流体替换方法研究及应用分析

流体替换即为从一种孔隙流体状态下的岩石物理参数计算出另一种流体状态下的岩石物理参数.流体替换对于地震属性分析具有重要作用,其为解释人员进行AVO(振幅随偏移距变化)及四维地震研究提供了正演模拟及定量分析的工具.通常流体替换都是采用基于wood方程的Gassmann流体替换方法.本文借鉴Patchy saturation模型,及Brie经验模型分别提出了针对流体不均匀分布的Patchy saturation模型流体替换方法,及基于经验关系的Brie经验模型流体替换方法.并基于岩石物理实验比较分析了以上三种流体替换方法.通过目标区岩石物理分析,可以从中优选出更合适的流体替换方法,从而为流体的地震响应分析提供正确的指导.     

岩石物理分析技术在储层预测中的应用

岩石物性分析是储层描述的基础工作,通过研究岩石的物性参数,建立岩石的体积模型.根据Gassmann理论,求取地层在含有不同流体时的密度、剪切模量、体积模量,通过分析测井曲线重构,完成测井曲线的环境校正,计算出测井的横波曲线.通过计算改善地震与测井之间1相关性,提高测井约束反演的质量和对油气的识别能力.     

复杂气藏AVO属性交会含气性检测应用研究

乌审召地区沉积相带复杂多变、储层非均质性强、气层AVO响应多变,含气储层预测难度大.本文在精细岩石物理分析的基础上,选取具有明确岩石物理含义且对气层敏感的AVO属性,针对不同AVO分类井进行AVO正演建模和流体替代分析,研究该区AVO气层响应特征及属性交会规律,并确定了以NI和PR属性交会为核心的AVO气层检测方法及流程,为探索解决该区含气性预测难题提供了有价值的思路.利用这套方法,对该区储层进行了含气性检测,取得了良好效果.     

基于频变AVO技术对多尺度裂缝内流体属性反演与识别（英文）

通过地震数据获取裂缝储藏中流体的性质并对流体类型进行识别,是地震勘探岩性反演的重要问题之一。由于地震波的速度、储层的密度等弹性参数对某些流体不具有很强的敏感性,使只依赖振幅信息进行流体识别的传统AVO方法面临困境。作为传统叠前振幅反演的一个拓展,频变AVO（FDAVO）技术进一步考虑了振幅对频率的依赖关系,将这种依赖关系与地下裂缝结构、流体填充对应起来,能带来更丰富的流体信息。利用该技术,本文提出了一种基于地震数据参数化Chapman模型的贝叶斯反演新方法（BIDCMP）,它包含两步算法,即,FDAVO反演储层的非弹性属性和贝叶斯框架下的流体识别。首先,通过匹配观测数据和模型数据,构造差函数反演裂缝储层非弹性参数。随后,在贝叶斯框架下,使用马尔科夫随机场（MRF）作为先验模型,联合多参数场识别流体。本方法在计算过程中,除综合考虑了弹性参数场、测井资料等常规信息外,还特别地加人了第一步中反演得的非弹性参数的约束,从而充分利用了流体粘性差异,最后在最大后验概率（MAP）准则下输出最佳岩性一流体识别结果。分别对合成地震记录和模拟岩性—流体剖面验证本文方法的有效性,结果证明本文方法获得的流体识别结果准确可信。     

自适应基质矿物体积模量提取和流体替换验证(英文)

岩石物理学研究中Gassmann方程被广泛应用于预测岩石中的地震波速度,由于输入的基质矿物体积模量参数不准确,极大的影响预测结果的可靠性,特别是复杂基质矿物组合的碳酸盐岩储层。因此本文结合Russell流体因子和Gassmann-Boit-Geertsma方程计算式,通过引入干岩石骨架泊松比,提出了一种基质矿物体积模量提取方法,能够自适应反演岩石基质矿物等效体积模量,提高流体影响预测的可靠性,通过实际资料流体替换验证,该方法的预测结果是可靠的,并且计算效率高、适应性强。     

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.

     

地震尺度下碳酸盐岩储层的岩石物理建模方法(英文)

碳酸盐岩油藏的强非均质性以及孔隙结构的复杂性,使得作为连接油藏参数与地震参数重要桥梁的岩石物理模型,以及作为油藏预测和定量表征最有效工具的流体替换成为岩石物理建模的难点与重点。在碳酸盐岩储层复杂孔隙结构与地震尺度下碳酸盐岩储层非均质性分析基础上,研究采用岩石网格化方法,将地震尺度下非均质碳酸盐岩储层岩石划分为具有独立岩石参数的均质岩石子体,根据岩石孔隙成因与结构特征采用不同岩石物理模型分步计算岩石子块干岩石弹性模量,并根据不同孔隙连通性进行流体替换,计算饱和不同流体岩石弹性模量。基于计算的岩石子块弹性模量,采用Hashin-Shtrikman-Walpole弹性边界计算理论方法实现地震尺度下碳酸盐岩储层弹性参数计算。通过对含有不同类型孔隙组合碳酸盐岩储层模型的弹性模量进行计算与分析,明确不同孔隙对岩石弹性参数的影响特征,模拟分析结果与实际资料认识一致。     

求取岩石基质体积模量的线形拟合方法(英文)

岩石基质的体积模量或其倒数--压缩系数,在进行油气预测的流体替换和孔隙度反演时,是重要的输入参数,但是利用现有方法很难准确求得。文中提出了一种求取该参数的线形拟合方法,该方法通过对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,获得了计算岩石基质压缩系数的拟合公式,可方便地利用公式计算该参数。实际碳酸盐岩岩样的岩石物理测试分析显示:利用饱和岩样和干燥岩样测得的基质压缩系数的差异小于1%,说明所求参数是正确的,可靠的。     

基于支持向量机法识别砂岩中流体类型

砂岩储层孔隙中的流体识别一直是石油勘探开发过程中重要的环节,传统方法主要依赖于测井数据,但是在测井数据缺失的条件下较难得到准确的流体识别结果.本文提出一种只依靠地震数据的砂岩中流体识别的新方法,并选择地球物理方法可测或可求的地球物理参数σ、ρλ和ρμ作为流体识别因子,然后进行模型实验.首先,设置典型流体状态,用Gassmann方程进行流体替换,将得到的流体识别因子作为支持向量机的训练集数据,并定义支持向量机的分类标签;之后,设置随机流体状态,利用Gassmann方程计算流体因子,将得到的结果作为支持向量机的测试集数据.将训练集、测试集数据集输入支持向量机,进行分类,得出测试集数据的分类结果.模型实验分类结果表明,支持向量机法可以判别砂岩孔隙中流体的主要属性.     

基于Gassmann方程的流体替换方法在珊溪水库地震研究中的应用

引入基于Gassmann方程的流体替换方法,在分析地震波P波速度、波速比与岩石孔隙度和饱和度关系的基础上,应用于珊溪水库地震波速比和P波速度变化特征研究,得到:(1)珊溪水库震中区岩石始终处于接近水饱和的饱水状态,波速比和P波速度"下降-回升"的变化实质上反映了震中区岩石"孔隙度增大(饱和度减小)-饱和度增大"的变化,每一丛地震的波速比由极小值逐渐增大为极大值是由于岩石从不饱和状态变化到饱和状态;(2)根据每一丛地震波速比的变化,计算得到珊溪水库流体扩散率αs=1.06×104 cm2 s-1,该数值与美国南卡罗莱纳水库、巴西Acu水库、广东新丰江水库的流体扩散率基本一致;(3)震源区岩石孔隙度上限值为8.7%~2.0%,该数值与华东勘测设计研究院通过室内岩石物理力学性质试验测定的珊溪水库坝址区新鲜流纹斑岩的孔隙度平均值一致。     

砂岩储层AVO特征影响因素的不确定性研究

传统的地震AVO正演研究多采用参数固定的岩石物理模型,而实际地层属性参数在勘探范围内具有不确定性.本研究以目标地层岩芯样品的实验室测试数据为基础,通过样品孔隙度和干燥状态下纵、横波阻抗的高度线性关系对岩石物理模型进行了简化,并结合实验测量和测井解释建立了主要模型参数的概率密度函数.采用Monte-Carlo随机正演和Gassmann流体替换技术,对模型参数不确定性与地震AVO响应关系的研究表明,模型饱和不同流体时的AVO截距-斜率点束的分布形态和偏离饱水背景趋势线的程度受盖层泥岩速度的不确定性影响非常大,而储层砂岩孔隙度的不确定性也有明显影响.正确解释实际地震AVO异常的关键,是将岩石物理模型的参数合理地概率化,通过正演模拟来获得储层物性和流体信息的最大可能性.     

针对深层流体识别的两项弹性阻抗反演与Russell流体因子直接估算方法研究

Russell流体因子是判识深层储层含流体特征的敏感指示参数.针对深层地震资料缺失大角度入射信息以及信噪比普遍较低的特点,开展了基于贝叶斯理论框架的两项弹性阻抗反演与Russell流体因子直接估算方法研究.首先,在饱和孔隙弹性介质理论的指导下,推导了包含Russell流体因子和纵波阻抗参数的两项反射系数近似公式,并且进一步得到了新的两项弹性阻抗方程.其次通过模型的近似精度分析,验证了新弹性阻抗方程满足小角度近似精度要求.最后提出了贝叶斯弹性阻抗反演和Russell流体因子的直接估算方法,通过模型试算表明直接估算方法不仅充分利用了弹性阻抗反演的高抗噪性与实用性,并且有效的避免了间接累计误差对流体因子计算精度的影响,实际应用则进一步验证了直接估算的Russell流体因子可以提高深层储层流体识别的可靠性.     

多波时移地震AVO反演研究

数值模拟了油藏含油饱和度与有效压力变化时移地震AVO的响应,确定利用时移地震AVO区分油藏参数的变化、实现油藏定量解释的可行性.从Aki等 AVO近似方程出发,详细推导了P_P波和P_S转换波时移地震AVO计算公式.结合岩石物理近似关系和本文推导的时移地震AVO计算公式,推导了利用多波时移地震AVO反演油藏含油饱和度和压力变化的方程.数据试验表明,文中推导的多波时移地震AVO方程能较好地反演油藏含油饱和度变化和有效压力变化,实现油藏定量解释.     

储层参数对AVO截距-梯度交会图的影响

以AVO技术的基本理论为基础,应用完全形式的Zoeppritz方程合成AVO角度道集理论模型,根据Shuey近似式拟合截距P与梯度G,分析储层厚度、泊松比、速度变化对P-G交会图的影响.通过对比分析发现,三层介质P-G交会曲线为近似椭圆,储层厚度对P、G值均有影响,对交会曲线的斜率无影响,在厚度达到λ/4时,P、G绝对值最大,交会曲线延伸最长;泊松比主要影响G值,P值变化不大;储层速度的变化主要影响P值,G值变化不大.     

基于AVO反演的频变流体识别方法

研究表明流体引起衰减与频散往往表现为频变AVO现象.一些频散地震属性,例如纵波频散,已经证实为可靠的碳氢指示因子.为了更有效地识别流体,基于f-μ-ρ近似构建了新的流体因子Df,即频变流体项.该属性的反演首先需要连续小波变换(CWT)谱分解得到不同频带地震数据,通过去相关与先验约束来保证反演结果可靠性.模型试算证实了频变反射系数近似公式的精度可靠性,Df可以识别出强衰减介质所引起的频散现象.实际数据试算中,Df可以较好地识别储层孔隙流体,尤其对于气层,具有较好的指示效果.该流体因子将Gassmann流体项的高孔隙流体敏感性与叠前数据丰富的振幅频率信息相结合,反演效果与岩石物理认识相符.此研究有助于利用衰减频散现象借助AVO反演实现流体识别.     

基于岩石物理实验的时移地震研究

时移地震技术是油田开发阶段动态检测的一个重要手段.岩石物理实验室能实现模拟油气田在开采过程中其储层参数变化对岩石弹性参数的影响.本文基于岩石物理实验及地震正演模拟,分析了X气田在开采过程中其孔隙压力下降及水不断侵入情况下,进行时移地震监测的可行性及其主要影响因素.     

基于约束条件横波速度反演和流体替代

依据辽东湾地区一组在地层条件和不同流体相态下（气饱和与水饱和）实验室测定的岩石纵波速度、横波速度及密度等数据,讨论Gassmann方程在横波速度反演和流体替代方面的应用效果,指出岩石骨架剪切模量和体积模量估算精度是影响纵波、横波速度预测精度的关键因素之一,提出基于约束条件横波速度反演和流体替代方法,速度预测精度的改善十分明显.