大庆油田长垣地区萨零组横波速度预测方法研究

萨零组是大庆油田萨尔图油层组顶部发育的一个沉积单元,含油面积广,油气资源丰富。萨零组储层致密、物性差、一直未动用,为了对大庆油田长垣地区萨零组进行高质量勘探开发,急需开展萨零组储层横波速度预测方法的研究。根据萨零组在平面上的分布特征,将长垣地区由南到北分5个区块,以67口井Xmac测井曲线和全波声波测井资料为基础,采用最小二乘法,分别进行线性关系和二次多项式关系拟合,得到长垣地区不同区块的纵横波速度经验公式。线性关系拟合的相关指数比二次多项式关系拟合的相关指数小,二次多项式关系预测值更接近实测值,应用不同区块的经验公式可以预测出横波速度,弥补了萨零组横波速度资料少的问题,对于提高垂向应力解释精度、判断压后裂缝形态等方面具有参考价值。

利用机器学习与改进岩石物理模型预测页岩油层系横波速度

传统的横波速度预测方法包括经验公式法和岩石物理模型法。前者适用于岩石矿物组分相对单一的储层,且受区域限制等因素的影响,不具有普适性,预测精度较低。后者需要根据不同的实际情况选择合适的岩石物理模型,才能达到预期的目的。大多数机器学习横波速度预测方法基于纯数据驱动,数据集的质量和数量将直接决定横波预测模型精度,并缺乏充分的物理内涵。为此,基于深度神经网络(DNN)的方法,假设研究区储层波传播方程的数学形式已知,通过测井数据训练DNN得到未知的弹性参数,以确立目的层的波传播方程。利用平面波分析法得到相应的纵波、横波速度,实现神经网络与理论模型的结合。此外,针对传统Xu-White模型的不足,考虑随深度变化的孔隙纵横比,提出了改进横波速度预测岩石物理模型。利用研究区较丰富的测井数据,分别采用构建的DNN模型和改进横波速度预测岩石物理模型预测横波速度,并与传统的Xu-White模型预测结果进行对比、分析。结果表明,由DNN模型和改进岩石物理模型均可获得较高精度的横波速度预测结果,且前者的预测效果更好。

基于Scholte波频散特性的深海海底横波速度反演

深海环境下海水的声波速度是非匀速的,变速的海水会影响海底Scholte波的频散特性,为了提高利用Scholte波频散特性反演海底横波速度的精度,需建立速度连续变化的水平分层海水-分层海底(HLSLS)模型。本文基于波动理论推导HLSLS模型Scholte波频散方程和振幅深度方程。然后,基于南海海水声速剖面和实际海底弹性介质参数,分析深海环境海水速度变化对Scholte波频散特性的影响。最后,将方法用于南海深水OBS地震数据反演得到一条二维海底横波速度剖面,反演结果很好的指示了海底天然气水合物储层的分布。结果表明:深海环境下,利用海底OBS数据中的Scholte波反演海底浅层横波速度结构是可行的,南海实际深水OBS数据应用进一步验证了方法的准确性和实用性。

灰岩含水饱和度对纵、横波速度变化影响的实验研究

该实验是以灰岩作为试样,用超声岩石参数测定仪测量此试样在不同的含水饱和度下纵、横波传播的速度,获得了纵、横波速度和纵、横波速度比与含水饱和度的关系:①纯灰岩和泥质条带灰岩的纵波速度V_P与含水饱和度S_W之间成正比关系;②横波速度V_S与含水饱和度S_W之间成反比关系;③当灰岩试样饱含水时,V_P/S_S的值均大于2;④当灰岩试样饱含气时,V_P/V_S的值均小于2;⑤在试样含水饱和状态时,纯灰岩(孔隙率小)的V_P/V_S值大于泥质条带灰岩(孔隙率大)的V_P/V_S值。我们利用上述关系,可鉴别地层中的流体含量。对岩石固结程度差的地层,还可用纵、横波速度比与含水饱和度的关系划分出油、气、水层。

基于Xu-White模型横波速度预测的误差分析

在砂泥岩剖面中,基于Gassmann方程和Xu-White岩石物理模型,利用常规测井资料及实验室岩石物理数据进行横波速度估算.模型中考虑了泥质砂岩中基质性质、泥质含量、孔隙度大小和孔隙形状以及孔隙饱含流体性质对岩石速度的影响.综合分析了模型中砂、泥岩和孔隙流体弹性参数以及孔隙纵横比等输入参数的误差对预测横波速度精度的影响.数值模型试验表明,在Xu-White模型中采用变化的孔隙纵横比估算出的横波速度远远比采用固定孔隙纵横比估算出的横波速度准确.

密度与纵横波速度关系

用大庆地区４８口井的全波声波测井和密度测井资料建立了大庆地区密度与纵波速度、密度与横波速度经验公式．经５套文献数据和大庆、南阳、江陵等地实际测井资料检验证明，密度与纵波速度经验公式精度高于Ｇａｒｄｎｅｒ公式，并可看出误差的地区性差异；密度与横波速度经验公式无前人公式比较，但可看出其精度低于密度与纵波速度经验公式．建议在建立上述经验公式时，各地区最好根据本区资料确定经验公式中参数．如无本区公式可使用大庆经验公式．

岩石物理横波速度曲线计算技术

横波速度是地震勘探中的重要参数。针对实际生产中缺乏横波速度测井曲线资料,利用经验公式计算精确度不高的问题,通过对横波速度计算理论模型的研究分析,选择Biot-Gassman模型法,利用岩石矿物成分、流体成分、孔隙度及密度等测井曲线进行横波速度测井曲线的计算,并对横波速度计算技术和流程进行研究。在实际工区进行了横波速度曲线计算,计算结果与实测横波吻合程度较高,误差小于10%,该技术在储层和流体识别预测的应用中取得了较好效果。

叠前AVA广义非线性纵、横波速度反演

利用叠前 AVA地震资料反演地下介质的纵、横波速度 ,可以为地层岩性、储层物性及含油气性解释提供丰富的弹性参数信息。本文以 Aki和 Richards近似公式为基础 ,将最小平方问题转化为大型稀疏矩阵的求解问题 ,直接反演出纵、横波速度 ;根据建立的反演目标函数导出了广义非线性矩阵反演方程 ;噪声协方差矩阵和模型协方差矩阵的加入 ,使叠前反演稳定性增强 ;通过 AVA合成记录标定、AVA反演子波估算以及测井、构造层位信息的共同约束 ,有效地降低了反演的多解性问题。理论模型试算和实际资料处理结果均表明 ,该方法处理效果良好。

用瑞利面波资料反演中国大陆东部地壳上地幔横波速度的三维构造

利用中国大陆东部２１个台站的４３条面波大圆路径上瑞利面波记录的双台资料， 计算出双台间地震面波相速度频散，采用Ｔａｒａｎｔｏｌａ概率反演的方法求得相速度频散曲线的分 布，并由各处相速度频散曲线反演得到地壳上地幔的三维横波波速图像，进而得到中国东部 地壳上地幔的Ｓ波速度结构．结果表明：我国大陆东部地壳厚度总体上呈东薄西厚的趋势，以 １０５°Ｅ为界向西地壳厚度逐渐加深到５５ｋｍ以上，其中有一个北东向的ｈ形地壳厚度的坡度 带．豫西及晋南地区为相对薄地壳的地区．大别山地区和泰山附近地区地壳变厚，但秦岭地 区地壳不变厚．上地幔低速层上界面的深度在华北地区较浅，为８０—９０ｋｍ，在鄂尔多斯、四 川东部以及黔湘地区为１２０—１３０ｋｍ．扬子地块东部及华南褶皱系中、东部上地幔顶部速度 偏低使低速层的速度反差不明显．滇黔褶皱系的西部在２００ｋｍ以内的上地幔中未出现低速层。

基于修正Xu-White模型的碳酸盐岩横波速度估算方法

在许多实际地球物理资料中往往缺失横波速度信息,这给叠前地震属性分析和叠前地震反演均带来不利影响。如今针对碎屑岩地区的横波速度预测方法已日趋成熟,而针对碳酸盐岩地区的研究相对较少。本文基于经典Xu-White模型,从岩石物理角度构建出一种适用于碳酸盐岩的修正Xu-White模型;然后类比于Pick-ett、Castagna等建立的碳酸盐岩纵横波速度经验公式,建立了更适用于碳酸盐岩地区的经验公式;将该经验公式和修正Xu-White模型应用于实际碳酸盐岩地区的横波速度预测,对预测结果进行的对比分析证实,修正Xu-White模型具有更高的横波速度预测精度。

利用纯S波输入研究地震台站下方的横波速度结构

震中距在 5 0°左右的深源远震 ,直达波S波震相波列可以与其他震相波列分离 .在层状介质中 ,本文通过传播矩阵方法得到由S波从台下底层输入获得地面理论地震图的新方法 ,并由此拟合了河北省两个地震台短周期S波记录 ,获得台站下方横波速度结构 .结果表明 ,红山台下 1 3km和 2 4km左右有S波低速层存在 ,地壳厚度为 3 3 .9km ;涉县台下 1 8km和3 0km左右有S波低速层存在 .红山台下S波差异显著的 2个低速层夹持的高速层、较薄地壳及上地幔顶部低S波速度结构 ,与 1 96 6年邢台大地震有关 .考虑到S波速度对部分熔融体的敏感性 ,认为地壳S波速度结构可作为揭示强震深部背景的依据之一 .

横波速度预测方法

准确的横波测井速度是叠前地震反演和叠前地震属性分析的必要参数,然而实际生产中往往缺乏横波速度信息.采用经验公式往往精度有限,本文采用Biot-Gassmann低频速度模型,以及Pride公式建立起基质弹性模量与骨架弹性模量关系,证明了纵波速度大小随固结系数的增大而减小,因而可以通过迭代方式计算出合适的固结系数,进而得到横波速度大小.通过两个实例说明该方法能得到很高的预测精度.

横波速度计算方法与应用

横波速度可从地震横波数据或横波测井数据中获得,但这两种数据通常比较缺乏。本文探讨利用模型估算、测井约束反演和叠前波形反演等方法进行横波速度的计算,为岩石物理理论研究、地震正演模拟、地震反演分析及油气检测提供较可靠的横波速度资料。将本文总结方法应用于DY地区FSH3等井的实际资料测算,取得了良好效果。

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.

基于基质矿物模量自适应提取横波速度反演方法

鉴于运用Xu-White模型时基质矿物模量(体积模量和剪切模量)取值较为困难,本文通过引入干岩石泊松比(σdry),借助Gassmann-Boit-Geertsma方程,提出一种改进基质矿物体积模量的自适应提取方法。在提取基质矿物体积模量的同时,也提取基质矿物剪切模量,从而有效地解决了取值问题,使得利用Xu-White模型准确反演横波速度成为可能。实际资料表明,基于基质矿物模量自适应提取的横波速度反演方法,不仅可以保证基质矿物模量的取值精度,而且能够提高反演横波速度的精度,反演与实测横波速度的相对误差不超过7%,误差均值仅为1.389%。

估算地层横波速度的新方法

在无法由测井资料直接得出横波速度信息时，可将岩石当作由不同形状的孔隙、各种不同矿物成分及孔隙水组成的复合介质，参照Ｂｅｒｒｙｍａｎ散射模型的方法，计算复合介质的等效弹性模量，并据此计算其纵、横波速度。这样在已有由常规声波测井提供的纵波速度时，即可换算出横波速度。本文给出理论计算方法，并对这种方法进行了讨论。

基于等效弹性模量反演的横波速度预测方法

为了有效地解决常规的基于Xu-White模型的横波速度预测方法中基质矿物的弹性模量难以准确设定的问题,本文提出了一种新的基于等效弹性模量反演的横波速度预测方法。该方法首先设定单个测井深度点的干岩石的泊松比和基质矿物的等效体积模量的取值范围和初始值,然后采用两种不同的流体项计算方法从两个不同的角度对相同的流体项进行反演求解,反演出最优的干岩石的泊松比、基质矿物的等效体积模量和等效剪切模量,再采用基于简化的Xu-White模型估算横波速度。实例计算结果表明,文中方法以基质矿物的等效弹性模量为研究对象,通过减小目标参数的个数,有效地提高了横波速度估算的精度和可靠性。

岩石扩容过程中的体积应变与超声横波速度

通过对三轴实验中岩石体积应变与横波速度的分析,揭示了在各种试验环境中岩样的抗压强度大于体积应变最大值点的差应力,而体积应变最大值点的差应力大于横波速度最大值点的差应力,说明抗压强度前岩石扩容现象是肯定存在的。试验结果表明:不论应力应变曲线上的直线部分是否明显,都可以用检测横波速度最大值的办法确定岩石的应力门槛值;并建议对求岩石泊松比的常规方法有必要进行重新调整。

沁水盆地煤层气储层纵波、横波速度与地层压力关系研究

在山西省沁水盆地和顺地区煤层气有利区带,选择层位稳定的太原组15号煤层采集煤岩四十四块样品。在不同压力下测试煤样的超声波纵波、横波速度,分析压力对纵波、横波速度的影响及纵波、横波速度的相关性。实验结果表明,煤岩样的纵波、横波速度随着压力的增加而增大,煤岩样的纵波、横波速度与压力之间表现出较好的二次项相关关系;煤样纵波、横波速度受压力的变化影响大于顶板岩样;煤岩样纵波、横波速度之间具有较好的相关关系。对于地震勘探中应用纵波速度预测煤层气储层的横波速度具有实践指导意义。

利用背景噪声层析成像研究济南浅层横波速度结构

城市地球物理探测面临众多人文挑战,像城市交通、密布电网、参差楼群等,对应用不同方法进行数据处理分析提出了技术挑战,需要用创新的方式和技术进行城市探测。为探索和发展适用于城市地下空间资源开发利用的地球物理探测新技术,中国地质科学院地球深部探测中心第一次启动了城市地下空间勘查评价试点工程,并选择济南市作为试点城市,试验短周期密集台阵噪声层析技术,并取得了较好成效。获得的主要认识如下:(1)在非弥散场或非均匀噪声场源的人文干扰较为严重的城市区域,通过长时间的噪声信号的采集,可获得高信噪比的面波信号,因此密集台阵噪声成像技术适应于城市地下空间的背景岩层结构探测工作。(2)本次研究提取出了周期范围为0.2~1.5s的高信噪比面波信号,并取得与实际地质特征相一致的横波速度结构信息。(3)从横波速度结构特征来看,研究区300m以浅,主要岩性为灰岩且主要分布于研究区西侧,而侵入岩体主要分布于东侧,中间存在一个明显的分界面,指示存在一个近南北向的隐伏断裂。随着深度的增加,大面积的侵入岩体展布于深层,灰岩只在北侧局部有显现。总体来说,本项研究证明了密集台阵噪声层析方法能够适用于人文干扰严重的城市地下空间背景岩层结构探测,这一成果对认识研究区地下结构、地震防灾、工程应用具有重要指导意义。