各向异性介质储层数值模拟及波场特征研究

各向异性介质储层中波场特征的研究,有利于对多波资料的准确解释。在弹性波方程基础上,结合数值模拟技术与AVO技术,对多种介质模型和第二类含气砂岩储层模型进行数值模拟与波场特征描述。以表征介质各向异性程度的Thomsen参数为出发点,研究各参数对地震波场动力学和运动学特征的影响,并对第二类含气砂岩介质中模拟得到的正演记录,以及各向异性参数对波场的影响程度进行分析,进一步加深了对该类储层各向异性特征的认识,这为各向异性介质中的参数反演与地震资料解释提供了有力的参考依据。     

碳酸盐岩油气储层高精度成像方法研究

碳酸盐岩油气储层在世界油气储层中占据着重要的地位,其油气总量约占全球油气总量的70%,具有埋藏深、构造复杂、非均质性强等特点。如何获得碳酸盐岩油气储层在地下的准确位置及构造特征,是油气勘探急需解决的难题。叠前逆时偏移成像技术采用精确的地震波动理论,能够对任意复杂构造进行高精度成像。本文针对碳酸盐岩油气储层成像难的问题,研究各向异性叠前逆时偏移成像技术,并将其应用于碳酸盐岩油气储层勘探中。通过采用精确的频散关系,推导各向异性纯qP波方程,利用高精度有限差分进行纯qP波模拟,通过叠前逆时偏移方法对纯qP波进行叠前深度偏移成像。基于典型的碳酸盐岩油气储层实际地质条件,建立逼近真实地质情况的碳酸盐岩地球物理模型,对上述模型进行偏移成像试验,结果表明各向异性逆时偏移成像技术是一种有效的碳酸盐岩油气储层勘探方法。最后将该方法应用于典型碳酸盐岩靶区的实际地震资料,并获得了精确的成像结果,进一步验证了各向异性逆时偏移成像技术在碳酸盐岩油气储层勘探中的重要作用。     

基于Biot方程的纵波波场高阶有限差分法模拟及波场分析

地球物理勘探中的含油气储层通常被认为是一种典型的双相介质,这种介质模型能更精确的描述含气性储层的特征,开展双相介质波场传播特性的研究具有十分重要意义。研究以Biot理论为基础,从双相介质中的纵波方程出发,导出求解双相各向同性介质中纵波方程的高阶差分格式,在此基础上实现双相各向同性介质中纵波方程的高阶有限差分法正演模拟,数值模拟结果表明:这种算法能在少量增加计算量的前提下大大提高精度,同时波场模拟结果与理论相吻合,波场快照快慢纵波的波场反映出不同速度、相位相反等特征差异,对将该理论应用于实际有重要的指导意义。     

基于高阶有限差分纵横波分解的弹性波数值模拟

常规弹性波数值模拟方法得到的VSP波场信息中,P波和S波是相互耦合在一起的,波场信息复杂,在进行多波多分量地震波场特征分析时需要进行波场分离。这里采用纵波、横波解耦的弹性波波动方程高阶有限差分算法进行数值模拟,并采用PML边界条件处理人工边界条件,得到纵波、横波解耦的独立VSP纵波、横波记录,为进一步研究弹性波VSP波场特征奠定了基础。     

莺歌海盆地深层超高温超高压天然气勘探新问题及对策

莺歌海盆地深层超高温超高压领域勘探面临甜点储层分布预测、高阻抗砂岩识别及含气性预测、地震"亮点"型低速泥岩甄别等诸多新的难点问题,针对这些重难点问题开展了地震沉积学、岩石物理和地球物理方法等综合研究,并结合近年勘探新资料,提出了相应对策及勘探研究技术流程。结果表明,地震沉积学理论技术指导下精细化的源汇体系分析可提高莺歌海盆地甜点储层预测精度;高阻抗砂岩储层含气特征为高纵波速度、低密度、高纵波阻抗、低纵横波速比及Ⅰ～Ⅱ类AVO异常。多数"低速泥岩"为相对高伽玛、围岩密度接近、低纵波速度、低纵波阻抗、高纵横波速比特征、Ⅳ类AVO特征,且偏离背景趋势不明显。     

RVSP弹性波数值模拟及传播特征分析

基于纵波、横波解耦的弹性波高阶有限差分方程和PML吸收边界条件,实现了RVSP观测统中弹性波数值模拟。采用完全弹性波波动方程进行数值模拟,可以得到纵波和横波的混合波场,且波场丰富,符合实际地震波的传播规律。该正演模拟方法纵波、横波自然解耦,产生全波场、纯纵波和纯横波模拟记录。通过对层状介质模型、凹陷模型,以及实际复杂介质模型的RVSP弹性波进行数值模拟,得到各模型不同分量下全波、纯纵波和纯横波的波场,并对弹性波传播特征进行了分析,为下一步的RVSP地震资料处理和解释工作奠定了理论基础。     

川东北五宝场地区须五段致密砂岩叠前储层预测

川东北五宝场地区须家河组须五段具有特低孔特低渗致密砂岩储层特征,常规叠后纵波阻抗难以区分泥岩背景下的储层,储层预测和含气性检测难度大。本文基于Gassmann方程进行流体替换并对工区缺失横波资料的井进行横波预测,并分别正演饱含不同流体性质的道集。研究发现储层饱含水为一类AVO响应特征,储层饱含气为二类AVO特征,AVO规律明显,进而采用实钻井的样本点建立岩石物理模板,选取纵横波速度比联合纵波阻抗圈定致密砂岩储层,利用更低的纵横波速度比能有效指示含气性。结果表明：砂体及储层展布规律能够得到很好的表征,叠前含气性预测对井吻合率达到90.9%。叠前预测在川东北五宝场地区须家河组须五段致密砂岩含气性识别中是有效的,有助于提高钻探成功率与开发效益。     

二阶弹性波动方程高精度交错网格波场分离数值模拟

给出了一种等价的二阶弹性波动方程,以解决弹性波场中完全弹性波动方程不能完全分离耦合的纵、横波波场问题.应用高阶交错网格有限差分法求解该波动方程,并使用通量校正技术(FCT)进一步压制频散,采用均匀介质模型和层状介质模型进行波场分离数值试验,精确得到了混合波场、完全分离的纯纵波及纯横波波场.数值结果分析表明,本文方法在均匀介质情况下准确可靠,在分离后的纯纵、横波波场中可观察到较为丰富的能量转换信息,这对认识复杂弹性波的传播规律及弹性波理论具有重要意义.     

方位AVO技术在碳酸盐岩缝洞型储层含流体预测中的研究与应用

AVO分析技术是塔里木盆地哈拉哈塘地区奥陶系缝洞型储层含油气分析的重要手段。鉴于前人在该区利用常规地震处理的数据进行AVO分析研究,并未考虑方位角因素的影响,其油气预测效果符合率低,不能满足油田高精度勘探开发的需要。因此,笔者针对裂缝各向异性对AVO分析的影响,采用了基于OVT道集方位各向异性分析的方位AVO分析技术,以削弱裂缝各向异性对AVO油气分析的影响。实践表明,该技术在碳酸盐岩缝洞型储层的研究中应用效果明显,可有效削弱裂缝各向异性特征对油气预测的影响,提高油气预测精度,为开发区块高效井组的布设提供可靠依据。     

碳酸盐岩礁相地层地震波场特征分析

碳酸盐岩礁作为特殊的碳酸盐岩隆,是石油和天然气良好的储存场所。为了揭示其地震波场响应特征,采用高精度相移加插值波场延拓算子,对根据某地区生物礁相地层的地质特征所设计的模型,进行地震波场正演和偏移处理。结果表明,生物礁的特殊地质条件决定了其在地震剖面上必然出现异常响应,对响应特征的分析解释能够在油气勘探中发挥作用,所做的地震数值模拟工作,对碳酸盐岩礁体油气藏勘探具有指导性意义。     

莺歌海黄流组砂岩的AVO正演特征研究

莺歌海盆地主要舍气储集层是粉砂岩与极细砂岩，在无测井资料的情况下，很难用地震波一般属性参数直接区分砂岩的含水与舍气特征。利用模型AVO演预测莺歌海黄流组含气砂岩的方法及AVO正演曲线及属性剖面的计算原理，了解不同地层状态下岩石储盖组合模型的AVO响应，分析莺歌海盆地黄流组储集层砂岩的含水与含气特征，以预测黄流组储集层的舍气砂岩段。     

薄互层条件下围岩变化对煤层反射波的影响研究

为研究薄互层条件下围岩变化对煤层反射波的影响,以地震勘探中λ/4薄层范围内含煤地层为研究对象,建立围岩岩性、厚度与结构变化三类模型,基于薄层反射系数谱理论中Brekhovskikh方程,计算并总结围岩变化对煤层AVO曲线、属性及道集的影响。研究结果表明:λ/4范围内围岩岩性变化会对煤层AVO响应产生显著影响,其中顶板为砂岩会使得煤层AVO截距和梯度属性明显增大,顶板为泥岩会使得煤层AVO截距和梯度属性增大,且顶板岩性不同,对应的煤层AVO道集特征也会发生变化;λ/4范围内围岩互层结构和厚度变化会对煤层AVO响应产生一定影响,但是影响较小,其中围岩互层结构的变化会使得煤层AVO道集特征产生变化,围岩厚度的变化会使得煤层AVO截距属性产生变化;基于界面型的Zoeppritz方程不适用于薄互层含煤地层的正演模拟,应选取更适用于薄互层的Brekhovskikh正演方程或者其他模拟方法。      

碳酸盐岩喀斯特溶洞和裂缝系统的地震模拟与预测

提出了有助于确定碳酸盐岩裂缝带和喀斯特溶洞系统空间分布的地震正演模拟和预测方法。地震正演方法包含两个关键步骤，一是利用弹性波动方程计算含缝洞介质的有效弹性参数，另一步骤是根据有效弹性参数构成的等效地质模型，用单程声学波动方程进行波场延拓。数值模拟和实际地震数据的例子说明，将地震正演剖面与地震偏移剖面相结合进行对比分析有可能识别和预测碳酸盐岩地层中的缝洞发育带。     

非均匀介质地震AVO响应模拟及分析

地震AVO （amplitude versus offset）技术是一项利用振幅信息研究岩性、检测油气的地震勘探技术。常规方法基于Zoeppritz方程计算模型界面处的反射系数,而实际地下非均匀介质中地震反射特征不仅与入射角度、物性差异有关,还与入射波频率、地层厚度、薄互层结构等因素有关。为此,应用传播矩阵理论充分考虑与这些因素有关的调谐干涉等传播效应,针对实际数据计算非均匀地下介质的高精度合成地震记录,对比Zoeppritz方程、Shuey二项近似方程、Shuey三项近似方程以及传播矩阵算法的模拟效果。研究发现：在小角度入射时Zoeppritz方程、Shuey二项近似方程和Shuey三项近似方程的反射振幅和波形基本一致,大角度入射时Zoeppritz方程与Shuey三项近似方程接近;Zoeppritz算法的模拟结果在小角度入射和浅层情况下与传播矩阵算法差别较小,而在大角度入射和深层情况下与传播矩阵差别较大,说明层间多次波的调谐干涉等传播效应不可忽略。     

基于等效介质理论的碳酸盐岩储层地震数值模拟

综合考虑碳酸盐岩储层孔隙度、孔隙类型对储层物性参数的影响,对常规的Xu-White模型等效介质理论进行了改进,采用K-T理论增加多种不同类型的孔隙(如粒间孔隙、刚性孔隙、裂隙等),得到了一种新的改进的Xu-White模型等效介质理论,并提出了一套新的适用于碳酸盐岩储层的地震数值模拟方法。该方法首先采用改进的Xu-White模型等效介质理论,来计算碳酸盐岩储层的等效参数,将各向异性的储层转换为均匀介质;然后再采用声学波动方程进行地震数值模拟。模型试验的结果表明,该方法不仅计算效率高,而且可以得到高信噪比的模拟记录,其主要地层的反射波场特征与弹性波方程数值模拟完全一致,是一种简单高效的适用于碳酸盐岩储层的地震数值模拟方法。     

联合应用弹性参数λ和μ预测天然气

弹性参数预测研究是进行隐蔽气藏勘探的重要方法。在没有多波多分量资料的状况下,基于岩石物理研究建立模型,通过利用AVO资料进行纵横波分离,然后利用分离的纵横波资料进行弹性参数反演是一种切实可行的弹性参数预测方法。研究中提出了一种利用弹性参数预测储层含气性的新方法,通过在XC气田井位论证中的实际应用,部署的探井获得了成功,证实了利用弹性参数进行隐蔽性气藏含气性预测的可靠性,具有较好的推广应用前景。     

基于保幅波动方程的广义高阶屏地震偏移成像方法

原始地震数据中饱含丰富的反映相位的走时信息和反映反射率的振幅信息。基于波场延拓理论的波动方程保幅地震偏移成像,是在给出正确构造成像位置的同时也给出真实反射振幅的有效完善。基于全声波方程,利用严格的解耦理论进行单程波动保幅分解,得到一个由波场传播项与振幅补偿项构成的,在走时与振幅上满足全声波方程对应的程函方程与输运方程的保幅单程波动方程;利用摄动理论进行单平方根算子渐进展开,推导出基于保幅波动方程的广义高阶屏地震偏移算子方程。模型测试和实际资料处理表明,该方法不但可以凭借更准确的相位归位和散射能量聚焦提高构造成像精度,而且输出了能更正确反映地下反射属性的能量信息,从而可以为更深层次的勘探开发,提供地球物理技术支撑。     

不同结构类型珊瑚礁灰岩弹性波特性研究

基于岩石弹性波特性的地震方法是目前地球物理勘探中最主要的方法,岩石中弹性波传播速度是联系岩石物理力学特性与地质学的有效桥梁。对于海相生物成因的珊瑚礁灰岩而言,其弹性波特性研究是了解珊瑚礁体内部整体性质的有效途径。研究表明,珊瑚礁灰岩的弹性纵波速度与干密度、回弹值呈线性正相关关系,与孔隙度呈线性负相关关系。不同结构类型珊瑚礁灰岩弹性波特性表现出显著的差异性,珊瑚骨架灰岩和珊瑚砾块灰岩均匀性较好,珊瑚砾屑灰岩和珊瑚砂屑灰岩离散性较大。基于珊瑚礁灰岩纵波速度与干密度、孔隙度以及回弹值之间的关系,结合某珊瑚礁体钻孔岩芯沿深度变化的回弹值信息以及岩芯薄片光学检测结果,提出一个基于纵波速度的珊瑚礁灰岩质量等级的划分标准,具有一定的可靠度和适用性。运用岩石二相体模型基本原理,建立了修正的时间平均公式,而不同结构类型珊瑚礁灰岩弹性波特性均符合雷莫亨特-加德纳方程。     

薄互层干涉对叠前AVO属性的影响分析

常规AVO分析是以单一界面为前提,用来分析薄层的AVO响应特征存在误差。Brekhovski给出的层状传播矩阵方程考虑了层内波的反射和透射以及层厚等影响因素,更适合用于讨论薄互层的地震响应特征。对薄层进行Brekhovski正演,发现不同入射角下振幅与厚度关系不同,与叠后全叠加振幅相比,截距P属性和薄层厚度之间的线性关系更强,说明P属性比全叠加振幅更有利于薄层厚度预测。不同薄互层模型的Brekhovski正演结果表明:净厚度和泊松比是影响AVO曲线特征的两个主要因素,净厚度越小,泊松比对截距P和梯度G属性的影响越小;当泊松比一定时,净厚度和P、G属性呈近似线性关系,P属性与净厚度关系更敏感,可用于薄互层净厚度预测。应用实例证明在薄互层区P属性用于砂地比预测效果比较好,叠后振幅和叠前反演的弹性阻抗预测的净砂岩厚度精度较差。