利用测井数据实现横波速度的反演及应用效果分析

在地震数据的AVO(Amplitude Versus Offset)反演以及储层预测分析等中都需要横波速度信息,然而目前多数地区横波速度测井资料十分匮乏,在AVO反演中,往往凭经验公式获得,其精度很低.为了获得准确的横波速度信息,我们利用测井资料由最小二乘法实现横波速度的反演,针对华北油区赛83井实际测井数据,利用纵波速度、密度测井数据反演计算了该区的横波速度,并与实测横波速度作了对比,结果发现反演与实测结果取得了较好的一致性;还将该方法反演的横波速度与几种不同反演方法反演结果作了对比,获得较为一致的结果,算例证明了该方法的有效性.在测井资料缺少的情况下,该方法作为AVO反演横波速度的初始速度建模及储层预测分析应该是一种较为实用的方法.     

基于叠前弹性反演的含气储层预测技术

叠前弹性反演是目前岩性气藏储层预测的主要技术,仅仅使用纵波阻抗反演预测储层在理论和准确性方面都存在着一些不足,反演的多解性更是其致命的缺陷.本文从横波测井资料不同岩性、流体的岩石物理参数分析入手,优选能够区分岩性和流体的最佳敏感弹性参数,通过叠前反演获得反映储层岩性和含气性的弹性参数体,最后进行地震弹性参数交汇解释预测储层和识别流体.将纵向分辨率较高的测井岩石物理参数分析和横向分辨率较高的地震叠前反演结合起来,应用多个弹性参数,明显提高了储层预测的精度.地震数据中的AVO信息得到了充分的应用,采用纵波独立变量求解Zoeppritz方程.为有效储层预测和流体识别探索出了新途径.在靶区利用叠前弹性纵横波速比的属性,刻画出五级层序单砂体,在此基础上确定建议的水平井井位及其轨迹,通过叠前弹性反演比P波数据独立反演钻井成功率提高了10%以上.     

基于最小平方的横波速度拟合及应用

与叠后反演相比,叠前反演通过获取更多的弹性参数以预测有利储层空间展布特征,但横波资料是叠前反演的关键因素.一般来说,实际研究区的横波资料很少,甚至缺失,从常规测井资料中重建横波信息是当前广泛采用的横波预测技术.本文以大庆油田某采油厂S区为例,在综合研究分析的基础上,基于最小二乘拟合多项式的方法完成了研究区所有井的横波速度预测.对研究区六口横波测井曲线对比分析显示,预测横波与实测横波平均符合率在96%以上,横波资料的预测精度可有效应用于地震资料的叠前反演计算.基于预测的横波速度建立了低频模型,完成了S区叠前同时反演试算,所得到弹性参数数据和测井数据进行对比分析,结果显示反演得到的弹性参数预测的结果与井资料吻合较好,计算表明该方法在同类储层的研究区可推广应用.     

测井资料岩石物理分析在苏西地区储层预测研究中的应用

苏里格地区天然气资源量丰富,勘探前景广阔,是我国油气增储上产的重要区域.研究区位于苏里格气田的西侧,该区储层段砂岩与泥岩的纵波速度、密度和纵波阻抗等常规参数相互叠置,叠后波阻抗反演难以解决该区储层预测和流体识别问题.为此,利用测井资料,开展了以地震岩石物理参数分析、弹性阻抗分析、流体替换及AVO特征分析为基础的叠前储层预测可行性研究.研究结果表明:岩石的弹性参数能够很好地区分岩性,并优选出反映储层或含气性的敏感参数,如纵横波速度比、泊松比、拉梅系数和拉梅系数/剪切模量对含气性具有良好的识别能力;不同角度的弹性阻抗既可以识别岩性,也可以区分气层和非气层;利用AVO属性可以预测盒8砂岩是否含气,但不能预测其是否具有工业价值.上述研究为该区开展地震叠前储层预测和流体识别研究提供了依据,使得该区的储层预测更具针对性.     

基于三元柯西约束AVO反演的横波精细估算方法

横波速度是保证地震波正演模拟、岩石物理分析与叠前反演应用的重要参数.其在储层预测中的作用显著.为了提高缺失横波的估算精度.本文提出了一种基于三元柯西约束AVO反演的横波速度精细估算方法.首先.在褶积模型的假设前提下,基于贝叶斯反演框架研究了以三元柯西分布为先验正则约束的AVO反演算法,通过模型试算验证了反演参数的可靠性;然后将其应用于横波速度预测.利用Xu White岩石物理模型和测井约束反演方法计算初始横波速度,以此作为三元柯西约束AVO反演的横波输入,通过在反演过程中不断修正参数,使得横波速度的估算结果更加符合实际地下情况;最后将方法应用于实际工区,应用结果表明精细估算方法有效的提高了横波预测的精度和可靠性.     

基于等效介质理论的煤层气储层岩石物理建模与应用

地震岩石物理建模作为表征油气储层物性参数与地震参数间映射关系的主流工具,鲜有应用于煤层气储层,关键制约因素在于煤层气储层特有的吸附气和双重孔隙的等效计算问题尚未有效解决.为此,本文将吸附气视为类似煤基质的固相,将双重孔隙分解为基质孔隙和裂隙两部分;尝试利用自相容近似模型计算煤基质、吸附气和基质孔隙混合后煤基质干骨架的等效纵、横波速度,通过Mori-Tanaka模型和Brown-Korringa各向异性流体替换理论加入裂隙和流体,以此构建煤层气储层岩石物理模型.在此基础之上,通过正演模拟分析基质孔隙参数、吸附气含量以及裂隙参数的等效纵、横波速度响应;基于模型反演基质孔隙和裂隙参数,并将基于模型预测的纵、横波速度与实测数据对比,论证所构建的煤层气储层岩石物理模型的合理性.进一步通过制作岩石物理量版,探讨煤层气"甜点区"界定的两个关键参数——吸附气含量和脆性指数与储层物性参数(基质孔隙度、裂隙孔隙度)以及地震参数间的关系.结果表明:吸附气含量的变化引起的纵、横波速度、纵横波速度比和纵波阻抗变化微弱,引起的流体因子参数(λρ和μρ)变化略显著;基质孔隙度变化引起的地震参数响应显著强于吸附气含量;裂隙孔隙度与两种脆性指数间均具有明显的负相关性,可认为是煤层气储层脆性的主要影响因素.     

纵横波弹性阻抗联立反演在GD地区的应用

在GD油田复杂油藏描述中应用叠前纵横波弹性阻抗反演,精确地进行了油藏岩性的划分。利用三个或三个以上部分叠加数据,进行纵横波弹性阻抗联立反演,既克服了因叠后地震反演结果单一而不能满足复杂储层描述的需求,又避免了由于叠前道集信噪比低造成反演结果不稳定的缺陷。本文论述了叠前弹性波阻抗反演的基本原理,结合GD地区实际资料,对反演过程中涉及的角道集子波提取、层位标定、横波速度预测、弹性参数提取与解释等关键步骤进行了详细研究,指出基于测井资料分析的多种弹性参数综合解释是提高叠前地震反演应用效果的关键。     

基于Born逆散射理论的反射系数参数化及弱度参数反演方法研究与应用

裂缝预测是非常规油气储层勘探开发的重要环节.地震振幅随入射角和方位变化(Seismic Amplitude Variation with the Angle And Azimuth,即AVOAZ)的反演方法是地下裂缝参数预测的重要手段.然而裂缝型储层的模型参数化,正演方程的构建及反问题的求解依旧存在较大的挑战.所以本文将以均匀各向同性岩石中发育一组垂直定向裂缝(可等效为具有水平对称轴的横向各向同性介质,Horizontal Transversely Isotropic medium,即HTI介质)为研究目标,利用线性滑动模型,推导基于裂缝弱度参数表征的HTI介质刚度矩阵,然后采用Born逆散射理论和稳相法,在界面弱差异假设下,推导HTI介质PP波反射系数方程.为了提高裂缝弱度参数的预测精度,接着提出了方位差异弹性阻抗方程.在此基础上,发展了一套模型低频信息正则化约束的Bayesian反演方法.将该方法应用到裂缝型工区,应用结果表明本文所提出的方法是合理的.     

基于流体弹性阻抗反演的储层含油气性识别方法

流体弹性阻抗反演是一种能将反映储层流体效应的敏感参数从弹性波阻抗数据体中直接求取出来的地震反演方法.该方法不仅具有抗噪性、直观性强的特点,而且有效地避免了间接提取流体因子存在的累积误差问题.在双相介质理论和岩石物理实验指导下对岩石固液效应解耦,构建出凸显孔隙流体效应的流体等效体积模量参数,并推导了其流体弹性波阻抗方程,最后综合利用地质、测井和地震资料,完成对埕岛地区下第三系不整合圈闭储层的含流体检测,进一步明确了该地区含油气储层物性横向变化的认识,具有良好的实际应用效果.     

孔隙裂隙型砂岩横波速度预测方法

在地震资料的AVO分析以及储层预测的流体识别分析等中需要横波速度信息,然而目前多数地区缺少横波速度测井,既没有岩石物理测试也没有VSP提供的横波速度信息.以往AVO和储层反演中的横波速度通常依靠经验公式或从纵横波波速度比为常数的假设中得到.这些经验公式往往精度很低,对于AVO特性包括弹性阻抗等特性描述不准确.特别是对储层中流体变化引起的AVO异常无法准确描述.为了获得准确的横波速度信息,我们采用Gassmann方程为基础的孔隙介质理论以及Lee提出来的方法建立了孔隙介质的横波速度模型.以此模型为基础,利用Thomsen的裂隙介质理论建立更加符合实际的含有裂隙的孔隙砂岩模型.预测的横波速度与实际的横波速度的对比证明了本文方法的有效性.     

时移地震资料贝叶斯AVO波形反演

针对时移地震差异数据,给出了一种基于贝叶斯理论的AVO波形反演方法.该方法可以利用时移地震差异数据同时反演出纵波阻抗、横波阻抗和密度的变化.利用时移地震资料进行反演,由于采集和处理过程中存在一定的差异,不同年份地震资料在非注采过程影响区域也会存在一定的变化,而该变化会导致反演结果在非注采区域有较大的变化.针对这一问题,本文采用贝叶斯理论框架,将待求的纵横波阻抗、密度变化的先验信息和包含在地震数据中的信息结合起来,对于纵横波阻抗和密度变化,假设其服从Gauss分布,并以时移地震分别反演的结果作为其期望,同时,为了更好地表征储层属性变化,提高分辨率和抑制非注采区域弹性参数的变化,假设弹性参数变化的导数服从改进的Cauchy分布.数值模拟试验和实际资料处理结果皆表明,本文提出的反演方法能够有效地抑制假象,突出储层性质的变化,得到高分辨率的弹性参数变化信息,为研究储层属性的变化和优化开采方案提供更多的有效的信息.     

油藏水驱开采时移地震监测岩石物理基础测量

岩石物理测量是油藏水驱开采时移地震监测的基础.在实验室对来自胜利油田的5块岩石样品模拟储层条件进行了水驱和气驱动态岩石物理弹性测量,重点分析了流体替换、温度、孔隙压力对岩石纵、横波速度的影响.实验表明,在水驱情形下,由于流体替换和温度、孔隙压力变化所引起的岩石纵横波速度的变化均很小,实施时移地震监测具有较大的风险性.相比之下,气驱可能引起较为明显的纵波速度变化,有利于时移地震监测的实施.进一步完善实验方法、丰富实验内容、是今后时移地震岩石物理实验研究的主要任务.     

The added value of joint PP–PS inversion for reservoir characterization: A case study using Jubarte PRM seismic data (offshore Brazil)

The added value of the joint pre-stack inversion of PP (incident P-wave and reflected P-wave) and PS (incident P-wave and reflected S-wave) seismic data for the time-lapse application is shown. We focus on the application of this technique to the time-lapse (four-dimensional) multicomponent Jubarte field permanent reservoir monitoring seismic data. The joint inversion results are less sensitive to noise in the input data and show a better match with the rock physics models calibrated for the field. Further, joint inversion improves S-impedance estimates and provides a more robust quantitative interpretation, allowing enhanced differentiation between pore pressure and fluid saturation changes, which will be extremely useful for reservoir management. Small changes in reservoir properties are expected in the short time between the time-lapse seismic acquisitions used in the Jubarte project (only 1 year apart). The attempt to recover subtle fourth-dimensional effects via elastic inversion is recurrent in reservoir characterization projects, either due to the small sensitivity of the reservoirs to fluid and pressure changes or the short interval between the acquisitions. Therefore, looking for methodologies that minimize the uncertainty of fourth-dimensional inversion outputs is of fundamental importance. Here, we also show the differences between PP only and joint PP–PS inversion workflows and parameterizations that can be applied in other projects. We show the impact of using multicomponent data as input for elastic seismic inversions in the analysis of the time-lapse differences of the elastic properties. The larger investment in the acquisition and processing of multicomponent seismic data is shown to be justified by the improved results from the fourth-dimensional joint inversion.     

储层弹性与物性参数地震叠前同步反演的确定性优化方法

储层弹性与物性参数可直接应用于储层岩性预测和流体识别,是储层综合评价和油气藏精细描述的基本要素之一.现有的储层弹性与物性参数地震同步反演方法大都基于Gassmann方程,使用地震叠前数据,通过随机优化方法反演储层弹性与物性参数;或基于Wyllie方程,使用地震叠后数据,通过确定性优化方法反演储层弹性与物性参数.本文提出一种基于Gassmann方程、通过确定性优化方法开展储层弹性和物性参数地震叠前反演的方法,该方法利用Gassmann方程建立储层物性参数与叠前地震观测数据之间的联系,在贝叶斯反演框架下以储层弹性与物性参数的联合后验概率为目标函数,通过将目标函数的梯度用泰勒公式展开得到储层弹性与物性参数联合的方程组,其中储层弹性参数对物性参数的梯度用差分形式表示,最后通过共轭梯度算法迭代求解得到储层弹性与物性参数的最优解.理论试算与实际资料反演结果证明了方法的可行性.     

基于叠前地震纵横波模量直接反演的流体检测方法

流体因子是储层流体识别的重要方法,而叠前地震反演是获得流体因子的有效途径之一.本文从流体因子的构建出发,基于多孔弹性介质岩石物理模型,建立了流体因子与纵横波模量之间的直接关系,避免了流体因子计算所需的密度参数无法准确求取的问题,通过推导基于纵横波模量的Zeoppritz近似方程及弹性阻抗方程,探讨了基于弹性阻抗的纵横波模量直接反演方法,模型与实际应用表明,基于弹性阻抗的纵横波模量直接反演方法合理、可靠,减少了常规方法间接计算纵横波模量带来的累积误差,基于纵横波模量的流体因子计算方法有较好的实际应用效果.     

地震密度反演及地层孔隙度估计

地层密度直接与孔隙度、孔隙流体类型、饱和度和骨架矿物成分有关.本文通过理论分析和计算,讨论了油气藏储层物性参数变化引起的密度变化及密度变化对地震波速度、阻抗和振幅的影响,提出了基于完全纵波方程的全波形地震密度反演和孔隙度估计方法,克服了常规地震密度反演对地震数据更多处理引起的信号畸变,提高了地震密度反演和地层孔隙度估计的精度.该方法采用波场导数的时间积分和多炮求和,对地震数据中的噪声具有比较强的压制作用.理论模型研究表明该方法是可行的.通过对我国西部某气田实际数据处理、分析和反演,获得了地层密度和孔隙度,结果与测井基本吻合,证明了预测结果的准确性和方法的有效性,从而为后续的有效储层预测和储量计算提供了可靠的数据.     

地震勘探中广义弹性阻抗的正反演

常规的地震道反演方法建立在反射P波垂直入射假设 的基础上,而实际地震资料采集时多数是非零炮检距的，反射振幅是共中心点道集叠加的结 果 . 因此，利用常规地震道反演方法就不能得到可靠的波阻抗或其他岩性信息. 本文利用Patr ick Connolly弹性阻抗的思想，通过对Zoeppritz方程的进一步简化，推导出适合常规叠后 资料的、非零炮检距条件下纵波反射系数递推公式，提出了广义弹性阻抗的概念，解决了非 零炮检距条件下，常规叠后地震道正反演的关键问题. 广义弹性阻抗不仅包含波阻抗，还包 含了纵横波速度等岩性信息，具有很好的实用价值. 进行广义弹性阻抗的反演，能较常规地 震道反演获得更多、更可靠的流体、孔隙度、砂泥含量等信息，有助于解释常规地震道反演 和道积分剖面中的假象，降低反演的多解性，提高储层预测的精度.     

Iterated extended Kalman filter method for time-lapse seismic full-waveform inversion

Time-lapse seismic data is useful for identifying fluid movement and pressure and saturation changes in a petroleum reservoir and for monitoring of CO₂ injection. The focus of this paper is estimation of time-lapse changes with uncertainty quantification using full-waveform inversion. The purpose of also estimating the uncertainty in the inverted parameters is to be able to use the inverted seismic data quantitatively for updating reservoir models with ensemble-based methods. We perform Bayesian inversion of seismic waveform data in the frequency domain by combining an iterated extended Kalman filter with an explicit representation of the sensitivity matrix in terms of Green functions (acoustic approximation). Using this method, we test different strategies for inversion of the time-lapse seismic data with uncertainty. We compare the results from a sequential strategy (making a prior from the monitor survey using the inverted baseline survey) with a double difference strategy (inverting the difference between the monitor and baseline data). We apply the methods to a subset of the Marmousi2 P-velocity model. Both strategies performed well and relatively good estimates of the monitor velocities and the time-lapse differences were obtained. For the estimated time-lapse differences, the double difference strategy gave the lowest errors.     

Look-ahead vertical seismic profiling inversion approach for density and compressional wave velocity in Bayesian framework

To reduce drilling uncertainties, zero-offset vertical seismic profiles can be inverted to quantify acoustic properties ahead of the bit. In this work, we propose an approach to invert vertical seismic profile corridor stacks in Bayesian framework for look-ahead prediction. The implemented approach helps to successfully predict density and compressional wave velocity using prior knowledge from drilled interval. Hence, this information can be used to monitor reservoir depth as well as quantifying high-pressure zones, which enables taking the correct decision during drilling. The inversion algorithm uses Gauss–Newton as an optimization tool, which requires the calculation of the sensitivity matrix of trace samples with respect to model parameters. Gauss–Newton has quadratic rate of convergence, which can speed up the inversion process. Moreover, geo-statistical analysis has been used to efficiently utilize prior information supplied to the inversion process. The algorithm has been tested on synthetic and field cases. For the field case, a zero-offset vertical seismic profile data taken from an offshore well were used as input to the inversion algorithm. Well logs acquired after drilling the prediction section was used to validate the inversion results. The results from the synthetic case applications were encouraging to accurately predict compressional wave velocity and density from just a constant prior model. The field case application shows the strength of our proposed approach in inverting vertical seismic profile data to obtain density and compressional wave velocity ahead of a bit with reasonable accuracy. Unlike the commonly used vertical seismic profile inversion approach for acoustic impedance using simple error to represent the prior covariance matrix, this work shows the importance of inverting for both density and compressional wave velocity using geo-statistical knowledge of density and compressional wave velocity from the drilled section to quantify the prior covariance matrix required during Bayesian inversion.     

基于Fatti近似的弹性阻抗方程及反演

用Connolly的弹性阻抗(EI,elastic impedance)公式进行反演只能直接得到纵、横波速度和密度的信息,然后才可间接计算得到纵横波阻抗等其它的参数数据体,这样便增加了一步误差使数据的准确性降低.本文首先针对该方法的这些缺点和不足,提出了以Zoeppritz方程的Fatti近似为基础一种新的弹性阻抗公式,由该公式可得到比用Fatti近似更准确的反射系数,然后对这个公式进行了标准化以实现不同角度的弹性阻抗间量纲的统一,最后用标准化后的公式进行了反演,从反演得到的不同角度的弹性阻抗数据体中可直接提取得到纵横波阻抗数据体.应用实例表明用这种方法提取得到的纵横波阻抗更加稳定、准确,而且能很好地反映储层信息.这种新的方法是对以Connolly公式为基础的传统方法的改进.