自适应变差分算子长度正演模拟及在渤海湾地区的应用

常规笛卡尔坐标系正演模拟算法,波长随速度而变,为了保证低速区的模拟精度和频散关系,空间差分阶数需要取得较高,常常造成高速区的空间过采样.本文将简化的自适应变差分算子长度算法应用到正演模拟算法的空间导数计算中,在保证相同模拟精度的前提下,低速区采用高阶差分算子,高速区只需低阶差分阶数,有效减小了计算量、提高了计算效率.此外,将卷积完全匹配层技术应用到正演模拟的边界条件处理中,相比常规吸收边界条件,可以在较少的计算量下得到更好的吸收效果.最后,将本文算法应用到渤海湾地区,分析了相应的波场特征和地震响应.     

含水平缝薄互层储层地震响应特征物理模拟

油气储层之中常存在沿层理发育的水平裂缝,并对储层特性有着不可忽视的影响.水平裂缝与层理平行,使得裂缝的地震响应与层理的地震响应互相混叠,给水平缝的地震识别带来了困难.本文利用地震物理模拟技术,模拟并分析了含水平裂缝的薄互层储层地震响应特征,为水平裂缝的地震识别提供依据.首先设计并制作了用于模拟含水平裂缝的薄互层储层物理模型,模型采用了在均匀地层中嵌入裂缝单元的模拟方式,水平裂缝单元采用片状孔隙材料叠合法构建,即利用粘合剂将片状孔隙材料粘合胶结,然后压实固化进而获得用于模拟野外含裂缝岩石的裂缝单元.然后将物理模型置于水槽内,模拟采集了 4条二维纵波地震测线,并对地震数据进行了处理分析.模拟数据处理分析结果显示,本研究的模拟方法可以较好地模拟水平裂缝的地震响应特征.此外,本研究还对处理结果进行了时频分解,讨论并分析了含水平缝薄互层储层地震响应频变特征.研究表明,薄互层储层中发育的水平裂缝可以明显的引起时频谱的异常,但是这种异常受到薄互层调谐效应和裂缝的双重制约.因此无论进行薄层解释还是裂缝预测时,必须综合考虑调谐效应与裂缝的双重影响.对于含水平缝薄互层储层的频变AVO(振幅随偏移距变化,Amplitude Variation with Offset)特征而言,尽管薄互层产生的频变特征起主导作用,但是裂缝的发育以及裂缝参数的变化可以引起频变AVO特征的显著变化,该结果说明了利用频变AVO 特征识别水平裂缝的可行性.     

HTI介质方位AVO(AVAZ)正演模拟软件研制与应用

叠前地震裂缝检测技术是目前裂缝型储层定量描述的主要手段之一,利用地质、测井资料和岩石物理参数,根据岩石物理理论建立裂缝储层的理论地质模型,模拟地震波在已知裂缝模型中传播时各个方位的地震响应,分析某区段由裂缝引起的地震振幅属性的方位AVO(AVAZ)特征,利用该技术流程,编写了一套基于HTI介质的正演模拟软件,在软件开发过程中,研发了基于Qt Concurrent编程模型组件的并行处理技术.通过该项技术的研究与开发可以:1)利用地震属性数据实时分析地下裂缝型储层的地震响应规律;2)解决地震振幅数据方位各向异性特征的不确定性导致的各向异性椭圆解释成果错误问题,确定椭圆的正确方位指示;3)为叠前裂缝检测软件提供正演分析工具,完善并扩充检测流程.在实际生产应用的效果表明,正演的解释结论能够为叠前裂缝检测提供有效的理论依据,增强了反演裂缝方位数据的准确性与可信度.     

基于频变AVO反演的页岩储层含气性地震识别技术

结合地震岩石物理技术,研究了叠前频变AVO反演在四川盆地龙马溪组页岩储层含气性识别中的应用.首先,应用Backus平均理论将测井数据粗化为地震尺度储层模型,应用传播矩阵理论进行高精度地震正演及井震标定,分析页岩气储层地震响应特征.其次,基于岩心观测结果,应用Chapman多尺度裂缝理论设计页岩气储层理论模型,研究储层衰减、频散以及对应的地震反射特征.应用该理论模型测试频变AVO反演方法,计算结果表明：对于研究区地层结构和地震数据,区分流体类型的优势频率不是地震子波的主频,还受层间调谐干涉等储层结构因素控制,也进一步说明理论模型测试和标定的重要性.最后,将频变AVO反演技术应用到四川盆地龙马溪组页岩地层,计算得到的频散属性为页岩气储层含气性识别提供依据.     

基于全方位地震数据的方位AVO(AVAZ)反演

利用地震数据较为准确地预测地下介质的裂缝发育信息,是裂缝型储层预测的关键手段,也是非常规页岩油气储层压裂改造的关键参数.方位AVO(AVAZ)在描述HTI介质的裂缝分布及发育方向等方面有重要应用,本文提供一种基于全方位地震数据的方位AVO(AVAZ)反演方法,为裂缝预测提供参考资料.首先利用Ruger近似方程正演计算不同方位角及入射角下的反射系数,继而与方位角度道集中地震反射振幅建立目标函数,然后基于正演方程及目标函数采用最小二乘法进行AVAZ反演.实现了从全方位地震资料中同步反演纵波反射系数、各向同性梯度、各向异性梯度及裂缝发育方向.模型数据和实际地震资料应用表明该方法能够有效的预测HTI介质的裂缝分布及方向.     

基于两级尺度粗化的裂缝-多孔隙介质地震响应分析方法

实际地震勘探中,储层物性参数的差异是导致地震波响应特征发生变化的根本原因,而建立储层物性参数与地震响应特征之间的联系,需要跨越微观孔隙尺度、介观测井尺度以及宏观地震尺度等三个不同尺度空间.本文基于已知井的岩石物理实验数据和测井数据,利用复杂多孔隙介质理论将微观尺度孔隙岩石粗化到介观测井尺度,利用Backus平均理论将介观测井尺度的模型进一步粗化到宏观地震尺度,最终,得到地震尺度裂缝-多孔隙介质模型.其数值计算结果与测井数据和地震数据的对比表明：基于两级尺度粗化算法的裂缝多孔隙介质模型在给定参数下是有效的,且基于该模型的地震响应特征分析方法能够对储层的地震响应特征随物性参数的变化进行分析.     

基于射线追踪的微地震多波场正演模拟

对于微地震正演模拟,本文以射线追踪的原理为基础,对两点间的射线追踪问题进行了研究,应用二分算法、改进二分算法和微变网格算法对水平层状匀速模型、弯曲层状匀速模型和复杂地质模型进行射线追踪,使得计算效率和适用范围都得到了很大的改善.文中对每种算法误差范围和计算效率进行了对比验证,对于不同的地质模型,选用合适的算法才能在计算速度和精度上得到双重保证,最后正演模拟了多波三分量记录.在模型建立上引入了超薄层概念,并在前人模拟的直达波、透射波、反射波基础上拟了折射波,使正演模拟的多波场信息更丰富.文中的应用实例及模型结果表明:与二分法相比,改进二分法能够对弯曲界面进行射线追踪,并能保证结果的精度.弯曲层状模型中,改进二分法与微变网格法相比计算速度有显著提高,能够应用到资料的反演中.     

各向异性介质弹性多波高斯束正演模拟

射线类正演方法以其高效性和灵活性的特点,被广泛应用于地震勘探中.然而,普通射线类正演方法存在焦散区、阴影区和多值走时等问题,计算精度不够理想.为此,本文在传统的各向同性介质声波高斯束正演的基础上,推导了各向异性介质运动学和动力学射线追踪方程,发展了各向异性介质弹性多波射线追踪算法;并将该算法应用到高斯束正演模拟中,实现了一种各向异性介质弹性多波高斯束正演模拟方法.各向异性VTI介质断块和VTI介质复杂构造模型试算的结果表明:本文研究的方法能够对各向异性介质构造进行正演模拟,在保证计算精度的前提下,具有较高的计算效率,模型试算的结果说明了方法的有效性和正确性.     

秦皇岛32-6油田明化镇组河流相储层地球物理参数影响因素研究

秦皇岛32-6油田明化镇组储层为河流相沉积,单砂体规模小,砂体间接触关系复杂,受到地震分辨率限制,对叠置砂体储层地震响应规律认识不明确,导致基于地震信息的储层砂体解释错误.通过数值正演模拟,可以正确认识砂体储层的地震响应规律,提高砂体储层预测的准确率.所以,在进行地震响应正演模拟前,非常有必要对该区储层地球物理参数影响因素展开研究,通过分析研究区14口测井资料,建立了岩石物理参数(孔隙度、泥质含量、合流体性)与地球物理参数(速度、密度、波阻抗等)之间的相关关系,分析了不同沉积微相对地球物理参数的控制作用,并给出了相应的数学表达式,为正确认识河流相储层砂体地震响应规律奠定了准确的地球物理参数基础.     

三维各向异性裂缝介质正演模拟的三种交错网格适应性比较及Lebedev方法的改进

研究了三维各向异性裂缝介质的正演模拟的三种不同有限差分法,即标准交错网格(SSG)、旋转交错网格(RSG)和Lebedev方法(LS),详细对比分析这三种交错网格方法在模拟复杂各向异性介质的优势与局限.提出一种新的改进方法,简化了LS有限差分法在任意各向异性介质中的正演模拟.为了模拟三维大规模复杂各向异性介质的地震响应,提出一个优化的正演模拟计算流程：将模型参数分为模型介质参数和模型构造参数.该计算流程适用于三种有限差分法中的任何一种.使用LS方法实现任意三维各向异性裂缝介质地震响应的三维全波场模拟,通过使用三种不同的有限差分模拟方法进行二维和三维模型数值模拟试验,验证了所提出方法有效.     

深层-超深层碳酸盐岩多类型储集体地震预测

塔里木盆地、四川盆地以及鄂尔多斯盆地深层-超深层碳酸盐岩油气藏是中国油气勘探的重要领域.由于中国海相深层碳酸盐岩储层发育的主控因素差异很大,碳酸盐岩储集体类型多,非均质性极强.随着深度增加,海相地层地震资料信噪比低、分辨率变差,增加了碳酸盐岩储层地震预测的难度.本文提出了以“相、面、断”三种端元为基础的深层碳酸盐岩储集体分类的新方法,针对相控型、面控型和断控型三种类型储集体,形成了相应的储集体预测方法、流程,包括：(1)川西雷口坡组气田潮坪相白云岩薄储层“三型两构”组合预测技术;(2)川北茅口组气藏礁滩相白云岩薄储层地震沉积学分析约束的高分辨率反演技术;(3)顺北油气田奥陶系断控储集体基于振幅响应正演模拟的定性-定量描述;(4)大牛地奥陶系不整合面岩溶储集体地质规律指导下的波形分类与古地貌刻画技术.这些方法围绕特定类型储集体的特征,充分运用地质分析所建立的储集体模式,较好地预测了储集体的厚度、物性、含油气性及分布范围,实现了单纯依据地震数据无法达到的预测目标,取得了良好的应用效果,有力支撑了深层-超深层油气勘探突破与高效开发.     

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.     

频变AVAZ响应特征分析及裂缝性质反演方法研究

AVAZ方法是裂缝储层评价的重要手段,然而它受到静态等效地震岩石物理模型的限制,一般用于反演裂缝密度和裂缝走向.近年来,随着裂缝性孔隙介质等效模型的发展,频变AVAZ响应特征被证明可以携带更多的裂缝性质信息.本文针对HTI介质,基于Chapman理论分析流体类型和裂缝长度对频变AVAZ响应特征的影响并建立结合贝叶斯理论和遗传算法反演裂缝密度、裂缝走向、裂缝长度和裂缝充填流体类型的新方法.新反演方法流程为:首先,基于频变AVAZ特征建立反演目标函数并运用遗传算法求解,根据此结果分别建立裂缝参数的似然函数;其次,利用贝叶斯算法将地质、测井等获得的裂缝性质先验信息与地震获得的裂缝性质似然函数结合,计算裂缝性质的后验概率分布函数;最后,通过控制先验裂缝参数的方差,均衡地震数据及地质、测井数据的信息采用量.合成数据的分析和反演结果表明:流体性质和裂缝长度是频变AVAZ响应的敏感参数;本文提出反演裂缝性质方法是可行的.先验裂缝参数影响分析验证了该方法在均衡地质、测井及地震数据的信息采用量方面的有效性.     

非重复采集时移地震正演模拟及可行性分析

本文主要研究前期为常规三维地震勘探和后期为高精度三维地震勘探的这种典型非重复采集时移地震的可行性,主要使用正演模拟和匹配处理相结合的方法进行.本文推导了基于PML边界的三维声波波动方程时空域高阶有限差分正演方程,根据岩石物理流体替代分析方法计算得到时移前后储层的弹性参数,建立了时移地震地球物理模型,设计了常规三维和高精度三维观测系统,进行地震正演模拟,获得了非重复采集时移地震理论模拟数据.利用匹配处理法对非重复采集时移地震正演模拟数据和实际资料进行可行性分析,匹配处理过程主要包括初始数据匹配、一致性处理和互均化处理等.理论模拟数据和实际资料的匹配处理结果表明,通过针对性的分析和处理,利用非重复采集的地震资料进行时移地震研究是可行的,能够得到较好的时移地震响应,在一定程度上反映了油藏的变化情况.     

川西新场裂隙储层波场模拟与分析

川西坳陷致密碎屑岩储层虽然地质储量丰富,但是复杂地质条件导致的储层物性差、分布广、层系多、裂隙发育、非均质性强、流体关系复杂的特点加剧了勘探开发的难度。本文针对川西新场探区的复杂性和特殊性,将裂隙储层等效为各向异性储层,进行VTI介质和HTI介质波动方程正演模拟,分析该地区裂隙介质的地震响应特征。波场模拟结果分析表明,裂隙介质的存在,会引起反射波场的振幅和走时变化;另一方面,根据走时的变化,也能估算裂缝发育角度范围。      

基于黏弹性Chapman-Kelvin模型的裂缝储层频变AVAZ反演研究

为了在地震资料和裂缝储层特征之间建立联系,对裂缝储层采用了等效介质模型.而传统的等效介质模型未充分考虑非完全弹性介质理论和基于频变各向异性理论的双相或多相流体假设,也不能对实际裂缝储层中的地震波频散和衰减现象提供准确合理的解释,并且储层参数的反演研究对裂缝储层的定性预测和定量描述举足轻重.为此,本文首先根据所提出的黏弹性Chapman-Kelvin动态等效介质模型,该模型考虑了耦合的双相流体假设、黏弹性理论、喷射流以及斑块效应,并在此基础上分析了裂缝储层参数(主要为裂缝密度、裂缝长度、孔隙度和含水饱和度)对地震波频变特征的影响.然后基于黏弹性Chapman-Kelvin模型与Schoenberg和Protazio概括的Zoeppritz方程所计算出的频变反射系数,分析了反射PP波和PS波的频变AVAZ(Amplitude Versus Angle and Azimuth)特性和PP波频变反射系数与裂缝储层参数的关系.同时考虑到发生地震频散时,反射系数和频率产生关系,构建了在角度、方位和时间域内的新型正演方程.最后,基于PP波频变反射系数对裂缝密度、裂缝长度、孔隙度和含水饱和度的变化有较...     

流体饱和度对裂缝—孔隙岩石频变纵波速度及其各向异性的影响

流体饱和度会改变裂缝性储层的纵波速度,从而影响地层速度的频散特性及各向异性程度,导致储层地震响应特征复杂,储层预测多解性强,流体识别难度大.本文根据多相流体饱和裂缝性储层的特点,借助于Norris和KG模型,建立部分饱和裂缝-孔隙等效介质模型,给出频变地震波速度随流体饱和度变化的精确关系式.数值模拟结果表明,当气、水两相共存时,随着含水饱和度的增加,高频段纵波相速度逐渐增大,各向异性程度逐渐减小;低频段纵波相速度逐渐减小,各向异性程度不变;相速度频散及其各向异性程度逐渐增强.组合已有的孔隙弹性理论模型,对实验室人工裂缝-孔隙砂岩岩样的纵波速度进行拟合,计算得到的曲线与实验室测量散点值吻合度较高,表明组合模型在给定参数下的有效性.该研究能够为多相流体饱和裂缝性储层的地震响应特征分析奠定扎实的理论基础,为提高储层预测的确定性和流体识别的准确性提供可靠的理论依据.     

塔北隆起玉东地区盐下薄砂岩高分辨地震预测

古近系薄砂岩是塔里木盆地玉东地区盐下主力产气储层段,薄砂岩储层的准确预测是玉东地区勘探成功的关键.本文通过岩心、测井、地震等资料综合研究及储层岩石物理分析建立了薄砂岩正演地质模型,正演模拟与地震响应特征分析发现玉东三维8种敏感地震属性与薄砂岩厚度呈4类(线性正相关、线性负相关、指数负相关、对数正相关)强相关,其中交流分量、道积分与薄层指示因子等敏感属性经RGB-HIS信息融合具有最佳的薄砂岩分辨能力.经地震属性信息融合、地质统计学高分辨反演和地震沉积学预测,古近系薄砂岩储层砂体主要分布于玉东北部的YT5井至YD1井、YD4井一带,薄砂岩发育三期透镜状水下分流河道和砂坝叠加砂体,砂体相互叠置连通.研究形成了一套薄砂岩储层预测新方法,为塔里木盆地古近系盐下薄砂岩储层预测和岩性圈闭勘探提供技术指导.     

裂缝型储层地震检测方法综述

裂缝型油气藏在新增储量中占有越来越大的比重.准确预测裂缝发育带是评价裂缝型储层的前提,更是裂缝型油气藏提高勘探效率和开发水平的关键.本文介绍了裂缝型储层的理论介质模型;重点研究了国内外较成熟的裂缝型储层地震检测方法,如纵波振幅、速度、旅行时、和波阻抗检测,横波检测以及多波多分量检测等地震技术.纵波资料对裂缝的敏感度不够,而横波资料勘探难度大,成本高.目前,在进行裂缝型储层检测时,比较普遍使用包含有纵、横波信息的转换波勘探,尤其在海上勘探方面,已经进入商业化应用阶段.然而,地震检测方法也有其自身的缺陷,我们需要综合分析岩芯露头、测井、以及VSP资料,才能更有效地预测裂缝型储层.     

基于压缩感知和宽带俞式低通整形滤波器的地震低频信息特征分析与补偿

碳酸盐岩储集层已成为世界石油新发现储量的重要组成部分,识别该类储层对地震数据的信噪比、分辨率以及成像精度提出了更高的要求.本文从地震低频信号缺失的问题出发,首先研究了低频信号缺失对子波、合成地震记录和波阻抗反演的影响,其次分析了深层碳酸盐岩裂缝储层中弱信号低频缺失的特征.针对低频信号缺失问题,本文利用压缩感知理论,并结合反射系数的稀疏特性,提出了自适应计算L1范数权重因子的方法,同时构建了改进的宽带俞式低通整形滤波器,在不影响地震高频信号的同时对地震弱信号进行低频补偿.结果表明,缺失低频信号,会使子波旁瓣变大,合成记录出现假同相轴,厚层波阻抗反演畸变,深层碳酸盐岩裂缝储层弱信号难以识别;而本文方法有效地补偿了深层碳酸盐岩裂缝储层弱信号10Hz以下的频率成分,使得波组反射特征更加清晰,深层弱信号成像质量得到改善,为进一步有效识别深层碳酸盐岩裂缝储层建立了基础.