岩石物理驱动下地震流体识别研究

地震流体识别指利用地震资料对储层含流体特征进行识别与描述.含流体储层地震岩石物理是地震流体识别的基础,是搭建储层弹性参数与物性参数的桥梁,是实现含油气储层流体定量表征的重要发展方向.岩石物理驱动下地震流体识别研究有助于认识地下油气储层含流体特征及分布规律.文章概述地震流体识别及相关基础研究中的关键科学问题,着重评述国内外岩石物理驱动下地震流体识别研究的主要进展,探究地震流体识别研究面临的机遇,挑战及未来的研究方向.理论研究和实际应用表明,地震流体识别要以岩石物理及数值模拟为理论基础,发展有效的流体敏感参数构建及评价方法;以地震资料为数据支撑,形成有效的地震资料品质评价方法;以地震反演为技术保障,发展可靠的地震反演策略.     

基于基追踪弹性阻抗反演的深部储层流体识别方法

深部储层地震资料通常照明度低、信噪比低、分辨率不足,尤其是缺乏大角度入射信息,对深部储层流体识别存在较大影响.Gassmann流体项是储层流体识别的重要参数,针对深层地震资料的特点,本文首先在孔隙介质理论的指导下,推导了基于Gassmann流体项与剪切模量的两项AVO近似方程.通过模型分析,验证了该方程在小角度时与精确Zoeppritz方程误差很小,满足小角度入射条件下的近似精度要求.然后借助Connolly推导弹性阻抗的思想,推导了基于Gassmann流体项与剪切模量的两项弹性阻抗方程.针对深部储层地震资料信噪比差的特点,利用奇偶反射系数分解实现了深部储层基追踪弹性阻抗反演方法,最后提出了基于基追踪弹性阻抗反演的Gassmann流体项与剪切模量的求取方法,并将提取的Gassmann流体项应用于深部储层流体识别.模型测试和实际应用表明该方法稳定有效,具有较好的实用性.     

基于流体弹性阻抗反演的储层含油气性识别方法

流体弹性阻抗反演是一种能将反映储层流体效应的敏感参数从弹性波阻抗数据体中直接求取出来的地震反演方法.该方法不仅具有抗噪性、直观性强的特点,而且有效地避免了间接提取流体因子存在的累积误差问题.在双相介质理论和岩石物理实验指导下对岩石固液效应解耦,构建出凸显孔隙流体效应的流体等效体积模量参数,并推导了其流体弹性波阻抗方程,最后综合利用地质、测井和地震资料,完成对埕岛地区下第三系不整合圈闭储层的含流体检测,进一步明确了该地区含油气储层物性横向变化的认识,具有良好的实际应用效果.     

综合利用岩石模量与品质因子信息进行储层流体识别

以地震资料为主体的储层流体识别技术对现阶段油气勘探具有重要意义。本文利用岩石模量参数与品质因子作为储层流体指示因子,从提高流体指示因子估算可靠性的角度出发,分别研究了基于弹性阻抗反演的弹性模量参数直接估算方法与基于小波域QVO的品质因子估算方法。岩石模量参数直接估算方法在充分利用弹性阻抗反演高抗噪性与实用性的同时,有效地避免了间接累计误差的影响。品质因子的估算方法基于零相位子波假设,通过对小波域叠前品质因子的归零处理消除叠加平均效应。通过模型试算验证两种方法的流体判识可行性;并且结合实际资料进一步表明岩石模量与品质因子信息的综合应用可以提高储层流体的检测质量。     

地震岩石物理在渤海PL油田流体检测中的应用

地震岩石物理通过研究岩石岩性特征、流体特征和岩石弹性参数之间的关系,快速解释储层流体变化所引起的地震响应变化,是利用地震资料进行流体检测的物理基础.渤海PL油田位于渤海东部海域,油田区新近系测井资料受地层疏松的影响,横波质量不准确,流体检测基础资料难以保证.并且根据钻井揭示,油田区储层含油或含水在地震资料上都可表现为强能量反射特征,由于对储层地震响应机理的不明确,缺乏有针对性的流体检测方法,导致以往的流体检测结果不理想.本次研究利用岩石物理建模技术,对目标曲线进行优化和校正.在岩石物理建模基础上,通过对典型砂体进行流体替换和孔隙度替换,从岩石骨架和流体两方面开展地震响应机理研究.并通过构建区域岩石物理量版,划分该区目标储层的分布范围,实现了对目标储层AVO响应特征的定量研究.研究成果为该油田流体检测方法的改进和有效应用提供了重要指导,也为渤海相近油田开展流体检测研究提供了很好的借鉴.     

叠前同时反演在灰质发育区识别储层及流体的应用研究

东营凹陷的前期研究成果表明,该区储层存在着厚度薄、变化大且灰质含量高的特点,仅从常规地震剖面上,砂体与灰质泥岩的地震反射特征难以区分,给预测有效砂体及流体造成了严重影响,且叠后波阻抗反演无法识别灰质发育区的有效储层.针对以上问题,对测井资料进行了岩石物理参数敏感性分析,明确了灰质发育区浊积岩有效储层岩石物理特征,即横波阻抗可区分高阻储层与非储层,纵波阻抗可剔除高阻储层中的灰质,在前两参数优选出的有效储层基础上,纵横波速度比可区分流体类型.实际工区叠前同时反演结果与岩石物理分析及完钻开发结果吻合较好,说明利用叠前同时反演方法能有效剔除灰质对浊积岩有效储层预测的影响,亦能识别有效储层中的流体类型.     

基于岩石物理分析的叠前弹性反演预测含气砂岩分布(英文)

地震反演是当今最广泛应用于含油气储层预测的技术之一,取得了很多很好的预测效果,但也有失败的例子,达不到区分岩性和识别流体的目的。而本文介绍的建立在岩石物理建模和分析基础上的地震弹性反演,可将含油气储层预测由定性向(半)定量推进一步。根据岩石物理建模和正演扰动分析,可深刻理解岩石物性参数与地震弹性参数之间的内在关系,进而寻找储层岩性、物性和含油气性的敏感地震弹性参数,建立起理论岩石物理解释图版。岩石物理分析结果和所建立的岩石物理解释图版分别用以指导地震反演和反演结果的解释,实现油气储层分布预测和流体检测的目的。文中的含气砂岩分布预测实例研究应用结果表明,这种方法较叠后地震反演储层预测技术具有无可比拟的优越性,效果更佳,效率更高。     

基于各向异性岩石物理的缝隙流体因子AVAZ反演

裂缝型储层表现出较强的各向异性特征.缝隙中充填不同流体时,裂缝储层的地震响应特征也不相同.本文从各向异性岩石物理模型出发,引入可有效识别缝隙流体的指示因子,并研究缝隙充填流体类型、饱和度以及缝隙纵横比与流体因子的相互关系,进而分析不同流体充填时介质的地震响应特征,并基于AVAZ反演方法估测缝隙流体指示因子.首先对缝隙流体因子的敏感性进行了分析,讨论当缝隙充填不同流体时,缝隙流体因子值的变化特征,同时研究了不同流体类型充填时裂缝储层反射系数随方位角和入射角的变化特征.某工区测井数据和复杂裂缝模型应用表明,基于各向异性岩石物理的缝隙流体因子AVAZ反演方法合理、可靠,且具有良好的抗噪性,即当对合成地震记录添加信噪比不小于1/2的随机噪声时,利用AVAZ反演方法估测所得流体因子值与真实值仍然吻合较好.     

基于叠前弹性信息直接提取的高灵敏烃类检测方法

中深部低孔渗储层横向非均质强、岩石物理特性叠置严重、地震资料品质差,给定量地震油藏描述带来巨大挑战.本文提出一种基于叠前弹性参数反演的高灵敏流体因子烃类检测方法.首先推导了盖斯曼流体项的包含围岩刚性参数、孔隙度和流体体积模量的近似解析表达式.其次引入与流体性质变化无关,仅由岩石骨架控制的剪切模量,削弱孔隙度等因素的畸变影响,构建了新烃检因子.并推导了包含该烃检因子的AVO近似式和弹性阻抗方程.最后利用弹性阻抗反演技术直接提取敏感流体信息,实现储集体烃类检测.研究区实例应用验证了方法的有效性和适用性,为复杂构造-岩性油气藏勘探开发提供重要技术支撑.     

储层弹性与物性参数地震叠前同步反演的确定性优化方法

储层弹性与物性参数可直接应用于储层岩性预测和流体识别,是储层综合评价和油气藏精细描述的基本要素之一.现有的储层弹性与物性参数地震同步反演方法大都基于Gassmann方程,使用地震叠前数据,通过随机优化方法反演储层弹性与物性参数;或基于Wyllie方程,使用地震叠后数据,通过确定性优化方法反演储层弹性与物性参数.本文提出一种基于Gassmann方程、通过确定性优化方法开展储层弹性和物性参数地震叠前反演的方法,该方法利用Gassmann方程建立储层物性参数与叠前地震观测数据之间的联系,在贝叶斯反演框架下以储层弹性与物性参数的联合后验概率为目标函数,通过将目标函数的梯度用泰勒公式展开得到储层弹性与物性参数联合的方程组,其中储层弹性参数对物性参数的梯度用差分形式表示,最后通过共轭梯度算法迭代求解得到储层弹性与物性参数的最优解.理论试算与实际资料反演结果证明了方法的可行性.     

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.     

基于双相介质理论的储层参数反演方法

传统基于单相介质理论的储层参数反演方法将孔隙流体与固体骨架等效为单一固体,弱化了孔隙流体的影响,反演结果精度不高.本文提出根据双相介质理论反演储层参数的方法.首先,在前人研究的基础上,利用岩石物理模型建立弹性参数与孔隙度、饱和度、泥质含量等储层参数间的关系,进而将双相介质反射系数推导为储层参数的函数;其次,根据贝叶斯反演理论,在高斯噪声假设的基础上,采用更加符合实际情况的修正柯西分布函数描述反射系数的稀疏性,推导出储层物性参数目标反演函数;最后,应用差分进化非线性全局寻优算法来求解目标反演函数,使得反演结果与实际资料间误差最小.新方法旨在突出流体对介质反射系数的影响,以期得到较高的储层参数反演精度.模型与实际资料测试均表明该方法可行、有效且反演精度较高.     

采空区地震与电法探测数据的联合反演研究及应用

综合地球物理技术在采空区的探测中发挥了重要作用.目前通常采用单方法反演、仅对不同方法反演结果进行对比解释的综合勘探方式,单方法反演的多解性严重降低了其探测精度.如何提高采空区的探测精度,对采空区进行有效探测一直被认为是地球物理技术面临的首要难题.为了提高地震与电法技术的探测精度,基于交叉梯度联合反演理论,设计了地震初至折射走时数据和高密度电法数据的联合反演算法流程,对采空区理论模型和野外实际数据进行了联合反演处理.结果发现通过两者的联合反演,不仅可以提高采空区电阻率反演模型的成像效果,而且能够获得地震单方法反演难以成像的采空区低速异常体,从而提高了地震与电法技术对采空区的探测精度.表明地震与电法探测数据联合反演是一种提高采空区探测精度的有效方法.     

地震岩相识别概率表征方法

储层岩相分布信息是油藏表征的重要参数,基于地震资料开展储层岩相识别通常具有较强的不确定性.传统方法仅获取唯一确定的岩相分布信息,无法解析反演结果的不确定性,增加了油藏评价的风险.本文引入基于概率统计的多步骤反演方法开展地震岩相识别,通过在其各个环节建立输入与输出参量的统计关系,然后融合各环节概率统计信息构建地震数据与储层岩相的条件概率关系以反演岩相分布概率信息.与传统方法相比,文中方法通过概率统计关系表征了地震岩相识别各个环节中地球物理响应关系的不确定性,并通过融合各环节概率信息实现了不确定性传递的数值模拟,最终反演的岩相概率信息能够客观准确地反映地震岩相识别结果的不确定性,为油藏评价及储层建模提供了重要参考信息.模型数据和实际资料应用验证了方法的有效性.     

拉梅参数直接反演方法在东海N构造致密储层烃类检测中的应用

东海N构造主要目的层为强水动力环境下发育的三角洲平原分流河道砂体。平面砂层分布不连续,横向非均质性强。受埋深压实和成岩作用等影响,储层呈低孔渗特征,岩石物理规律叠置严重。此外,深部地震数据存在缺乏大角度入射信息等问题,落实研究区致密储层流体分布范围对于勘探开发设计部署具有重要意义。本文引入一种基于拉梅参数直接反演的地震流体描述方法,通过实测井数据的岩石物理定性和定量判析,优选流体敏感参数,进而结合拉梅参数的两项AVO模型参数化方程,从叠前道集中分别提取拉梅参数的AVO属性体。然后利用有色反演技术直接提取流体敏感弹性信息,以指导地震流体描述。实例应用表明,该方法的烃检结果与测井解释成果匹配度高,能够有效刻画研究区致密储层流体展布规律,可为新领域油气资源发现提供重要技术支撑。      

Continuous TDEM for monitoring shale hydraulic fracturing

Monitoring and delineating the spatial distribution of shale fracturing is fundamentally important to shale gas production. Standard monitoring methods, such as time-lapse seismic, cross-well seismic and micro-seismic methods, are expensive, timeconsuming, and do not show the changes in the formation with time. The resistivities of hydraulic fracturing fluid and reservoir rocks were measured. The results suggest that the injection fluid and consequently the injected reservoir are characterized by very low resistivity and high chargeability. This allows using of the controlled-source electromagnetic method (CSEM) to monitor shale gas hydraulic fracturing. Based on the geoelectrical model which was proposed according to the well-log and seismic data in the test area the change rule of the reacted electrical field was studied to account for the change of shale resistivity, and then the normalized residual resistivity method for time lapse processing was given. The time-domain electromagnetic method (TDEM) was used to continuously monitor the shale gas fracturing at the Fulin shale gas field in southern China. A high-power transmitter and multi-channel transient electromagnetic receiver array were adopted. 9 h time series of Ex component of 224 sites which were laid out on the surface and over three fracturing stages of a horizontal well at 2800 m depth was recorded. After data processing and calculation of the normalized resistivity residuals, the changes in the Ex signal were determined and a dynamic 3D image of the change in resistivity was constructed. This allows modeling the spatial distribution of the fracturing fluid. The model results suggest that TDEM is promising for monitoring hydraulic fracturing of shale.     

Estimation of Dry Fracture Weakness,Porosity, and Fluid Modulus Using Observable Seismic Reflection Data in a Gas-Bearing Reservoir

Fracture detection and fluid identification are important tasks for a fractured reservoir characterization. Our goal is to demonstrate a direct approach to utilize azimuthal seismic data to estimate fluid bulk modulus, porosity, and dry fracture weaknesses, which decreases the uncertainty of fluid identification. Combining Gassmann’s (Vier. der Natur. Gesellschaft Zürich 96:1–23, 1951) equations and linear-slip model, we first establish new simplified expressions of stiffness parameters for a gas-bearing saturated fractured rock with low porosity and small fracture density, and then we derive a novel PP-wave reflection coefficient in terms of dry background rock properties (P-wave and S-wave moduli, and density), fracture (dry fracture weaknesses), porosity, and fluid (fluid bulk modulus). A Bayesian Markov chain Monte Carlo nonlinear inversion method is proposed to estimate fluid bulk modulus, porosity, and fracture weaknesses directly from azimuthal seismic data. The inversion method yields reasonable estimates in the case of synthetic data containing a moderate noise and stable results on real data.     

基于随机地震反演的Russell流体因子直接估算方法

本文研究了一种基于随机地震反演的Russell流体因子直接估算方法,该方法是一种基于蒙特卡罗的非线性反演,能够有效地融合测井资料中的高频信息,提高反演结果的分辨率.本文应用贝叶斯理论框架,首先通过测井数据计算井位置处的Russell流体因子,利用序贯高斯模拟方法(sequential Gaussian simulation,SGS)得到流体因子的先验信息;然后构建似然函数;最后利用Metropolis抽样算法对后验概率密度进行抽样,得到反演的Russell流体因子.其中对每道数据进行序贯高斯模拟时,采用一种新的逐点模拟方式,具有较高的计算速度.数值试验表明:反演结果与理论模型和实际测井数据吻合较好,具有较高的分辨率,对于判识储层含流体特征具有较好的指示作用.     

多主频波场的时间阻尼全波形反演

低频成分缺失和地下速度强烈变化会导致严重的周期跳现象,是地震数据全波形反演的难题.通过对地震数据加时间阻尼和时间积分降主频处理,提出了一种可有效去除周期跳现象的多主频波场时间阻尼全波形反演方法.由浅到深的速度不准确会造成波形走时失配和走时失配的累积.浅部速度的准确反演可有效地减小深部波形走时失配与周期跳现象.对地震数据施加时间阻尼得到时间阻尼数据,利用不同阻尼值的时间阻尼地震数据实现由浅到深的全波形反演.低主频波场的周期跳现象相对高主频波场的要弱.对地震波场进行不同阶的时间积分以得到不同主频的波场,把低主频波场的全波形反演结果作为高主频波场全波形反演的初始模型.应用缺失4 Hz以下频谱成分的二维盐丘模型合成数据验证所提出的全波形反演方法的正确性和有效性,数值试验结果显示多主频波场的时间阻尼全波形反演方法对缺失低频成分地震数据和地下速度强烈变化具有很好的适应性.     

页岩气储层纵横波叠前联合反演方法

杨氏模量与密度乘积(Eρ)能够突显页岩气储层的异常特征,泊松比能够指示储层的含流体性.与常规叠前弹性参数反演相比,基于Eρ、泊松比和密度的叠前纵横波联合反演可以获得更加精确的弹性参数,为页岩气储层识别和流体预测提供可靠的依据.首先,推导了基于Eρ、泊松比和密度的纵波和转换波反射系数近似方程,利用典型模型对新推导的反射系数方程做精度分析,当入射角小于30°时,新推导的反射系数公式具有较高的精度;其次,充分利用纵波和转换波的信息,在贝叶斯的框架下,建立叠前纵横波联合反演流程,进行Eρ、泊松比和密度的直接反演,避免了间接反演带来的累积误差;最后,利用实际工区井模型数据进行算法测试,结果表明,该反演方法所获得的Eρ、泊松比和密度的估计值与真实值吻合较好,满足精细地震反演的精度要求.