基于特征强化U⁃Net的地震速度反演方法

基于深度神经网络的地震速度反演方法面临的挑战是:时间域地震数据与空间域模型信息间语义映射的弱对应关系导致多解性;神经网络将地震数据映射到速度模型过程中缺少有效引导,易受噪声干扰,影响反演精度。为此,提出一种基于特征强化U‑Net的地震速度反演方法。首先,通过多炮地震数据特征叠加使输入网络的地震时间序列信号与对应速度模型之间的空间关系更加明确;其次,基于多尺度特征融合的思想设计具有不同尺寸卷积核的模块,以增强网络对有效特征的学习能力;然后,利用注意力门引导网络,增强网络重点关注的特征;最后,结合瓶颈残差和预激活的思想,在网络中加入预激活瓶颈残差,避免梯度消失和网络退化。实验表明,该方法在地震速度反演方面具有更高的精度,并在抗噪声测试中效果较好,具有一定的泛化能力。

东海OBN和三维DAS-VSP数据的联合采集与处理方法研究

近年来,光纤传感技术已经应用于地面地震数据、海洋地震数据、井中地震数据和井地联合地震数据的采集,推动了光纤传感技术在地球物理特别是地震数据采集中的应用。井地或井海联合地震勘探是陆地或海洋三维地震与三维DAS-VSP勘探相结合形成的三维立体地震勘探方法,利用井海联采的三维DAS-VSP数据,可以获得地下井周围准确的时深关系、地层速度、反褶积算子、球面扩散补偿因子、吸收衰减因子、各向异性参数和井筒周围的高分辨率构造成像,这些参数可以基于井驱处理提高陆地或海洋三维地震数据的处理质量。在中国东海某OBN数据勘探中首次开展了井下套管内铠装光缆同步采集的三维DAS-VSP数据的处理方法研究以及成像处理。首先,采用常规的三维VSP数据成像处理技术对三维DAS-VSP数据进行常规处理,具体处理流程包括:观测系统定义、预处理、初至拾取、静校正、振幅补偿、反褶积、波场分离、速度分析与建模和利用上行反射波进行井周围地层的构造成像;然后,再根据海上三维DAS-VSP数据下行多次波的特点,研发了海上三维DAS-VSP数据的下行多次波成像技术,扩展了三维DAS-VSP数据成像范围,提高了三维DAS-VSP数据成像的整体质量。与本工区早期的三维OBC数据成像结果相比,本次三维DAS-VSP数据的下行多次波成像结果表明,井周围三维构造成像质量得到了显著改进,大幅度扩展了成像范围;新采集的OBN数据和三维DAS-VSP数据的成像结果展示了更为详细和较高分辨率的构造成像,基于新的成像资料,对储层顶部和储层内流体的识别与追踪变得更加容易和清晰。井海联采技术生产效率高且成本低,既能快速获得三维DAS-VSP数据及成像,还能对三维海洋地震数据进行井驱提高分辨率处理。此外,三维OBN或OBC数据和三维DAS-VSP数据还能够进行融合处理,实现井地或井海同步采集数据的联合偏移成像,可以大幅度提高三维海洋地震数据的成像品质,值得在有条件的地方推广应用。

柴达木盆地卤水钾盐迁聚规律与找矿新突破

钾盐是我国大宗紧缺战略性“粮食”矿产,对保障国家粮食安全具有重要意义。我国钾盐资源具有需求量大、对外依存度高等特点,寻找新的钾盐矿床、形成新的大型钾盐资源基地刻不容缓。2023年,中国地质调查局组织开展青海柴达木盆地钾盐“增储保供”地质调查工作,在前期对柴达木盆地成盐聚钾规律性认识的基础上,于柴西北大浪滩—黑北凹地部署实施了“探采一体化”柴钾1井,钻获1021.95 m(井深111.54~1133.49 m)巨厚松散砂砾储卤层,全井段抽卤试验获日稳定涌水量8586 m^(3)/d、水位降深11.3 m、单位涌水量759.89 m^(3)/d·m、氯化钾平均含量为0.54%的高产工业品位“砂砾型”卤水钾矿,取得了柴达木盆地陆相深层卤水钾盐找矿新突破,为形成中国新的亿吨级大型钾盐基地夯实了资源基础。

大庆油田裸眼井测井技术进展与展望

为了提高大庆油田裸眼井测井技术支撑能力和研究成果领先水平,全面回顾了大庆油田测井采集系列及解释技术的创新发展历程,系统总结了特高含水期剩余油解释、火山岩等复杂岩性测井评价、碎屑岩储量参数解释、非常规油气“甜点”分类、缝洞型碳酸盐岩储层测井评价等油田勘探开发测井评价技术。在客观分析大庆油田勘探开发测井解释评价需求和面临瓶颈问题的基础上,结合当前油田测井评价对象规模小、物性差、埋藏深、地层结构复杂、非均质性强的特点。指明了测井解释评价核心技术主攻方向。围绕新阶段测井采集及解释评价技术体系完善与建立,对高分辨率和成像测井采集、后油藏时期和非常规测井解释评价、新一代智能解释技术体系等未来发展进行了展望。

大庆油田CIFLog测井数智云平台建设应用实践

针对大庆油田生产中测井数据量大、类型多和数据来源复杂等问题,以中国石油天然气集团有限公司大型测井处理解释软件CIFLog为基础,以业务需求为主导,采用微服务架构和测井分布式云计算技术体系,研发测井大数据存储管理、中间服务层和云端测井处理解释应用等新功能,形成了大庆油田测井数智云应用平台。目前,平台已全面安装部署到大庆油田相关单位,应用效果显著。特别在大庆油田智能决策中心,平台直接用于重点水平井随钻地质导向的现场决策,大幅提升了Ⅰ类储层的钻遇率。未来平台将重点围绕新功能研发、油田数智化应用场景建设和标准化技术体系构建等开展工作,并将取得的成果及时推广复制到西南油田、塔里木油田等油气田。CIFLog云平台作为中国油气工业软件数智化建设应用的先行典范,必将发挥越来越重要的示范引领作用。

部分饱和岩石的黏弹性Chapman-Kelvin模型的正演模拟方法研究

在讨论地震波传播理论时,大部分情况下是把地震波看作弹性波.事实上,地下介质是非完全弹性介质,这使得传统的均匀、完全弹性介质理论受到了严重挑战.地震波在裂隙岩石中传播受裂隙系统和流体含量的影响较大,以往许多关于频变各向异性的理论大多局限于单相流体假设,但是几乎所有储层中通常被一种以上的流体部分饱和或完全饱和.本文在Chapman理论基础上,提出了基于部分饱和的黏弹性Chapman-Kelvin模型的正演模拟新方法,以提高对部分饱和岩石的黏弹性地震波频变各向异性的认识.该方法基于Chapman和Kelvin理论模型,计算了双相不混溶流体饱和裂隙岩石中的黏弹性波频变各向异性弹性系数的表达式,提出包含喷射流和斑块效应的统一地震波传播的黏弹性Chapman-Kelvin新模型.通过对新模型进行数值试验,讨论了无裂缝和存在裂缝两种情况下,含裂隙储层部分饱和岩石中耦合的喷射流和斑块效应对黏弹性介质频变各向异性的影响.试验结果反映出黏弹性介质下地震波频变各向异性的变化规律,验证了本文提出的新方法和新模型正确.本文将黏弹性介质各向异性与裂缝中的流体流动参数相联系,有利于提高对含裂缝储层部分饱和岩石的黏弹性波频变地震各向异性的认识,以及地震学与油藏工程的结合程度.

准东地区云质岩储层叠前反演及脆性预测

脆性是一种评价致密储层可压裂性的重要指标,对油气勘探与开发有着重要的意义。准东地区勘探程度低、探井少,二叠系中下部云质岩致密储层的精细描述和脆性的准确预测均有着很大的难度。为此,根据岩石物理实验结果,利用叠前地震角度域数据体,开展储层叠前反演及脆性预测。通过AVO反演,获取P(截距)+G(梯度)和P×G属性;通过Y(杨氏模量,E)P(泊松比,σ)D(密度,ρ)和L(拉梅常数,λ)M(μ)R(ρ)反演,获取弹性参数的变化率(反射系数);通过测井约束反演,获取弹性参数的实际值,并用多种表征公式计算脆性,分析其物理含义及应用效果。研究结果表明:①研究区横波速度与纵波速度有较好的拟合关系,杨氏模量、泊松比和密度对泥岩、非泥岩区分度明显;②云质岩具有高速特征,研究区储层呈双“甜点”结构;③用三个小角度数据体直接反演弹性参数反射系数,YPD反演方法相较LMR的储层识别效果更好、分辨率更高,密度反射系数数据体可见比较明显的扇体及河道冲积特征;④脆性表征结果与弹性参数特征有一定的区别,脆性表征的云质岩有利区呈条带状分布,而弹性参数预测的云质岩有利区基本呈连续、成片分布;⑤ρE/σ为研究区最佳的脆性表征公式,可为类似油田云质岩储层脆性预测提供借鉴。

地震叠后和叠前混合驱动下的页岩油储层多尺度裂缝预测方法

不同尺度、不同类型的天然裂缝的系统性表征有利于识别优质储层、改进开发效果.建立可靠的多尺度裂缝模型是提高页岩油储层钻遇率的重要依据,其关键在于精细预测小尺度裂缝的空间分布,指导钻井钻进和压裂过程.然而,基于地震属性的传统裂缝预测方法只能各自突出单一尺度的断裂,不同裂缝属性的数学独立性给综合裂缝系统的识别带来严峻挑战.我们提出一套改进的全尺度裂缝系统评估方案,其关键在于通过优化的各向异性蚁群裂缝识别算法确定小尺度裂缝的发育概率,将小尺度裂缝的发育概率与传统蚂蚁追踪产生的大尺度断层的概率进行融合,得到的综合裂缝系统可以实现全尺度裂缝的感知.详细的属性分析过程表明,方位各向异性能够精确描述微观裂缝特征.基于此,我们将各向异性分析得到的裂缝密度和裂缝走向融入蚁群追踪裂缝的各个阶段,在提高裂缝密集区搜索强度的同时,还对小断距裂缝的发育方向实现了精准刻画.针对页岩油藏的应用案例证明,根据改进方案得到的全尺度裂缝系统能够同时表征大尺度断层、小裂缝和裂缝破碎带的分布情况.研究区的成像测井结果进一步验证了小尺度裂缝预测发育方向的准确性及可靠性,能够为页岩油水平井开发部署提供理论指导.

海底节点同步源高效混叠采集随机延迟时间序列分布原则研究

近年来,海底节点(OBN)同步震源高效采集方法的研究成为地震勘探领域的热点之一。陆地可控震源数据分离激发参数的选择有时间延迟、相位、扫描长度等3种编码方式。但是,由于海上空气枪激发的特点,相位和扫描长度编码适用性差。只能采用时间延迟编码方式。海上混叠采集时间延迟序列的编码是影响数据分离效果的最关键因素之一。提出了一种基于正态分布约束的均匀随机时间分布定量编码准则,通过目标函数约束构建最优时间序列,并对比分析了实际自然随机激发时间和其它2种理论模拟的随机时间分布方式在共检波点域的分布特征。利用频率波数波数(FKK)域迭代反演方法进行混叠数据分离,单炮模拟测试结果表明,构建的最优时间序列比其它3种分布方式更能有效地分离混叠地震数据。海上三维工区高效混叠采集试验结果表明,根据最优准则构建的延迟时间序列,能够取得较好的数据分离效果。该研究结果为后续野外混叠采集的延迟激发时间设计提供了技术支持。

VTI介质改进声学近似qP波交错网格正演模拟

Alkhalifah提出的声学假设近似令沿TI介质对称轴的qSV波速度近似为0,建立了相应的qP波波动方程并进行了数值模拟,但存在两个不足:一是方程中存在退化的qSV波解,不是纯qP波波动方程;二是方程不适用于ε<δ(ε和δ为Thomsen参数)的介质。为此,在Liang等的工作基础上,将改进声学近似方法的思想引入qP波频散关系和一阶波动方程推导。令qSV波的精确频散关系中的圆频率为0,同时结合椭圆分解,推导了VTI介质纯qP波解耦频散关系,利用改进标量算子的空间域渐近近似建立了VTI介质改进声学近似qP波一阶速度—应力波动方程,采用交错网格有限差分算法实现了基于改进声学近似的VTI介质纯qP波正演模拟。频散关系分析和数值示例表明,基于改进声学近似的qP波一阶波动方程不包含退化qSV波,是纯qP波方程,与弹性波波动方程模拟结果吻合较好,具有较高精度,并且该方程在ε≥δ和ε<δ的VTI介质中均是稳定的,同时也适用于复杂VTI介质。

钻孔瞬变电磁法扫描探测RCQPSO-LMO组合算法2.5D反演

利用钻孔进行超前探测地质构造及含水体是地下开挖工程中的常规手段,如何利用这些钻孔进行钻孔瞬变电磁法扫描探测,从而实现钻孔孔壁外围地质异常体的精细探测,对实现地下工程地质透明化具有重要的指导意义.本文提出钻孔瞬变电磁法扫描探测2.5D反演的数据解译方法,首先针对随机性反演算法时效性低,易陷入局部最优解,而确定性反演算法依赖初始模型的问题,提出了组合策略的量子粒子群优化算法用来随机搜索最优初始模型.在此基础上,利用Levenberg-Marquarat方法求解Occam反演的目标函数,形成了RCQPSO-LMO组合算法进行2.5D反演,通过对比组合算法和单一算法,验证了组合算法具有更精确的反演结果.其次结合屏蔽条件下扫描探测,对比分析了有无屏蔽的2.5D反演结果,通过设定屏蔽系数对非探测方向信号进行部分压制,可以较好地解决钻孔径向扫描探测中对非探测方向信号部分屏蔽下的反演及成像.最后建立三组理论模型进行组合算法2.5D反演,结果表明:组合算法反演结果与理论模型的一致性较好,对低阻异常体的反演精度较高,验证了组合算法对钻孔孔壁外围低阻异常体具有较高的反演精度和分辨能力.

融合裂缝形态信息的电阻率测井成像图空白条带填充方法

电阻率测井成像图中存在宽度和位置不定的空白条带,而目前常用的空白条带反距离加权插值填充法仅依靠像素点距离参数计算插值,往往导致填充后区域与实测区域纹理不连贯,纹理易呈现直线状,与实际状况不符。为此,将裂缝区域形态与分布信息作为参量,构建插值计算模型,形成融合裂缝形态分布信息的空白条带填充法。该填充算法能根据插值点与裂缝形态拟合线的相对位置关系,动态调整参考点对插值点插值的权重系数,填充后的裂缝区域纹理连贯平滑,更符合裂缝实际形态和分布的规律。实际测井数据应用表明,相较于传统填充方法,采用该方法填充后的裂缝分布拟合线与霍夫变换后曲线相似度提升25%以上,不连贯填充点数量下降88%以上,性能提升明显。该方法的应用成果可为后续测井图像中各种裂缝的智能识别和精确分割提供更好的数据支撑。

综合物探在矿山深部资源勘查中的应用

矿产资源是社会和经济发展必不可少的物质基础,目前国内多数老矿山面临已探明储量枯竭的严峻形势,现有的勘查知识和技术难以解决矿山找矿勘查所遇到的特殊难题。针对矿山找矿的特殊性,本文结合安徽省霍邱某矿区的地质及物探资料,在采矿区选取典型剖面进行重磁、微动及可控源音频大地电磁法(Controllable Source Audio Magnetotelluric Method,CSAMT)。以微动和音频大地电磁数据分析推测浅部矿体采空及塌陷区;在深部将微动勘探与重力数据结合,取长补短,通过剪切模量将微动视横波速度与地下介质密度直接联系起来,经已知矿体位置剪切模量的分布规律并结合重磁反演在300 m以深推测了两条近平行层状分布的矿体,矿体长200~250 m,最厚处约50 m;在标高100~200 m的类似S形褶皱拐点处可能为成矿有利位置;同时推测已知主矿体在底板以深还有延伸。通过本次工作,证实了在当前老矿区内,将新技术微动勘探与传统物探方法相结合,各取其长,能提高矿山深边部及外围隐伏矿床(体)定位预测的有效性,挖掘新的找矿潜力。

VTI介质修正声学近似qP波波动方程与模拟

各向异性介质中纵横波通常耦合在一起传播,纵横波解耦是地震波传播理论研究的重要内容。经典的声学近似通过设置垂向qSV波速度V_(S0)为0来解耦qP波场,但是存在退化qSV波等问题。本研究将垂向qSV波速度V_(S0)考虑成波数k_(x)、k_(z)和各向异性参数ε、δ的函数,对声学近似进行修正,推导了VTI介质修正声学近似qP波频散关系和波动方程。VTI介质修正声学近似qP波波动方程包含椭圆项和非椭圆项两部分,因此采用混合有限差分/伪谱算法进行求解,即采用有限差分法求解椭圆项、伪谱法求解非椭圆项。频散关系分析和数值示例表明,基于修正声学近似的qP波波动方程不包含退化qSV波,是纯qP波方程,与弹性波方程模拟结果吻合较好,且具有较高精度;该方程在ε≥δ和ε<δ的VTI介质中均是稳定的,并且精度高于声学近似模拟结果。

井中方位纵波远探测: 理论、实验与现场应用

能够测量井外数十米地质构造距离和方位的远探测声波测井正成为一种重要的地球物理应用技术.1:1地层条件下井外含反射界面的远探测测量和分析为此技术提供了物理验证.本文首先利用虚源和柱面波展开理论推导了充液井孔中单极反射纵波方位接收声场的解析形式,通过模拟证明了单井的声波辐射和接收与双井之间的辐射和接收的等效性,在此基础上提出利用两口模型井来实现方位纵波远探测实验,即在测量井中放置多方位反射纵波接收声系,在另一口副井中放置单极子声源向测量井定向辐射纵波以等效来自井外地质体的反射波,依托实验室的模型井群进行井中方位纵波远探测实验研究.实验测量结果表明井中接收反射纵波的幅度和到时对井外反射体(定向辐射波)具有较好的方位灵敏度,可由此来实现井外地质异常体的精准定位.在理论与实验指导下自主设计研制了方位纵波远探测仪器样机并开展了现场井测试成功获得高信噪比的方位反射信号,充分验证了方位纵波远探测技术的准确性和有效性.

基于广义Curvelet变换和相空间特征聚类的VSP波场分离方法

垂直地震剖面(Vertical Seismic Profiling,VSP)蕴含大量的地层地质信息,是连接地震反射数据与测井资料之间的桥梁.VSP数据分辨率高,资料丰富,包括上行波、下行波、转换波等多种类型的波场,常被用于地层反射界面标定、介质衰减参数反演等.其中,如何有效地分离波场是将VSP资料应用于油气勘探的关键之一.广义Curvelet变换是一种具有多尺度、多角度的相空间变换,能够进行相空间域波场特性的提取.本文聚焦于VSP波场的上下行波分离问题,提出一种基于广义Curvelet变换和相空间特征聚类方法.首先,采用广义Curvelet变换对VSP波场进行特征提取,构造融入相空间角度信息的特征数据集;然后,利用K-means聚类算法在相空间对波场特征进行分类;最后,对分类结果进行反变换,完成VSP上下行波波场的自适应分离.为了验证方法的有效性,本文将所提出的方法用于合成数据和实际VSP数据的波场分离,并与常用的基于F-K变换的波场分离方法进行对比.处理结果表明,本文方法角度分辨率高、抗噪能力强,波场分离结果的保真保幅性好,这为后续的成像与地层的特征分析提供了重要基础资料.

中国石化油藏地球物理二十年发展与思考

油藏地球物理技术是综合应用多种地球物理资料与油藏动静态信息进行复杂油藏精细表征和动态监测的跨学科技术,对于提高油藏的储量动用程度和提高采收率具有重要的意义,是当前地球物理技术的重要发展方向。系统回顾了中国石化油藏地球物理提出的背景和过去二十年的发展历程,梳理了油藏地球物理技术系列,总结了在油藏地球物理基础研究、井中地球物理技术、多尺度资料联合反演、地球物理约束确定性建模、时移地震剩余油气预测、地震地质工程一体化、微地震油藏监测等方面的技术创新和应用效果。面对中国油气田勘探开发的深层、深水、非常规及老油田(“两深一非一老”)形势和一体化、智能化、绿色化挑战,油藏地球物理在油气产业技术致胜阶段仍然大有可为,要持续创新油藏地球物理技术,井、震、动、模一体化联合和人工智能应用,构建高水平的油藏地球物理勘探开发一体化、地质工程一体化解决方案,支撑油藏全生命周期建设。

深层—超深层海相碳酸盐岩地震勘探技术发展与攻关方向

随着塔里木盆地顺北油气区、轮南地区轮探1井在8200 m深度以下获得工业油气流,碳酸盐岩勘探迅速向深层-超深层领域迈进,向地震勘探技术提出了严峻挑战。主要分析了超深层复杂波场地震成像理论研究进展及面临的问题。在超深层储层预测关键技术方面,分析了由地震数据结构表征识别小断裂、基于数字岩心的孔隙结构定量化预测方法等现状;从勘探地质需求的角度,提出深层—超深层碳酸盐岩储层与流体预测技术发展趋势和重点攻关方向,以期为海相碳酸盐岩地震勘探的理论及技术研究提供借鉴。获得以下认识:①针对超深层低信噪比地震数据,Q叠前深度偏移和TTI介质RTM技术在碳酸盐岩储层成像中取得了一定效果,基于波动理论的层间多次波压制、各向异性Q⁃RTM、最小二乘Q⁃RTM及各向异性全方位角度域成像技术是重点攻关方向。②深层—超深层强非均质性碳酸盐岩储层地震预测技术存在欠缺理论依据、预测精度较低等问题,亟待加强理论方法探索和技术攻关。③地震岩石物理实验与储层地质的深度融合以及基于双相介质波动特征(频率、频散与衰减等)的储层敏感属性精细化地震预测技术、人工智能碳酸盐岩储层定量预测及流体检测技术等均是重要发展方向,“可靠的深层地震资料、多学科联合的储层高精度表征和深度学习人工智能”发展趋势十分明显。

三维各向异性TI介质中的P/S波快速解耦技术及在弹性波逆时偏移中的应用

随着多分量采集技术的发展,弹性波逆时偏移技术在三维各向异性介质复杂地质构造成像中得到了广泛的应用.然而耦合的P波场和S波场,会在传播过程中产生串扰噪声,降低弹性波逆时偏移的成像精度.为了解决这一问题,本研究针对具有倾斜各向异性对称轴的三维横向各向同性(Transverse Isotropy,TI)介质,提出了一种矢量弹性波场快速解耦方法,可以有效提高偏移剖面的成像质量.该方法首先通过坐标转换,将观测系统坐标系的垂直轴旋转到TI介质的对称轴方向,在新坐标系下,根据具有垂直对称轴的三维横向各向同性(Vertical Transverse Isotropy,VTI)介质中的分解算子,推导出三维TI介质解耦算子表达式.接着引入一种在空间域快速计算分解波场的方法,来实现空间域矢量P波场和S波场分离,极大地提高了计算效率.最后,通过点积成像条件,将提出的P/S波分解方法引入到三维TI介质弹性波逆时偏移中,得到高精度的PP和PS成像.与以往的波场分解方法相比,本文方法具有数值稳定和计算效率高的特点.数值算例表明,应用上述三维TI分解算子得到的偏移剖面有效压制了噪声,提高了成像质量.

随钻核磁共振仪器缩短回波间隔方法优化设计

核磁共振测井是一种直接探测储层孔隙流体性质的地球物理方法,随钻核磁共振技术是在钻井过程中实时获得油气藏评价参数的技术方法.面对复杂油气藏中随钻核磁共振测量问题,通过缩短脉冲序列的回波间隔,可以减少仪器测量时间,能够获得快速衰减的短弛豫组分,实现储层孔隙结构的精细表征.本文提出了一种多级能量泄放方法,能够逐级降低天线品质因数,缩短天线恢复的死区时间,在不改变回波采集信噪比的情况下,实现脉冲序列的短回波间隔采集系统设计,并在随钻核磁共振测井仪器实验样机上进行了测试验证.测试结果表明,仪器回波信号信噪比良好,振铃噪声与回波信号区分明显,测试结果与模拟仿真结果一致,能够实现短回波间隔数据采集,验证了方法的有效性和实用性.