致密砂岩气藏裂隙-孔隙型弹性岩石物理模板研究:以川西坳陷A区为例

相对于常规砂岩,致密砂岩在岩石物理性质、力学性质等方面具有明显差异,并呈现出很强的非均质性.岩石物理模型能将储层参数与地震特性信息联系起来,因此可以作为致密砂岩储层参数与地震特性信息转换的桥梁.常规的岩石物理模型通常只考虑单一因素(例如非均匀性,单一孔隙,单一尺度等),建立的岩石物理模板并不适用于致密砂岩.本文针对高饱和气、微裂隙发育、非均质性强的致密砂岩储层,利用Voigt-Reuss-Hill模型计算混合矿物的弹性模量,采用微分等效介质(DEM)模型描述含裂隙、孔隙岩石的骨架弹性模量,基于Biot-Rayleigh波动方程构建了岩石物理弹性模板,给出了致密砂岩储层弹性参数与物性的关系.基于测井数据和实验数据对岩石物理弹性模板进行校正,并将校正后的岩石物理弹性模板结合叠前地震资料应用于川西地区储层孔隙度与裂隙含量预测.结果显示,反演裂隙含量、孔隙度与储层试气报告、测井孔隙度基本吻合,表明该模板能够较合理地应用于致密砂岩储层孔隙度及裂隙含量解释中.     

基于深度信念网络的多采样点岩性识别

岩性识别是储层预测中的一个重要环节.一方面,传统的机器学习算法缺少特征自动提取的过程,且不能有效利用地震数据局部特征预测储层;另一方面,采用单一采样点作为输入,缺失相邻数据关联关系反映层位信息.针对此不足,本文以多个相邻采样点的地震数据作为输入和测井岩性数据作为输出,利用受限玻尔兹曼机(RBM)对多采样点地震数据进行特征提取,逐层堆叠受限玻尔兹曼机(RBM)构建深度信念网络(DBN),并采用随机梯度下降算法对误差进行反向传递学习,最终构建岩性识别模型.以多点地震数据为输入,利用该模型实现地层岩性识别.通过多种智能建模方法实验对比,证实了多个采样点作为输入,隐含利用了部分地层信息,有效地提高了岩性识别的精度.     

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.     

致密砂岩油气藏地震地质研究关键技术

致密砂岩油气藏在当前油气勘探开中占有重要地位.地震地质综合研究是此类油气藏勘探开发工作的重要组成部分.多数致密砂岩油气藏地表条件复杂,导致地震资料品质较差.油气藏岩性致密、低孔、低渗的地质特征导致地球物理异常微弱.这两个不利条件给地震地质综合研究造成了较大的困难.结合致密砂岩油气藏地震地质研究工作实践,本文对地震资料特殊处理、储层和特殊地质体地震预测与描述的关键技术进展及应用效果进行了阐述.面对黄土塬、山地等复杂地表采集条件和致密砂岩储层等特殊地质体地震地质研究的需要,介绍了高精度静校正、叠前多域去噪、地表一致性振幅补偿、小波变换提高分辨率处理技术及在鄂尔多斯盆地一些探区的应用情况.围绕致密储层等特殊地质体的地震预测与描述需求,着重介绍了致密砂泥岩地层岩石物理分析、煤系等特殊地层的地震属性分析与优化、致密碎屑岩储层反演、叠前地震资料流体检测、致密储层裂缝发育带地震预测和储层综合建模等关键技术在部尔多斯及川西探区实际应用中面临的具体问题、改进对策和实施效果.     

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.     

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.     

基于方位地震数据的地应力反演方法

在页岩油气藏的开发和勘探阶段,需要对储层进行水力压裂改造,形成有利于油气聚集和运移的裂缝.地应力是进行水力压裂改造的重要参数,能够决定裂缝的大小、方向以及分布形态,影响着压裂的增产效果,且最大和最小水平应力差异比（ODHSR,Orthorhombic Differential Horizontal Stress Ratio）是评价储层是否可压裂成网的重要因子.本文探讨了基于地震数据估算地应力的方法,以指导页岩气的水力压裂开发.首先,利用叠前方位地震数据反演得到地层的弹性参数和各向异性参数;其次,基于正交各向异性水平应力差异比近似公式,利用反演得到的弹性参数和各向异性参数估算地层的ODHSR;最后,选取某工区的裂缝型页岩储层的叠前方位地震数据对该方法进行实际应用.实际工区地震数据应用表明,基于叠前方位地震数据反演得到的ODHSR能够有效的识别储层中易于压裂成网的区域.     

三维地震属性及微地震数据在致密砂岩气藏开发中的综合应用(英文)

非常规资源如页岩气和致密砂岩气的开发,要求综合利用多学科的知识,以解决诸多工程问题来获得经济产能。不同类型数据如三维地震和微地震数据所揭示出的储层非均质性能,更深入全面地揭示储层特性并优化钻井和完井程序。本文研究中,首先利用三维地震曲率属性预测了储层局部应力方向及天然裂缝闭合状态,获得了储层非均质性信息及地质力学性质;利用蚂蚁体预测了储层裂缝网络以及利用曲率和蚂蚁体结合预测了潜在的影响水力裂缝延伸的压裂屏障。其次利用三维地震获得的上述信息指导压裂方案设计及施工参数调整。最后,综合三维地震解释结果和微地震成像结果解释了压裂施工过程中出现砂堵的原因,明确了致密砂岩储层水力裂缝延伸及天然裂缝开启闭合控制因素。     

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.     

多孔可变临界孔隙度模型及储层孔隙结构表征

碳酸盐岩、致密砂岩和页岩等储层具有孔隙类型多样、孔隙结构复杂和非均质性强等特征,属于典型的多重孔隙储层,孔隙结构表征是多重孔隙储层预测和流体识别的关键.现有的孔隙结构表征方法大多利用孔隙纵横比或者构建一种新参数来描述孔隙结构.岩石临界孔隙度模型是一种常用的岩石物理模型,具有一定的物理意义和地质含义.本文推导了岩石临界孔隙度与岩石孔隙结构(孔隙纵横比)之间的关系,进而利用极化(形状)因子建立临界孔隙度与弹性参数之间的关系,构建了能够包含多种孔隙类型的多孔可变临界孔隙度模型.利用多孔可变临界孔隙度模型由储层的弹性参数反演不同孔隙类型的体积含量.实验室测量数据和实际测井数据表明,多孔可变临界孔隙度模型能够适用于多重孔隙储层岩石物理建模和孔隙结构表征.     

多尺度裂缝综合预测应用研究（英文）

裂缝预测在致密油气、煤层气、页岩气等非常规油气勘探中起着十分重要的作用。本文将裂缝分成大(大于1/4波长)、中(1/4~1/100波长)、小(远小于1/100波长)三种尺度类型开展综合预测研究。基于多尺度岩石物理正演模拟技术,分析区分中等尺度裂缝的叠前方位各向异性敏感属性,结合地质、测井和地震属性大尺度裂缝预测方法和岩心薄片观测小尺度裂缝预测,形成了一套综合地质岩心信息、成像测井解释和地震信息的多尺度裂缝综合预测方法。该方法通过岩心裂缝描述和成像测井解释,分析得到裂缝发育控制因素,再通过应力场构造模拟,完成区域性大尺度裂缝发育控制因素研究。利用叠后几何类属性进行大尺度裂缝预测,结合叠前衰减属性进行中等尺度裂缝预测,以及岩性统计学反演和断层叠合结果,验证中等尺度裂缝与岩性、断层的对应关系,明确了中尺度裂缝成因。通过岩心电镜扫描,分析小裂缝发育状况,最后综合三类裂缝研究成果分析储层裂缝发育状况。通过对某实际工区灰岩储层的裂缝发育情况进行综合预测研究,结果表明文中提出的多尺度裂缝预测基础理论方法和多尺度裂缝预测技术流程,能够较好地解决裂缝预测的强非均质性、多尺度问题,综合地质、测井和地震多信息裂缝多尺度预测技术能够实现裂缝性油气藏的储层描述和甜点预测。     

改进的地震AVAZ裂缝弱度反演方法及其在致密砂岩储层中的应用

致密砂岩气储层具有低孔、低渗的特征,裂缝的存在可以提高储层的渗透率,同时裂缝是油气重要的储存空间和运移通道,裂缝发育也有利于水力压裂过程中裂缝网络的形成,裂缝预测可为致密砂岩气储层的开发和部署提供重要依据.地震振幅随方位角的变化可以提供储层中垂直裂缝的信息,本文针对HTI介质提出了一种改进的方位振幅差异反演方法,并结合岩石物理理论预测表征裂缝性质的裂缝弱度参数.常规的反演方法一般同时反演弹性参数和裂缝参数,改进的方位振幅差异方法引入一个参考方位,构建消除各向同性背景的方位振幅差异道集,仅反演与各向异性项相关的裂缝弱度参数,充分利用方位各向异性响应,提高裂缝识别的敏感性与裂缝参数反演的准确性.实际数据应用表明,方位振幅差异反演方法对裂缝参数预测的敏感性较常规方法有所提高,预测的裂缝弱度与测井渗透率曲线相吻合,并且与致密砂岩气储层产气性具有明显的相关性.因此,利用方位振幅差异方法预测裂缝分布及其发育程度可为致密砂岩储层含气有利区的识别与开发提供可靠的指标.     

测井及地震裂缝识别研究进展

测井及地震裂缝识别方法是解决裂缝预测难题的主要手段.通过大量的学术调研,对常用的测井和地震裂缝预测方法的原理及技术特点进行详细的分析,并说明其优劣性.在测井方法中,成像测井仍是目前最为可靠的裂缝识别依据,常规测井、三孔隙度比值法、侵入校正差比法和概率密度法容易实现、效果较好,且能够通过与地震反演的结合来预测裂缝的区域分布特征,横波测井和放射性测井效果较好,但资料难于收集,与数值统计分析相关的测井裂缝识别法局限于井点处的裂缝研究.在地震方法中,纵波各向异性应用最为广泛,且能准确得到裂缝的空间分布特征,叠前远近偏移距属性差法、相干体及倾角检测法、叠后融合属性法、多尺度边缘检测法及地震反演方法能够得到裂缝的分布特征数据体,但无法预测裂缝方向,构造应力场分析法经常用于预测某个地层界面构造缝的分布特征,横波与转换波裂缝预测方法受成本限制,VSP裂缝预测受横向延伸限制,均未广泛应用.     

应用叠前反演弹性参数进行储层预测(英文)

本文是利用叠前弹性参数反演结果进行致密性含气砂岩储层预测的一个实例研究。随着油气勘探开发的发展,叠前地震数据及其反演结果的应用研究已经广泛用于实际生产中。叠前地震数据的特有属性研究,不仅包括简单的AVO特性,还包括其他的弹性属性的变化特性。本文通过对含气砂岩岩芯弹性属性参数响应特征的分析,发现特定弹性属性参数或其组合可以作为流体检测因子。因此,可以利用叠前地震反演得到不同的弹性属性参数结果,进行储层解释和储层描述。该叠前反演方法是基于Zoeppritz方程的Aki—Richard简化公式建立起来的,根据测井数据和地质解释结果建立初始反演模型,反演的地震数据为叠前时间或深度偏移的共反射点道集数据,反演结果可以是不同的弹性属性参数及其组合。通过对一实际的致密性含气砂岩储层进行叠前弹性属性参数反演,并将反演结果与其它预测结果进行对比分析发现弹性属性参数λ和λρ, λ/μ,以及K／μ能够很好地预测含气储层,而且反演结果很好展现出储层中的含气特性。     

致密砂岩气储层的岩石物理模型研究

根据鄂尔多斯盆地苏里格气田以往实测和新测的共17口井51块岩样超声波实验数据,得到304组不同孔隙度和不同含水饱和度下对应的纵横波速度、泊松比等弹性参数.重新优选计算体积模量和泊松比与含气饱和度的关系,表明苏里格气田上古生界二叠系石盒子组盒8致密砂岩储层的模型与Brie模型(e=2)相似度最高.由此建立的苏里格气田储层岩石物理模型,更好的表征了致密岩石储层物理参数随含气饱和度变化规律,为该区储层预测提供了理论依据.致密储层岩石物理模型研究成果应用于苏里格气田多波地震资料气水预测中,实际例子表明该模型适用于该区的储层和含气性预测,并取得了较好的效果.     

川东北双庙场构造嘉二段储层综合预测

双庙场构造嘉二段储层以白云岩储层为主;白云岩储层物性较好,主要为裂缝-孔隙型储层,储集空间主要为晶间溶孔、裂缝.文中根据构造应力场理论、地震波频率衰减及裂缝检测理论,运用构造应力场数值模拟分析、裂缝各向异性属性分析、FVO分析、叠前弹性波阻抗反演及衰减属性分析等方法,充分利用现有的地质、钻井、测井资料和叠前、叠后地震数据,对双庙场构造嘉二段储层开展联合预测,搞清了裂缝发育与地层岩性、应力分布以及构造发育之间的关系,明确了裂缝的走向、密度及白云岩有利储层发育部位,预测了有利储层的分布范围.实际资料应用表明,用该套方法识别裂缝-孔隙型储层是有效和可靠的,可以检测出有利的储层发育带.     

基于核Fisher判别的碎屑岩储层流体识别

流体识别是致密碎屑岩储层预测中的难点之一.本文把核Fisher判别分析用于致密碎屑岩储层流体识别,首先较全面的介绍了核Fisher判别分析理论基础,再利用测井属性参数计算出弹性属性参数,并将这两类参数作为特征变量,最后进行核Fisher判别分析建模和致密碎屑岩储层流体识别.四川盆地XC地区致密碎屑岩储层流体识别结果表明,对致密碎屑岩储层中的气层和气水同层两类线性不可分的样本数据,使用核Fisher判别分析均能实现分离,说明该方法在识别致密碎屑岩储层流体识时准确率高,具有很好的应用前景.     

基于可变临界孔隙度模型的致密砂岩储层参数地震反演方法

储层参数地震反演是通过地震观测数据定量评估储层物性及含油气性的重要途径.中国西部致密砂岩油气分布范围广泛,具有巨大的勘探开发潜力,但其孔隙结构复杂,储层参数的定量预测难度较大.本文提出了一种基于可变临界孔隙度模型的储层参数地震反演方法.为有效描述储层的复杂孔隙结构,本方法将临界孔隙度作为变量,使其具有随深度变化的特征,以表征复杂孔隙结构,进而提高致密砂岩储层岩石物理建模的精度.此外,为直接从观测地震数据反演储层参数,结合岩石物理模型和地震反射系数方程建立正演算子;基于贝叶斯框架构建反演问题,采用混合高斯模型构建储层参数先验约束,用以描述储层的岩性(相)差异特征;基于临界孔隙度、泥质含量与孔隙度的统计关系,结合快速模拟退火算法,在迭代优化中使临界孔隙度与储层参数交替更新,用以提高反演结果稳定性.选用中国西部四川盆地某工区实际资料,对本方法进行应用测试与验证,结果表明本方法对于含气储层具有良好的指示性,相比常规固定临界孔隙度方法,本方法可以有效提升反演结果准确性.     

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.     

裂缝性储层孔隙指数、饱和度及裂缝孔隙度计算研究

裂缝性储层的裂缝孔隙度、饱和度和孔隙指数等参数的计算一直是测井界亟待解决的难题,它直接关系到对裂缝性储层的发育程度、含油气性、储量规模等方面的评价,前人已在这些方面做了大量的研究工作,但仍需进一步提高和深化对裂缝性储层参数计算的认识.基于考虑裂缝倾角和裂缝曲折度问题的Aguilera孔隙指数计算模型,研究了裂缝性储层孔隙指数的变化规律,研究表明裂缝性地层的孔隙指数受裂缝倾角、岩石总孔隙度、裂缝孔隙度和裂缝曲折度影响大.单组系裂缝性储层饱和度的计算采用将复合系统的孔隙指数代入阿尔奇公式的方法来计算,计算结果与目前国内仍广泛使用的基于串、并联关系建立的双重孔隙饱和度模型计算结果存在较大差别.对比分析了利用成像测井和三种基于双侧向资料的裂缝孔隙度计算模型计算的裂缝孔隙度,表明不同裂缝孔隙度模型计算的裂缝孔隙度大小差别较大.基于双侧向的裂缝孔隙度计算模型只适用于特低孔或致密地层,在由非裂缝因素引起的电阻率降低段使用该模型计算裂缝孔隙度时会出现错误,引入校正系数可拓宽模型的使用范围.