基于数字岩心的碳酸盐岩孔隙结构对弹性性质的影响研究(上篇):图像处理与弹性模拟

碳酸盐岩复杂的孔隙结构如何影响其弹性性质一直是地球物理研究的难点问题,在此基础上如何半定量甚至是定量地对碳酸盐岩储层预测,特别是如何有效地获取孔隙结构参数相关的地震属性体一直是油气工业界追求的目标.本研究从数字岩心角度入手,联合测井以及地震数据尝试探究这一问题的解决方案,包括如下几个方面:(1)代表性碳酸盐岩储层样品获取;(2)CT扫描数字岩心数据体获取;(3)数字岩心数据的图像处理;(4)数字岩心数据的静态弹性模拟;(5)数字岩心子数据体的孔隙结构因子提取;(6)孔隙结构因子表征与分类下的弹性性质与孔隙度的定量化量版建立;(7)数字岩心-井-地震联合的孔隙度属性提取;(8)孔隙结构因子的地震属性体获取.本研究分为两篇系列文章上篇与下篇,上篇主要阐述如上提出的(1)—(4)方面,重点在于针对碳酸盐岩二值化图像处理的流程建立与验证,以及数字岩心静态弹性模拟的理论方面,这两方面是基于数字岩心获得精确的碳酸盐岩弹性性质模拟结果的关键所在;下篇主要阐述利用数字岩心数据获得孔隙结构因子的思路、理论与流程,以及为碳酸盐岩储层预测为目标而获得孔隙结构因子的地震属性体的实际应用方面.由于两篇文章共享数字岩心数据,同时所涉及的研究思路与流程形成一个有机整体,因此写成两篇系列文章而非两篇独立文章.本文为两篇系列文章的第一篇:上篇.     

火山岩储层特征与油气成藏模式研究

火山岩油气藏的勘探历史已经有一百二十多年,经历了偶然发现、初步勘探和深入研究三个发展阶段,火山岩从油气勘探的禁区转变为重要领域.目前火山岩油气藏在油气总量中占的比例并不大,但是已展现出良好的油气前景,成为新的油气增长点,越来越受到油气勘探界的重视.本文分析了火山岩岩性、岩相的研究现状,将火山岩的储集空间分为原生孔隙、原生裂缝、次生孔隙、次生裂缝4个大类,13个小类.火山岩的成藏模式有岩性成藏模式、构造成藏模式、构造-岩性成藏模式、风化壳成藏模式等.针对火山岩储层的复杂性,亟需以火山岩储层地质理论为指导,结合岩心、重磁力、测井、地震资料,建立一套有针对性的研究方法,全面评价火山岩储层特征和空间展布.     

准噶尔盆地东部西泉地区下三叠统高分辨层序地层与砂体预测

在岩心观察描述基础上,结合钻、测井数据和三维地震资料探讨了准噶尔盆地西泉(XIQ)地区下三叠统韭菜园子 组高分辨率层序地层特征及储层分布。文中采用高分辨率层序划分和对比理论和方法,将研究区下三叠统韭菜园子组划分 为 3 类基准面短期旋回、5 个基准面中期旋回、2 个基准面长期旋回,并运用钻井约束下的地球物理分频反演技术,对目标 层序内储集砂体空间展布进行了预测,提出基准面的变化控制了研究区韭菜园子组砂体的空间展布和有利的砂体发育带 , 指 明了下一步勘探和评价的方向。     

低渗透储层孔隙流体压力预测方法及应用

在非常规储层的勘探开发历程中,人们逐渐意识到当非常规储层中具有异常高的孔隙流体压力时有利于油气的保存和获得较高的单井产能,为了在非常规储层中寻找高效井、高产井,对孔隙流体压力进行定量的预测是十分有必要的.目前预测孔隙流体压力的方法主要是利用了在异常高压地层中具有低纵波速度的特性,但由于异常高压不是唯一引起纵波速度降低的原因,所以利用现有方法预测孔隙流体压力存在一定的误差.近年来随着地震勘探技术的进步,很多学者利用岩石物理实验证实孔隙流体压力与横波速度之问也有很密切的关系,因此我们从杨氏模量的定义出发结合波动方程推导了有效应力与纵、横波速度以及密度之间的关系,并引入多孔介质中的有效应力定理开发出了一种新的方法来计算非常规储层中的孔隙流体压力.利用该方法在准噶尔盆地低渗透储层的油气勘探中取得了良好的应用效果.     

基于数字岩心的碳酸盐岩孔隙结构对弹性性质的影响研究(下篇):储层孔隙结构因子表征与反演

碳酸盐岩复杂的孔隙结构如何影响其弹性性质一直是地球物理研究的难点问题,在此基础上如何半定量甚至是定量地对碳酸盐岩储层预测,特别是如何有效地获取孔隙结构参数相关的地震属性体一直是油气工业界追求的目标,本研究从数字岩心角度入手,联合测井以及地震数据尝试探究这一问题的解决方案.首先针对代表不同孔隙结构类型的有限数目的碳酸盐岩样品获得其对应的高精度数字岩心数据体,为了获得更加可靠的具有地球物理含义的弹性性质随孔隙度变化的统计规律,我们通过子网格的技术,在有限数目的碳酸盐岩数字岩心数据体上获得了大量的数字岩心子网格样本,对于每个子网格样本可以分别获得其对应的数字岩心图像孔隙度、表征孔隙软硬程度的孔隙结构参数(γ)、以及基于有限元法模拟的弹性性质,由此基于数字岩心的研究思路,我们最终获得了基于孔隙结构因子表征与分类下的弹性性质与孔隙度的定量化解释量版.与此同时,在地震尺度上通过叠前地震资料获取的纵横波及密度属性体后,基于如上获得的定量化解释量版,我们最终获得了针对碳酸盐岩储层的新的属性体——孔隙结构参数(γ)属性体,这使得在地震尺度上预测碳酸盐岩储层的孔隙结构类型成为可能,也使利用地震数据在孔隙结构参数表征与分类下的碳酸盐岩储层反演精度的提高成为可能.     

黏性声波方程数值正演中的匹配Z变换完全匹配层吸收边界

本文将非分裂场形式的匹配Z变换PML引入黏声波方程数值正演中,用时域有限差分模拟检验了其在黏声波方程模拟中的效果.数值正演结果表明,在大角度入射时匹配Z变换完全匹配层比传统PML表现更佳,消除了大角度入射产生的低频虚假反射.长时间能量衰减计算证明匹配Z变换完全匹配层在黏声波方程模拟中具有10⁵时间步的稳定性.     

华北地块北缘中新元古界沉积构造演化

根据文献资料及对研究区8 条实测剖面资料的综合分析结果表明,Columbia 超级大陆的裂解导致华北陆块北缘大陆裂 谷盆地的形成。随着大陆进一步伸展和洋壳的形成,华北地块北缘逐渐发展为被动大陆边缘。在1400 Ma 左右,即铁岭组 沉积后,华北地块北缘转变为活动大陆边缘。早期洋壳向华北地块低角度的俯冲造成弧后地区发生挤压（芹峪上升）,导致 铁岭组抬升和剥蚀,而后期洋壳高角度的俯冲又造成弧后区域发生强烈的伸展和断陷,沉积了下马岭组,并伴随辉绿岩的 侵入。华北地块与相邻地体之间的碰撞导致下马岭组的抬升（或蔚县抬升）以及碰撞花岗岩的形成,挤压构造发生的时间 对应于Rodinia 超级大陆的形成期。新元古代沉积是Rodinia 超级大陆裂解的结果。龙山组石英砂岩和海绿石砂岩是Rodinia 超级大陆裂解后的最早期沉积,记录了海侵初期的超覆过程。     

孔隙结构对致密碳酸盐岩地震岩石物理特征的影响分析（英文）

塔里木盆地奥陶系鹰山组碳酸盐岩在成岩和后成岩过程孔中形成了较为复杂的孔隙结构特征,其速度等地震弹性参数不仅与孔隙度有关,而且还与孔隙结构特征密切相关。本文对取自塔中碳酸盐岩样品进行了岩石物理测试,从铸体薄片数字图像处理中提取了反映样品孔隙结构的平均比表面、平均孔喉半径、孔隙圆度以及平均纵横比等特征参数。研究表明,平均高速度样品具有低平均比表面、高平均孔喉半径和高均纵横比的特征。由于致密碳酸盐岩样品的孔隙结构差异引起流体相关速度频散作用的不同,然而速度频散与平均比表面和平均纵横比之间没有线性关系,在平均比表面较高或者较低时,岩石样品孔隙结构较为均匀致使喷射流作用相对较弱,造成超声测量结果接近于Gassmann方程预测结果;而当刚度较大的溶蚀(铸模)孔隙与刚度较小的微裂隙共存于岩石样品中,流体相关速度频散作用明显,造成测量纵波速度结果与Gassmann方程预测结果存在较大差异。     

致密碳酸盐岩跨频段岩石物理实验及频散分析

致密碳酸盐岩在成岩和后成岩过程中形成了复杂的孔隙结构特征,其速度等地震弹性参数不仅与孔隙度有关,而且还与孔隙结构特征密切相关.为了进一步研究致密碳酸盐岩内部流体相关的速度频散特征,针对致密碳酸盐岩进行实验室的频散测量与频散理论分析尤为重要.本研究选用了一块典型的致密型碳酸盐岩样品,在对样品进行了精细的包括CT扫描与镜下薄片的孔隙结构描述基础上,进行了实验室跨频段(从地震频段-超声频段)的频散测量与频散响应分析.比较实验室跨频段岩石物理频散测量可以获得如下认识:1)较之于典型的"喷射流"机制,改进的"喷射流"模型可以半定量地解释频散测量的结果,这大大提高了对致密碳酸盐岩频散响应的理解与认识;2)改进的"喷射流"模型还不能完全精确地匹配实验室频散测量结果,这说明除了微观尺度下的"喷射流"机制,还存在着其他控制频散与衰减的机制;3)本项工作对研究致密碳酸盐岩储层中不同频段地震波响应以及对储层预测与流体识别提供了理论依据.