储层地震物理模拟的震源指向性及介质非均质性影响分析

随着地震物理模拟的研究目标由地质构造发展为不同类型的油气储层,明确震源指向性及介质非均质性对实验结果的影响,对提高物理模拟数据的可信性及准确性具有重要意义.利用激光测振新方法对震源指向性进行了实验测试,得到了更加精确的指向性结果,形成了模拟数据振幅补偿方法.制作了具有不同尺度特征的非均质样品,在50 kHz至1000 kHz超声频段下对纵波速度及能量进行了测试,明确了不同的波长/介质尺度比（λ/a）范围内纵波速度及干扰波与有效波能量比的变化特征.结果表明,在地震物理模拟超声频段下射线速度向散射速度的转折点出现在λ/a≈2处;散射速度向等效介质速度的转折点出现在λ/a≈100处.当满足λ/a>200条件时,干扰波与有效波能量比小于5%时,可认为满足储层模拟的等效介质条件.

     

储层微观非均质性定量表征的分形模型

储层非均质性是影响油气田勘探和开发的重要因素.储层岩石孔隙具有分形特征,分形维数可以定量地表征储层的微观非均质性.本文简述了孔隙分布概率密度函数、分形判据等分形理论基础,系统分析了利用压汞测试法,毛细管力曲线法和计盒法等计算分形维数的方法,以及分形维数解析研究的进展,并对进一步研究做了展望.     

基于Markov链模型的储层岩相随机模拟

在油气储层随机建模研究中，基于Markov链模型的方法是一类较受欢迎的技术，同时也是一类不成熟的技术，问题的症结之一在于侧向的转移概率矩阵很难求取，针对这种情况，作者在深入理解Walther相律的基础上，借鉴模拟退火算法的相应思路，提出了一种岩相模拟的新方法，该方法依据不同岩相的百分比进行随机模拟得到一幅初始图象，而后以按岩相组织剖面得到的垂向和侧向的岩相转移概率矩阵的相似性作为判别标准对图象进行扰动，直至得到满意的图象，二维模型试算结果表明了这种岩相随机模拟方法的可行性。     

均质土坝非平稳随机地震反应分析

考虑地震荷载的随机性及强度、频率的非平稳性,基于作者提出的适用于非平稳随机过程的一般随机地震动模型,采用虚拟激励法,建立了非平稳随机地震反应分析方法,并将其应用于某实际均质土坝动力分析中。土石坝及坝基体系采用整体有限元离散,坝体和坝基材料的动力非线性性能以等效线性化方法考虑。首先,基于目标加速度时程的强度和能量信息,确定了作为输入的加速度时—频演变功率谱密度;其次,比较了确定性时程动力分析和非平稳随机分析的结果,探讨了频率非平稳随机地震激励下的土石坝地震反应特性;最后,比较了2种不同坝基条件下的土石坝非平稳随机地震反应,探讨了频率非平稳随机激励下的土石—坝基动力相互作用。分析结果表明：地震动的频率非平稳性对土石坝动力反应有一定影响;坝体—坝基动力相互作用在地震过程中的不同阶段表现有所不同,主震阶段的相互作用显著。     

基于FFT-MA的随机介质建模方法

随机介质是描述地球介质小尺度非均匀性的有效模型,在地震散射波场分析、储层描述等领域具有广泛应用,快速准确的随机介质建模方法是开展相关研究的基础与前提.本文首次将FFT-MA（Fast Fourier Transform Moving Average）算法引入到随机介质建模研究中,分析了该方法与传统随机介质建模方法相比具有的优势,并提出了基于FFT-MA的非平稳随机介质建模方法.建模实验表明,与传统的基于谱分解定理的随机介质建模方法相比,基于FFT-MA的方法在空间域产生随机数序列,使随机数序列与结构参数分离,因此,随机数序列与所建模型存在空间上的对应关系,可以分区域建模和局部修改模型.在非平稳随机介质模型建模时,滑动窗口的大小可以根据自相关长度变化而变化,避免了每个采样点都建立一次完整大小的模型,提高了建模效率.因此,FFT-MA随机介质建模方法能准确构建满足自相关函数要求的平稳及非平稳随机介质模型,具有建模效率高、灵活、实用的优点.

     

胶辽渤海地区地壳上地幔结构特征与介质的横向非均匀性

根据地球物理资料的综合研究和地壳上地幔速度地震层析成象结果,系统地阐述了胶辽渤海地区基底厚度、地壳厚度、岩石层厚度和壳－幔结构比Ｒ值分布特征及地壳上地幔介质的横向非均匀性。研究结果表明：胶辽渤海地区是一个以渤海湾为中心的上地幔隆起区、软流层隆起区和壳－幔结构比Ｒ高值分布区;该区地壳上地幔介质在不同深度均存在显著的横向非均匀性,并在海域周围的海城、唐山、朝阳、东沟等陆地地区存在明显的壳内低速逆反层。     

大港油田官104断块储层非均质性研究

利用研究区测井二次解释的成果,对储层非均质性特征和在生产中的反映进行了分析,并结合高分辨率层序地层学理论,总结储层非均质性形成的控制因素.针对大港油田官104断块开发过程中层间矛盾突出、单层突进严重的问题,重点分析了研究区储层层间非均质性.通过对研究区的分析可知,地层旋回性、沉积微相和隔层的分布是主要的储层非均质控制因素.并且隔层和沉积相的分布规律受沉积旋回的控制.因此,层间非均质性受控于基准面旋回变化造成的A/S值的变化,A/S值小非均质性弱,A/S值大非均质性强.应用产液、吸水剖面资料验证储层非均质性,并提出下一步挖潜和措施的方向,指导油田的生产.     

弹性随机介质模型的特征频率

为研究弹性随机介质模型中的波场特征,本文使用弹性波动方程正演模拟了平面波在二维弹性随机介质模型中的传播.通过大量正演模拟,我们首先发现若使用不同频率的瑞克子波作为震源函数,计算散射波场的能量相对值ΔE,则对每一个固定的随机介质模型,ΔE都会在某一个与模型对应的震源频率f*处达到最大值.本文由此提出了随机介质模型的特征频率这一新的概念.本文充分说明了特征频率的客观存在性;给出了相应的计算方法;进一步全面研究了随机介质中的各种模型特征（如自相关长度、背景速度、扰动标准差以及模型尺寸等）与模型的特征频率之间的关系;并得到了若干结论和相应的经验关系表达式.     

带有表征介质非均匀性参数的水层模型

分析了石油工程中裂缝性多孔介质模型, 发现由于裂缝存在而使储液层介质出现的非均匀性会表现在非稳定渗流过程中转化过程的时间滞后上, 它可用滞后时间表示, 文中给出了它与相应均匀介质对比的例子。本文分别从裂缝性多孔介质模型及求解一维扩散方程的特征时间出发, 导出了滞后特征时间的表达式。公式表明, 值与L2成正比, L表示被裂缝网络所切割的水层岩块的平均尺度。L越大, 表示裂缝长度越大, 而裂缝密度越小。文中还给出了与外力作用特征时间有关的、水层显示非均匀性的判据。笔者建议开展对水层新参数──值的场地测试工作。     

用散射体波随机反演研究长白山火山区介质非均匀性

观测和研究表明,地球内部存在着不同程度的介质非均匀性,由地震波所揭示的介质非均匀尺度可达8个数量级。根据散射体与地震波长之间的大小关系,将地球内部介质非均匀性分为两类：即大尺度非均匀性（长波长非均匀性）和小尺度非均匀性（短波长非均匀性）。在当代地震学中,用确定性方法研究大尺度非均匀性已是众所共知的事情,目前技术方法也已比较成熟;对小尺度非均匀性的研究则是一个全新的研究领域,其理论探索和方法研究还处于起步阶段,本文重点对3D小尺度介质非均匀性进行了研究。     

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.     

Scattering and attenuation of elastic waves in random media

In seismic exploration, elastic waves are sent to investigate subsurface geology. However, the transmission and interpretation of the elastic wave propagation is complicated by various factors. One major reason is that the earth can be a very complex medium. Nevertheless, in this paper, we model some terrestrial material as an elastic medium consisting of randomly distributed inclusions with a considerable concentration. The waves incident on such an inhomogeneous medium undergo multiple scattering due to the presence of inclusions. Consequently, the wave energy is redistributed thereby reducing the amplitude of the coherent wave.The coherent or average wave is assumed to be propagating in a homogeneous continuum characterized by a bulk complex wavenumber. This wavenumber depends on the frequency of the probing waves; and on the physical properties and the concentration of discrete scatterers, causing the effective medium to be dispersive. With the help of multiple scattering theory, we are able to analytically predict the attenuation of the transmitted wave intensity as well as the dispersion of the phase velocity. These two sets of data are valuable to the study of the inverse scattering problems in seismology. Some numerical results are presented and also compared, if possible, with experimental measurements.     

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.     

基于物理的随机地震动模型研究

基于物理联系研究地震动随机性,建立了随机地震动与基底输入傅氏谱、场地固有圆频率和场地等价阻尼比之间的物理关系,从随机傅氏谱函数角度描述了地震动随机过程的随机性本质。结合Ⅳ类工程场地的实测地震动记录资料,由数值方法识别了给出基本随机变量的概率分布参数。与实测记录对比表明,本文建立的随机地震动模型具有明确的物理概念,可充分反映地震动的变异性特征。     

基于三相孔隙弹性理论的火山岩气层岩石物理响应特征分析

Unlike previous theories with velocity and/or elastic modulus averaging, we use a three-phase porous rock physics model developed by Santos for analyzing the seismic response of two immiscible fluids in saturated porous media. Considering reservoir reference pressure and coupling drag of two fluids in pores, the effects of frequency, porosity, and gas saturation on the phase velocities of the P-and S-waves are discussed in detail under field conditions. The effects of porosity and gas saturation on Vp/Vs are also provided. The data for our numerical experiments are from a sample of deep volcanic rock from Daqing. The numerical results show that the frequency dispersion effect can be ignored for deep volcanic rocks with low porosity and low permeability. It is concluded that for deep volcanic rocks the effect of gas content in pores on Vp/Vs is negligible but the effect of porosity is significant when there is a certain amount of water contained in the pores. The accurate estimate of lithology and porosity in this case is relatively more important.     

基于随机森林的中小跨径公路梁桥双柱墩地震易损性模型

为准确建立线路中小跨径梁桥桥墩的地震易损性模型,采用统计工具得到某山区高速公路桥梁双柱墩的结构、几何和材料特性的概率分布,由拉丁超立方体抽样生成桥墩属性数据集,建立了参数化的有限元模型.通过Pushover分析和基于非弹性需求谱的能力谱方法获取双柱墩的地震需求和抗震性能数据点,提出由随机森林(RF)模型建立桥墩地震易损...     

Geodynamic pattern of the West Bohemia region based on permanent GPS measurements

In West Bohemia in the period of 2003–2005 five permanent GPS stations were established to detect local movement trends. Their mutual position changes were determined from time series of GPS observations and were associated with seismic, gravity, and geo-scientific data related to the geodynamics of the West Bohemian region. Knowledge of local physical processes based on spatial and time earthquake occurrences, focal mechanisms of main events, stress and strain fields set up a tool for recent seismotectonic analyses. The permanent GPS measurements bring independent effective phenomenon, direct monitoring of site movements. The movements detected by our GPS stations evidenced WSW-ENE extension with subsiding trends in the western part of the Cheb Basin and the Smrčiny Mts. Besides, there were monitored dextral movements along the Mariánské Lázně tectonic fault zone (MLF). A comparison of results with previous data formed a presumption that an antithetic stress pattern has to exist inside the inner part of the MLF tectonic zone. This antithetic stress can explain the coexistence of dextral and sinistral movements on individual tectonic elements in the West Bohemian area.     

基于等效介质理论的孔隙纵横比分布反演

孔隙纵横比是描述多孔岩石微观孔隙结构特征的重要参数,目前用于获取岩石完整孔隙纵横比分布的经典模型为David-Zimmerman (D-Z)孔隙结构模型,该模型假设岩石由固体矿物基质、一组纵横比相等的硬孔隙以及多组纵横比不等的微裂隙构成,并认为固体矿物基质和硬孔隙均不受压力影响,在此基础上,利用超声纵横波速度的压力依赖性反演岩石硬孔隙和各组微裂隙的孔隙纵横比及孔隙度.该方法的关键点在于以累积裂隙密度为桥梁,借助等效介质理论建立了岩石弹性模量和孔隙纵横比之间的内在联系.但在D-Z模型中,多重孔隙岩石累积裂隙密度的计算直接由单重孔隙裂隙密度公式实现,这种近似导致该模型在许多情况下难以获得良好的反演精度.为了完善经典D-Z模型,本文提出了一种基于虚拟降压的孔隙纵横比分布反演策略,通过多个假想降压过程实现累积裂隙密度的准确计算,并将基于DEM和MT的经典D-Z模型推广到KT和SCA中,结合四种等效介质理论建立了一套完整的反演流程.采用一系列砂岩和碳酸盐岩样品,测试了反演流程在实际岩芯孔隙纵横比提取中的应用效果,研究结果表明：与D-Z模型相比,本文方法的模拟结果与实际数据吻合更好,并同时适用于砂岩和碳酸盐岩;此外,通过分析四种等效介质理论的模拟结果发现,本文方法并不十分依赖于等效介质理论的选择,这些理论获得的孔隙结构参数随压力的变化趋势基本一致,数值上仅存在略微差异,且这种差异随着压力的增大逐渐消失.本文方法是经典D-Z孔隙结构模型的重要补充,对岩石孔隙结构表征、流体饱和岩石速度预测以及孔间喷射流效应的模拟具有十分重要的意义.