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.

基于近场动力学理论的裂纹模型波场数值模拟及频散特性分析

近场动力学理论采用积分形式的运动方程,能够有效避免空间偏导数不存在的问题,在模拟不同材料发生裂纹扩展、断裂破坏等不连续问题方面有着广泛应用,但是对近场动力学理论中波的传播问题和频散特性研究较少。为了研究近场动力学理论中应力波的传播规律,考虑平面应力情况,建立积分形式的运动方程,在均匀各向同性模型及含水平裂纹模型下进行了波场数值模拟,并与经典连续介质理论中的纵波和横波波场进行对比分析。基于常规态型近场动力学理论的运动方程,详细推导了一维和二维情况下的频散关系,并探讨了邻域内物质点数、邻域半径和形状参数等近场动力学参数对频散曲线的影响。在波场数值模拟中,线性近场动力学理论中固体与经典连续介质理论中线弹性介质的波场数值模拟结果具有良好的一致性,介质内裂纹的存在会阻碍波的传播;在频散特性分析中,所选邻域半径越小、形状参数越大,线性近场动力学理论中的频散特性越接近经典连续介质力学理论中的频散特性。

有效压力对致密砂岩气储层地震波频散衰减影响研究

致密砂岩气作为种非常规天然气能源,在世界范围内分布广泛,并且拥有可观的规模。与常规油气储层相比,致密砂岩气储层岩石压实紧密且非均质性强、微观孔缝结构复杂、表现为低孔隙度和低渗透率等特征,为致密砂岩气优质储层识别带来了挑战。且研究区致密砂岩气储层存在异常的地层压力,也会导致储层的岩石物理特征与地球物理响应较为复杂。因此对孔缝结构、渗透率以及含气饱和度的预测较为困难。

基于地震频散属性的火山岩气藏裂缝预测

随着我国油气勘探开发不断向深地、特殊岩性、低渗致密等复杂油气领域推进,油气藏特征更加复杂,火山岩气藏是主要的非常规油气勘探目标之。随着火山岩油气勘探的不断深入,常规地球物理技术已经不能满足火山岩气藏高精度勘探开发需求。该地区地质条件较为复杂,火山岩储层以高角度缝为主,是影响储层连通性的关键因素。

非弹性层状介质地震波频变AVO响应模拟及分析

以非弹性层状介质为模型,基于广义传播矩阵理论计算地震波频变反射系数,算法中同时考虑了与频散和衰减有关的地层岩性因素,以及与薄互层有关的地层结构因素.实现了岩石物理模型、反射系数这两个计算过程的"无缝"连接,精确考虑了由复数弹性模量表示的地层非弹性因素,也为在同一反射模型中考虑源于不同物理机制的频散与衰减提供了方法.数值模拟结果验证了算法的有效性和稳定性,计算结果表明,非弹性薄层的反射振幅随频率先增加后减小,不一定表现常规"低频亮点"异常;同时,薄互层条件下的频散与衰减使得地震反射波的频谱以及AVO特征呈现与频率相关的复杂变化.本文完善了频变AVO算法,为含油气储层频变AVO响应的模拟和分析提供了方法.

薄储层的反射特性及其AVO属性分析

针对薄储层地震反射模型,利用Gassmann流体置换方程分析了薄储层的孔隙度和含油、含气饱和度等因素对P波速度、S波速度和介质密度的影响;根据薄层反射动力学和粘弹各向异性理论,利用AVO技术研究了薄储层物性参数与地震反射特征之间的关系。研究结果表明,含气饱和度的变化使气体的可压缩性发生改变,P波速度随含气饱和度的增加由急剧降低转为缓慢升高;孔隙度的变化对P波速度、S波速度和介质密度的影响要大于含油、含气饱和度变化的影响;不同孔隙度薄层的AVO响应差异明显;孔隙度增加,AVO属性中的截距和梯度对含气饱和度的变化比对含油饱和度的变化敏感;薄层反射的AVO响应与薄层厚度有关,薄层厚度增加时,对其含油和含气饱和度的变化,梯度属性比截距属性更敏感。

粘弹各向异性介质中地震波场模拟与特征

通过引入记忆变量,可以避免粘弹性应力-应变关系中的褶积运算,使波场数值模拟易于实现.通过伪谱法对粘弹各向异性介质中的qP波、qS波数值模拟,结合理论分析,研究了粘弹各向异性介质中速度各向异性和衰减各向异性.衰减各向异性要比速度各向异性更为显著,并且qS波比qP波的衰减各向异性明显.粘弹各向异性介质中,粘弹性对波的影响主要在于波的衰减,各向异性主要影响波前面形状.

基于岩石物理模型的页岩油储层各向异性研究（英文）

针对沾化凹陷罗家地区泥页岩进行岩石物理建模,在Backus平均理论中引入粘土矿物压实指数,考虑粘土定向排列引起的各向异性,由Chapman多尺度理论考虑裂缝系统引起的各向异性。根据储层物性特征,以水平缝为主控因素开发基于模型的反演算法,计算裂缝密度和各向异性参数。结果表明,反演的水平裂缝密度与岩心实测的水平渗透率有很好的正相关性,说明裂缝密度可作为渗透率的有效指示参数,同时也表明研究层段泥页岩的裂缝密度与粘土和石英等陆源碎屑含量呈负相关,而与碳酸盐岩含量呈正相关。同时,裂缝的存在使得纵波各向异性大于横波各向异性,裂缝密度与纵波各向异性参数呈明显正相关,而粘土含量与横波各向异性具有明显正相关性。这充分证明了岩石物理建模方法与裂缝反演技术的有效性。

各向异性衰减与AVO分析

目前,对介质衰减各向异性性质的研究主要集中在均匀介质中,而衰减各向异性对反射地震数据的影响则较少考虑。针对粘弹各向异性盖层/储层反射模型,应用粘弹各向异性分界面反射、透射理论,研究了盖层Thomsen各向异性参数δ、ε变化时模型分界面P-P波、P-S波的AVO响应,分析了盖层中相速度各向异性、品质因子以及衰减各向异性;并综合以上研究结果分析了盖层的衰减各向异性对AVO分析的影响。研究结果表明:粘弹各向异性介质中不仅存在相速度各向异性,还存在衰减各向异性;并且后者的各向异性程度要大于前者,S波的衰减各向异性程度要大于P波。仅考虑界面反射时,随着各向异性参数δ的变化,P-P波反射的临界角位置变化,临界角前后反射系数也发生变化;随着各向异性参数ε的变化,P-P波反射的临界角位置以及临界角前的反射系数几乎不发生变化。盖层的衰减各向异性随各向异性参数δ、ε变化明显,会给AVO分析带来假相,在AVO分析前必须加以校正。

层状粘弹性介质中SH波的反射、透射问题

处理粘弹性介质有两种方法,一种是在运动方程中加入介质的粘滞性因素,另一种是从本构方程入手,建立介质的粘弹性模型。后一种方法在研究介质物理性质上具有直接性,是目前使用较为普遍的处理方法。从本构方程的角度,以波尔兹曼(Bo ltzm ann)叠加原理为基础,建立积分型本构方程,进而建立粘弹性介质波动方程,得到二维粘弹性平面波解,并研究了层状粘弹性介质分界面处平面波的反射、透射问题,计算反射、透射系数CR、CT,同时进行了一定的理论分析。

粘弹各向异性反射体模型方位地震AVO模拟及分析（英文）

基于岩石物理模型和广义各向异性Zoeppritz方法在频率域计算裂缝型反射体模型反射波方位地震AVO响应。反射体模型为粘弹各向异性、有限厚度的地质体,其地震反射波形序列包含如下动力学信息,即分界面处介质的波阻抗和非弹性差异、反射体内部波的各向异性传播、在传播路径上的频散与衰减,以及来自顶底界面的反射波的调谐与干涉等。计算表明,速度频散和衰减增顶界面反射波大入射角反射时的振幅,而减弱底界面反射振幅。对于固定入射角的方位地震方位地震响应,PP波反射特征表现为随方位角的增加反射波形序列延续时间变长,而PSV和PSH转换类型反射波的方位各向异性变化特征稳定且受储层厚度影响较小,表现为PSV波反射振幅随方位角增加而增加,PSH波在0°和90°方位无反射能量,在45°方位反射振幅最强。

基于斑状饱和模型的储层渗透率地震响应特征分析（英文）

基于斑块饱和模型计算渗透率变化的地震反射特征,为流体流动性的地震描述提供依据。基于传播矩阵理论设计反射系数与合成记录算法,实现了频率域岩石物理模型与地震响应计算的无缝连接。斑块饱和储层地震响应包含如下动力学信息:分界面处波阻抗差异、储层内部波的频散与衰减,以及顶底界面波的调谐与干涉。模拟结果表明,渗透率的增加显著降低纵波速度,使其在高、低频弹性极限之间发生频散。储层速度频散与层状构造共同导致反射系数的频变现象。在储层与围岩波阻抗接近的情况下,地震响应对渗透率变化具有敏感性,对于不同储层厚度,当围岩为高速页岩时,反射波叠加振幅随渗透率增加而增加;当围岩为低速页岩时,叠加振幅随渗透率增加而降低。

黏弹各向异性介质中波的反射与透射问题分析

黏弹各向异性介质中传播不均匀波,其反射、透射模式不仅与介质分界面两侧速度对比有关,还与品质因子Q的对比有关.用伪谱技术模拟黏弹各向异性介质分界面上波的反射、透射,并与弹性各向异性介质、黏弹各向同性介质和弹性各向同性介质的模拟结果做比较.计算平面波的反射、透射系数,分析介质的黏弹性和各向异性对反射、透射系数的影响.数值模拟了一个三层介质模型中的波场,分析两个分界面上产生的反射波的特征.黏弹各向异性介质中,qS波比qP波衰减程度大.

基于改进BISQ机制的双相HTI介质波传播伪谱法模拟与特征分析

改进BISQ(Biot-Squirt)机制在不引入特征喷流长度的情况下,将含流体孔隙介质中Biot流动和喷射流动两种重要的力学机制有机地结合起来,且各相关参数具有明确物理意义和可实现性.本文将改进BISQ机制一维孔隙流体压力公式推广到三维具有水平对称轴横向各向同性介质(HTI介质)情况,结合裂缝各向异性理论,给出了基于改进BISQ机制的双相HTI介质模型及其二维三分量波传播方程,采用伪谱法求解该方程,进行了不同相界、不同频率以及双层地质结构情况下该类介质中波场的数值模拟与特征分析.数值模拟结果表明:伪谱法模拟精度高,压制网格频散效果好,可以得到高精度的波场快照和合成记录;基于改进BISQ机制的双相HTI介质模型兼具裂缝各向异性特征和孔隙弹性特征,其为从双相各向异性理论角度深入研究裂缝性储层的地震响应奠定了理论基础.

交错网格任意阶导数有限差分格式及差分系数推导

交错网格有限差分算法以其高效、精确、实用等优点在地震波数值模拟中得到广泛应用。目前交错网格有限差分的精度已达到时间4阶、空间2 N阶;然而在求空间三次导数时,差分格式实际上并未达到所谓的2 N阶精度,而是采用了低阶的差分格式及差分系数,这样有利于提高大尺度空间正演时的计算效率;但从计算精度的角度考虑,有必要推导出准确的满足2 N阶精度的交错网格有限差分格式及差分系数,以得到更高精度的正演结果。笔者利用Taylor公式展开首次推导出了可导函数任意次导数的任意偶数阶精度的差分近似式及相应的差分系数,从而完善了常规高精度交错网格有限差分算法。采用新推导的交错网格有限差分格式得到的正演波形与解析解进行了对比,证明了新推导的差分格式的正确性,并与常规差分格式的正演波形进行了比较,结果显示,新推导出的交错网格有限差分格式模拟结果稳定性好,精度更高。

基于岩石物理的页岩储层各向异性表征

针对罗家地区A井测井数据,应用Backus平均方法将模型从测井尺度粗化至地震尺度,应用各向异性传播矩阵模拟页岩含油储层的地震AVO响应,并结合实际地震资料进行井震标定;基于VTI介质反射系数理论公式进行VTI介质参数AVO反演,并应用井中岩石物理反演结果进一步计算页岩含油储层的裂缝空间分布。结果表明:(1)随着模型中各向异性参数ε数值的增大,远炮检距反射振幅逐渐减小;(2)由地震反演得到的各向异性参数和水平缝密度与岩石物理的计算结果一致,由反演得到的水平缝的空间分布与油气产量具有相关性,证明了反演方法的有效性。

基于统计岩石物理模型的各向异性页岩储层参数反演

提出了各向异性页岩储层统计岩石物理反演方法.通过统计岩石物理模型建立储层物性参数与弹性参数的定量关系,使用测井数据及井中岩石物理反演结果作为先验信息,将地震阻抗数据定量解释为储层物性参数、各向异性参数的空间分布.反演过程在贝叶斯框架下求得储层参数的后验概率密度函数,并从中得到参数的最优估计值及其不确定性的定量描述.在此过程中综合考虑了岩石物理模型对复杂地下介质的描述偏差和地震数据中噪声对反演不确定性的影响.在求取最大后验概率过程中使用模拟退火优化粒子群算法以提高收敛速度和计算准确性.将统计岩石物理技术应用于龙马溪组页岩气储层,得到储层泥质含量、压实指数、孔隙度、裂缝密度等物性,以及各向异性参数的空间分布及相应的不确定性估计,为页岩气储层的定量描述提供依据.

矿井机车运输监控系统调度联锁过程的Petri网建模

分析了机车运输监控系统中调度联锁的基本规则,采用有色Petri网对矿井机车调度联锁过程进行了建模.在建模的过程中,对库所和变迁进行了着色;使用约束组合弧并结合外部输入的车到和过车信息,对机车运行路线错误、任务内闯红灯等意外情况进行了描述;对进路的闭锁和解锁情况进行了细分,根据保证安全和兼顾效率的原则,建立了不同的控制方式;最后给出了调度联锁过程的整体Petri网模型.

双相介质中地震波的频率-空间域数值模拟

本文利用优化的25点频率一空间域有限差分算法对基于BISQ模型双相各向同性介质中的地震波进行了数值模拟.通过与经典的Biot模型理论模拟结果进行对比,分析了Biot流动(宏观流体流动)和Squirt流动(微观流体流动)耦合作用对地震波在孔隙介质中传播特性的影响.数值模拟在地震频段进行,结果显示:在理想相界和黏滞相界情况下,Squirt流动机制都比Biot流动机制产生了更大的速度频散和能量衰减.其中,在Biot流动和Squirt流动耦合作用下的快P波的速度和振幅小于仅考虑Biot流动影响下快P波速度和振幅,而且慢P波的衰减也更加强烈.本文还研究了地震波在双层双相各向同性介质分界面处的反射和透射特征,双相介质中波的反射与透射现象类似于单相介质的情况.模拟结果表明,利用优化25点频率-空间域有限差分法模拟双相孔隙介质中的地震波场是可行的,这为开展双相孔隙介质全波形反演问题的研究提供了可能.

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。