谱分解在含气检测中的应用

由于含气砂岩的非均质性,地震波在经过含气砂岩时高频能量衰减强,低频能量衰减弱.从而在储层的下方可能出现低频强振幅的阴影区.因此,可用时频分析直接对储层的含气性进行检测.时频连续小波变换是对连续小波变换方法的改进.变换的结果是时频域,不需要尺度-频率的转换;且时频分辨率高.本文将它用于储层含气性检测.     

含流体砂岩地震波频散实验研究

为了研究孔隙流体对不同渗透率岩石地震波速度的影响,在实验室利用跨频带岩石弹性参数测试系统得到了应变幅值10-6的2~2000Hz频段下的地震波速度和1 MHz频率下的超声波速度,利用差分共振声谱法得到了频率600Hz岩石干燥和完全饱水情况下岩石声学参数.实验表明,在低饱和度下,致密砂岩在地震和超声频段下没有明显的频散;在高饱和度下纵波速度的频散变得明显.从干燥到完全水饱和条件,不同频率测量的致密砂岩的体积模量随岩石孔隙度增高而降低,且体积模量的变化量受岩石微观孔隙结构的影响较大.高孔、高渗砂岩无论在低含水度下还是在高含水饱和度下频散微弱,并且在地震频段下围压对于岩石纵横波速度的影响要大于频率的影响.高孔、高渗砂岩和致密砂岩不同含水饱和度下的频散差异可应用于储层预测,油气检测等方面,同时该研究可以更好地帮助理解岩石的黏弹性行为,促进岩石物理频散理论的发展,提高地震解释的精度.     

White球状Patchy模型中纵波传播研究

在球坐标系下用直接求解孔隙弹性方程的方法计算了介观尺度下空间周期排列的White球状Patchy模型中纵波传播问题.首先对纵波的衰减和频散进行了计算,并引入了物理学上声子晶体原理来解释高频时纵波在White球状模型中传播的异常现象.在含水饱和度和速度关系的研究中发现,在低频段用等效流体理论和Gassmann理论估计流体Patchy饱和岩石中的纵波速度完全能够满足当前地震勘探的要求.随后的具有相同含气饱和度但有不同周期的Patchy模型研究结果表明,随着空间周期变大,低频的纵波频散变得明显,纵波衰减峰频率向低频移动,但峰值几乎不变.最后,对单元外层含水中心含油的White球状Patchy模型和中心含气White球状Patchy模型进行研究、对比,发现孔隙流体流动对孔隙介质中的纵波频散、衰减影响显著.另外,在具体数值求解过程中用缩减方程组规模的方法解决了线性方程组严重病态得不到正确结果的问题.     

基于斑状饱和模型的储层渗透率地震响应特征分析（英文）

基于斑块饱和模型计算渗透率变化的地震反射特征,为流体流动性的地震描述提供依据。基于传播矩阵理论设计反射系数与合成记录算法,实现了频率域岩石物理模型与地震响应计算的无缝连接。斑块饱和储层地震响应包含如下动力学信息:分界面处波阻抗差异、储层内部波的频散与衰减,以及顶底界面波的调谐与干涉。模拟结果表明,渗透率的增加显著降低纵波速度,使其在高、低频弹性极限之间发生频散。储层速度频散与层状构造共同导致反射系数的频变现象。在储层与围岩波阻抗接近的情况下,地震响应对渗透率变化具有敏感性,对于不同储层厚度,当围岩为高速页岩时,反射波叠加振幅随渗透率增加而增加;当围岩为低速页岩时,叠加振幅随渗透率增加而降低。     

部分饱和砂岩储层地震物理模拟及含气饱和度预测分析

含气饱和度预测是天然气储层地震解释工作的重要目标.本文将岩石物理分析与地震物理模拟技术相结合,构建了部分;饱和砂岩储层物理模型并进行含气饱和度预测分析.物理模型中设置了高孔渗常规砂岩和低孑孔渗致密砂岩两种模拟储层,每种储层都是由具有不同含水饱和度的气-水双相饱和砂体组成.岩石物理分析结果显示在低孔渗致密砂岩中气-水混合流体更加倾向于非均匀的斑块分布,而结合了Brie等效流体公式的Gassmann流体替换理论可以更准确地描述纵波速度随含水饱和度的变化趋势.对物理模型进行地震资料采集处理后,对比了AVO特征和叠前同步反演结果对两种砂岩储层含气饱和度预测能力的差异.AVO特征结果显示,对于混合流体均匀分布的高孔渗砂岩储层,AVO响应曲线和属性变化很难对含气饱和度进行估算;对于混合流体斑块分布的致密砂岩储层,AVO特征可以定性地分辨出储层是否为高、中、低含气情况.反演结果显示,密度及纵横波速度比分别对高孔渗及致密砂岩储层的含气饱和度有着较好的指示能力.     

流体饱和度对裂缝—孔隙岩石频变纵波速度及其各向异性的影响

流体饱和度会改变裂缝性储层的纵波速度,从而影响地层速度的频散特性及各向异性程度,导致储层地震响应特征复杂,储层预测多解性强,流体识别难度大.本文根据多相流体饱和裂缝性储层的特点,借助于Norris和KG模型,建立部分饱和裂缝-孔隙等效介质模型,给出频变地震波速度随流体饱和度变化的精确关系式.数值模拟结果表明,当气、水两相共存时,随着含水饱和度的增加,高频段纵波相速度逐渐增大,各向异性程度逐渐减小;低频段纵波相速度逐渐减小,各向异性程度不变;相速度频散及其各向异性程度逐渐增强.组合已有的孔隙弹性理论模型,对实验室人工裂缝-孔隙砂岩岩样的纵波速度进行拟合,计算得到的曲线与实验室测量散点值吻合度较高,表明组合模型在给定参数下的有效性.该研究能够为多相流体饱和裂缝性储层的地震响应特征分析奠定扎实的理论基础,为提高储层预测的确定性和流体识别的准确性提供可靠的理论依据.     

流体检测频变特征分析:以物理模型数据为例(英文)

Chapman多尺度岩石物理模型研究认为,不同流体类型饱和的地震响应特征表现为不同的频率变化特征。第一类AVO类型的储层含气地震响应,频谱能量向高频移动形成"高频亮点",第三类AVO类型的储层含油气后的地震响应特征为"低频阴影"。本文以物理模型数据为例,通过频变地震响应特征分析,验证了Chapman第一类AVO响应的"高频亮点"的结果。以实际地质参数为背景,设计砂泥岩薄互层物理模型,分别进行固定炮检距和二维观测得到含不同类型流体的地震数据,采用谱分解技术分析了薄互层物理模型在含气、含水和含油时的频变地震响应特征。物理模型数据处理与分析结果表明,控制地震响应频谱特征的主要机制包括反射波调谐效应和与流体相关的衰减或频散特征。其次,通过对地震数据频变特征分析,可以将第一类AVO储层含气后的频变异常与含水或含油区分开。物理模型实例数据分析证实了不同流体充填后所产生的频谱响应特征异常,因此,通过对实际地震数据的细致分析,可以得到流体类型变化引起的频谱特征异常,实现利用地震数据进行流体检测。     

非饱和岩石中的纵波频散与衰减: 双重孔隙介质波传播方程

本文采用Rayleigh理论描述纵波激励下非饱和岩石中气泡的局域流体流动,从经典力学的哈密顿原理导出了双重孔隙介质中的波传播方程,即Biot-Rayleigh方程.方程的格式简洁,参数少,所有相关参数物理可测,因此,方程具有较好的物理可实现性.基于相同的岩石与前人理论对比,初步验证了本理论的有效性.对三个地区的砂岩储层进行了分析,结果显示:地震频段内纵波对储层是否含气非常敏感,但对含气饱和度指示性不佳,且随着孔隙度降低,纵波频散与衰减在中低频段更为显著;含甲烷与含二氧化碳的砂岩储层均呈第三类AVO响应特征,很难从叠前分析技术中鉴别;理论预测的纵波频散随饱和度与频率变化的趋势与特征,与多频段实验观测结果一致.     

油水饱和泥质砂岩流动电位的频散特性

油水饱和泥质砂岩中流动电位的研究对于揭示含油储层震电勘探和动电测井的机理有着重要的意义.本文首先从岩石孔隙的微观结构出发,构造了描述水润湿条件下油水饱和泥质砂岩储层的毛管模型.在模型中依据油水流动遵守的Navier-Stokes方程和电化学传质动力学理论,建立了描述油水饱和泥质砂岩流动电位的数学方程,并数学模拟了岩石储渗参数对流动电位频散特性的影响规律.研究结果表明:储层孔隙内流体受到的粘滞力与惯性力控制着水相和油相的流动,从而决定了流动电位的频散特性.随着孔隙度的增大,油水两相各自的有效渗透率均增大;而含水饱和度的升高使得水相有效渗透率增大,油相有效渗透率减小.在水润湿条件下,流动电位耦合系数随含水饱和度升高而增大,随束缚水饱和度的升高而减小.另外,流动电位相对耦合系数也随含水饱和度的升高而增大,但无频散现象.     

裂缝性岩石低频下复电阻率与饱和度关系研究

储层中裂缝的发育影响着油气运移和储存,因此识别裂缝以及得到裂缝性储层的表征参数与物理性质对于预测天然气的产量有重要的意义.本文主要通过实验和数值模拟研究了低频段(100 Hz～1 MHz)内均质岩样和不同裂缝参数的裂缝性岩样的复电阻率频散特性.利用有限元模拟计算简易岩样模型的复电阻率,研究了完全饱和水状态下均质岩样与裂缝岩样复电阻率频散特性的区别.并重点研究了100 Hz、1 kHz和10 kHz下均质岩样以及不同裂缝宽度、密度、倾角岩样含水饱和度SW与电阻增大率TR、含水饱和度SW与介电常数变化率Iε的变化关系.实验结果显示完全饱含水的情况下裂缝的出现,使得岩样的复电阻率实部降低,复电阻率虚部的幅值减小;不同频率(100 Hz、1 kHz和10 kHz)下IR-SW曲线发生分离.裂缝密度和裂缝倾角的增加,导致岩样的复电阻率实部降低,复电阻率虚部的幅值减小;并使得不同频率下的IR-SW和Iε-SW分离程度变大.讨论了阿尔奇公式中饱和度指数n与系数b以及仿阿尔奇公式中介电饱和度指数n '与系数b与裂缝参数的关系,说明在高含水饱和度时,导电与介电的幂指数规律基本一致.通过对裂缝性岩石上述参数的研究,为多频复电阻率测井仪的研发提供理论与实验支撑,进而提高裂缝性储层含气性识别以及定量评价含气饱和度的可靠性.     

岩石声频散的实验研究及声波速度的外推

对岩石声频散进行了实验研究，用不同频率的声学探头使用超声波脉冲穿透法对砂岩和泥岩样品进行了测量，并分析了两者的频散现象.结果表明：在51kHz-1MHz频率范围内，在干燥状态下岩芯有频散现象；在饱水状态下，砂岩的频散现象更明显，岩芯中流体的存在是影响纵波频散的一个重要原因.利用频散方程计算不同频率时的速度值，并与实验结果进行了比较，说明频散方程可以较好的描述砂岩与泥岩的频散关系.     

基于等效Thomsen参数的P-SV波AVO属性研究

在等效Thomsen各向异性参数的P-SV波反射系数近似公式基础上研究了反射系数的多种AVO(振幅随炮检距变化)属性特征,针对不同的属性特征构建了多属性AVO交绘图;并利用反射系数公式对三类含气砂岩AVO的特征进行分析.结果表明P-SV波反射系数公式可以有效的区分第三类含气砂岩;岩石的孔隙度、流体饱和度等信息是影响地震波AVO的重要因素.利用Gassmann方程进行了对上层为HTI介质,下层为孔隙储层的介质模型进行了流体替换计算,分析了孔隙度、含气饱和度和各向异性参数变化对地层AVO的影响.     

含黄铁矿泥质砂岩电阻率频散规律实验研究与校正方法（英文）

含黄铁矿泥质岩石的频散特性使得地层的电阻率测井响应值在高频电阻率测井中会出现失真现象,导致储层的饱和度计算存在较大的难度。为了更好的消除岩石中黄铁矿和泥质的电阻率频散影响,同时弥补天然岩心中各种物质成分、含量,以及分布形式等因素无法人工控制的不足,本文设计并在高温高压下制作了12块含分散状黄铁矿颗粒和粘土颗粒的人造固结岩样,分析岩样在多种电流频率条件下,不同地层水矿化度以及饱和度的岩电实验数据,得出频率对含黄铁矿泥质砂岩导电规律的影响:分散状黄铁矿和粘土颗粒都具有频散特性;随着电流频率的增大,岩样复电阻率实部减小。基于有效介质对称导电理论,结合实验研究成果,考虑黄铁矿含量和泥质含量变化对岩石频散规律的影响,建立了黄铁矿泥质砂岩有效介质复电阻率实部频散模型。理论模拟表明当电流频率、黄铁矿及分散泥质含量变化时,模型预测的黄铁矿泥质砂岩频散规律与实验规律相一致。利用岩电实验数据,验证了该模型可以准确地描述含黄铁矿泥质砂岩储层的频散特征。通过选取多种电测井中应用的电流频率,建立了黄铁矿电导率为0.062 S/m,泥质电导率为0.031 S/m的电阻率频率影响校正图版,给出了运用该图版进行高频电阻率测井响应校正的具体方法,为获取地层的真实电阻率值提供了保障。     

储层砂岩宽频段地震岩石物理特征的实验研究

在地震储层预测过程中,需要借助岩石物理实验建立储层岩性、物性与地震弹性参数之间的关系,明确反演方法,从而提高储层预测精度.本研究针对高尚堡北区沙三5个亚段、10口井、四种岩性的27块岩心实施了宽频段地震岩石物理特征的实验研究.首先借助铸体薄片和X射线衍射分析得到所研究岩心的孔隙结构和矿物组分;接着对干燥和饱和流体状态下岩心进行高频岩石物理测试得到弹性参数;在此基础上,将测试结果经过计算得到15种地震属性,并基于敏感性分析获得对储层预测有指导意义的较为敏感的岩性、流体敏感因子.同时对孔渗性较好的储层岩石进行了低频岩石物理测量,不同饱和流体储层岩石展示了不同的地震波频散规律.砂岩宽频带的岩石物理实验结果对于研究储层与非储层具有指导和参考意义.     

含气饱和度对致密砂岩纵波速度影响的实验研究及应用

本文为探索声波速度和含气饱和度之间的关系,对取自鄂尔多斯盆地致密砂岩层的岩心在不同的含气饱和度下进行了纵波速度的测量,结果表明:(1)岩心含水饱和时的的纵波速度要比含气饱和时的大;(2)含气饱和度大于70%时,纵波速度对含气饱和度的变化反映不敏感,或随着含气饱和度的增大略有增加,含气饱和度小于70%时,纵波速度随着含气饱和度增大近似成线性降低;(3)该实验研究为声波测井数据指示气层奠定了一定的理论基础,为致密砂岩层气层的识别提供了依据;(4)本文建立了纵波速度随着含气饱和度变化而变化的关系式,并将之应用到致密砂岩层含气饱和度的评价中,评价效果良好.这为导电性评价饱和度失效时,评价致密砂岩气层提供了新的方法.     

饱和储层砂岩中流体粘度引起的超声波速度频散实验研究(英文)

在实验室对5块储层砂岩进行了模拟地层压力条件下的超声波速度测试。砂岩样品采自WXS凹陷的W地层,覆盖了从低到高的孔隙度和渗透率范围。实验选用了卤水和4种不同密度油作为孔隙流体,结合温度变化,实现了对流体粘度引致的速度频散研究。对实验结果的分析表明:(1)对于高孔隙度和渗透率的样品,无论是哪种流体饱和,观察到的超声波速度测试值和零频率Gassmann预测值的差异较小(约2-3%),基本上可以用Biot模型解释;对于中等孔隙度和渗透率的样品,低粘度流体(<约3mP?S)的频散效应也可以用Biot模型得到合理解释;(2)对于低、中孔隙度和渗透率样品,当流体粘度增加时,喷射流机制起主导作用,导致严重的速度频散(可达8%)。对储层砂岩的微裂隙纵横比进行了估计并用于喷射流特征频率的计算,当高于该特征频率时,Gassmann理论的假设条件受到破坏,实验室测得的高频速度不能直接用于地震低频条件下的W地层砂岩的Gassmann流体替换研究。     

非弹性层状介质地震波频变AVO响应模拟及分析

以非弹性层状介质为模型,基于广义传播矩阵理论计算地震波频变反射系数,算法中同时考虑了与频散和衰减有关的地层岩性因素,以及与薄互层有关的地层结构因素.实现了岩石物理模型、反射系数这两个计算过程的"无缝"连接,精确考虑了由复数弹性模量表示的地层非弹性因素,也为在同一反射模型中考虑源于不同物理机制的频散与衰减提供了方法.数值模拟结果验证了算法的有效性和稳定性,计算结果表明,非弹性薄层的反射振幅随频率先增加后减小,不一定表现常规"低频亮点"异常;同时,薄互层条件下的频散与衰减使得地震反射波的频谱以及AVO特征呈现与频率相关的复杂变化.本文完善了频变AVO算法,为含油气储层频变AVO响应的模拟和分析提供了方法.     

部分饱和条件下砂岩的速度频散实验室测量和Gassmann流体替换

在地震频带(2～2000hz)和超声频段(1MHz)测量了四块砂岩样品分别饱和水和饱和甘油条件下的弹性模量。我们观察到,不同水饱和度的高渗透率样品和不同甘油饱和度的低渗透率样品,低频(2-2000Hz)范围内的速度频散是非常很小。然而,在高渗透率样品的不同甘油饱和度条件下和低渗透率样品不同水饱和度条件下,相同的频率范围(2～2000Hz),速度频散却非常明显。观测表明,流体的流动性很大程度上控制着孔隙内流体的运动和孔隙之间的压力。高流动性使得孔隙之间或非均匀区间的孔隙压力容易达到平衡,导致岩石处于一个低频控制状态,而满足Gassmann方程条件。相反,即使在地震频率范围,低流动性也会产生孔隙之间的压力梯度,而引起频散。随着流动性的降低,速度频散曲线显示出了一个向低频区间系统性迁移的趋势。同时,我们针对这些具有纵波速度频散背景下的砂岩样品,探讨了Gassmann理论的应用。预测纵波速度的两个边界公式,分别是Gassmann-Wood和Gassmann-Hill理论。观察表明,波致流机制影响着纵波速度在Gassmann-Wood和Gassmann-Hill理论边界之间的转变。随着流动性的降低,低频(2～2000Hz)纵波速度从Gassmann-Wood理论边界向Gassmann-Hill理论边界移动。同时我们也研究了不同频率下的岩石-流体机制。     

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.     

鄂尔多斯盆地定北地区致密砂岩储层AVO研究及应用

AVO技术是利用振幅随炮检距(或入射角)变化的规律,求取地下地层的岩性信息.鄂尔多斯盆地是典型克拉通盆地,构造平缓(倾角不到1°),断层不发育,非常适用AVO理论假设反射层为水平层这一基本条件.根据工区的地震地质特征,在AVO分析的基础上,对用钻井地质、测井资料设计的模型进行AVO正演研究,总结了一套在现有地震分辨率条件下的鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩储层AVO响应特征,即:无论砂岩储层是否含气,其底部反射振幅随入射角增加,均会出现从强到弱一极性反转一从弱到强的现象,只是反转的角度有所差异;在梯度剖面上,含气砂岩与不含气砂岩的亮点特征差异小于较大,据此响应特征预测了有利的储集区.