岩石物理驱动的正交各向异性方位叠前地震反演方法

基于长波长近似假设,周期性薄互层中发育一组平行排列的垂直裂缝则可视为等效的正交各向异性介质.岩石物理是构建裂缝参数与地震响应之间联系的基础,地震散射理论是各向异性介质参数反演的有效途径.文章提出了一种利用方位叠前地震数据实现正交各向异性裂缝储层Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数可靠预测的方法.首先,综合考虑矿物基质、孔隙、裂缝及各向异性岩石中流体替换的影响,通过构建正交各向异性裂缝岩石物理等效模型,实现正交各向异性刚度系数的估测,进而预测储层测井数据的弹性参数、Thomsen弱各向异性参数及裂缝弱度参数,为后续地震反演提供初始模型约束;然后,基于地震散射理论,推导了面向Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数反演的正交各向异性介质纵波反射系数方程,为后续地震反演奠定了理论基础;最后,发展了贝叶斯框架下的正交各向异性裂缝储层Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数AVAZ反演方法,同时考虑柯西稀疏约束正则化和平滑模型约束正则化约束,使用非线性的迭代重加权最小二乘策略实现正交各向异性特征参数的稳定估算.模型和实际资料处理表明,该方法能够稳定可靠地从方位叠前地震资料中获取正交各向异性特征参数,为正交各向异性介质的特征参数预测提供了一种高可靠性的地震反演方法.     

基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数反演方法研究

裂缝储层岩石物理参数的准确获得对地下裂缝预测具有重要意义,而叠前地震反演是获得裂缝岩石物理参数的有效手段.本文从裂缝岩石物理等效模型的构建出发,从测井数据上估测了裂缝岩石物理参数,通过推导含裂缝岩石物理参数的方位各向异性弹性阻抗公式,探讨了基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数地震反演方法.实际工区地震数据应用表明,基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数反演方法合理、可靠,可以降低裂缝岩石物理参数估测的不确定性,为地下裂缝预测提供有力的依据.     

基于方位各向异性的裂缝密度反演方法及应用

裂缝预测是页岩气甜点预测的重要内容.页岩气储层高角度裂缝发育,具有明显的HTI介质各向异性特征,基于各向异性参数与裂缝密度的相关性,提出了一种裂缝密度反演的新方法.首先推导了一种能反映裂缝密度的方位AVO近似公式及其方位弹性阻抗方程(EVAAz方程);然后应用贝叶斯理论,形成了组稀疏方位弹性阻抗反演目标泛函,在此基础上...     

基于全方位地震数据的方位AVO(AVAZ)反演

利用地震数据较为准确地预测地下介质的裂缝发育信息,是裂缝型储层预测的关键手段,也是非常规页岩油气储层压裂改造的关键参数.方位AVO(AVAZ)在描述HTI介质的裂缝分布及发育方向等方面有重要应用,本文提供一种基于全方位地震数据的方位AVO(AVAZ)反演方法,为裂缝预测提供参考资料.首先利用Ruger近似方程正演计算不同方位角及入射角下的反射系数,继而与方位角度道集中地震反射振幅建立目标函数,然后基于正演方程及目标函数采用最小二乘法进行AVAZ反演.实现了从全方位地震资料中同步反演纵波反射系数、各向同性梯度、各向异性梯度及裂缝发育方向.模型数据和实际地震资料应用表明该方法能够有效的预测HTI介质的裂缝分布及方向.     

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.     

纵波方位各向异性正演模拟及叠前裂缝检测应用研究——以鄂尔多斯盆地致密砂岩气区块为例

裂缝作为油气的重要运移通道,同时可以显著改善致密储层的孔渗特性,因此预测裂缝的发育对于寻找天然气聚集的地质甜点及致密储层压裂施工改造的工程甜点具有非常关键的指导作用.基于叠前纵波地震资料的方位各向异性特性进行裂缝预测技术,由于受多种因素影响裂缝方位与纵波反射系数的关系异常复杂,因此需要通过岩石物理正演模拟实验以及成像测井资料来确定二者之间关系.在此基础上针对鄂尔多斯盆地X区块的致密砂岩储层,利用裂缝相对密度半定量化研究技术,成功预测了X区块的致密砂岩储层的裂缝发育的密度.通过电阻率成像测井、钻井岩心资料及后续压裂试采情况验证表明:高角度高导裂缝与叠前裂缝预测成果吻合度较高,预测精度能够满足勘探开发生产需求,证明该技术在X区块具有实际的应用价值.     

岩石物理驱动的储层裂缝参数与物性参数概率地震反演方法

长波长假设条件下,各向同性背景地层中发育一组平行排列的垂直裂缝可等效为具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质.基于不同观测方位的岩石地震响应特征变化,宽方位地震数据不仅可实现裂缝岩石弹性参数与各向异性参数的预测,同时也蕴含着丰富的孔隙度等储层物性参数信息.本文结合实际地震资料提出了贝叶斯框架下岩石物理驱动的储层裂缝参数与物性参数概率地震联合反演方法,首先基于AVAZ反演裂缝岩石的弹性参数与各向异性参数,并在此基础上通过统计岩石物理模型表征孔隙度、裂缝密度等各向异性介质储层参数与裂缝岩石参数的相互关联,并采用马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）抽样方法进行大量样本的随机模拟,使用期望最大化（EM）算法估计后验条件概率分布,最终寻找最大后验条件概率对应的孔隙度、裂缝密度等HTI裂缝介质储层参数即为反演结果.测井及实际地震数据处理表明,该方法能够稳定合理地从方位地震资料中获取裂缝岩石弹性参数与各向异性参数,并提供了一种较为可靠的孔隙度、裂缝密度等裂缝介质储层参数概率地震反演方法.     

基于贝叶斯线性AVAZ的TTI介质裂缝参数反演

裂缝储层岩石物理参数的准确获得对地下裂缝预测具有重要意义,而叠前方位AVA地震反演是获得裂缝岩石物理参数的有效手段.假设地下岩石为倾斜横向各向同性（TTI）介质,本文从裂缝岩石物理等效模型的构建出发,从测井数据中估计出纵横波相对反射系数和裂缝柔度参数.通过推导含裂缝柔度的方位各向异性反射系数公式,基于贝叶斯反演框架建立了P波线性AVAZ反演方法.合成地震数据应用表明基于贝叶斯理论的TTI介质裂缝柔度反演方法具有一定抗噪性,可以降低裂缝柔度估测的不确定性,为地下裂缝预测提供有力的依据.     

致密砂岩气藏地球物理勘探方法技术综述

为了提高地球物理方法在致密砂岩气藏勘探及评价中的应用效果,本文基于大量国内外文献调研,首先梳理了致密砂岩气的概念及其地质特征,其次分析了地震勘探方法技术在致密砂岩气藏裂缝预测及含气性识别方面的应用,再次总结了评价致密砂岩气储层的测井系列、归纳了致密砂岩气层的测井识别方法及致密砂岩气储层参数定量计算方法,最后进行了实例分析.研究表明,地震方法是致密砂岩气勘探最有效的地球物理方法,不仅能有效地预测裂缝发育部位,还可以识别致密砂岩气藏;地球物理测井评价致密砂岩气藏具有纵向分辨率高、微观特征研究精度高的优点;基于岩石物理分析,将地震资料与测井资料有机结合,实现不同尺度信息融合,借助于非线性数学方法及非平稳信号分析技术可以有效提高致密砂岩气藏勘探评价效果.     

裂缝-孔隙型含气储层流体与裂缝参数贝叶斯地震反演方法

对裂缝-孔隙型储层的勘探与开发而言,流体和裂缝属性参数对地震响应特征的影响至关重要.法向与切向裂缝柔度比通常作为识别充填裂缝流体的指示因子,但其受裂缝结构与流体成分的双重影响,故其对流体与裂缝属性的估算是欠定的.文章从各向异性Gassmann方程出发,利用线性滑移模型,发展了裂缝-孔隙型含气储层孔隙弹性理论方程;结合扰动刚度矩阵和渐进射线理论,建立了裂缝-孔隙型含气储层纵波线性反射系数和流体特征参数(纵波模量)及裂缝特征参数(裂缝弱度)间的直接关系,解耦了流体与裂缝参数对地震反射特征的影响;在裂缝准弱度参数的基础上,提出了新颖的方位各向异性弹性阻抗(EIVOA)参数化方法,结合宽方位地震数据和正则化约束,探讨了裂缝-孔隙型含气储层流体与裂缝参数贝叶斯地震反演方法.模型和实际资料处理表明,该方法能够稳定合理地直接从宽方位地震资料中获取流体与裂缝参数,提供了一种高可靠性的裂缝-孔隙型含气储层流体与裂缝描述方法.     

裂缝型储层流体识别方法

裂缝型储层的描述包括预测裂缝分布特征和识别裂隙充填物.依据等效介质理论计算的纵波速度随裂缝密度的增大而减小.正演地震记录显示,裂缝介质含气时反射振幅最大,且变化程度比含油或含水时大.叠前方位AVO反演所得的各向异性梯度Bani与裂缝密度成正比,可用于描述有效裂缝发育强度.对于不同的裂缝密度,各向异性梯度Bani与各向同性梯度Biso的比值I(1)fluid近似为常数,且对流体敏感.经裂缝纵横比和背景介质拉梅常数修正后,流体因子Ifluid既不随纵横比变化,又不受背景介质的影响,是裂缝型储层敏感的流体识别因子.在塔里木盆地塔北哈拉哈塘地区热瓦普区块碳酸盐岩储层裂缝发育区域,运用该参数在井点处的流体识别效果与钻井结果一致.     

非均匀正交各向异性特征参数地震散射反演方法研究

在长波长假设条件下,水平层状地层中发育一组垂直排列的裂缝构成了等效正交各向异性介质.各向异性参数与裂缝弱度参数的估算有助于非均匀各向异性介质的各向异性特征描述,而弹性逆散射理论是非均匀介质参数反演的有效途径.基于地震散射理论,我们首先推导了非均匀正交介质中纵波散射系数方程,并通过引入正交各向异性特征参数,提出了一种新颖的正交各向异性方位弹性阻抗参数化方法.为了提高反演的稳定性与横向连续性,我们发展了贝叶斯框架下的正交各向异性方位弹性阻抗反演方法,同时考虑了柯西稀疏约束正则化和平滑模型约束正则化,最终使用非线性的迭代重加权最小二乘策略实现了各向异性特征参数的稳定估算.模型和实际资料处理表明,反演结果与测井解释数据相吻合,证明了该方法能够稳定可靠地从方位叠前地震资料中获取各向异性特征参数,减小参数估算的不确定性,为非均匀正交介质的各向异性预测提供了一种高可靠性的地震反演方法.     

有效应力变化对致密砂岩孔隙结构及弹性波响应的影响规律

致密砂岩气藏具有裂缝发育和有效应力高的特征,研究不同有效压力下孔、裂隙介质地震波传播特征,有利于地震解释与地下储层的识别.但是前人的研究较少考虑岩石内部微观孔隙结构特征与孔隙、裂隙间流体流动的关系.本文首先通过选取四川盆地典型致密砂岩岩样,在不同有效压力下对岩石样本进行超声波实验测量.然后基于实验测得的纵、横波速度进行裂隙参数反演,得到不同有效压力下致密砂岩样本的裂隙孔隙度.再将裂隙孔隙度和样本岩石物理参数代入双重孔隙介质模型,模拟得到不同有效压力下饱水致密砂岩样本纵横波速度频散和衰减的变化规律.结果表明模型预测的速度频散曲线与纵波速度实验测量结果能够较好的吻合.最后统计分析了致密砂岩裂隙参数,得到了致密砂岩储层裂隙参数随有效压力及孔隙度变化特征.依据实际岩石物理参数建立模型,其裂隙参数三维拟合结果能够较好描述致密砂岩裂隙结构与孔隙度、应力的关联,可为实际地震勘探中预测储层裂缝性质提供基础依据.     

利用叠前地震数据预测裂缝储层的应用研究

叠前地震资料储层预测技术是在Zoeppritz方程基础上发展起来的,通过处理地震数据随着不同入射角地震反射属性,得到地震属性随着入射角变化而改变,研究分析得到反映岩性变化的纵波速度、横波速度、泊松比和截距与梯度剖面,预测裂缝储层的发育及分布.同时根据不同方位角地震资料属性,计算得到不同方位角目的层的属性差异,使用各向异性椭圆公式作拟合,求出背景趋势A和各向异性因子B,利用最大振幅包络方位和对应θ,求出裂缝发育优势方向,及B/A各向异性因子,实现对裂缝储层预测.     

页岩裂缝型储层模型参数化及AVAZ反演预测方法研究

随入射角和方位角振幅变化(AVAZ)反演是地球科学领域从叠前和方位角地震数据中估计弹性参数和各向异性参数的最广泛使用的反演方法之一,有助于预测裂缝.发育一组垂直或近垂直定向裂缝的各向同性均匀岩石储层可以等效为具有水平对称轴的横向各向同性介质(Horizontal Transversely Isotropic medium,即为HTI介质).我们的目标是开发一种适用于页岩储层裂缝预测的稳定反演方法,并充分利用页岩裂缝型储层的宽方位地震数据,提高反演稳定性.首先推导出一个HTI介质三项PP波反射系数近似表达式,该方程减少待求参数的个数,并保持足够的精度来描述HTI介质的反射特性,进而提高反演的鲁棒性.此外,开展了基于贝叶斯理论的AVAZ反演方法,提高反演的稳定性.利用柯西概率分布和高斯概率分布作为模型参数和似然函数的先验信息,提高了反演精度.通过与已有近似方程的精度分析对比,验证了基于新近似方程的反演方法的可行性.在不同噪声条件下,对所提出的反演方法进行了实际工区应用,通过实例验证了该方法在裂缝性储层反演预测中具有较高的鲁棒性和稳定性.     

裂缝诱导HTI双孔隙介质中的裂缝参数分析

裂缝诱导HTI双孔隙介质模型是将一组垂直排列的裂缝系统嵌入到统计各向同性的孔隙岩石基质系统中而建立的.为了研究裂缝参数对地震波在该模型中传播规律的影响,本文分别对裂缝弱度、裂缝孔隙度和裂缝渗透率这三个主要的裂缝参数进行了分析研究.数值结果表明,裂缝诱导HTI双孔隙介质中,裂缝弱度越大,介质的各向异性强度越强;与基质孔隙系统相比,裂缝系统孔隙度对介质等效孔隙度的影响很小,而裂缝系统渗透率的增大则将显著提高介质在裂缝发育方向上的等效渗透率,这符合对裂缝系统"低孔"、"高渗"特性的认识.此外,裂缝系统渗透率的增大也使慢纵波的振幅显著增强.     

转换波方位各向异性裂缝检测技术研究及应用

HTI裂缝各向异性介质中,转换波随方位角的变化比较复杂,目前还没有解析公式可以表达其变化特征,只能通过物理实验或数值模拟来分析其应用的可能性.数值模拟结果表明,转换波在裂缝各向异性介质中传播时,其R分量和T分量的振幅属性都具有明显的方位各向异性特征,R分量振幅方位各向异性拟合椭圆的长轴方向指示裂缝方位,这与纵波方位各向异性特征相似;根据P波AVAZ方位各向异性分析原理,对转换波R分量振幅方位各向异性曲线进行方位椭圆拟合,寻找椭圆的长轴方向,即裂缝主方位,再由P波AVAZ技术中振幅响应与炮检方向和裂缝走向之间的夹角关系式得到裂缝的发育密度,从而构建转换波方位各向异性AVAZ裂缝检测技术.该技术已用于川西新场气田某区块的裂缝储层预测,取得了较好的应用效果.     

致密砂岩储层裂缝测井识别评价方法研究进展

致密砂岩油气资源潜力巨大,但由于其岩性致密、基质孔隙结构复杂且非均质性强.储层含油气性和产能对裂缝的依赖性强,裂缝的测井识别与评价是致密砂岩储层油气勘探开发的关键.致密砂岩储层本身的非均质性以及裂缝分布复杂、规律性差导致目前尚缺乏一个能全面解决裂缝精细描述与刻画的研究方法,在地下裂缝识别和裂缝参数定量表征方面都尚未形成完整的方法理论体系.本文由此拟从裂缝发育控制因素出发,对裂缝分类方案进行归类总结,最后就测井资料在裂缝定性识别和裂缝参数定量表征方面的应用做一综述,以期能弥补裂缝性致密砂岩储层测井评价的薄弱现状,并有助于裂缝空间分布预测的研究.     

鄂尔多斯盆地定边—志丹地区延长组致密砂岩储层裂缝测井识别

裂缝是影响致密砂岩储层高产及稳产的关键,目前,对致密砂岩储层裂缝定性识别与表征仍很困难.在对致密砂岩裂缝研究现状系统调研的基础上,以鄂尔多斯盆地定边—志丹地区延长组岩芯、成像测井、常规测井资料为基础,分析裂缝发育类型,利用岩芯和成像测井标定,明确裂缝测井响应特征,优选对裂缝响应敏感的测井参数,建立有效的裂缝测井识别方法.研究表明:(1)定边—志丹地区裂缝按成因分有天然构造裂缝、钻具诱导裂缝、井眼崩塌裂缝、应力释放裂缝,按角度大小分为垂直裂缝、高角度裂缝、低角度裂缝、水平裂缝;(2)常规测井系列中对裂缝反映灵敏的参数依次为微电极、八侧向电阻率、声波时差、自然伽马、自然电位、双感应电阻率、井径;(3)通过裂缝敏感测井参数,分别构建曲线变化幅度参数(FIA)、曲线变化率参数(FIG),进而构建裂缝识别综合指数(FFA),结合电阻率侵入指数,在此基础上,采用人工判识方法,排除泥质条带、钙质砂岩等岩性变化所造成的影响,最终确定裂缝可能发育段,裂缝综合识别率为80.6％,能够对致密砂岩储层裂缝进行识别和预测.     

流体饱和度对裂缝—孔隙岩石频变纵波速度及其各向异性的影响

流体饱和度会改变裂缝性储层的纵波速度,从而影响地层速度的频散特性及各向异性程度,导致储层地震响应特征复杂,储层预测多解性强,流体识别难度大.本文根据多相流体饱和裂缝性储层的特点,借助于Norris和KG模型,建立部分饱和裂缝-孔隙等效介质模型,给出频变地震波速度随流体饱和度变化的精确关系式.数值模拟结果表明,当气、水两相共存时,随着含水饱和度的增加,高频段纵波相速度逐渐增大,各向异性程度逐渐减小;低频段纵波相速度逐渐减小,各向异性程度不变;相速度频散及其各向异性程度逐渐增强.组合已有的孔隙弹性理论模型,对实验室人工裂缝-孔隙砂岩岩样的纵波速度进行拟合,计算得到的曲线与实验室测量散点值吻合度较高,表明组合模型在给定参数下的有效性.该研究能够为多相流体饱和裂缝性储层的地震响应特征分析奠定扎实的理论基础,为提高储层预测的确定性和流体识别的准确性提供可靠的理论依据.