海洋含水合物沉积层的速度频散与衰减特征分析

随着水合物含量的增加,往往会引起纵、横波速度的增加,同时也会引起衰减的变化.针对含水合物沉积层的速度频散与衰减特征分析,有助于水合物含量的估计.本文以有效介质理论模型（EMT）为基础,研究了海洋未固结含水合物沉积层的纵、横波速度的非线性变化趋势.同时采用BISQ模型替代有效介质模型中的Gassmann方程,具体分析了全频带范围内海洋含水合物沉积层的速度频散与衰减特征.采用该模型,速度与衰减均随着水合物含量的增加而增加,且岩石孔隙度与泥质含量对衰减系数的影响较小.针对大洋钻探计划（ODP）164航次的实际数据,运用该模型方程计算采用声波测井数据（20kHz）与VSP数据（100Hz）,分别获取了水合物稳定带的饱和度数据,平均在5%-7%之间,由于速度频散的影响,VSP估算结果要弱低于声波测井估算数据,均与实测保压取芯的甲烷含量数据、他人研究成果以及神经网络趋势预测结果均有着较好的一致性.对南海神狐海域三口钻位开展了水合物含量预测,与保压取芯结果有着较好的吻合关系.同时基于层剥离法提取该区域某地震测线BSR层的等效Q值,采用本文方法估算了该区域的等效天然气水合物含量15%-30%.数值模拟与实际应用结果表明：含水合物沉积层的速度频散与衰减特征均随着水合物含量的变化而变化,联合利用这一些变化特征,有助于天然气水合物含量的估计.

流体饱和岩石超声速度频散的特性研究

给出在实验超声频率下储层砂岩样品“局部流”模型理论频散、Biot理论频散与实验总频散的定量关系。在低压情况下 ,实验总频散与Biot理论频散差异较大 ,Biot理论频散不足以解释实际频散结果 ;而作者所用“局部流”模型理论频散 (已包括Biot理论频散 )与实际结果符合较好 ;压力较高时 ,“局部流”模型频散以及总频散均会下降 ,这时Biot理论可以解释流体饱和速度变化。孔隙度较大样品在加压的过程中会出现主导频散机制的转换。造成以上现象的根本原因是 ,岩石中低面率塑性孔隙随压力的变化 ,而孔隙刚度的差异是“局部流”作用存在的基础。研究了不同孔隙流体对岩石速度频散的影响。流体粘度增加 ,实验总频散与“局部流”模型频散均有较大增加 ,而Biot理论频散变化不大。流体的粘度 ,以及岩石的渗透率在两种频散机制中所起的作用是相反的。

岩石中波传播速度频散与衰减

速度频散与衰减是地震岩石物理领域一个前沿性问题,它不仅是开展频率域储层及流体预测的关键理论基础,同时也是解决不同地球物理测量方法(地面地震、VSP、测井、超声波岩心观测等)之间数据匹配困难的重要手段。笔者在阐述速度频散和衰减现象基本特征的基础上,详细回顾了Biot模型、喷射流模型、BISQ模型、双孔模型、裂缝-孔隙微结构模型和斑块饱和模型等6种主要速度频散与衰减理论模型的研究进程、原理和限制性,利用示意图直观地描述了这些模型的机制,并给出了它们各自的高低频极限、特征频率和适用条件。同时系统回顾并分析了国内外半个多世纪来速度频散与衰减实验测量技术的发展进程和应用现状,并在实验测量数据的基础上给出了自己对地球物理测量手段、岩石物理模型与频率相关性方面的思考和认识,即有必要将单频带的岩石物理模型拓展到全频带,并基于此将不同频带地球物理手段的测量数据联系起来,实现在同一尺度下的综合应用。

微观与介观波致流下的速度频散与衰减

地震波在含软、硬孔隙斑块饱和介质传播过程中会诱发多个尺度孔隙流体流动而产生衰减和速度频散,并且多个尺度间的流体流动相互影响。综合考虑微观喷射流与介观尺度流体流动的相互作用,从Biot理论出发,推导出一个新的衰减模型——双尺度模型,以及该模型下流体流动引起的固体相位移、弹性模量、相速度及衰减系数的表达式,并与层状斑块饱和模型进行了对比。同时基于双尺度模型,分析了改进湿岩石骨架参数以及不同的储层物性参数对纵波传播特征的影响。结果表明:改进湿岩石骨架会增加岩石骨架刚度,减小介观尺度下界面处流体流动引起的固体相位移,增加速度频散与衰减,进而解释了微观喷射流与介观波致流相互作用的机理;当上、下层介质饱含不同的流体类型时,双尺度模型在整个频段上会出现两到三个"频散台阶",喷射流与介观流有可能作用于同一频段;随着含水饱和度的增大,纵波衰减峰值增大,且向低频移动,当含水饱和度达到较大值时,衰减峰值移向高频、衰减减小,速度随着含水饱和度的增大而增大。

饱和砂岩在温度和频率域的衰减和速度频散

利用Metravib热机械分析仪,在天然地震的频率和温度范围内,首次对泵油和甘油饱和两种孔隙度的彭山砂岩的衰减和速度频散进行了实验研究.结果表明,①泵油饱和彭山砂岩对频率和温度的依赖呈热激活弛豫规律;②杨氏模量和弹性波速度与孔隙度、温度呈负相关,与饱和液体的黏滞系数、频率呈正相关;③频散效应因频率上升而增强,因温度增高而减弱.这一规律性的结果为地震波理论研究提供了实验基础.

基于微观孔隙结构特征的速度频散和衰减模拟

孔隙尺度的喷射流流动是引起地震波速度频散和衰减的重要机制之一.目前,大多数喷射流模型仅考虑硬孔隙与微裂隙之间的局部流动,而忽略了具有不同孔隙纵横比微裂隙间的喷射流作用.为了研究各种类型孔隙间的流体流动效应,本文对经典喷射流模型进行了扩展,通过结合等效介质理论和孔隙结构模型,根据从干燥岩石超声速度-压力曲线中提取的微裂隙孔隙纵横比分布,求取出岩石中各种微裂隙的体积压缩系数,并在此基础上,利用孔隙空间的压力松弛效应对微裂隙间的喷射流效应进行了模拟,并运用Biot理论描述了硬孔隙间的宏观流动效应.扩展后的理论模型不仅考虑了微裂隙与硬孔隙间的局部流动、硬孔隙与硬孔隙间的Biot宏观流,还加入了微裂隙与微裂隙间的喷射流作用,且模型的高、低频极限始终与Mavko-Jizba理论和Gassmann方程保持一致.模型应用分析发现,对于砂岩和大部分致密灰岩样品,扩展模型均能给出与超声实验测量数据吻合良好的估计结果.此外,扩展模型预测的速度频散及衰减表明,喷射流机制在地震和测井频段发挥着重要作用,其速度频散曲线由低频至高频呈逐渐增大趋势,不具有明显的快速变化特征,与经典频散曲线形态存在显著差异;在低有效压力下,频散和衰减程度较大,喷射流机制发挥主要作用,而随着有效压力的增加,Biot宏观流机制开始占主导,频散和衰减程度逐渐减小.

流体饱和储层砂岩超声波纵波速度频散的定量预测

针对岩芯的实验室超声波测试速度由于频散误差而不能直接用于涠西南凹陷声波测井速度标定的问题,利用涠三段5块不同物性的储层砂岩,通过比较盐水和4种不同密度油作为孔隙流体时的饱和岩样超声波纵波速度变化,优化和完善速度频散机制分析流程,提出和验证样品被喷射流机制统治时的非弛豫湿骨架模量与高压情况下的干骨架模量相当的假设,并探索出一种BISQ理论特征喷射流长度(R)的估计方法。最后建立对涠三段储层砂岩的纵波速度频散进行全频带定量预测的方法,从而能够确定速度频散的机制和大小。通过提出的全频带速度频散预测公式,可将实验室的超声波测试速度校正到不同频率条件,在实际应用中满足测井(中频带)和勘探地震(低频带)的岩石物理分析需求,具有一定实践意义。

碳酸盐岩超声波速度频散实验研究

研究岩石超声波速度频散规律,为解决测井和室内超声波透射实验之间数据匹配问题提供参考依据。用数值模拟与物理实验方法研究碳酸盐岩的超声波速度频散现象,结果表明:均质型碳酸盐岩不存在速度频散;孔洞型碳酸盐岩出现了较为明显的速度频散,并随着孔洞密度的增大而增大。孔洞结构也会导致声波速度的离散,这种离散随着频率的增大而减小。不同孔洞分布的碳酸盐岩也会出现速度频散现象,但如果这种分布没有改变声波传播的最短路径,声波速度几乎不会发生离散。不同长度碳酸盐岩样品的速度频散现象严重,但是这种频散现象并没有随岩心长度的变化发生改变。碳酸盐岩内部的孔洞结构极易改变声波在岩石中传播的最短路径,而人造孔洞的分布特征、长度并没有引起最短路径的改变。

全波测井速度频散提取方法性能对比与应用

全波列数据包含多种频散波,准确有效地提取频散信息可以为储层及含油气性评价等提供更丰富的信息。详细对比了傅里叶变换算法(FTM)、加权频谱相干法(WSS)、振幅相位估计法(APES)、前后向振幅相位估计法(FBAPES)和最小方差无失真波束形成算法(Capon)及前后向最小方差无失真波束形成算法(FBCapon)共6种频散信息提取方法的性能与应用效果。首先,基于已知函数的波形信号与实测数据的处理分析,对比了上述6种算法的保幅性、分辨率及抗噪性。其次,结合实测与模拟声波波列数据,对比了算法的实际应用效果,实现了模式波的分离。最后,考察了基于波场分离频散提取方法的应用效果。分析结果表明,在6种算法中,加权频谱相干算法及傅里叶变换算法抗噪性好,但保幅性能差且分辨率偏低;振幅相位估计类算法振幅估计准确、分辨率较高,但抗噪性较差;最小方差无失真波束形成类算法分辨率、抗噪性以及慢度估计准确性等综合性能较好,但估计的振幅低于正常值。实测声波波列数据处理结果表明,基于长短时方差比值法的时域滤波与频域滤波的波场分离能够有效分离模式波且不改变其速度及频散特征,与综合性能较好的前后向最小方差无失真波束形成算法结合能较好地提取频散信息。

基于吸收和速度频散的孔隙弹性介质流体识别研究

为了研究利用自激自收地震资料进行储层中流体识别的可行性,根据储层和上覆介质波阻抗的差异特性,将油气勘探中遇到的砂岩储层分为3类,设计了3个模型,利用模型分析了3类储层反射系数振幅和相位角随频率变化的特征。模型分析结果表明,储层中岩石的渗透率、流体的饱和度对与低频相关的吸收和相速度影响较大,且证实在某种程度上,利用吸收和速度频散引起的反射系数和相位角表现出的低频异常特征可以作为储层流体识别的一个标志,并根据其特征建立了识别不同类型储层流体的准则和步骤。通过实例分析证实了经过适当处理的自激自收地震资料中存在吸收和速度频散产生的低频异常特征,以及利用其特征进行储层流体识别的有效性。

速度频散——确定储层岩石特性的一种方法

速度频散———确定储层岩石特性的一种方法薛光华韩晓东沈仁福（大庆石油管理局勘探开发研究院）在Ｇｙｐｓｙ测试现场某一地层内，以不同频率测得的速度测量值间的视差异可由弹性散射和内在衰减来解释。在Ｇｙｐｓｙ砂岩之上的海相段内，频散的弹性散射成分（３８％）可...

基于同步压缩小波变换的速度频散属性估算方法及应用

随着渤海A构造区油气勘探的不断深入,勘探目标逐渐由构造油气藏转变为构造-岩性复合油气藏。A区构造-岩性油气藏的流体关系复杂,储层非均质性强,导致常规油气检测方法多解性严重,不能为该区油气勘探提供可靠的烃检结果。地震波在含油气储层传播时,不仅会发生较强的能量衰减,同时也会发生较强的速度频散,因此,反映速度频散的属性可作为流体指示因子用于流体检测。基于此,文中提出了一种基于同步压缩小波变换的速度频散属性估算方法,从叠后地震数据中提取出表征速度频散程度的群能量梯度属性,进行油气检测。实际资料处理结果表明:基于同步压缩小波变换的速度频散属性油气检测方法分辨率非常高,对含烃储层具有较好指示效果,降低了油气检测的多解性。

速度频散:描述储层岩石特征的一种工具

从弹性频散和固有衰减的角度出发,对Gypsy实验场地一地层内利用不同频率测得的速度值之间存在明显的不一致性作了解释。通过测井信息确定的简单模型,估算Gypsy砂岩之上一海相层段内部频散的弹性散射分量(38％)。任何比这个层段弹性散射的预测数大的频散被认为由固有衰减(62％)所造成。利用该井的垂直测量值,直接位于Gypsy砂岩之上的海相层段估算的固有Q_1=51,具有一个有效的Q数值,因为散射Q_(sc)=85。综合基质的总Q为32。利用固有Q=30并忽略散射作用的影响,可以解释Gypsy层内部非均质性砂岩和页岩的垂向测量值的频散。水平观察值需要进行更详细的模拟工作,以揭示路径和体积效应、弹性散射、衰减和固有各向异性的相对作用。声测井曲线上不太容易分辨的薄层在改善井间响应方面具有重要意义。频散可能是利用井间和地表地震资料作出储层属性图件的关键。

沉积岩石中速度频散和与频率有关衰减的观测

为了尽可能在宽频范围内确定岩石的弹性性质,在帝国学院的井下试验基地对饱和的沉积岩岩石系列进行了一系列的实验。这些实验分成四类:频率范围在30～280Hz之间的垂直地震剖面(VSP),井间勘探(0.2～2.3KHz),声波测井(8～24KHz)和实验室测试(300～900KHz)。在这些实验中尽量测试了岩石的纵波和横波的本征衰减和速度。观察了纵波和横波的速度频散。在声波频段,纵波的本征衰减有一个与频率有关的衰减峰。模拟数据认为衰减是由于在小的纵横比孔隙中局部流体流动引起。这个模拟表明本征衰减主要由纵横比约为10^(-3)到10^(-4)的裂隙控制。

耦合相对渗透率、斑块饱和与各向异性渗透率的Chapman模型横波速度频散研究

本文基于Chapman模型,在Chapman模型中引入了斑块饱和、相对渗透率模型和各向异性渗透率,研究讨论耦合斑块饱和、相对渗透率和各向异性渗透率这三个效应对横波速度频散的影响及其变化规律,研究发现其与频率有关:在中低频时,各向异性渗透率的影响最大;在高频时,斑块饱和效应的影响最大;而相对渗透率模型的影响在各个频率中都是最小的.理论分析和数值试验证实了部分饱和岩石地震各向异性如何被上述三种耦合效应所影响,提高了对含裂隙储层部分饱和岩石的频变地震各向异性的认识.

深层-超深层复杂孔隙结构碳酸盐岩地震岩石物理及频散特征研究

碳酸盐岩储层是我国陆上油气勘探的重要储层类型,不同地区的碳酸盐岩储层在沉积、成岩过程存在明显差异,影响其物性及地震弹性性质变化的因素也存在差异,为认识这种机制,针对不同地区碳酸盐岩进行物性与地震弹性性质的对比分析尤为重要.通过对塔里木盆地深层碳酸盐岩储层样品的系统岩石学特征、岩石微观结构特征、物性和地震弹性特征的测试,分析了样品物性和地震弹性特征的变化规律及影响因素.研究结果表明,碳酸盐岩样品物性与地震弹性性质整体变化规律受岩石孔隙结构特征的控制,而难以构建简单的孔隙度~渗透率、孔隙度~速度或密度~速度的准确统计模型.碳酸盐岩样品纵、横波速度具有较好的相关性,在速度比上灰岩、灰质云岩、白云岩以及硅质云岩呈逐渐减小的趋势,可利用速度比及其它含有横波信息的弹性参数进行岩性识别.样品在地震频段表现出明显的频散现象(5~200Hz),微裂隙-溶蚀孔隙型样品、裂隙型样品与溶蚀孔隙型样品在频散与衰减特征上存在明显差异,微裂隙-溶蚀孔隙型样品具有相对较强的频散与衰减特征.依据储层岩石地震弹性性质变化特征给出了深层致密碳酸盐岩岩性、储层类型以及孔隙流体识别与预测的岩石物理标准.基于地震岩石物理模型计算的孔隙纵横比与骨架柔韧性因子可用于定量表征致密碳酸盐岩样品孔隙结构特征的变化,从而反应孔隙结构对岩石样品弹性波速度影响.研究结果可为碳酸盐岩储层的分类以及相关储层的岩性及烃类地震检测提供依据。

线性黏弹性各向异性介质速度频散和衰减特征研究

地层岩石既非各向同性的 ,也非完全弹性的 ,正确地描述波在地层中的传播需要搞清楚岩石的各向异性和黏弹性特征 .针对裂缝性地层的裂缝发育方位问题 ,建立具有任意方位角的方位各向异性黏弹性本构关系 .使用均匀平面简谐波分析方法研究其频散关系 ,得到Christoffel方程 ,进而获得均匀平面波的复速度、相速度、衰减系数和品质因子的表达式 .通过黏弹性方位各向异性页岩和砂岩进行模拟 ,研究了波场在地层中的传播特征 ,如相速度、衰减系数和品质因子等随频率。

频散作用对储层砂岩速度实验结果的影响分析

在不同围限压力下,利用超声波脉冲透射法对一套物性参数变化较大的储层砂岩弹性波速度进行了实验测量。基于Biot流与喷射流机制的理论模型对实验结果进行了定量解释,给出了这2种速度频散机制对实验结果的影响,并分析了将实验高频速度应用于现场地震低频的可能性。根据研究结果指出,喷射流频散作用对速度的影响明显,对于以喷射流作用为主导频散机制的实验结果不能直接用于现场的地震频段;如果Biot流作用是主导频散机制,对实验速度结果影响不明显,可将实验结果直接用于地震频段。

实验室岩心声学速度测试中的频散现象

本文主要对实验室岩心测试中由于高频引起的速度频散现象进行研究。研究中主要采用Gassmann方程计算了干岩样盐水饱和后的纵、横波速度,代替地震勘探频率下的纵、横波速度,并与盐水饱和样品的实测速度进行对比,由此估计速度频散的大小。通过对不同地区实例的研究发现:对物性较好的样品,频散现象较小,此时基于岩心测试数据所作的岩石物理研究可以用来指导地震勘探研究;而对物性较差的样品,频散现象较为明显,此时要审慎应用测试的数据。

速度频散效应和吸收效应对Ricker子波波形的影响规律

将岩石抽象为Kelvin黏弹性介质,采用波形相关系数、子波宽度变化率和持续时间变化率3个参数描述波形变化,研究速度频散效应和吸收效应与Ricker子波波形变化的关系。研究结果表明:Ricker子波在Kelvin介质的传播过程中,介质的吸收效应和速度频散效应引起波形的变化趋势是相同的,但波形变化主要是由吸收效应引起的,在距震源较远处,速度频散效应对波形变化才有一定的影响。