracted waves,and discovers a favor-able condition for the formation of converted refracted wave,i.e. the velocity of overlaying medium S wave is much lower than that of underlying medium S wave. In addition,the paper proposes the static correction method of converted wave based on PPS converted refracted wave,and processes the real three-component seismic data with better results of static correction of converted wave.     

地震资料在层序地层学中的应用进展

在层序地层学的发展过程中，地震资料的应用始终起着关键性的作用。在储层规模的高精度层序地层学研究中，地震反射波的运动学、动力学以及统计学特征的应用对解决薄层分析、岩性预测、物性预列、压力预列、含油气性预列等一系列问题提供了可行的手段。尽管该方面的研究取得了一定的进展，但还存在一些问题，本文最后对该方面研究做了简要的评述与展望。     

纵横波弹性阻抗联立反演在GD地区的应用

在GD油田复杂油藏描述中应用叠前纵横波弹性阻抗反演,精确地进行了油藏岩性的划分。利用三个或三个以上部分叠加数据,进行纵横波弹性阻抗联立反演,既克服了因叠后地震反演结果单一而不能满足复杂储层描述的需求,又避免了由于叠前道集信噪比低造成反演结果不稳定的缺陷。本文论述了叠前弹性波阻抗反演的基本原理,结合GD地区实际资料,对反演过程中涉及的角道集子波提取、层位标定、横波速度预测、弹性参数提取与解释等关键步骤进行了详细研究,指出基于测井资料分析的多种弹性参数综合解释是提高叠前地震反演应用效果的关键。     

弹性波阻抗在时移地震中的应用分析

常规声波波阻抗由于缺乏横波的信息,使得它对于流体的变化很不敏感,而弹性波阻抗反演,除了与纵波速度,密度有关之外,还与横波速度、入射角度有关,由于考虑了AVO(Amplitude Variation with Offset)效应,使得对流体和岩性的预测能力增强.本文将弹性波阻抗反演应用于时移地震中,采用AVA(Amplitude Variation with Angle)约束稀疏脉冲反演来进行弹性波阻抗反演,得到纵横波阻抗等弹性参数,通过交会图分析,将弹性参数转换为油藏参数,如预测含水饱和度的变化,通过本方法可增强对储层流体的预测,提高储层管理能力.     

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.     

基于随机森林算法的陆相沉积烃源岩定量地震刻画:以东海盆地长江坳陷为例

烃源岩的定量地震刻画对于勘探开发区块的优选、盆地油气资源量的估算都具有重要意义.陆相沉积环境下的浅湖或半深湖相的烃源岩横向变化快,其空间展布需要依靠钻井约束下的反射地震进行刻画,但是其地震弹性特征与岩性和有机质含量的映射关系呈现高度非线性化,因而很难利用传统基于地震岩石物理模型驱动的烃源岩地震预测方法进行有效刻画.本文以低勘探区的东海盆地长江坳陷为例,提出了一种在数据驱动的机器学习框架下,综合利用地质约束、钻井录井、测井、地球化学和叠前地震数据进行烃源岩的定量地震刻画的工作流程.其核心思想是利用随机森林集成学习算法对小样本数据表现优异的特征,以井位处的测井弹性数据(纵波速度和密度)、岩性、地球化学标定的总有机碳含量(TOC)为样本标签数据,在地质导向约束下通过随机森林算法生成学习网络,并将该网络与叠前地震反演结果相结合,采取先预测泥岩再预测总有机碳含量的“两步走”策略,完成对烃源岩空间分布及其非均质性的定量地震刻画,并对预测结果的不确定性进行评价.测试结果显示,随机森林算法相较于其他的机器学习算法能够更准确的识别陆相沉积地层的泥岩,并比传统的利用阻抗转化方法获得更可靠的总有机碳含量预测结果.     

模拟退火叠前AVA同步反演方法

叠前反演技术已经成为岩性预测和流体识别的关键技术,并将在油气勘探中发挥重要作用,本文提出了模拟退火AVA同步反演方法,该方法以多个角道集地震数据体和先验纵波速度、横波速度、密度模型等为输入,综合利用地震、地质、测井等多种信息为约束,采用模拟退火全局优化方法,直接采用Knott-Zoeppritz方程求解反射系数,同步反演获得纵波阻抗、横波阻抗、纵横波速度、密度、Mu、Lambda等23种岩石弹性参数模型.其主要特点如下：１）采用Zoeppritz方程直接求解,精度高;2) 目标函数选择灵活;３）多角度提取子波;４）可获得深度域的反演结果.实际资料应用证明,该反演方法保留了地震反射振幅随偏移距不同或入射角不同而变化的特征,可有效提高储层预测和流体识别精度.实际应用表明,本方法预测结果可靠,具有较强的实用性.     

四川和云南地区场地平均剪切波速vS20和vS30经验预测模型研究

利用四川和云南地区共973个工程场地钻孔资料,分别基于常速度外推模型、对数线性模型和条件独立模型的经验外推方法建立了该区域20 m和30 m平均剪切波速v_S20和v_S30的经验预测模型。研究表明常速度外推模型的预测误差最大,当波速资料深度小于10 m时,常速度外推方法会显著低估实际场地平均波速。基于对数线性外推方法建立了四川和云南地区波速经验预测模型,对比结果表明四川和云南地区平均波速预测结果与北京和加州地区较接近,明显低于日本地区。基于三种不同外推方法的预测误差对比分析结果表明条件独立性模型的预测结果在不同深度时误差均为最小,建议优先采用该方法建立的区域波速预测模型。      

复杂断块砂砾岩油藏地震解释

地震构造层位的解释精度对砂砾岩油藏的预测起关键性作用.本文以夏子街油田夏18-36区块砂砾岩扇体油藏的构造和层位解释为例,研究砂砾岩油藏地震精细解释技术.研究中采用快速地震扫描、相干体分析、精细层位标定、构造样式及断裂组合分析相结合的工作思路,在地震资料品质中偏差先天不足条件下,实现了全工区200余口井的井震统一.运用多种解释方法综合印证来提高砂砾岩油藏的解释精度,为油藏参数的反演和储层预测及注水生产奠定了坚实的基础.     

基于褶积原理和改进广义S变换的震动波衰减补偿试验研究

为了恢复震动波能量在传播过程中产生的衰减损耗,提出基于褶积原理求取品质因子Q的方法与改进广义S变换相结合的反Q滤波法。通过震动波衰减补偿模型试验,对试验数据进行改进广义S变换的时频特性分析,得出了信号的能量分布情况以及时间频率对应关系;采用基于褶积原理求取品质因子的方法,得到时变Q值;对试验数据进行反Q滤波处理,使震动波能量得到了补偿。结果表明本文提出的反Q滤波法提高了对震动波能量衰减补偿的效果,拓宽了地震资料的频带,提高了地震资料分辨率,有利于进行高分辨率地震勘探、深部信号增强和油气藏预测工作的开展。     

基于波动方程预测和双曲Radon变换联合压制表面多次波

基于波动方程预测的表面多次波压制方法可处理复杂地下介质的地震资料,但计算成本较高.基于滤波的多次波压制方法计算效率较高,但其成功应用仅局限于一次波和多次波有明显时差差别的地震数据,对来自速度逆转等复杂介质数据则较难获得满意的压制效果.本文将波动方程预测的反馈迭代法和滤波法有效结合,采用GPU(图形处理器)和CPU协同并行加速计算粗略预测表面多次波,随后在双曲Radon域比较分析原始数据和预测的多次波,设计合理有效的Butterworth型自适应滤波器,滤出原始数据Radon域中的多次波能量,进行Radon反变换后,在时空域将多次波从原始数据中减去,得多次波压制结果.文中对理论模拟的单炮数据、复杂的SMAART模型以及实际地震数据进行了计算,结果表明,结合基于波动方程预测和双曲Radon变换的方法有效突破了两种方法各自的局限性,可高效高精度地压制复杂地下介质的表面多次波.     

随机反演在储层预测中的应用

针对隐蔽油气藏储层预测的需要,开展了地震反演研究,根据目前的实际应用将储层预测中的基于模型的地震反演分为三个实施阶段:即构造反演、声波波阻抗或弹性波阻抗反演以及岩性反演,并对每个阶段的目的、关键技术及其原理进行了详细描述,尤其是详细描述了基于马尔科夫链的蒙特卡罗随机模拟技术.最后给出了一个综合应用测井、地质、地震资料进行反演,从而进行储层预测的实例.     

深层碳酸盐岩岩溶风化壳溶洞型油气藏地震波场的理论研究

碳酸盐岩洞缝型油气藏是我国乃至世界的重要油气藏类型之一，属典型的复杂非均匀介质。其中，岩溶洞穴型油气藏是最容易发现的。为了解决这类储层的勘探开发及预测问题，需要从理论上对它们的地震波场进行研究。我们利用随机介质模型和非均匀介质弹性波动方程计算了不同高度和宽度的充满流体藏层的合成地震剖面。结果表明当绕射波偏移为珠子状的同相轴时即使远小于四分之一波长的溶洞在常规带宽的地震剖面上也是可分辨的，绕射波是溶洞高度和宽度的函数。我们引入一个宽度-振幅因子。可以用这个宽度-振幅因子从对无限宽溶洞计算的绕射波计算有限宽度的溶洞的绕射振幅。