裂缝密度反演的页岩储层地应力地震预测方法及应用

页岩储层地应力地震预测法通常运用弹性参数计算水平应力差异比(DHSR),但是存在不足:一是预测方程中含有各向异性参数(裂缝柔度),不容易求取,造成地应力预测难度较大;二是预测方程中的杨氏模量、泊松比等参数是由间接反演求取的,精度较低,难以满足页岩气地质工程一体化的要求。为此,提出了基于裂缝密度反演的页岩储层地应力地震预测方法。建立了基于杨氏模量、泊松比和裂缝密度的纵波方位各向异性AVO方程直接反演弹性参数,推导了由泊松比和裂缝密度表示的DHSR公式。根据井数据进行页岩储层各向异性岩石物理建模,并开展叠前方位各向异性反演,利用反演的泊松比和裂缝密度估算DHSR,运用DHSR评价页岩储层的地应力特征。应用实例表明:DHSR越小,水力压裂会产生不同方向的正交复杂裂缝网,可以更好地改造储层的物性和渗流通道,储层改造体积越大,越利于储层压裂;DHSR越大,水力压裂会产生平行于水平最大主应力的非正交平面裂缝,形成孤立裂缝,不利于体积改造。同时,DHSR预测结果与现有的测井地应力计算、压裂监测及产量测试等结果的一致性很高,并且符合地质认识,说明了所提方法的有效性和可靠性。

页岩气储层纵横波叠前联合反演方法

杨氏模量与密度乘积(Eρ)能够突显页岩气储层的异常特征,泊松比能够指示储层的含流体性.与常规叠前弹性参数反演相比,基于Eρ、泊松比和密度的叠前纵横波联合反演可以获得更加精确的弹性参数,为页岩气储层识别和流体预测提供可靠的依据.首先,推导了基于Eρ、泊松比和密度的纵波和转换波反射系数近似方程,利用典型模型对新推导的反射系数方程做精度分析,当入射角小于30°时,新推导的反射系数公式具有较高的精度;其次,充分利用纵波和转换波的信息,在贝叶斯的框架下,建立叠前纵横波联合反演流程,进行Eρ、泊松比和密度的直接反演,避免了间接反演带来的累积误差;最后,利用实际工区井模型数据进行算法测试,结果表明,该反演方法所获得的Eρ、泊松比和密度的估计值与真实值吻合较好,满足精细地震反演的精度要求.

基于杨氏模量、泊松比和各向异性梯度的裂缝介质AVAZ反演方法

为了全面地描述裂缝介质的储层特征、流体性质和各向异性特征,提出了由宽方位叠前道集数据直接获取裂缝介质弹性参数和各向异性梯度参数的振幅随方位角变化(Amplitude Versus Azimuth,AVAZ)反演方法。首先推导了基于杨氏模量、泊松比和各向异性梯度的各向异性AVO方程,通过与Ruger近似进行对比,分析了该方程的近似精度。然后利用实际测井资料和二维逆掩断层模型建立了不同方位角的合成叠前角度道集,对未加噪声和信噪比为3的宽方位叠前角度道集进行了AVAZ反演方法测试,结果表明,未加噪声和信噪比为3的合成宽方位叠前道集均能反演得到符合地震反演精度的杨氏模量(E),泊松比(σ)和各向异性梯度(Γ),噪声对杨氏模量的反演影响较小,不含噪声时泊松比和各向异性梯度的反演精度更高,与真实值吻合程度较高。

基于Russell近似的纵横波联合反演方法研究

PP波和PS波联合反演方法作为有效的地震技术,比单纯纵波反演精度要高,能够提高地震储层识别的精度.以Russell近似理论为基础,推导了新的转换波AVO近似公式,双层模型界面的反射特征数值模拟显示,新公式具有较高的近似精度,且具备直接反演流体因子f、剪切模量μ和密度ρ等参数的优势,有效避免间接反演带来的误差.结合纵横波联合反演理论,提出了基于贝叶斯理论的新型联合反演算法.在实际应用中,对纵波和转换波角道集进行同相轴匹配处理,综合利用纵波和转换波资料携带的信息,实现基于Russell近似的多波联合反演.模型数据和实际资料测试结果表明,反演结果与真实值或测井结果匹配度较高,证实该方法真实有效.

基于机器学习的复杂储层微小断裂系统识别方法研究与应用

针对复杂断裂储层分布规律复杂、横向特征变化剧烈、微小断裂识别难的问题,结合各向异性岩石物理模型的微观特征和断裂敏感属性的宏观特征,开展了基于机器学习的复杂储层微小断裂系统特征预测方法研究。根据断裂系统的发育规律建立复杂储层各向异性岩石物理模型,预测井位处的各向异性参数,计算各向异性梯度并将其作为微小断裂系统指示因子;从叠后地震数据中提取构造类地震属性并进行优化处理,运用相关聚类算法优选微小断裂系统属性集;选取已知井点处的微小断裂系统属性集和微小断裂系统指示因子作为训练数据,利用机器学习(支持向量机)算法建立敏感属性集与微小断裂系统指示因子的非线性映射关系,实现复杂储层微小断裂系统特征的准确刻画。四川盆地某工区碳酸盐岩复杂断裂储层预测结果表明,预测的微小断裂系统发育规律符合研究工区的地质认识,并且与测井资料解释结果吻合程度较高,为复杂储层的微小断裂系统识别提供了有效的技术手段。

纵横波弹性阻抗联合反演方法

在弹性阻抗反演方法的基础上,充分利用纵波和转换波地震信息,开展了纵横波弹性阻抗联合反演方法研究。首先对转换波反射系数近似精度进行对比分析,选取了转换波弹性阻抗近似公式,并对选取的转换波弹性阻抗公式进行标准化处理;其次详细研究了该反演算法的基本原理,并提出了具体实现流程;最后分别利用二维模型和实际工区的井数据制作叠前角度道集,添加随机噪声,对该反演方法进行模型试算。结果表明,纵横波弹性阻抗联合反演所得纵波速度、横波速度及密度估测值与真实值之间吻合较好;而且与单纯纵波弹性阻抗反演结果相比,纵横波弹性阻抗联合反演所得密度估测值更加稳定,从而为准确储层识别和流体检测提供了可靠的依据。

裂缝型碳酸盐岩储层方位各向异性弹性阻抗反演

弹性阻抗是声阻抗的延伸和扩展,研究裂缝型碳酸盐岩储层的弹性阻抗特征能够更好地识别裂缝储层位置,为裂缝储层油气勘探提供有效的地球物理依据.本文从各向异性介质理论出发,将含垂直裂缝的碳酸盐岩储层等效为具有水平对称轴的横向各向同性介质,并推导了方位各向异性弹性阻抗计算公式,分析了方位各向异性弹性阻抗随入射角和方位角变化的特征.同时提出了方位各向异性弹性阻抗的最小二乘反演:首先从方位各向异性弹性阻抗公式出发,求取裂缝型碳酸盐岩储层的反射系数;其次利用褶积模型合成方位地震道集,并对其添加不同信噪比的随机噪声;最终利用最小二乘算法估测方位各向异性弹性阻抗.选取实际工区测井数据和二维复杂裂缝模型对方位各向异性弹性阻抗反演方法进行试算,研究发现,当信噪比为2时,方位各向异性弹性阻抗的反演值与真实值之间吻合较好,满足反演要求.

势垒隧穿含时演化的Julia数值模拟

势垒隧穿是初等量子力学中的一个重要模型,但由于求解其波函数涉及超越方程,因此在许多初等量子力学教材中往往着重对透射系数的讲解,很少提及其波函数演化,在部分教材中虽有提及,但往往采用图解法,不利于初学者对该过程的理解。本文针对这一问题,提出了一种便于初学者理解的数值计算方法。该方法根据矩阵力学的向量化思想,将薛定谔方程中的波函数与算符分别以向量和矩阵的形式进行离散化,并利用Julia编程对几种势垒情况下的波函数隧穿的含时演化进行数值模拟。