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.     

基于岩石物理模型的碳酸盐岩物性参数替换方法

碳酸盐岩的物性参数在油气勘探和开发的过程中起着重要的作用,且碳酸盐岩为具有多重孔隙类型的岩石,复杂的孔隙类型使得孔隙度与弹性参数之间的关系非常离散。本文基于岩石物理模型,提出一种碳酸盐岩物性参数替换的方法,首先对碳酸盐岩储层进行岩石物理建模,对模型中的等效孔隙纵横比进行反演,在进行替换时,保持其他参数不变,只改变孔隙度、方解石含量、含水饱和度和孔隙形状的体积分数中的一项。再结合AVO理论,进行正演模拟,正演模拟揭示孔隙度与孔隙形状的变化对地震响应的影响更为强烈,远远大于方解石含量、含水饱和度变化的影响,方解石含量和含水饱和度的变化对于地震响应的影响较微弱。实际资料应用表明,文章提出的碳酸盐岩物性参数的替换方法可以有效地分析物性参数及孔隙形状变化的影响,表征岩石的物理性质并判断岩石的孔隙类型。     

碳酸盐岩储层孔隙结构对电阻率的影响研究

碳酸盐岩储层孔隙类型多样,各种孔隙的尺寸变化范围可以跨越几个数量级,孔隙结构非常复杂,这种复杂孔隙结构和不均匀分布的多元孔隙空间使得储层电性呈现明显非阿尔奇特性.为了了解影响电阻率变化的控制因素,本次研究选取中三叠世雷口坡组的8块全直径碳酸盐岩岩样,开展了核磁共振、岩电实验、孔渗实验、压汞实验及薄片等实验,并利用数字图像分析法定量分析了孔隙结构特征.研究结果表明：①孔隙度是影响电阻率高低的重要因素,但并非唯一因素,除孔隙度以外,孔隙尺寸和数量、孔隙网络复杂程度远比吼道大小对电阻率的影响大;②在孔隙度一定的条件下,胶结指数m随储层中孤立大孔隙占比的增多而增大,当孔隙度增大到一定程度后,胶结指数m又随大孔隙占比的增多而减小,微裂缝起重要沟通作用;③在给定孔隙度时,以简单大孔隙为主的岩样表现为胶结指数m值较大,而以复杂孔隙网络、细小孔隙为主的岩样表现为胶结指数m值较小,具分散、孤立大孔隙的岩样,胶结指数m值最高;④依据孔隙几何参数与电阻率和胶结指数之间的关系,可以利用测井资料间接判别储层类型,从而提高储层有效性和含水饱和度评价精度.

     

碳酸盐岩储层孔隙结构对电阻率的影响研究

碳酸盐岩储层孔隙类型多样,各种孔隙的尺寸变化范围可以跨越几个数量级,孔隙结构非常复杂,这种复杂孔隙结构和不均匀分布的多元孔隙空间使得储层电性呈现明显非阿尔奇特性.为了了解影响电阻率变化的控制因素,本次研究选取中三叠世雷口坡组的8块全直径碳酸盐岩岩样,开展了核磁共振、岩电实验、孔渗实验、压汞实验及薄片等实验,并利用数字图像分析法定量分析了孔隙结构特征.研究结果表明：①孔隙度是影响电阻率高低的重要因素,但并非唯一因素,除孔隙度以外,孔隙尺寸和数量、孔隙网络复杂程度远比吼道大小对电阻率的影响大;②在孔隙度一定的条件下,胶结指数m随储层中孤立大孔隙占比的增多而增大,当孔隙度增大到一定程度后,胶结指数m又随大孔隙占比的增多而减小,微裂缝起重要沟通作用;③在给定孔隙度时,以简单大孔隙为主的岩样表现为胶结指数m值较大,而以复杂孔隙网络、细小孔隙为主的岩样表现为胶结指数m值较小,具分散、孤立大孔隙的岩样,胶结指数m值最高;④依据孔隙几何参数与电阻率和胶结指数之间的关系,可以利用测井资料间接判别储层类型,从而提高储层有效性和含水饱和度评价精度.     

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。     

基于碳酸盐岩孔隙结构预测孔隙度方法研究

许多研究都已经证实在碳酸盐岩储层中孔隙结构对声波速度影响很大,因此在孔隙度反演时必须考虑孔隙结构的影响.本文通过对Gassmann方程的合理简化并引入Eshelby-Walsh干燥岩石椭球包体近似公式,推导出包含岩石孔隙结构参数、饱和岩石压缩系数与岩石基质压缩系数三个参数的计算孔隙度的新公式,该式岩石基质压缩系数是通过Russell流体因子和Gassmann-Boit-Geer tsma方程计算式建立目标函数反演获得的,然后通过测井交汇图技术把岩石孔隙结构参数与岩石基质压缩系数优选转换成纵横波速度与密度关系式,进而导出具体地区考虑碳酸盐岩孔隙结构孔隙度具体计算公式,测井与地震资料应用表明,基于碳酸盐岩孔隙结构的孔隙度预测方法的精度高于常规方法.     

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.

     

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.     

礁滩储层内部孔隙结构模型模拟与孔隙度预测

地下岩石是由岩石基质和孔隙流体组成的双相介质,其有效弹性参数受岩石基质、孔隙度、孔隙结构及孔隙流体的影响,因此为了得到孔隙度与岩石有效弹性参数之间的关系,必须消除其他因素对孔隙度的影响.本文首先引进等效体的概念和Eshelby椭球包体裂缝理论,然后在合理的假设前提下,运用Gassman流体替换方程,推导并建立了生物礁滩储层孔隙度与其他弹性参数和描述岩石孔隙形状的孔隙纵横比的关系式,合理和有效地模拟了非均质性较强的生物礁滩储层的孔隙结构.经实际资料验证,利用建立的孔隙度与弹性参数的关系式可以较有效地进行生物礁滩储层的孔隙度预测.     

高渗水合物储层的孔隙可压缩性反演

孔隙可压缩性与水合物储层物性相关.由于海域天然气水合物埋藏较浅, 沉积物尚未成岩, 海底水合物储层处于固结和完全未固结之间的状态, 通过岩石物理推导证明, 这两种状态下体积模量之差仅与孔隙可压缩性相关, 因此孔隙可压缩性反应了岩石颗粒从悬浮态到正常压实的成岩进程, 它可能与储层束缚水饱和度及渗透率密切相关.本文利用多口典型井数据分析了孔隙可压缩性与渗透率的关系, 结果表明在海底浅层沉积物中渗透率越高, 孔隙可压缩性越小, 孔隙可压缩性对高渗储层的判识能力明显强于其他参数.然后, 本文建立了两种状态下叠前地震反射特征的差异与岩石孔隙可压缩性的联系, 提出双状态叠前反演方法, 综合利用叠前地震数据以及测井资料反演得到了岩石孔隙可压缩性.实际应用效果表明, 孔隙可压缩性较好的预测了高渗透率地层, 气烟囱、粗粒的高含砂层等含气流体疏导通道渗透率较高, 同时为水合物形成提供有利条件.

     

岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法

叠前地震反演和岩石物理反演分别是获取弹性参数和物性参数的重要手段, 两者结合有助于实现储层参数预测并精细刻画储层特征.储层物性参数的反演依赖于岩石物理模型, 在进行物性参数反演时可以将复杂的岩石物理模型做泰勒展开, 进而得到其一阶或高阶的近似表达式, 然而这会降低模型的精确性并增加反演的误差.为了提高储层物性参数反演的稳定性和准确性, 本文以碎屑岩储层为例, 提出了岩石物理驱动的储层物性参数非线性地震反演方法.首先, 基于贝叶斯框架和高斯分布约束条件, 从叠前地震数据中实现纵、横波速度及密度等弹性参数的反演.其次, 通过碎屑岩岩石物理模型建立起弹性参数与物性参数之间的联系.最后, 利用粒子群算法进行全局寻优获得较为准确的孔隙度、泥质含量和含水饱和度等物性参数.合成数据和实际资料测试结果验证了所提方法的可行性和准确性, 反演结果与测井数据吻合较好, 可有效指示含气储层区域, 本文方法在储层预测和评价方面具有广泛的应用前景.

     

碳酸盐岩裂缝型储层最小二乘偏移成像方法研究

碳酸盐岩裂缝型储层是海相油气储层以及西部探区的重要储层类型之一,多表现为缝洞储集体形态,埋藏深度大,地震反射波信号复杂,波场特征分析困难,因而对其进行高分辨成像具有一定的难度.本文推导并实现了基于最小二乘理论的偏移成像(LSM)方法,并将LSM用于西部探区碳酸盐岩裂缝型储层等效地震地质模型的偏移成像工作,成像结果表明:在理论上,LSM方法能够较好地分辨出埋藏深度在3000 m以下的中深部20 m尺度碳酸盐岩裂缝型储层,在西部碳酸盐岩裂缝型储集体地震勘探中,具有较好的适应性.     

Rock-physics-based carbonate pore type characterization and reservoir permeability heterogeneity evaluation, Upper San Andres reservoir, Permian Basin, west Texas

The use of the shear wave velocity data as a field index for evaluating the liquefaction potential of sands is receiving increased attention because both shear wave velocity and liquefaction resistance are similarly influenced by many of the same factors such as void ratio, state of stress, stress history and geologic age. In this paper, the potential of support vector machine (SVM) based classification approach has been used to assess the liquefaction potential from actual shear wave velocity data. In this approach, an approximate implementation of a structural risk minimization (SRM) induction principle is done, which aims at minimizing a bound on the generalization error of a model rather than minimizing only the mean square error over the data set. Here SVM has been used as a classification tool to predict liquefaction potential of a soil based on shear wave velocity. The dataset consists the information of soil characteristics such as effective vertical stress (σ′_v0), soil type, shear wave velocity (V_s) and earthquake parameters such as peak horizontal acceleration (a_max) and earthquake magnitude (M). Out of the available 186 datasets, 130 are considered for training and remaining 56 are used for testing the model. The study indicated that SVM can successfully model the complex relationship between seismic parameters, soil parameters and the liquefaction potential. In the model based on soil characteristics, the input parameters used are σ′_v0, soil type, V_s, a_max and M. In the other model based on shear wave velocity alone uses V_s, a_max and M as input parameters. In this paper, it has been demonstrated that Vs alone can be used to predict the liquefaction potential of a soil using a support vector machine model.     

超深碳酸盐岩油气储层岩石弹性性质高温高压超声实验研究

面向超深碳酸盐岩油气勘探开发中储层精细地震刻画问题,研发了高温（200℃）、高压（200 MPa）岩石弹性性质超声测量系统.收集塔里木盆地9块奥陶系超深碳酸岩储层岩石样品,通过高温高压条件下超声纵、横波速度测量发现,在围压保持69.0 MPa不变的情况下,当温度从25℃上升到200℃时,干岩石样品的纵、横波速度以及体积模量与剪切模量随着温度的升高而下降,纵波速度与体积模量最大降幅分别达到3.54%和7.54%,横波速度与剪切模量最大降幅分别达到4.57%和8.93%;在温度保持200℃不变情况下,当围压从69.0 MPa上升到137.9 MPa时,干岩石样品的纵、横波速度以及体积模量与剪切模量随着围压的升高而升高,纵波速度与体积模量最大升幅分别达到1.78%和3.39%,横波速度与剪切模量最大升幅分别达到1.95%和5.26%.在超深碳酸盐岩油气储层环境下,温度对碳酸盐岩岩石骨架弹性性质的影响可能超过围压对岩石骨架弹性性质的影响.岩石样品温度与围压循环实验表明,干岩石弹性性质与温度以及围压的变化关系不具可逆性,碳酸盐岩岩石样品弹性模量与温度之间总体上存在线性关系,其截距与斜率由碳酸盐岩岩石中方解石的含量控制.

     

随机反演在储层预测中的应用

针对隐蔽油气藏储层预测的需要,开展了地震反演研究,根据目前的实际应用将储层预测中的基于模型的地震反演分为三个实施阶段:即构造反演、声波波阻抗或弹性波阻抗反演以及岩性反演,并对每个阶段的目的、关键技术及其原理进行了详细描述,尤其是详细描述了基于马尔科夫链的蒙特卡罗随机模拟技术.最后给出了一个综合应用测井、地质、地震资料进行反演,从而进行储层预测的实例.     

Compressibility of porous rocks: Part I. Measurements of Hungarian reservoir rock samples

Pore volume compressibility is one of the physical properties of a reservoir that must be specified in many reservoir-engineering calculations. In the presented research, the effect of compact pressure, temperature and porosity on compressibility was investigated. A total of twenty-two different cores were tested: five limestone, one friable sandstone, fourteen medium to hard sandstone, and two very dense sandstone. Core samples were placed in the test cell and subject to compacting pressure up to 10,000 psi. Runs were made at room temperature and at 52°C for limestone samples. Although there were some publications concerning measurement and study of the effect of pressure and temperature on pore volume compressibility of reservoir rocks, nothing has been published about compressibility of Hungarian reservoir rocks, except of the work of Tóth and Bauer (1988). The present study showed pore volume compressibility data for different Hungarian fields. The result of the study at high temperature (52°C) shows that pore compressibility increases with increasing temperature.     

全波形反演在缝洞型储层速度建模中的应用

速度是地震偏移成像准确与否的关键所在.全波形反演综合利用地震波场运动学和动力学信息,能够得到相比传统速度建模方法更高频的成分.全波形反演的理论比较成熟,但实际应用成功的例子相对较少,特别是对于陆上地震资料.塔里木盆地地震地质条件复杂,为了实现缝洞型储层的准确成像,本文开展了针对目标靶区的全波形反演精细速度建场研究.采用一种时间域分层多尺度全波形反演流程:首先通过层析成像建立初始速度模型;其次利用折射波反演浅层速度模型;最后利用反射波反演中深层速度模型.偏移成像结果表明基于全波形反演的速度建模技术能有效改善火成岩下伏构造的成像精度,显示了全波形反演在常规陆上采集资料的应用潜力.