基于随机介质建模的生物礁储层评价方法探讨——以南海L盆地生物礁为例

南海L盆地深水区,不仅有新近系生物礁发育的良好环境,更有生物礁油气藏形成的优越条件,是未来深水区勘探的重要领域.在生物礁储层评价、油气预测研究中,由于研究对象多为孔缝洞发育的细微储层结构,常规地震勘探多基于理想均匀介质或层状介质来研究储层结构,这显然容易忽略实际生物礁储层的局部非均质性对地震波响应特征和传播规律影响.本文以L盆地生物礁为例,在层序地层划分及沉积相分析双重约束下利用相对阻抗反演技术有效建立了生物礁储层框架模型,采用孔洞随机介质模拟技术对储层内部孔洞裂缝进行精细雕刻,建立能精细描述生物礁储层内强非均质性及孔缝洞物性特征的随机介质模型.最后通过正演模拟,定量地分析了盆地内生物礁储层的物性特征,从而进一步明确了盆地内寻找优质储层的方向,为勘探目标的寻找与优选提供科学的理论指导.     

基于微结构-尺度双分解的页岩随机介质模拟和非均质特征分析

页岩储层矿物颗粒、孔/裂隙、干酪根等微观结构呈现明显的尺度化分布特征,常规的单结构单尺度随机介质模拟方法难以完整描述和重构微观尺度的页岩储层介质,本文提出了一种微结构-尺度双分解的随机介质模拟方法.基于龙马溪组页岩数字岩心,将岩心切片按照占比分解为脆性矿物、孔隙、干酪根及背景介质四种类型,对脆性矿物、孔隙和干酪根三种微结构进行尺度分解,通过优化随机介质模型参数,实现精确模拟不同尺度的微结构组分,再按占比进行微结构-尺度双合成.结果表明,微结构-尺度双分解随机介质模拟大幅度提高强非均质页岩储层介质的建模精度.     

现代功率谱估算在反射地震剖面随机介质参数估算中的应用

由于地壳深部物质呈现出多尺度的非均质性,导致了地震剖面上反射能量弱、同相轴连续性差、多成带状分布.传统的反射地震解释方法难以有效应用到深反射地震资料解释中.统计分析的方法为深反射地震资解释提供了新的工具,地下介质这种随机分布的非均质性可以借助随机介质模型来进行描述.深反射地震剖面继承了地下介质的非均质性,因此可以通过从反射地震剖面估算随机介质参数来研究地下介质非均质性的空间分布.由于地震剖面长度有限,随机介质参数估算中自相关函数计算误差较大,导致了估算的不准确.现代功率谱估算克服了短数据自相关函数难以准确求取的问题,提高了参数估算准确性.模型计算和实际数据测算都证明了该方法能有效提高自相关函数计算精度和随机介质参数剖面的分辨率.     

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.     

基于随机介质模型的储层非均质性分析

本文利用随机介质模型对复杂岩性储层进行了非均质性描述.利用模型特征量即非均质纵横比、纵向谱指数、横向谱指数以及扰动标准差等来模拟不同的随机介质.在前人工作的基础上,由某油气田的两口井资料估计储层非均质性能谱,从能谱曲线上提取储层纵向大小尺度非均质谱指数.通过将二维随机介质模拟的合成井记录互相关系数与实际井记录互相关系数进行分析比较,分别得到大小尺度非均质情况下最佳拟合时的横向谱指数和非均质性纵横比.以上求得的各种特征量从不同角度定量分析了储层非均质性的纵横向变化,为储层横向预测提供了依据.     

鄂北上古生界隐蔽气藏地震储层预测技术

鄂尔多斯盆地北部上古生界陆相致密碎屑岩隐蔽气藏具有低孔、低渗、致密、薄互层、多层叠置和非均质性强的特点.其勘探开发一直是世界性难题.针对该区储层特点，展开了以三维地震为核心的储层综合地球物理预测技术研究，开发应用了储层岩石物理分析、地震属性优化、随机模拟反演、地震吸收衰减、地震频谱分析、地震波正演模拟、地震相划分和AVO等多项技术，形成了一整套适合该地区油气地质特征的方法技术系列，有效提高了储层预测的精度，提高了勘探开发井位部署的成功率.     

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。     

非均匀介质全局广义R/T递推传播矩阵法二维SH地震波模拟研究

地球深部圈层及沉积盆地是一种分区非均匀介质系统,其中不规则地层边界(含起伏地表)对地震波的主要特征有显著影响,而地层的随机非均匀性则主要影响地震波的散射和衰减特征.为了精确刻画不规则地层边界对地震波的反射、透射效应以及非均质体散射引起的地震波衰减效应,全局广义R/T递推传播矩阵法(GGRTM)被提出并逐步发展成为继有限元和有限差分方法之后的另一种复杂介质高精度地震波传播半解析求解方法.在已有的此类方法中,不规则边界均匀地层GGRTM法的优势在于对不规则地层边界的反射和透射效应的准确模拟,而非均质地层薄板化GGRTM法则能准确描述非均质体散射对地震波衰减的影响.本文吸收这两种已有方法的优势,提出了一种考虑非均匀介质、不规则边界的全局广义R/T递推传播矩阵混合方法,并将其用于对边界不规则、层内非均质的复杂模型的二维SH波场模拟.随后在本文方法与边界元法对比研究的基础上讨论了方法的模拟精度.研究结果表明本文提出的混合法是一种解决复杂模型高精度地震模拟的有效方法.     

具有离散裂缝空间分布的二维固体中地震波传播的有限差分模拟

结合有限差分方法和等效介质理论，模拟了离散分布裂缝介质中地震波的传播. 基于等效介质理论，利用二维有限差分实现封闭裂缝的离散分布；裂缝可以处理成固体岩石中的高度柔性界面，并可以用线性滑动或者位移间断模型进行裂缝的物理描述. 对于含有多组裂隙的破裂固体，其有效柔度可以认为是固体骨架背景柔度和裂缝附加柔度之和. 在一阶近似条件下，固体骨架和裂缝参数可以通过有效各向异性系数联系起来，有效各向异性系数决定了各向异性（裂缝效应）对于地震波传播的影响. 通过与射线理论方法的对比检验，说明本文提出的模拟方法的有效性，并通过几个数值算例说明本方法可有效模拟不同的裂缝分布效应. 结果表明，即使在裂缝密度很小的情况下，具有相同裂缝密度的不同的空间分布可以产生不同的波场特征. 同时，也验证了不同裂缝尺度对波长的不同影响，以及裂缝尺度具有幂率分布（分形）时，尺度对波场的影响. 最后得出结论：在运用建立在等效介质理论基础上的地震各向异性概念来描述裂缝固体的特征时，要倍加小心，等效介质理论中尚未合理处理的裂缝尺度和空间分布对波的传播特征具有重要的影响.     

均匀介质背景中三维异常体的面波波场响应及其动力学特征分析

除介质各向异性之外,地球内部介质的横向非均匀性也是控制面波速度变化的重要因素.本文基于振型耦合和多重散射的地震波传播理论,数值模拟并分析了在具有均匀介质背景的三维异常体——上地幔横向非均匀介质中传播时,地震面波的振幅与偏振等动力学响应参数;其中分别模拟了不同周期入射、不同角度入射和不同尺度非均匀介质模型等多种情形下面波波场,并对横向非均匀性诱导的面波偏振异常进行了分析.结果表明,相对于长周期面波而言,短周期面波的振幅和偏振方向受横向非均匀性的影响更大,特别是偏振方向对地球结构的非均匀性更为敏感;切向分量存在横向非均性引起的Rayleigh与Love面波耦合现象;异常体边界处表现出强的面波波场响应.     

不同模式自组织介质中声波传播特性的比较研究

中型和大型尺度结构构造分区性, 使得地球内部介质地震波速度表征出大尺度的确定性模型, 而小尺度上微孔和裂隙的存在会导致地震波速度分布的随机扰动, 即自组织模型. 目前地震学中常用的6种模式自组织模型为: 高斯型、指数型、自相似型、白噪声、Flicker噪声和Brown 噪声. 我们从其滤波因子入手, 比较了不同模式的自组织模型特征, 结合有限差分法地震记录模拟及地震波特征分析, 对比了上述6种模式自组织介质中声波传播特性. 结果表明：地震波对不同模式的自组织介质的地震响应不同, 如波形、能量、振幅等. 由此我们可以通过分析实际地震记录的复杂性特征来鉴别其自组织类型, 从而更好地解释实际地震资料.     

基于逾渗方法的裂隙储层渗透性模拟

裂隙储层具有强烈的非均质性及储层渗透性预测难度大的特点,利用逾渗理论来研究裂隙储层深层复杂介质渗透性,是当前研究的热点问题.基于连续逾渗,将裂隙网络模型合理简化.使用排除体积对裂隙密度进行无量纲化,从而使裂隙的渗透性与裂隙的形状无关.首先使用Monte Carlo方法得到裂隙在不同密度时的网络图,而后使用ComsolMultiphysics中的有限元求解器得到流体在裂隙中的速度和压力分布图,数值模拟表明:随着裂隙密度的增加,裂隙的连通性增加,进而流体在裂隙中的渗透性也增加;最后使用有限尺度转换定律和尺度放大思想,通过重复子区域的方法求解每个小区域的渗透性,得到裂隙储层在不同尺度下的渗透性,分析得到储层平均渗透性和无量纲化裂隙密度之间的关系.模拟得到的渗透率值和FRACA软件得到渗透率泊松相关系数为0.885.该规则的发现为逾渗理论从小尺度放大到宏观物理模型即储层尺度提供了一个理论依据.     

生物礁油藏速度建模方法探讨

生物礁储层与围岩存在明显的速度差异,且储层内部非均质性强,速度空间变化复杂.通过模型正演确立井点在垂向各岩性段的速度变化模式,可以有效评估受构造和储层变化影响的多井时深关系质量.在此基础上尝试用地层格架和地震属性同时约束开展速度建模,分析对比生物礁油藏顶面及内部层序界面的构造精度.经盲井抽验和后续实钻井证实,总结出适用于类似油藏的速度模型方法.     

各向同性介质中射线理论与有限差分地震波场模拟方法比较研究

地震波场数值模拟不仅是研究复杂地区地震资料采集、处理和解释的有效辅助手段,而且是研究地球深部精细构造和地球深部探测的有效工具.射线理论和波动方程理论是地震波场数值模拟的理论基础.射线理论主要刻画地震波在介质中传播的走时场、地震射线等运动学属性;波动方程理论通过求解波动方程来描述地震波在介质中传播的弹性动力学响应(能量衰减、相位特征、偏振属性、以及全波形等).基于波动方程理论的波场数值模拟由于能够引入丰富的波场信息,使得人们对不同介质中地震波的传播过程有了较全面的了解.本文以二维层状均匀介质模型为例,通过射线追踪法和交错网格有限差分法模拟得到的波场快照图、单炮地震记录剖面、合成理论地震图的分析比较,不但对地震波在各向同性层状均匀介质中的传播规律和特点有了深刻的理解和认识,同时又可以相互验证两种不同方法的正确性和有效性.     

2008年青海大柴旦Mw6.3地震地面运动模拟

2008年11月10日在青海柴达木盆地北缘发生了大柴旦M_W6.3地震,为了研究该地震的区域地震波传播与地面运动特征,本文利用地质资料和地壳速度结构研究成果,构建了柴达木盆地及周边区域三维传播介质模型,采用有限差分方法模拟了大柴旦地震波场传播过程以及地面运动分布特征.结果表明,柴达木盆地对波场传播有明显影响,表现为地震波传入盆地后在边界产生次生面波,盆地沉积物对地震波具有围陷作用,地震地面运动在盆地内振幅增大、持时延长.模拟结果给出的地震地面运动峰值速度分布以及理论地震图均和观测结果符合较好,反映数值模拟较好地给出了观测地面运动的主要特征以及传播介质模型的合理性.     

线性粘弹介质中地震波场数值模拟

本文将以往两种粘弹介质中地震波模拟方法的优点结合起来，以模型理论和积分本构方程为基础，从理论上分析了模型对地震波场的影响；采用交错网格有限差分法对粘弹介质中的地震波进行数值模拟.数值计算结果表明该方法不仅便于计算，同时也便于从力学的角度来分析地震波的传播.数值计算结果与理论分析一致，说明这种方法可以更为有效地模拟粘弹介质中地震波的传播.     

裂缝诱导双相HTI介质地震波场错格伪谱法模拟与波场特征分析

裂缝诱导的双相具有水平对称轴的横向各向同性(HTI)介质模型是由一组平行排列的垂直裂缝嵌入到统计各向同性的流体饱和多孔隙岩石中而组成的,它综合考虑了裂缝型储层岩石的各向异性和孔隙性.高精度的地震波场数值模拟技术是研究该介质中地震波传播规律的主要方法.本文结合错格伪谱法和时间分裂法,求解描述该介质中地震波传播的一阶速度-应力方程.模拟了单层和双层模型中的地震波场,并对其进行了特征分析.研究结果表明:错格伪谱法能有效消除标准网格伪谱法波场模拟结果中出现的数值伪影现象,与时间分裂法结合能够获得稳定的、高精度的模拟结果;裂缝诱导双相HTI介质中的地震波场兼具裂缝各向异性介质和双相介质中传播的地震波的波场特征.     

随机弹性介质中地震波散射衰减分析(英文)

地震波衰减一直是许多学科研究的热点,因为可以反映介质的特性。导致地震波衰减的因素很多,如:传播过程中由于能量扩散导致的几何衰减,固体岩石内部晶粒间相对滑移导致的摩擦衰减,岩石结构不均匀引起的地震波散射衰减。本文主要从统计的观点出发,通过多次数值模拟的方法研究纵波散射在随机弹性介质中所引发的衰减。首先用随机理论建立了二维空间随机弹性介质模型,然后用错格伪谱法的数值方法模拟了波在随机介质中的传播,再通过波场中虚拟检波器的记录,用谱比法估计了弹性波在随机介质中的散射衰减。不同非均匀程度随机弹性介质中的数值结果表明:介质不均匀程度越高,散射衰减越大;在散射体尺寸小于波长的前提下,不同散射体尺寸的计算结果说明:散射体尺寸越大,弹性波衰减越明显。最后提出了一种不均匀孔隙介质中流体流动衰减的方法。通过对随机孔隙介质中地震波的总衰减和散射衰减分别进行了计算,并定量得出了随机孔隙介质中流体流动衰减,结果表明:在实际地震频段下,当介质不均匀尺度101米量级时,散射衰减比流体流动衰减要大,散射衰减是地震波在实际不均匀岩石孔隙介质中衰减的主要原因。     

碳酸盐岩储层各向异性岩石物理建模与孔隙结构分析（英文）

针对非均质性较强的碳酸盐岩储层,综合各向异性自相容近似理论与差分等效介质理论建立了一种各向异性岩石物理弹性参数计算模型。通过对碳酸盐岩孔隙结构实验结果分析,提出了碳酸盐岩弹性参数计算的孔隙结构模型。综合使用各向异性等效介质理论与碳酸盐岩孔隙结构模型,给出了碳酸盐岩非均质储层弹性参数计算的实现方法。通过对比灰岩样品测试数据与理论模型计算结果,表明本文提出的等效弹性理论模型能够描述碳酸岩盐储层速度与孔隙度变化关系,可作为碳酸盐岩储层地震数据解释的基本依据。     

电成像测井储层非均质性评价方法在川东北G地区FC段地层的应用

岩心、成像测井资料表明川东北G地区FC段碳酸盐岩储层溶孔、裂缝发育,非均质性较强.根据溶孔、裂缝的发育程度与分布特征,可划分为6种典型储层类型.因此,有效评价储层非均质、划分储层类型是该区油气勘探与开发工作的关键.电成像测井资料能通过定性识别孔洞与裂缝对储层非均质性进行定性评价,但是由于缺乏能综合表征溶孔、裂缝等特征的定量参数,使得电成像测井资料对储层非均质性的定量表征存在问题.为此,基于分形理论,提出一种电成像测井定量评价方法,即计算电成像测井图像的分形维数来定量描述储层非均质性.储层类型与分形维数相关分析表明,分析维数可综合表征储层溶孔、裂缝,评价储层非均质性.应用实例表明,基于电成像测井分形维数的非均质性表征与储层类型划分应用效果较好,推动了该区的油气勘探与开发工作.