青藏高原冻土区天然气水合物地层的岩石物理分析

为了获得青藏高原冻土区天然气水合物地层的物性特征,采用岩石物理方法进行分析.首先,对青藏高原冻土区DK-1、DK-3和DK-4三个井孔制作了速度密度交会图,并比较了不同岩性水合物地层的差异.其次,基于DK-1和DK-4含水合物粉砂岩层段的测井数据,提取了水合物地层骨架的物性参数,包括纵波速度、横波速度、密度、体积模量和剪切模量.最后,依据水合物地层各主要成分的物性参数,建立了基于K-T方程的岩石物理模型和区分填充模式的岩石物理模型,将两类模型的速度曲线分别与实际地层数据进行了对比,并分析了模型与实际地层的近似程度,发现填充模式Ⅱ的水合物岩石物理模型更符合实际情况.冻土区水合物地层具有速度大、密度小的特征,砂岩水合物地层相比泥岩地层在速度和密度方面更具规律性,DK-4井孔165.80~166.35 m层段中水合物作为岩石骨架的一部分更能反映其物性特征.     

基于三维层状介质模型地震层析成像正演网格研究

地震层析成像技术是研究地层速度结构的一个重要手段,该技术是利用震源到接收点的地震波走时或波形的观测数据,结合建立的数学物理模型来重建地层速度结构。而层析成像正演模拟的精度将直接影响反演出的速度与地层真实速度的拟合度,因此找出一种精度较高的层析成像正演模拟算法是非常重要的。本文针对三维层状介质,通过网格化模型,采用最小走时射线追踪方法展开层析成像正演研究,分别采用三角形网格、矩形网格和六边形网格进行模型参数化,并对比分析各自正演结果的精度,总结出针对三维层状介质模型的最佳网格划分方式。      

天然气水合物地层岩石物理模型构建

天然气水合物地震反射特征的识别和物性信息的定量提取存在多解性与不确定性,岩石物理模型是将水合物地层地球物理观测值地震信息定量转化为物性信息的桥梁,而传统的岩石物理模型少有对微观孔隙结构和孔隙充填水合物剪切性质的描述.文章针对孔隙充填和颗粒支撑两种微观分布模式的水合物地层,重点考虑水合物地层的微观孔隙结构以及水合物的剪切性质,基于等效介质理论定量描述地层矿物组分特征和孔隙连通性及形状,利用斑块饱和理论和广义Gassmann理论定量描述孔隙充填水合物的剪切性质,在此基础上构建了两种模式水合物地层的岩石物理模型,揭示了水合物地层宏观弹性性质与微观物理性质之间的定量关系.数值研究发现,纵横波速度比随孔隙度和水合物饱和度增大而减小;颗粒支撑模式地层的纵横波速度对水合物含量较为敏感,且孔隙越狭长,敏感性越高;孔隙充填模式地层的纵横波速度比在高水合物饱和度时对水合物组分剪切性质的敏感性更高.实验数据和神狐海域的实际资料应用结果表明,岩石物理模型可有效地计算水合物地层宏观弹性性质与微观物性特征之间的定量关系,提供常规测井中缺乏的横波速度信息,确定对水合物含量指示能力较强的弹性参数,可以根据实际数据求取水合物饱和度、孔隙纵横比等物性参数,为天然气水合物地层的定量解释和资源评价提供理论依据和数据支持.     

泥页岩岩石物理建模研究

泥页岩由于其复杂的岩石特性（主要是裂缝及有机质的存在）,目前还没有有效的岩石物理模型可以较为精确的模拟其性质.本文在自洽模型和微分等效介质模型的基础上,引入Berryman三维孔隙形态及Brown-Korringa固体替代技术,建立适用于富有机质泥页岩的新型岩石物理模型.在此基础上进行正演分析,讨论不同孔隙形态对于自洽模型的临界孔隙度以及岩石速度的影响.正演分析的结果表明即使将未知的混合岩石作为背景岩石,微分有效介质模型的引入使得固体相和流体相仍然不是对称的,临界孔隙度不一定要落在0.4到0.6之间.且不同的孔隙形状对于自洽模型的临界孔隙度以及岩石的速度具有明显的影响.此外,基于岩石物理模型,文章讨论了不同孔隙形态、不同泥质含量时有机质对于岩石弹性性质的影响.最后利用一口页岩气井对该模型进行验证,预测的纵横波速度与测井结果吻合的很好,证明了该模型对于富有机质泥页岩的适用性.     

祁连山冻土区水合物地层岩石物理模型的构建（英文）

针对祁连山冻土区DK-4井孔含水合物岩层构建岩石物理模型,分别采用K-T方程模型方法和区分填充模式的等效介质模型方法(模式Ⅰ和模式Ⅱ)。K-T方程主要模拟地震波在两相介质中传播,基于弹性模量计算速度;而等效介质模型主要依据对水合物地层介质的两种假设:模式Ⅰ是将水合物作为孔隙填充物的一部分,模式Ⅱ是将水合物作为岩石骨架的一部分。首先根据粉砂岩层段的测井数据提取了水合物地层骨架的物性参数,包括纵波速度、横波速度、密度、体积模量和剪切模量。然后依据水合物地层各主要成分的物性参数,建立了基于K-T方程的岩石物理模型和区分填充模式的等效介质模型。将两类模型的速度曲线分别与实际地层数据进行了对比:由K-T方程建立的岩石物理模型,其理论计算的速度偏离实际值;而区分填充模式的等效介质模型,其理论计算的速度符合实际值,并且填充模式Ⅱ模型的速度曲线比填充模式Ⅰ模型更接近实际地层情况。采用区分填充模式的等效介质模型,能够更好地实现对祁连山冻土区水合物粉砂岩地层的模拟。     

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.     

隐蔽油气藏地震预测技术研究新进展

本文分析了隐蔽油气藏预测的现状和存在问题，在详细介绍了地震技术预测隐蔽油气藏的研究进展的基础上，阐述叠前保幅地震资料处理、正演模拟、岩石物理参数分析、地震反演、AVO分析和叠前弹性反演等技术的特点，指出了隐蔽油气藏定量描述需在叠前真振幅处理地震资料的基础上,岩石物理参数研究和正演结合探究含油气性地震属性特征，正演与反演相互结合和验证，岩石物理分析技术贯穿地震正、反演的整个过程，是今后隐蔽油气藏勘探发展的必然趋势.     

用岩芯模拟测试参数做模型正演预测储层油、气、水边界

利用地震资料进行AVO油气检测,需要提供准确的储层岩石物性参数．通过对准噶尔盆地西部储层岩样实验室测定,得出合不同流体岩石在不同温度、压力下纵横波速度、速度比、泊松比的变化规律及差异．根据其差异性,用Zoeppritz方程做模型正演,以确定目的层有无AVO响应,以便对地震剖面做针对性的特殊处理．实际应用结果表明,用实验室测试的岩石物性参数做模型正演,可提高AVO检测的准确性,为用地震资料结合实验室岩芯测试参数预测地层油、气、水边界提供了有效手段．     

基于岩石物理模型的碳酸盐岩物性参数替换方法

碳酸盐岩的物性参数在油气勘探和开发的过程中起着重要的作用,且碳酸盐岩为具有多重孔隙类型的岩石,复杂的孔隙类型使得孔隙度与弹性参数之间的关系非常离散。本文基于岩石物理模型,提出一种碳酸盐岩物性参数替换的方法,首先对碳酸盐岩储层进行岩石物理建模,对模型中的等效孔隙纵横比进行反演,在进行替换时,保持其他参数不变,只改变孔隙度、方解石含量、含水饱和度和孔隙形状的体积分数中的一项。再结合AVO理论,进行正演模拟,正演模拟揭示孔隙度与孔隙形状的变化对地震响应的影响更为强烈,远远大于方解石含量、含水饱和度变化的影响,方解石含量和含水饱和度的变化对于地震响应的影响较微弱。实际资料应用表明,文章提出的碳酸盐岩物性参数的替换方法可以有效地分析物性参数及孔隙形状变化的影响,表征岩石的物理性质并判断岩石的孔隙类型。     

测井资料Xu-White模型预测横波速度的一些新观点

目前横波预测的方法大致可以分为两种:经验公式预测和理论岩石物理模型。由于经验公式预测一般具有区域性,研究者更重视岩石物理模型预测。目前大多数岩石物理模型预测横波的方法假定地下流体的物性参数(速度和密度)不受地层深度的影响,且孔隙扁率是恒定的,实际上这并不科学。因为矿物的体积模量和剪切模量随所处地层深度发生改变,而对于孔隙扁率则随颗粒形状、孔隙度等的变化有较大变化。针对这些情况,提出一种新的改进的Xu-White横波预测方法,并可取得较好的效果。     

基于流体替换技术的地震AVO属性气藏识别(英文)

传统上,油藏地球物理工程师是基于测井数据进行流体替换,计算油藏饱和不同流体时的弹性参数,并通过地震正演模拟分析油藏饱和不同流体时的地震响应,从而进行油气藏识别研究。该研究方案为油藏研究提供了重要的弹性参数和地震响应信息,但这些信息仅限于井眼位置。对于实际油藏条件,地下储层参数都是随位置变化而变化的,如孔隙度、泥质含量和油藏厚度等,因此基于传统流体替换方案得到的流体变化地震响应信息对于油气藏识别具有很大的局限性。研究通过设定联系油藏弹性参数与孔隙度、矿物组分等参数的岩石物理模型,并基于三层地质模型,进行地震正演模拟与AVO属性计算。得到油藏孔隙度、泥质含量和储层厚度变化时地震AVO属性,并建立了饱和水储层和含气储层对应AVO属性(包括梯度与截距)之间的定量关系。建立的AVO属性之间的线性关系可以实现基于地震AVO属性直接进行流体替换。最后,应用建立的流体替换前后AVO属性之间线性方程,对模拟地震数据直接进行流体替换,并通过流体替换前后AVO属性交汇图分析实现了气藏识别。     

Facies-constrained prestack seismic probabilistic inversion driven by rock physics

Seismic Rock physics plays a bridge role between the rock moduli and physical properties of the hydrocarbon reservoirs. Prestack seismic inversion is an important method for the quantitative characterization of elasticity, physical properties, lithology and fluid properties of subsurface reservoirs. In this paper, a high order approximation of rock physics model for clastic rocks is established and one seismic AVO reflection equation characterized by the high order approximation(Jacobian and Hessian matrix) of rock moduli is derived. Besides, the contribution of porosity, shale content and fluid saturation to AVO reflectivity is analyzed. The feasibility of the proposed AVO equation is discussed in the direct estimation of rock physical properties. On the basis of this, one probabilistic AVO inversion based on differential evolution-Markov chain Monte Carlo stochastic model is proposed on the premise that the model parameters obey Gaussian mixture probability prior model. The stochastic model has both the global optimization characteristics of the differential evolution algorithm and the uncertainty analysis ability of Markov chain Monte Carlo model. Through the cross parallel of multiple Markov chains, multiple stochastic solutions of the model parameters can be obtained simultaneously, and the posterior probability density distribution of the model parameters can be simulated effectively. The posterior mean is treated as the optimal solution of the model to be inverted.Besides, the variance and confidence interval are utilized to evaluate the uncertainties of the estimated results, so as to realize the simultaneous estimation of reservoir elasticity, physical properties, discrete lithofacies and dry rock skeleton. The validity of the proposed approach is verified by theoretical tests and one real application case in eastern China.     

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。      

Petrophysical evaluation and its application to AVO based on conventional and CMR-MDT logs

常规测井为 AVO 分析提供了基础的资料, 成为联系岩石物理与地震资料的桥梁。然而如果储层存在有复杂的流体系统, 如地层被严重地层流体侵入、电阻率响应低及盐水矿化度复杂等的现象, 则常规测井无法提供高质量的测井资料, 导致得出错误的弹性计算结果, 使 AVO 结果与地震资料不吻合。中国渤海湾地区第三系裂缝性储层复杂, 我们利用常规测井和核磁共振测井与模块地层动态测试相结合的组合仪完成了地层评价和储层描述。研究结果表明岩石物理学家利用上述方法技术可以获得诸如空隙度、渗透率、含水饱和度、束缚流体以及空隙压力等重要的储层参数并进一步综合应用这些结果和以实验室测量数据为基础的岩性分析结果进行在地震域岩石物理研究和 AVO 分析。     

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.     

地震尺度下碳酸盐岩储层的岩石物理建模方法(英文)

碳酸盐岩油藏的强非均质性以及孔隙结构的复杂性,使得作为连接油藏参数与地震参数重要桥梁的岩石物理模型,以及作为油藏预测和定量表征最有效工具的流体替换成为岩石物理建模的难点与重点。在碳酸盐岩储层复杂孔隙结构与地震尺度下碳酸盐岩储层非均质性分析基础上,研究采用岩石网格化方法,将地震尺度下非均质碳酸盐岩储层岩石划分为具有独立岩石参数的均质岩石子体,根据岩石孔隙成因与结构特征采用不同岩石物理模型分步计算岩石子块干岩石弹性模量,并根据不同孔隙连通性进行流体替换,计算饱和不同流体岩石弹性模量。基于计算的岩石子块弹性模量,采用Hashin-Shtrikman-Walpole弹性边界计算理论方法实现地震尺度下碳酸盐岩储层弹性参数计算。通过对含有不同类型孔隙组合碳酸盐岩储层模型的弹性模量进行计算与分析,明确不同孔隙对岩石弹性参数的影响特征,模拟分析结果与实际资料认识一致。     

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.     

叠前反演和地震吸收技术在复杂天然气藏地震预测中的应用

针对某复杂断块天然气目标储层,在岩石物理分析的指导下,综合利用地质、地震、测井等资料,提出了一套面向复杂天然气藏的叠前地震预测技术.首先基于地震岩石物理分析得到的初始横波信息,采用叠前贝叶斯非线性三参数反演得到了井旁控制点处精确纵横波速度和密度信息,然后通过叠前/叠后联合反演技术实现了面向目标的弹性阻抗体反演及含气储层敏感参数直接提取,最后结合小波变换时频谱分析的方法从叠前地震资料中估算地层吸收参数值,提高天然气藏识别精度.实际应用表明,综合各种叠前地震预测技术,可以大大提高对复杂天然气藏的识别精度,降低勘探风险.     

Study on attribute characterization for reservoir dynamic monitoring by seismic

Study on characterizing reservoir parameters dynamic variations by time-lapse seismic attributes is the theoretical basis for effectively distinguishing reservoir parameters variations and conducting time-lapse seismic interpretation,and it is also a key step for time-lapse seismic application in real oil fields. Based on the rock physical model of unconsolidated sandstone,the different effects of oil saturation and effective pressure variations on seismic P-wave and S-wave velocities are calculated and analyzed. Using numerical simulation on decoupled wave equations,the responses of seismic amplitude with different offsets to reservoir oil saturation variations are analyzed,pre-stack time-lapse seismic attributes differences for oil saturation and effective pressure variations of P-P wave and P-S converted wave are calculated,and time-lapse seismic AVO (Amplitude Versus Offset) response rules of P-P wave and P-S converted wave to effective pressure and oil saturation variations are compared. The theoretical modeling study shows that it is feasible to distinguish different reservoir parameters dynamic variations by pre-stack time-lapse seismic information,including pre-stack time-lapse seismic attributes and AVO information,which has great potential in improving time-lapse seismic interpreta-tion precision. It also shows that the time-lapse seismic response mechanism study on objective oil fields is especially important in establishing effective time-lapse seismic data process and interpreta-tion scheme.