叠前弹性参数反演在南海工区的应用研究

随着油气勘探难度不断增加,叠前弹性参数反演在油气勘探领域已逐渐成为一种有效的储层预测方法.该方法以Zoeppritz方程为基础,相较于叠后反演,叠前数据保留了大量与炮检距相关信息,在精度上有了较大的提升.本文从叠前AVO反演出发,利用纵横波联合反演方法对纵横波速度与密度三参数进行反演,并在模型和工区进行测试及应用.再利用弹性参数对岩石以及岩石填充物的不同敏感性进行储层预测.结果表明,叠前反演分辨率高,对储层的刻画明晰,且反演结果与井吻合度高.将纵横波速度的低速区与低密度区结合分析来预测有利储层的位置,并用实际测井资料进行验证,证明了该方法在储层预测中的有效性和稳定性.     

AVO反演的不确定性分析

叠前地震数据反演可以得到比常规叠后波阻抗反演更丰富、更有效的岩性信息,但叠前数据体的噪声及其它因素严重影响了AVO反演的稳定性,如何评估AVO反演结果的可靠性显得尤为重要.本文从贝叶斯理论出发,假定均匀先验分布、高斯噪音分布,推出不确定性分析方程,利用协方差矩阵中的方差描述反演问题的不确定性,模型研究显示反演不确定性与叠前信噪比、纵横波速度比、覆盖次数及反演采用的角度范围相关,方法预测的反演误差可定量解释反演结果的可靠性,为解释人员提供有效的质量监控手段.     

P-P、P-SV波叠前联合反演在致密气储层预测中的应用

常规叠前反演大都是利用P-P纵波单分量资料基于各向同性理论的近似公式来反演,仅利用P-P纵波资料反演地层岩性等弹性参数,无论在理论基础还是反演精度上都存在不足,且反演结果具有多解性.而同时用P-P纵波和P-SV转换波资料联合反演,可以增加约束条件,提高反演结果的稳定性、可靠性.本文以各向异性理论为基础,利用实际3D3C资料,进行了P-P纵波、P-SV转换波联合叠前反演计算,P-P纵波、P-SV转换波叠前联合反演利用了纵波和转换波的叠前资料,尽可能保留了地层的AVO信息,输入数据增加了转换横波数据,同时利用了纵波和转换波两个独立变量信息,采用完全Knott-Zoeppritz方程求解,反演结果比P-P纵波单分量资料叠前反演更稳定、可靠、反演精度明显提高.研究区实际资料计算结果表明,反演结果可以更真实的反映储层段的物性和含气性,P-P纵波、P-SV转换波联合叠前反演比P-P纵波单分量资料叠前反演预测储层符合率提高了十个百分点,该反演方法是一种有效的反演方法.     

地震转换波对叠前同时反演的影响研究

叠前同时反演是油气探测的一种有效工具.其理论基础是平面P波Zoeppritz方程计算的反射系数的近似,是入射角的函数.叠前同时反演可以利用三项或两项Fatti方程进行反演分析.本文针对实际油田的测井数据,利用反射率法模拟了仅包含P波一次反射记录,包含P波一次反射和P波层间多次波记录以及全波场地震记录,再利用叠前同时反演对合成地震记录进行反演研究.研究结果表明,在大偏移距处P波主要反射受到其它模式波的污染,从而影响了叠前同时反演结果的精度.对于薄互层介质当转换波影响严重时,使用小角度数据的两项AVO反演比使用大角度数据的三项AVO反演更合理可靠.     

基于改进反射系数近似方程的纵横波阻抗同步反演

基于地震波反射系数近似公式的叠前反演是油气勘探的重要工具.本文在已有研究的基础上,推导了一个改进的射线参数域地震纵波反射系数近似方程.该方程建立了地震纵波反射系数与纵波阻抗和横波阻抗的非线性关系,在中、小角度的范围内较现有的反射系数线性近似公式精度更高.另外,由于该方程仅包含纵波和横波阻抗反射系数项,因此基于新方程的反演能够有效地降低同步反演纵波速度、横波速度、密度三个参数的不适定性.在此基础上,结合广义线性反演法(GLI)理论和贝叶斯理论,相应地发展了一种叠前地震同步反演方法.模型测试和实际资料的应用表明,基于新方程的反演方法能够利用有限角度(偏移距)的数据稳定地反演纵波和横波阻抗,由于在反演过程中,不需要假设纵横波速度为常数,因此该方法还能有效地提高反演结果的精度.     

叠前同时反演在砂岩油藏预测中的应用

AVO技术已成为非常重要的烃类检测的工具,而以AVO理论为基础的叠前同时反演则日益成为常用的研究方法.本文首先从已钻井岩石物理分析入手,综合已钻井的AVO正演模拟和流体替代,分析了利用AVO技术对研究区目标层进行岩性和油水识别的可行性.利用叠前同时反演得到了纵波阻抗、横波阻抗和密度数据体,在此基础上计算得到纵横波速度比和泊松阻抗数据体,对研究区目标层进行了岩性和油气预测,取得了良好的应用效果.     

基于叠前弹性反演的含气储层预测技术

叠前弹性反演是目前岩性气藏储层预测的主要技术,仅仅使用纵波阻抗反演预测储层在理论和准确性方面都存在着一些不足,反演的多解性更是其致命的缺陷.本文从横波测井资料不同岩性、流体的岩石物理参数分析入手,优选能够区分岩性和流体的最佳敏感弹性参数,通过叠前反演获得反映储层岩性和含气性的弹性参数体,最后进行地震弹性参数交汇解释预测储层和识别流体.将纵向分辨率较高的测井岩石物理参数分析和横向分辨率较高的地震叠前反演结合起来,应用多个弹性参数,明显提高了储层预测的精度.地震数据中的AVO信息得到了充分的应用,采用纵波独立变量求解Zoeppritz方程.为有效储层预测和流体识别探索出了新途径.在靶区利用叠前弹性纵横波速比的属性,刻画出五级层序单砂体,在此基础上确定建议的水平井井位及其轨迹,通过叠前弹性反演比P波数据独立反演钻井成功率提高了10%以上.     

基于波动方程的叠前地震反演

随着地震勘探和开发的不断深入,面向地质目标的精细储层预测技术变得越来越重要.由于透射损失、层间多次波、波模式转换以及随机噪声等的影响,观测地震数据和待反演的地下介质属性之间呈现出很强的非线性.考虑到这些非线性,本文基于积分波动方程开展叠前地震反演,从观测地震数据中恢复出介质属性和整体波场,其中反演参数是波动方程中的压缩系数、剪切柔度和密度的对比度,相比于常规线性AVO反演的波阻抗弹性参数,它们对流体指示有更强的敏感性.在反演过程中,从平滑的低频背景场出发,交替迭代求解数据方程和目标方程.采用乘性正则化方法于共轭梯度框架下求解反演参数,采用优化的散射级数Neumann序列获得整体波场,这种方法不易陷入局部极值,能收敛到正确解.测井资料和典型山前带模型测试表明,利用上述反演方法能获得高分辨率的深度域地下介质属性,可直接进行储层预测和解释.     

测井资料岩石物理分析在苏西地区储层预测研究中的应用

苏里格地区天然气资源量丰富,勘探前景广阔,是我国油气增储上产的重要区域.研究区位于苏里格气田的西侧,该区储层段砂岩与泥岩的纵波速度、密度和纵波阻抗等常规参数相互叠置,叠后波阻抗反演难以解决该区储层预测和流体识别问题.为此,利用测井资料,开展了以地震岩石物理参数分析、弹性阻抗分析、流体替换及AVO特征分析为基础的叠前储层预测可行性研究.研究结果表明:岩石的弹性参数能够很好地区分岩性,并优选出反映储层或含气性的敏感参数,如纵横波速度比、泊松比、拉梅系数和拉梅系数/剪切模量对含气性具有良好的识别能力;不同角度的弹性阻抗既可以识别岩性,也可以区分气层和非气层;利用AVO属性可以预测盒8砂岩是否含气,但不能预测其是否具有工业价值.上述研究为该区开展地震叠前储层预测和流体识别研究提供了依据,使得该区的储层预测更具针对性.     

转换波AVO近似及其在PP/PS联合反演中的应用(英文)

多分量勘探相比常规纵波勘探而言有许多的优势,PP/PS联合AVO分析和反演是强而有效的储层识别方法。在本文中,我们推导了更精确的转换波AVO反射系数公式;并在入射角小于30度时进行了进一步简化,其对于转换波AVO分析和反演而言更加简单有效。基于该近似,我们进行了PP/PS联合AVO反演。实际资料的实例表明,反演得到的纵横波速度比可很好地识别岩性及油气。反演得到的流体因子和泊松比等其他属性在储层处也显示出明显异常,效果显著。     

利用近震高频接收函数研究四川理县西山村滑坡体结构

远震接收函数已广泛用于反演台站下方的结构,然而由于地球的非弹性衰减作用,远震数据较难获得高频接收函数,对浅地表结构约束不足.为了克服这一问题,我们使用近震数据的高频接收函数来研究浅表速度结构,并应用于四川理县西山村滑坡体上3个宽频带地震仪记录到的近震事件.本文发展了接收函数V_P-k(V_P/V_S)叠加方法,结合接收函数H-k叠加和波形反演方法获得了台站下方滑坡体的厚度、S波速度和平均V_P/V_S比,并与钻孔得到的滑坡体厚度进行对比.结果表明,滑坡体具有小尺度的横向不均匀性,台站下方滑坡体的平均V_P/V_S比在2.4~3.1之间变化并且在底层存在78~143m·s~(-1)左右的S波低速层.本文观测到的高V_P/V_S比和底层低的S波速度结构,与电磁法获得的滑坡体底层低的电阻率和底部富水特征一致,表明滑坡体h1底界面的抗剪强度相对较弱,是潜在的滑坡危险区域.本文研究结果表明,利用近震接收函数能有效约束浅表的速度结构,进而能为滑坡灾害治理提供一定的地震学参考.     

海原弧形构造区地壳三维精细速度结构成像

利用海原弧形构造区及周围区域地震台网1970—2015年期间记录的天然地震到时数据,采用双差地震层析成像方法对构造区地壳三维速度结构与地震震源位置进行联合反演,获得了高分辨率的三维V_P、V_S以及V_P/V_S模型,分析讨论了速度、波速比分布与强震发生以及断裂等之间的关系.结果显示：研究区域内地震主要沿断裂呈弧状展布,速度在横向分布上具有较大的差异,波速比变化范围为1.60~1.80,平均值约为1.70.大型断裂诸如海原—六盘山断裂带、青铜峡—固原断裂带等位于高速与低速的过渡带,断裂两侧地震波速差异较大.研究区内历史强震多处于高低速过渡区域,海原强震下方下地壳存在低速、高导薄弱层（25~30 km深度）,推测原因主要为流体作用所致.依据相对较低的速度与波速比分布推测研究区地壳主要组成成分为酸性的长英质.速度剖面显示地壳可分为上、下两层,上、下地壳厚度变化由西南向东北逐渐减薄,减薄幅度相近;结合前人研究结果推测构造区地壳增厚模式可能主要为上、下地壳共同增厚.     

中国华南地区地壳厚度与波速比分布特征及其地质意义

本研究利用中国国家地震台网336个固定地震台站记录的远震波形资料,通过P波接收函数H-κ分析估算了中国华南地区的地壳厚度和地壳平均波速比.研究结果显示,地壳厚度约为25~46 km,整体表现西深东浅的变化特点.研究区地壳厚度变化分别与布格重力异常和地形呈现负相关和正相关.扬子块体东部显示较低地壳波速比(<1.7)可能与地表沉积岩的存在相关.四川盆地内部的平均地壳波速比(约1.71~1.8)与全球大陆地盾/克拉通地区相当.但其周围地区地壳平均波速比明显增高(1.81~1.95),推测可能是克拉通形成过程中岩浆的底侵引起下地壳组分以铁镁质麻粒岩为主.华夏块体西部表现为薄的地壳厚度和低的地壳平均波速比(1.65~1.75),暗示该区基性下地壳物质的缺失可能与增厚的地壳发生拆沉有关.华夏块体东南段呈现出较高的地壳平均波速比(约1.77~1.86),地壳组成以中基性铁镁质为主,推断可能与晚中生代铁镁质岩浆底侵作用密切相关.     

用双差波速比方法分析2014—2015年安徽金寨震群

使用扣除同一个地震台站记录到的两个距离相近地震的地震波的相同路径, 把波速比指示范围限制在地震集中区的方法计算波速比值。 利用区域台网记录到的地震波形和震相数据, 对2014年8月~2015年8月间, 安徽金寨地区发生的小震震群进行波速比计算, 分析了该方法在该地区震相数据上的误差影响和应用情况。 得到金寨震群震中集中区的波速比值。 结果显示, 震中集中区波速比略低, 结合当地断层分布情况, 这可能体现了该区域的介质硬度稍高, 应力积累高于周边区域。     

沉积盆地地区地壳结构估计——预测反褶积方法消除接收函数多次波混响

接收函数方法被广泛地应用于地壳上地幔结构的研究中,H-κ叠加方法是其中最常用的方法之一.对于布设在基岩区台站计算的接收函数,H-κ叠加方法可以准确地估计台站下方地壳厚度和平均波速比,但是对于沉积盆地地区计算的接收函数,由于低速沉积层内会产生多次波混响,干扰甚至覆盖接收函数中莫霍面的转换波和多次波震相,从而影响H-κ叠加结果的准确性.为准确估计沉积盆地地区地壳结构,本文提出使用预测反褶积方法去除接收函数中低速沉积层内多次波混响,其中预测步长由接收函数归一化自相关函数获得,物理意义为沉积层内S波双程走时.合成接收函数和实测接收函数试验表明,本文提出的预测反褶积方法可以有效地去除沉积层多次波混响,并结合改进的H-κ叠加方法可以准确地估计沉积层下覆地壳厚度和平均波速比.相比于其他去除接收函数多次波混响的方法,本文提出的预测反褶积方法具有参数设定简单、运算量小、震相幅值较大等特点,适用于大批量数据处理.     

东北日本地震波速度、VP/VS和各向异性结构:对俯冲带水迁移过程的探讨

本文利用区域地震初至波到时数据,通过地震层析成像研究获得了东北日本俯冲带上地幔（深至约150 km）的P波速度（V_P）、S波速度（V_S）、V_P/V_S和P波各向异性结构.结果表明,低速及高V_P/V_S比异常体主要分布在火山下方的下地壳和地幔楔中,其与低频地震的分布吻合,该区域与俯冲板块脱水所释放的流体及其导致的部分熔融密切相关;俯冲的太平洋板块内可能由于脱水脆化导致的双层地震带区域则没有表现出整体的高V_P/V_S值,其可能与俯冲板块内部含水矿物含量有关;俯冲板块内双重地震带区域及上覆地幔楔薄层主要表现为与海沟平行的方位各向异性和正的径向各向异性,其可能是由于含水矿物的脱水使橄榄石晶格结构发生了从A型到B型的变化所引起的.我们研究表明,结合地震波速度和各向异性结构能够加深对俯冲带内水运移过程的认识.     

利用接收函数方法研究中国东北东南部地区不同构造体的地壳特征

基于我们布设的探测深俯冲的中国东北地震台阵NECsaids台阵和固定地震台长时段的观测记录及NECESSArray流动台阵共计152个台站数据提取得到的33752条P波接收函数,采用H-κ叠加分析和共转换点（CCP）叠加成像等方法进行统一分析处理,并汇集他人接收函数研究结果得到中国东北东南部地区迄今为止最高分辨率的地壳厚度和平均波速比分布图像.对中国东北东南部地区不同构造体的地壳特征综合分析研究表明：研究区不同陆块的地壳属性存在明显差别,张广才岭地块中南部的地壳厚度和波速比与华北克拉通东北缘相当,地壳厚度同地表地形之间显示有明显的正相关关系;松辽地块东南缘地壳最薄、波速比最高,地壳厚度同壳内波速比之间显示出明显的负相关关系;兴凯地块西部地区的地壳结构表现为稍厚的地壳厚度和研究区内最低的壳内波速比,其地壳厚度同壳内波速比之间亦显示出明显的负相关关系;佳木斯地块西南缘在具有"正常"的壳内波速比同时地壳最厚.研究区内的郯庐断裂带北延段在切穿其下Moho面的同时表现出南北分段的特征：北段（44.4°N—47°N）两分支之下的Moho面整体下凹,而南段（41.5°N—43.3°N）两分支之下的Moho面则整体上隆.长白山天池火山下方表现为Moho面下凹沉落及高壳内波速比特征,推测其壳内岩浆囊很可能存在于火山口东北隅至少10 km的范围内.     

南黄海OBS数据转换横波分析及其地质意义

多分量地震勘探在减小地球物理反演问题多解性的同时提供了更丰富的地下信息,可以从量化的意义上真正实现岩性勘探.由于地壳结构的复杂性及转换横波的特殊性,南黄海地壳结构研究中基本未涉及横波.本文使用南黄海OBS数据,在不同剖面上对比分析纵横波走时、视速度以及质点运动轨迹,基于纵波理论模型对转换横波震相进行射线追踪和走时试算,识别并拟合了来自不同地层的转换横波震相.研究表明,北部坳陷中主要发生了PPS转换,转换界面为陆相沉积层底界面.千里岩隆起区除了发生转换界面为陆相沉积底界面的PPS转换还有转换界面为海底的PSS转换.断层活动引起岩石破碎,高波速比特征的断层边界为胶莱盆地在海上部分的边界圈定再添证据.千里岩地区高速地层成分含有花岗岩,其纵横波速比为1.67~1.68;推测北部坳陷中的海相沉积北-南地层不同,依次为碳酸盐岩及砂岩两类地层.     

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.     

基于三重震相拟合的华南地区上地幔P波与S波速度结构

利用中国数字测震台网（CDSN）记录到的台湾地区两个地震事件6°~30°震中距范围的三重震相波形资料,基于观测与理论波形拟合法,获到华南地区上地幔P波和S波的最佳波形拟合速度模型及其V_P/V_S比值.与AK135模型相比,华南地区410 km深度上方存在明显低速层：S波低速区厚度约为70 km,速度降为2%~5%;而P波低速区厚度为70~230 km,速度降为5%~6%.另外,410 km间断面整体表现为一个梯度层,厚度约为10~40 km,V_P跃增量为4.0%~5.4%,而V_S跃增量为2.6%~11.7%.研究区内,低速层的V_P和V_S异常值大小和410 km间断面速度跃变量由北向南逐步减小.结合以往的接收函数和地震层析成像结果,华南地区410 km间断面上方的低速区可能与太平洋俯冲板块脱水有关.