横波分裂裂缝检测方法在川西深层气藏中的应用

由横波分裂原理可知,当横波(或转换横波)在裂缝介质中传播时,横波将分裂成平行裂缝走向的快横波和垂直裂缝走向的慢横波.基于此,求取裂缝走向的问题可以转化为求取快横波的偏振方位角度的问题;由于快、慢横波的传播时差与裂缝发育密度密切相关,因而裂缝发育密度的预测问题可以转化为快、慢横波的传播时差求取问题.根据快、慢横波在径向分...     

裂缝预测在胜利地区的应用

利用角度扫描法对各向异性介质中快慢波的方位角和时间延迟进行分析是预测裂缝的一种比较有效的方法.转换横波在经过裂缝等波阻抗界面较明显的反射界面时,由于横波分裂使原始地震资料各分量的能量重新分配到快慢横波中,通过角度扫描法可以将发生横波分裂现象而分散于垂直裂缝和平行于裂缝两个方向上的快慢横波能量重新集中,恢复成没有发生横波分裂现象前的转换横波波场信号.为此,通过建立一套裂缝预测的流程并将其应用到胜利实际资料的处理中,对时间延迟进行校正并对裂缝方向进行预测,使转换波R分量的成像质量有了较大的提高.     

基于地震横波分裂理论的火成岩裂缝检测

定向地下裂缝是低渗透率油气藏油气的储集空间和运移通道,对油气的开采有着重要的意义.本文基于横波分裂理论,提出了比值法叠后快、慢横波分离方法,通过分离后的快、慢横波的振幅差异和时间延迟可求取地下介质的裂缝走向方位和密度以及各向异性系数.该方法被应用到松辽盆地某气田对火成岩储层裂缝走向方位和密度进行了检测,检测结果与区域应力场和实钻数据具有较好的一致性.     

利用含可控裂缝人工岩样研究裂缝密度对各向异性的影响

利用新方法制作出含可控裂缝的双孔隙人工砂岩物理模型,具有与天然岩石更为接近的矿物成分、孔隙结构和胶结方式,其中裂缝密度、裂缝尺寸和裂缝张开度等裂缝参数可以控制以得到实验所需要的裂缝参数,岩样具有真实的孔隙和裂缝空间并可以在不同饱和流体状态下研究流体性质对于裂缝介质性质的影响.本次实验制作出一组具有不同裂缝密度的含裂缝人工岩样,对岩样利用SEM扫描电镜分析可以看到真实的孔隙结构和符合我们要求的裂缝参数,岩样被加工成八面棱柱以测量不同方向上弹性波传播的速度,用0.5 MHz的换能器使用透射法测量在饱和空气和饱和水条件下各个样品不同方向上的纵横波速度,并得出纵横波速度、横波分裂系数和纵横波各向异性强度受裂缝密度和饱和流体的影响.研究发现流体对于纵波速度和纵波各向异性强度的影响较强,而横波速度、横波分裂系数和横波各向异性强度受饱和流体的影响不大,但是对裂缝密度的变化更敏感.     

单裂缝不同传播方向Krauklis波振幅变化的实验研究

裂缝广泛分布于地壳岩石中并具有多尺度的特点,研究地震波在裂缝介质中的传播规律具有重要的科学意义和应用价值.含流体的裂缝中传播的Krauklis波(也曾被称为慢流体波、裂缝波、斯通利导波等)近年来逐渐成为地球物理学界的研究热点之一.本研究利用地震物理模型技术研究横波在单裂缝样品中传播时随传播方向变化的响应特征,在实验室用环氧树脂为基质构建模型样品,一个为不含裂缝的参考样品,一个为含直径30 mm、厚度0.2 mm的薄币状单裂缝的模型,利用0.5 MHz换能器测试了横波在模型中传播时透射信号的特征.实验结果显示在单裂缝样品中透射横波发生了波形的畸变和振幅降低,振幅谱显示透射信号的主频明显降低,在初至横波之后为具有一定能量的尾波.对尾波进行时频分析,发现在方位角较小时尾波能量较弱而方位角较大时尾波能量较强,尾波中信号的主频在0.1 MHz左右,与前人理论和实验研究结果一致.     

基于贝叶斯框架的各向异性页岩储层岩石物理反演技术

页岩岩石物理建模旨在建立页岩矿物组分、微观结构、流体填充与岩石弹性参数的关系.对四川盆地龙马溪组页岩进行岩石物理建模研究,针对页岩黏土含量高、层间微裂缝发育等特点,利用Backus平均理论描述页岩黏土矿物弹性参数,利用Chapman理论计算与水平微裂缝有关的VTI各向异性,并利用Bond变换考虑地层倾角的影响.提出以黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比为拟合参数进行岩石物理反演的方法,并引入贝叶斯框架减小反演的多解性.由已知的黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比作为先验信息,并以测井纵、横波速度作为约束条件建立反演的目标函数,同时利用粒子群算法进行最优化搜索.计算结果表明,基于先验约束和粒子群算法的反演方法能够较准确地反演黏土矿物的弹性参数、孔隙形态参数以及裂缝密度等参数.计算得到的黏土纵、横波速度较高,并且在一定范围内变化,这可能与龙马溪组页岩的黏土矿物组分中具有较高弹性模量的伊利石含量较高有关,同时也与黏土定向排列等微观物性特征有关.反演得到的裂缝密度与纵波各向异性参数ε呈明显的正相关,而与横波各向异性参数γ相关性较小.另外,页岩各向异性参数与黏土垂向的纵横波速度有较强的相关性.     

各向异性介质中频率相关横波分裂参数的提取算法(英文)

基于曾新吾和MacBeth提出的时域内双源累积旋转方法,建立了频率相关介质中分析多分量VSP数据的横波分裂参数提取算法(DCTF)。该算法可以在频域中针对单个频率提取横波各向异性参数(快横波的极化方向以及快、慢横波间的时间差),从而避免了目前常用方法中使用窄带通滤波可能带来的误差。通过对地震合成记录的数值分析,确定了该算法的可行性和正确性,并与目前常用方法的应用结果进行了比较。结果显示,频率相关横波分裂参数可以利用DCTF从地震四分量数据中直接提取。在地震频率范围内,含较大尺度裂缝时各向异性参数将表现出频率相关性,这意味着在地震频率范围会出现频散。随着频率的增加,各向异性有降低的趋势。     

涪陵地区井下页岩岩芯裂缝体密度与声学性质关系实验研究

本研究对涪陵地区井下产气的龙马溪组页岩岩芯,采用三轴压机压裂制造裂缝,用工业CT扫描压裂前后岩芯,应用图像识别技术统计出裂缝体密度,又用超声脉冲透射法测定样品破裂前后裂缝方向上的纵波、单偏振方向与裂缝不同夹角的横波,来研究裂缝对页岩岩芯声学性质的影响.实验结果表明:压裂后样品的纵波速度略微降低,只有含较多内部裂隙的150#样品纵波速度减小幅度明显.压裂前后样品的纵波波形差别不大,纵波主频随裂缝体密度呈下降趋势,即压裂后纵波频谱主频向低频端移动.压裂前横波速度随自身与裂隙方位角变化而变化,与0°和180°相比,在45°和135°时略微减小,在90°时速度降低幅度最为明显并且发生相位反转.典型样品的横波主频随偏振方向与裂缝夹角的增大而逐渐向低频移动;压裂后,横波频谱杂乱,出现多处局部峰值,速度和主频较压裂前更低,平均横波波速随裂缝体密度呈明显减小趋势.平均纵横波速比随裂缝密度呈近线性增加,表明其与裂缝体密度有较强相关性.     

裂缝介质横波分裂时差影响因素定量研究

裂缝介质数值模拟是研究裂缝型油藏各向异性及裂缝检测的关键.横波分裂现象是波在各向异性介质中传播的一个显著特征,横波分裂时差能够反映地下裂隙密度和介质物性等信息.本文给出二维均匀TTI介质在不同极化角度下的横波群速度公式,进而得到偏移距表征的横波分裂时差表达式;同时采用二维三分量交错网格高阶有限差分方法模拟不同极化角度下的三分量炮记录,与理论值对比分析,定量研究分裂时差与极化角、偏移距、各向异性参数的关系,得到如下主要结论:1)在不同各向异性强度下,横波分裂时差与极化角呈现不同的变化规律,而快慢横波振幅比与极化角的关系不受各向异性强度的影响;2)从能量角度,在45°～55°极化角内,横波传播的能量对比最强,是观测横波分裂的最佳角度范围;3)表征各向异性强度的三个参数中γ对横波分裂时差的影响最大,其从0变化到0.3,分裂时差增幅达432.4%.     

不同尺度裂缝对弹性波速度和各向异性影响的实验研究

裂缝广泛分布于地球介质中并且具有多尺度的特点,裂缝尺度对于油气勘探和开发有着重要的意义.本文制作了一组含不同长度裂缝的人工岩样,其中三块含裂缝岩样中的裂缝直径分别为2 mm、3 mm和4 mm,裂缝的厚度都约为0.06 mm,裂缝密度大致相同(分别为4.8%、4.86%和4.86%).在岩样含水的条件下测试不同方向上的纵横波速度,实验结果表明,虽然三块裂缝岩样中的裂缝密度大致相同,但是含不同直径裂缝岩样的纵横波速度存在差异.在各个方向上,含数量众多的小尺度裂缝的岩样中纵横波速度都明显低于含少量的大尺度裂缝的岩样中纵横波速度.尤其是对纵波速度和SV波速度,在不同尺度裂缝岩样中的差异更明显.在含数量多的小尺度裂缝的岩样中纵波各向异性和横波各向异性最高,而含少量的大尺度的裂缝的岩样中的纵波各向异性和横波各向异性较低.实验测量结果与Hudson理论模型预测结果进行了对比分析,结果发现Hudson理论考虑到了裂缝尺度对纵波速度和纵波各向异性的影响,但是忽略了其对横波速度和横波各向异性的影响.     

地层条件下泥、页岩衰减各向异性研究

在实验室对三种泥、页岩和两种具有层理的砂岩样品在一定频率下测量了不同方向、压力、孔隙流体与衰减的关系, 讨论了各种衰减机制的相对贡献大小. 研究表明, 在干燥和流体饱和样品中, 衰减具有明显的压力和方向性. 平行层理传播的纵波(PH)衰减系数小于垂直层理传播的纵波(PV)衰减系数, 传播和震动方向平行层理的横波(SH)和垂直层理传播的横波(SV1)衰减系数小于传播方向平行层理震动方向垂直层理的横波(SV)衰减系数. 平行层理传播方向以Biot流衰减为主, 喷射流作用弱; 垂直层理传播方向是喷射流和岩石骨架粘弹性衰减起主导作用.     

含有倾斜薄裂缝孔隙地层中的井孔声场

应用三维交错网格应力-速度有限差分方法,数值模拟了含有倾斜裂缝孔隙介质地层中点声源所激发的井孔声场问题.为满足薄裂缝计算需求,开发了不均匀网格有限差分算法,提高了计算精度及计算速度.利用将孔隙介质方程参数取为流体极限的办法来处理裂缝中的流体,实现了流体-孔隙介质界面处的差分方程统一,使界面处的计算更加灵活方便.在验证了方法正确性的基础上,分别考察了单裂缝宽度、裂缝带宽度、裂缝倾斜角度以及孔隙介质渗透率等参数的变化对井轴上阵列波形的影响并进行了分析.结果表明,声波经过裂缝时可能产生反射横波及斯通利波,后者随裂缝宽度的减小而减小,而前者随裂缝宽度的改变,变化不大,在裂缝很小(20μm)时依然存在;裂缝带的宽度、密度越大,反射斯通利波越强;当裂缝(裂缝带)倾斜时,反射横波消失,但反射斯通利波受裂缝倾斜角度的影响较小;渗透率的改变对斯通利波的衰减影响较为明显.     

基于GA-BP理论的储层视裂缝密度地震非线性反演方法

基于GA-BP理论,将自适应遗传算法与人工神经网络技术(BP算法)有机地相结合,形成了一种储层裂缝自适应遗传-神经网络反演方法.这种新的方法是由编码、适应度函数、遗传操作及混合智能学习等组成,即在成像测井裂缝密度数据约束下,通过对目标问题进行编码(称染色体),然后对染色体进行选择、交叉和变异等遗传操作,使染色体不断进化,从而快速获得全局最优解.在反演执行过程中,利用地震数据和成像测井裂缝密度数据之间的非线性映射关系建立训练样本,将GA算法与BP算法有机地结合,优化三层前向网络参数;或将GA与ANFIS相结合,优化ANFIS网络参数.并采用GA算法与TS算法(Tabu Search)相结合的自适应混合学习算法,该学习算法自始至终将GA和BP两种算法按一定的概率比例进行,其概率自适应变化,以达到混合算法的均衡.这种混合算法提高了网络的收敛速度和精度.我们分别利用两个研究地区的6井和1井成像测井裂缝密度数据与地震数据之间的非线性映射关系建立训练样本,对过这两口井的测线的地震数据进行反演,获得了视裂缝密度剖面,视裂缝密度剖面上裂缝分布特征符合沉积相分布特征和岩石力学性质的变化特征.这种视裂缝密度剖面含有储层裂缝的定量信息,其误差可为油气勘探开发实际要求所允许.因此,这种新的方法优于只能作裂缝定性分析的常规裂缝地震预测方法,具有广阔的应用前景.     

基于岩石物理模型的页岩油储层各向异性研究（英文）

针对沾化凹陷罗家地区泥页岩进行岩石物理建模,在Backus平均理论中引入粘土矿物压实指数,考虑粘土定向排列引起的各向异性,由Chapman多尺度理论考虑裂缝系统引起的各向异性。根据储层物性特征,以水平缝为主控因素开发基于模型的反演算法,计算裂缝密度和各向异性参数。结果表明,反演的水平裂缝密度与岩心实测的水平渗透率有很好的正相关性,说明裂缝密度可作为渗透率的有效指示参数,同时也表明研究层段泥页岩的裂缝密度与粘土和石英等陆源碎屑含量呈负相关,而与碳酸盐岩含量呈正相关。同时,裂缝的存在使得纵波各向异性大于横波各向异性,裂缝密度与纵波各向异性参数呈明显正相关,而粘土含量与横波各向异性具有明显正相关性。这充分证明了岩石物理建模方法与裂缝反演技术的有效性。     

裂隙张开度对地震波特性影响的模型研究

基于Hudson裂隙理论中等效裂隙模型假设,在均匀介质中嵌入定向排列的薄圆片充填物可构成裂隙介质模型.通过改变充填物薄片的厚度,模拟裂隙的张开度,观测其对纵横波传播的影响.在实验室内用环氧树脂作裂隙模型的基质材料,含硅橡胶的混合低速材料做裂隙充填物.当每个模型中裂隙的直径和个数相等时,仅改变裂隙的厚度,形成了一组相同裂隙密度的裂隙模型.采用超声波脉冲透射法获得了平行和垂直裂隙方向纵横波传播的时间和波形记录.实验表明,在相同裂隙密度条件下,裂隙张开度的变化对纵横波的速度和振幅都有影响,其中纵波振幅的变化比速度变化大得多.横波速度的变化主要反映在慢横波上,振幅的变化快横波比慢横波大.这些特征对地震资料的处理和解释有一定的指导意义.     

S波偏振方法在确定汶川8.0级地震震源深度中的应用

当横波进入由微裂隙和微孔这些比波长小的非均匀物质组成的岩石中,分裂成两个以不同方向偏振的组成部分.这两列波的偏振与裂隙面成平行和垂直方向,并以不同的速度传播.由于速度的不同,使这两列偏震波在裂隙介质的传播中产生“分裂”,横波分裂,使得横波波形产生一种新特征,即它离开裂隙区后仍然保持其偏振方向不变.地下几千米处,裂隙有垂直的也有不垂直的.     

裂缝型储层时空双变正演模拟研究

本文将深层裂缝型储层视为各向同性背景下的小尺度非均质体,采用时空双变正演模拟算法模拟其地震响应,并将Lanczos滤波算子推广到该算法中,在保证最优的计算效率及内存的前提下,解决了常规变网格算法长时间采样下的不稳定问题.测试结果验证了本文算法对深层微构造的模拟精度及效率.最后将本算法应用到裂缝储层正演模拟中,定量分析了不同裂缝开度、密度和倾角下的地震振幅响应规律,为裂缝型储层的检测和解释提供了可靠的理论指导.     

流体饱和孔隙定向裂缝储层中地震波衰减的模拟分析

在含有定向排列裂缝组的多孔岩石地层中,特别是碳酸盐岩储集层,弹性波的传播和衰减,因受诸如裂缝闭合、尺寸、及其填充的流体和走向等因素影响,具有各向异性特征。在本次研究中,我们采用了基于Chapman等效介质模型,利用数值实验方法研究了这类储层中P波传播特性诸如速度、衰减和横波分裂等各向异性随频率和方位的变化规律。模拟结果表明,当一组裂缝闭合与张开时随方位变化的速度、衰减和各向异性是有所不同的。随方位变化衰减最小值或P波速度最大值与张开裂缝的走向趋于一致,闭合裂缝的P波速度大于张开裂缝,而衰减和各向异性则张开裂缝的大于闭合裂缝;不同尺度裂缝,速度的最大值和衰减最小值与裂缝组平均方位对应,小尺度裂缝对波的传播有小的影响,方位依赖的各向异性相比其他裂缝属性有更小的影响;裂缝密度对P波速度、衰减和各向异性有更大的影响,而衰减比速度和各向异性更敏感裂缝尺寸;在地震勘探频段油、气饱和的衰减与盐水饱和不同,充填油和气随方位变化值比较低。两组裂缝有相同的密度,快横波偏振方位线性的决定于一组裂缝的方位。     

HTI介质中的反射纵波方位属性

利用横波响应进行裂缝性各向异性介质的检测在实际应用中取得了很好的效果,但技术复杂、成本较高使该方法的广泛使用受到限制,而纵波资料采集和处理技术的精细有效保持了纵波的各种属性,这为直接利用纵波资料进行裂缝检测创造了条件.地下垂直定向裂缝通常用HTI介质模型来描述,为此,本文利用射线追踪和反射率法计算了层状各向同性介质背景下的HTI介质顶、底界面的反射纵波旅行时和反射系数,并分析了这些属性随观测方位的变化规律.研究表明,HTI介质底界面反射纵波旅行时和HTI介质顶界面反射系数表现出了明显的方位各向异性;旅行时、振幅和AVO梯度属性均在0°观测方位和90°观测方位上存在最大差异,可以用多种属性联合来精确判定裂缝的发育方向.     

横波各向异性在裂缝和应力分析中的应用

针对裂缝性和低孔低渗地层的横波各向异性特征,反演得到横波各向异性参数,研究了裂缝的发育程度、方位和有效性,并对低孔低渗地层的应力场分布状态和方位进行了综合评价;通过对反演得到的快、慢弯曲波形进行频散分析以及计算单极横波各向异性大小,确定了引起横波各向异性的原因,并结合常规测井资料、岩心及FMI成像资料对分析结果进行了验证和对比,最后对研究区8口典型井的横波各向异性进行了综合处理和评价,得到了该区的横波各向异性特征以及和总的应力场走向.结果表明,利用横波的各向异性参数可以有效的评价裂缝的发育程度、走向及有效性,并能准确的确定地应力分布状态和最大水平应力方位.