叠前各向异性系数反演及在裂缝预测中的应用

宽方位地震资料波场正演响应特征表明：地震纵波在地下地质体中传播时,反射系数在不同的方向具有明显的方位各向异性特征。利用方位各向异性进行裂缝预测已经成为国内外的研究热点之一。本文通过地震纵波随方位变化的正演响应特征分析,结合Bakulin等提出的含流体裂缝各向异性参数之间的相互关系,对Rüger公式进行了近似简化,推导了裂缝型储层含流体情况下,可以用于表征裂缝发育的各向异性参数γ与反射系数之间的表达式,提出了一种基于各向异性参数反演的裂缝预测方法。通过理论模型和实际资料应用证明了方法的有效性和适用性,为应用宽方位叠前地震资料进行裂缝预测提供了一种可行的方法技术。     

基于横波分裂的转换波各向异性分析技术及应用

当横波不平行也不垂直穿过裂缝时,会发生横波分裂现象。这里基于横波分裂理论,采用二维分量旋转方法进行转换波分裂分析。为了得到地层裂缝信息,提高宽方位转换波径向分量成像质量,利用宽方位转换波的径向和横向分量资料,完成了多层裂缝介质的各向异性分析。在此基础上,还完成了转换波方位各向异性校正研究。首先,利用分量旋转方法求出第一裂缝介质层的各向异性方向、快慢横波时延等参数;然后,将快、慢横波时延应用于慢波数据进行慢波时延补偿;最后,根据第一层的方位角将快波和补偿后的慢波旋转回原来的径向和横向分量方向。这样,就完成了第一裂缝层的各向异性分析,同时还得到第一层的裂缝方向、裂缝密度、补偿后的径向分量等数据。依此类推,进行以下裂缝层的各向异性分析。该转换波各向异性分析技术已应用于川西XC气田的宽方位三维三分量地震数据处理,不但得到了裂缝参数,而且还消除了宽方位转换波的方位各向异性影响,提高了转换波径向分量的成像质量。     

纵波AVOA垂直裂缝参数反演与运用

包含定向排列的垂直裂缝性储层,可用具有水平对称轴的横向各向同性介质(HTI介质)来描述。通过分析HTI介质的描述和介质中纵波的动力学性质振幅随观测方位角和入射角的变化,给出运用HTI介质中纵波的AVOA特征反演裂缝的拟各向异性系数Gani,以及方位相角Φsym等参数的方法。对一个二层HTI介质模型和实际的宽方位纵波资料进行裂缝参数的反演。数值实验和实际资料的反演结果及分析表明,该方法是可行的。     

基于模拟退火粒子群优化算法的裂缝型储层各向异性参数地震反演

发育垂直定向排列裂缝的地下岩石可等效为具有水平对称轴的横向各向同性（horizontal transverse isotropic,HTI）介质。针对HTI介质模型,本文研究了裂缝型储层的各向异性参数地震振幅随方位角变化（amplitude variations with azimuth,AVAZ）的反演方法。首先,在地震AVAZ反演流程中,提出采用模拟退火粒子群优化算法实现裂缝型储层各向异性参数反演。之后,通过理论模型测试,验证了基于模拟退火粒子群优化算法的地震AVAZ反演的有效性。最后,将反演方法应用于四川盆地龙马溪组页岩气储层实际方位地震数据;在反演之前先利用傅里叶级数方法估计裂缝方位并对实际数据进行方位校正,以提供更准确的输入数据;通过计算得到的P波、S波各向异性参数可用于评价裂缝发育程度。反演结果表明,研究区域构造顶部裂缝较发育,与地质基本理论一致,验证了反演方法的合理性。     

基于各向异性AVO的裂缝弹性参数叠前反演方法

基于各向异性理论,将具有水平对称轴的高角度裂缝介质等效为HTI介质。首先,通过分析HTI介质反射界面的纵波反射系数公式,研究裂缝介质振幅随偏移距和方位角的变化特征,探索了方位各向异性介质弹性参数和各向异性参数的叠前反演方法。其次,为更好地估测介质的弹性参数:纵波阻抗IP、横波阻抗IS以及各向异性梯度Γ,对反射系数近似式进行了简化,同时对简化公式的精度进行了对比分析。最后,选取2D逆掩断层模型,利用褶积公式制作不同方位的合成地震道集,并对合成地震道集添加随机噪声(信噪比为2∶1),将其应用于方位AVO叠前反演算法试算中。结果表明,当信噪比为2时,方位AVO叠前反演所得纵波阻抗、横波阻抗及各向异性梯度的估测值与模型真实值基本吻合,而且估测值能够较准确地反映原始模型的地层特征,验证了方位AVO叠前反演算法的准确适用性。     

复杂碳酸盐岩储层裂缝预测方法对比性研究

围绕着复杂碳酸盐岩储层裂缝的预测方法,以普光地区嘉陵江组为例,在统计研究区裂缝发育规律的基础上,分别利用构造曲率法、纵波宽方位各向异性法和有限元法对裂缝进行预测,比较各个方法预测结果和适用条件。对比结果表明:曲率法基于几何学理论,可以定性的分析裂缝发育强度,无法预测裂缝方位,该方法适用于基础资料较少、构造简单、褶皱发育的地区;纵波宽方位各向异性法是地球物理法预测裂缝的首选方法,可以直接反映有效裂缝的方位和密度,但是该方法适用于倾斜裂缝和高角度裂缝发育区,对地震资料质量和处理要求较高;有限元数值模拟法从正演角度再现了裂缝形成过程,计算分析裂缝的发育强度和方位,该方法需要对研究区裂缝形成机理认识充分,预测结果的精度取决于模型的精细程度。      

利用纵波AVA进行裂缝储层和流体识别

裂缝储层的地震响应表现为各向异性,描述裂缝物理特征参数正柔量和剪切柔量是裂缝密度函数。含气裂缝和含油、水裂缝的剪切柔量相等;而含气时,正柔量不为零,含油、水时,正柔量为零。横波分裂能反演裂缝密度和方位,但是不能指示裂缝中流体类型。近年来,纵波速度和振幅的方位特征检测裂缝得到了广泛应用,这里根据线性滑动模型建立了描述裂缝物理特性参数和各向异性参数之间的关系,分析了流体类型识别的可行性,并利用多方位角纵波AVO反演各向异性参数和柔量参数,以此来预测裂缝中流体类型。     

基于OVT域五维道集碳酸盐岩叠前裂缝预测技术

塔里木盆地碳酸盐岩缝洞储层发育,油气产量突出。多年研究表明尺度较大的洞穴、孔洞储层发育规律尚能确定,但是对于尺度较小的裂缝,发育规律难以确定。基于OVT域五维地震数据包含偏移距和方位角信息,可有效实现方位各向异性研究,提高裂缝预测精度和准确性。基于椭圆拟合的纵波各向异性裂缝预测技术是应用较广的一种方法,对不同方位角振幅、频率、纵波阻抗等信息进行椭圆拟合从而确定裂缝走向和发育密度,该方法未能充分考虑数据中的弹性信息。基于各向异性反演的叠前裂缝技术对不同方位角数据进行弹性参数反演, Thomsen各向异性参数估计,在HTI介质中利用傅立叶级数展开求取反应各向异性特征的B1参数,进行裂缝预测。将该方法在塔里木盆地A区块展开应用,裂缝预测效果明显。     

分方位马尔科夫链叠前地质统计反演在Q区块碎屑岩薄储层预测中的应用

Q区块目的层为砂泥岩薄互层,常规方法预测的储层精度不能满足油田时下的需求。通过调研,认为薄互层具有各向异性,“两宽一高”地震数据的出现,为各向异性解释提供了数据基础。通过理论分析,采用分方位马尔科夫链地质统计反演预测储层展布规律。该方法将马尔科夫链转移概率与贝叶斯遗传概率相结合,利用地震波组特征进行约束,同时,方位信息的加入为储层预测精度的提高提供了选项。突破了以往只在碳酸盐岩及基岩各向异性反演的认知限制,使碎屑岩薄储层中的各向异性得以体现。通过理论与实践结合,证实了优势方位的储层预测精度优于其他方位。     

基于岩石物理模型的页岩储层裂缝属性及各向异性参数反演

针对富有机质页岩储层复杂的矿物组分与微观孔缝结构,本文提出基于岩石物理模型和改进粒子群算法的页岩储层裂缝属性及各向异性参数反演方法。应用自相容等效介质理论与Chapman多尺度孔隙理论建立裂缝型页岩双孔隙系统岩石物理模型。开发基于岩石物理模型的反演流程,引入模拟退火优化粒子群算法解决多参数同时反演问题,反演算法能够避免陷入局部极值且收敛速度快。将本文方法应用于四川盆地龙马溪组页岩气储层,反演得到的孔隙纵横比、裂缝密度等物性参数和各向异性参数与已有研究结果一致,能为页岩储层的评价提供多元化信息。     

YD高密度三维区沙四段灰岩有利储层地震预测

YD断裂带油气富集,新近系岩性体勘探空间大,但是勘探程度较低,制约勘探效率的主要原因是储层非均质性强,分布规律复杂,同时受地震资料及常规地震预测技术的限制,岩性体有利储层地震预测难度大。基于YD地区高密度三维方位地震资料,开展了沙四段灰岩有利储层地震预测研究工作,首先利用方位地震属性的差异性,预测储层裂缝分布;然后利用基于各向异性参数反演的储层预测技术,描述储层的各向异性特征;最后联合两种地震预测技术结果,以储层裂缝分布预测为主,以储层各向异性特征作约束,综合描述研究区沙四段灰岩储层裂缝发育程度,提高了沙四段灰岩有利储层地震预测精度。     

近垂直定向分布裂缝的各向异性梯度地震反演方法研究

各向异性梯度可以预测裂缝型储层,利用宽方位地震数据可以更好地反演各向异性梯度.为了克服地震反演方程条件数太大、反演结果不稳定的难题,常规反演都是对反演方程做加法,如加入高斯分布、柯西分布等数学约束和测井低频约束,但是各向异性梯度测井信息不易获取,难以对反演方程做加法.因此这里提出了对反演方程做减法的反演方法,该方法分为...     

分方位马尔科夫链叠前地质统计反演在Q区块碎屑岩薄储层预测中的应用

Q区块目的层为砂泥岩薄互层,常规方法预测的储层精度不能满足油田时下的需求。通过调研,认为薄互层具有各向异性,"两宽一高"地震数据的出现,为各向异性解释提供了数据基础。通过理论分析,采用分方位马尔科夫链地质统计反演预测储层展布规律。该方法将马尔科夫链转移概率与贝叶斯遗传概率相结合,利用地震波组特征进行约束,同时,方位信息的加入为储层预测精度的提高提供了选项。突破了以往只在碳酸盐岩及基岩各向异性反演的认知限制,使碎屑岩薄储层中的各向异性得以体现。通过理论与实践结合,证实了优势方位的储层预测精度优于其他方位。     

页岩气地震识别与预测技术

依据页岩气的地质特点及当前地震勘查技术的水平,指出地震在识别和追踪页岩储层空间分布（包括埋深、厚度以及构造形态）方面具有明显的优势;综合利用测井及地质资料,对页岩储层有机质丰度、含气性等参数进行解释及优选敏感的地球物理参数,进而建立储层特征与地震响应的关系,以此反演预测页岩气储层有利区;运用相干与曲率等属性分析技术、宽方位甚至全方位地震各向异性分析技术、叠前反演技术、横波分裂技术等,可解决储层裂缝和岩石力学特征问题,直接为钻井和压裂工程技术服务;与压裂技术配套发展的微地震监测技术,可实时提供压裂过程中产生的裂缝位置、方位、大小以及复杂程度,并对储层改造方案的有效性作出准确评价。     

多方位网格层析成像技术及应用效果

在宽/全方位三维地震速度建模过程中,需要考虑速度方位各向异性的影响。多方位网格层析成像技术可以利用介质的速度方位各向异性特征进行速度迭代,进而提高速度模型精度,其相应的偏移成像精度也更高,得到的地下信息更可靠。多方位网格层析成像技术是宽/全方位三维地震速度建模技术中比较实用的一项技术,它既可以考虑宽方位资料速度方位各向异性的影响,又可以在建模成本和进度上进行较好地控制。从应用该方法的效果看,速度模型的精度得到进一步提高,成像效果好,地下信息更符合实际地质情况。     

济阳坳陷罗家地区各向异性页岩储层全波场地震响应模拟及分析

济阳坳陷罗家地区页岩储层的固有各向异性及水平层理发育使得储层呈现VTI（vertical transversely isotropy）各向异性,而VTI各向异性背景下垂直裂缝的发育使得储层进一步呈现等效正交各向异性特征。本文以正交各向异性介质作为罗家页岩油储层模型,在岩石物理建模中应用Backus平均理论将测井尺度的VTI各向异性粗化至地震尺度,并利用Schoenberg理论在VTI各向异性背景中引入垂直裂缝,进而得到正交各向异性等效介质模型,同时考虑裂缝尺度和流体填充等因素。之后,应用各向异性反射率法进行全波场地震正演模拟,计算正交各向异性页岩油储层AVAZ（amplitude versus azimuth）响应,通过振幅的方位特征进行储层裂缝识别。计算结果表明,PP波、PSV波和PSH波方位振幅响应各不相同,且方位振幅分布图的拟合形状可反映裂缝的发育方向,为页岩油储层中裂缝的地震识别提供依据。     

OVT域处理技术在沁水盆地深部煤层气勘探中的应用

沁水盆地中东部煤层埋深大（大于1 000 m）、煤储层薄且煤层各向异性强,构造褶皱强烈、小构造及裂隙发育,煤体结构破碎等,为提高本区薄煤储层、小断裂、裂缝成像精度及满足岩性解释的需求,开展了宽方位三维地震勘探。为了充分发挥宽方位地震数据的优势,在处理中引入先进的OVT域处理技术,通过道集分选、OVT域五维插值、OVT域叠前时间偏移、方位各向异性校正等关键技术,获得了高分辨率、高保真度的地震数据;在解释中充分利用OVT处理形成的全方位和分方位地震数据。实现了深部含煤地层及其断层、陷落柱、挠曲等微小构造的精细刻画,提高了构造解释的精度及准确性,同时为叠前反演和各向异性研究提供了基础资料,为后期煤层气勘探开发部署提供了技术保障。      

基于方位相交的纵波AVA数据运用SVD反演HTI介质裂缝密度

裂缝密度是定量预测裂缝性储层的重要参数之一。Varela利用方位角上的反射系数,运用SVD方法反演HTI介质裂缝密度。笔者将不同方位角测线中两两相交测线的反射系数做差,对反射系数差值运用SVD方法反演HTI介质裂缝密度,各向异性参数在做差后的反射系数中具有更显著的作用。笔者首先针对2种方法的基本原理进行了阐述,然后进行数值计算,并对反射系数存在随机扰动情况下2种方法的反演结果进行对比,最后对笔者提出的改进方法进行稳定性分析。反演结果显示：噪声较小时,2种方法的反演结果都接近真实值,然而当增大噪声时,改进的方法比原方法反演结果更好,因此改进的方法比原方法更具有抗噪能力;随着相交测线夹角的增大,改进的方法受随机扰动影响的稳定性增强,在方位正交时受随机扰动的影响最小;纵波高信噪比AVA数据越多,反演的结果越稳定。     

基于梯度法和L-BFGS算法的探地雷达时间域全波形反演

探地雷达全波形反演充分利用雷达波场的运动学和动力学信息,来反演地下介质电导率和介电常数等参数,这里从TM模式下的麦克斯韦方程组出发,利用单轴各向异性(UPML)吸收边界条件,进行雷达波场时域有限差分正演模拟,给出了电导率和介电常数梯度方向的求取方法,并以步长为自变量通过求取目标函数为极值的方式来确定最优步长。从反演结果可以看出,对于单参数反演,无论是电导率还是介电常数,反演结果都十分接近于真实模型;对于双参数同时反演,反演结果的异常体形态接近于真实模型,但是由于电导率和介电常数之间的耦合影响,使在数值上相比单参数反演得到的反演结果较差;考虑到近似Hessian矩阵中的非对角块元素能够反映不同参数之间的相互作用,因此在双参数同时反演时对比了梯度法和L-BFGS算法,结果显示,利用L-BFGS算法可以更好地解决电导率与介电常数之间的耦合影响。     

针对储层裂缝检测的三维P波地震采集设计参数分析

理论和实践表明,垂直定向排列的裂缝能够诱导方位各向异性,三维P波地震是一种经济有效的裂缝勘探方法。合理的三维勘探有利于从三维地震数据中提取和增强有效的属性参数,来表征方位各向异性,达到检测和预测储层裂缝的目的。这里通过综述目前常用的纵波裂缝检测技术,结合部分实际数据,总结了三维P波采集方案设计的一些基本原则,为储层裂缝检测提供了野外设计方面的参考。