基于黏弹性Chapman-Kelvin模型的裂缝储层频变AVAZ反演研究

为了在地震资料和裂缝储层特征之间建立联系,对裂缝储层采用了等效介质模型.而传统的等效介质模型未充分考虑非完全弹性介质理论和基于频变各向异性理论的双相或多相流体假设,也不能对实际裂缝储层中的地震波频散和衰减现象提供准确合理的解释,并且储层参数的反演研究对裂缝储层的定性预测和定量描述举足轻重.为此,本文首先根据所提出的黏弹性Chapman-Kelvin动态等效介质模型,该模型考虑了耦合的双相流体假设、黏弹性理论、喷射流以及斑块效应,并在此基础上分析了裂缝储层参数（主要为裂缝密度、裂缝长度、孔隙度和含水饱和度）对地震波频变特征的影响.然后基于黏弹性Chapman-Kelvin模型与Schoenberg和Protazio概括的Zoeppritz方程所计算出的频变反射系数,分析了反射PP波和PS波的频变AVAZ（Amplitude Versus Angle and Azimuth）特性和PP波频变反射系数与裂缝储层参数的关系.同时考虑到发生地震频散时,反射系数和频率产生关系,构建了在角度、方位和时间域内的新型正演方程.最后,基于PP波频变反射系数对裂缝密度、裂缝长度、孔隙度和含水饱和度的变化有较好的敏感性特点,进行了两种反演方法研究：其一是基于贝叶斯理论直接反演方法,其中以对数绝对范数作为似然函数和高斯分布,即L2范数度量作为先验约束;其二是基于频变反射系数的MCMC（Markov Chain Monte Carlo）随机反演方法.通过频变AVAZ进行裂缝储层参数的反演研究,结果表明,MCMC随机反演方法在缺失先验的储层参数信息时,反演结果的不确定性较强.当存在有效且足够的先验信息时,反演结果的可靠性进一步提升.而基于贝叶斯理论直接反演方法,则显示出基于频变AVAZ来区别大尺度裂缝和微尺度裂隙的潜力.

     

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.     

改进的AVAZ方法在裂缝型储层预测中的应用研究

对于裂缝型油气藏,基于叠前方位角地震数据体,利用AVAZ方法进行裂缝属性预测是目前较为有效的裂缝描述手段,然而,由于地震数据通常为窄方位采集,使得不同方位角数据覆盖次数差异较大,导致各方位振幅能量分布不均,最终造成裂缝属性预测中产生趋势性误差。振幅归一化处理技术应用到现有的AVAZ方法中,该方法能够有效地降低因数据采集所造成的趋势性误差,预测结果会更为真实、可靠。在实际油田的应用中,振幅归一化技术显著改善了AVAZ方法对裂缝属性预测的准确性,取得了较好的效果。     

裂缝型储层地震检测方法综述

裂缝型油气藏在新增储量中占有越来越大的比重.准确预测裂缝发育带是评价裂缝型储层的前提,更是裂缝型油气藏提高勘探效率和开发水平的关键.本文介绍了裂缝型储层的理论介质模型;重点研究了国内外较成熟的裂缝型储层地震检测方法,如纵波振幅、速度、旅行时、和波阻抗检测,横波检测以及多波多分量检测等地震技术.纵波资料对裂缝的敏感度不够,而横波资料勘探难度大,成本高.目前,在进行裂缝型储层检测时,比较普遍使用包含有纵、横波信息的转换波勘探,尤其在海上勘探方面,已经进入商业化应用阶段.然而,地震检测方法也有其自身的缺陷,我们需要综合分析岩芯露头、测井、以及VSP资料,才能更有效地预测裂缝型储层.     

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.

     

页岩油气储层微裂缝发育强度地震预测方法研究

实际勘探表明页岩储层中往往背景呈现出很细的水平层理,垂直裂缝出现在多组页岩细层中,这种裂缝储层结构不能用传统的HTI模型来准确描述,但是可以用正交各向异性介质很好的描述.因此,本文开展正交各向异性介质裂缝预测方法研究.首先,简化正交各向异性介质反射系数近似表达式;其次,从理论角度分析椭圆拟合方法的局限性,以及不同裂缝流体类型填充时正交各向异性介质AVAZ属性受垂直缝、水平缝和流体指示因子的影响,分析对裂缝发育强度敏感的AVAZ属性;最后,针对页岩油储层和页岩气储层分别建立预测微裂缝发育强度的方法,并在页岩油气储层进行了应用测试.理论分析和应用测试结果表明新方法提高了页岩储层微裂缝发育强度的预测精度.     

面向AVAZ反演的解释性处理技术在裂缝预测中的应用

由于地震采集观测系统的限制以及资料处理方位保幅性要求的缺失,基于叠前AVAZ反演的裂缝预测准确性和精度常常无法得到保障.以典型的碳酸盐岩裂缝型工区为例,从叠前地震道集出发,形成了面向AVAZ反演的解释性处理关键技术流程：振幅照明补偿、时差二次校正、抛物线Radon滤波、方位角度道集的筛选.研究成果表明：经过解释性处理后的道集克服了不均匀观测系统的方位角-偏移距限制,保证了主要同相轴之间的方位能量关系,提高了道集整体纵横向的信噪比,满足了叠前AVAZ裂缝预测的需求.反演结果与井中FMI曲线对比显示：裂缝各向异性强度与裂缝方位的吻合率都超过85%,显示了方法技术的有效性和正确性,这也为类似油气藏的裂缝预测提供了指导和借鉴意义.     

基于非饱和多孔隙介质BISQ模型的储层参数反演

Biot流动和喷射流动是含流体多孔隙介质中流体流动的两种重要力学机制．文中基于同时包含这两种力学机制的非饱和多孔隙BISQ模型,利用小生境遗传算法实现了储层参数(孔隙度、渗透率、含流体饱和度等)的反演．结果表明,本文方法在储层参数的反演过程中目标函数收敛快、且具有较强的抗“噪声”干扰性能,当观测噪声ε≤5%时,储层参数的反演精度很高．最后,通过实测数据的反演应用验证了该方法处理储层参数反演问题的有效性和非饱和BISQ模型的准确性．     

基于双相介质简化传播方程的储层参数反演方法

双相介质的传播方程可同时考虑孔隙流体与骨架结构,但因为传播方程较为复杂,难以直接用于储层参数反演.通过推导公式对其进行了简化,将双相介质反射透射方程退化近似为储层参数方程,验证了简化方程的精确度,分析了主要储层参数的影响,并利用最小二乘方法对储层参数进行了反演.数值实验和实际资料表明,利用此简化传播方程进行反演方法可行...     

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.     

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.     

一种新的三维速度结构反演模型参数化方法

本文针对三维速度反演问题中的一个重要步骤——模型的参数化作了探讨和研究,提出了一种新的参数化方法.同以往采用的矩形分块或划分网格点的方法不同,将待求扰动场按其空间频率展开,反演各阶频率系数.从三维傅氏级数理论出发,导出了一个简明且便于计算的三维空间频谱展开公式,并从理论上分析了在空间域内离散模型和空间频率域内离散模型的不同之处. 理论分析表明,在空间域内采用过参数化离散模型来反演,会在所得到的解中混入人为的虚假结构,从而使反演解发生畸变.采用在频率域内离散模型的频谱参数化方法反演,可以有效地避免这一点.频谱参数化方法也使得我们可以过参数化（over-parameterization）离散模型,便于最大程度地从资料中提取正确信息,对模型的分辨程度完全取决于观测系统的分辨能力.这种方法在得到稳定的反演解的同时,还可得到观测系统在空间三个方向上的分辨率.数值模拟实验结果证实了以上结论.     

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.

     

一种新的三维速度结构反演模型参数化方法

本文针对三维速度反演问题中的一个重要步骤--模型的参数化作了探讨和研究,提出了一种新的参数化方法.同以往采用的矩形分块或划分网格点的方法不同,将待求扰动场按其空间频率展开,反演各阶频率系数.从三维傅氏级数理论出发,导出了一个简明且便于计算的三维空间频谱展开公式,并从理论上分析了在空间域内离散模型和空间频率域内离散模型的不同之处. 理论分析表明,在空间域内采用过参数化离散模型来反演,会在所得到的解中混入人为的虚假结构,从而使反演解发生畸变.采用在频率域内离散模型的频谱参数化方法反演,可以有效地避免这一点.频谱参数化方法也使得我们可以过参数化（over-parameterization）离散模型,便于最大程度地从资料中提取正确信息,对模型的分辨程度完全取决于观测系统的分辨能力.这种方法在得到稳定的反演解的同时,还可得到观测系统在空间三个方向上的分辨率.数值模拟实验结果证实了以上结论.     

基于球缝模型优化反演的裂缝储层评价新方法

裂缝型储层评价是复杂油气田评价的难题之一, 而且, 针对裂缝型储层的勘探需求也在日益增加.本文将裂缝型储层中的裂缝归纳为裂缝与孔隙两个基本类型, 然后, 叠加裂缝与孔隙, 在不同尺寸的配置关系下形成球缝模型.根据球缝模型提出孔隙结构参数的寻优方法, 结合现有的反演算法, 形成针对核磁测井回波的优化反演算法, 基于优化反演结果可获取裂缝均值宽度、孔隙半径、分选系数、峰态和其他孔隙结构参数.对比分析孔隙结构参数与储层品质因子及油气产量之间的关系, 可以发现孔隙结构参数与储层品质因子具有很好的相关性, 与储层测试产量也有良好的相关性.对比结果说明, 基于球缝模型反演的储层孔隙结构参数, 对于裂缝型储层的物性具有很好的刻画效果.因此, 本文的研究成果对于提高裂缝型储层的评价质量具有潜在的应用前景.

     

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.

     

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Ifluid(1)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.     

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.     

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.

     

大地电磁二维层状模型参数化反演

本文针对目前二维反演存在求解参数过多和求其偏导数困难的两个问题，在近年来关于连续介质二维大地电磁测深资料快速反演的理论基础上，对二维层状模型反演的目标函数，进行线性近似，采用加权法来近似计算二维模型参数的偏导数。从而实现比较快速的二维层状模型的参数化反演。理论模型的反演试验表明，反演迭代可以较快地以足够的精度拟合视电阻率和相位资料，并收敛接近理论模型。