基于自适应整形正则化的AVAz反演

高角度裂缝的存在导致地下介质呈现方位各向异性,具有水平对称轴的横向各向同性介质中反射系数随方位角的变化可以近似表示为傅里叶级数的形式.傅里叶系数的大小取决于背景介质和裂缝参数,傅里叶系数的相位角取决于裂缝对称轴方向.常规傅里叶级数分析利用逐个时间采样点的方位地震数据求和计算傅里叶系数,计算结果易受噪声影响.为了提高傅里叶系数估计的抗噪性和稳定性,将常规傅里叶级数分析与AVAz(振幅随方位角变化)反演方法相结合,提出一种基于整形正则化的AVAz二阶傅里叶系数反演方法.常规整形正则化约束中的整形算子形态固定,提出一种基于方位各向异性强度的自适应整形算子,利用基于常规傅里叶级数分析的二阶傅里叶系数初步估计结果计算阻尼因子,结合一阶差分矩阵构建自适应整形算子,达到在反演中自适应地调整整形算子形态的目的.理论测试表明,基于自适应整形正则化的AVAz反演方法具有较强的抗噪性,能够有效提高二阶傅里叶系数反演的稳定性.实际叠前地震数据应用结果显示裂缝预测结果与测井资料相吻合,证明了基于自适应整形正则化AVAz反演进行裂缝预测的有效性.

基于叠前AVAZ反演的火山岩裂缝预测方法研究

火山岩裂缝是储层预测的关键要素,目前火山岩裂缝预测主要基于叠后或分方位叠加数据,预测精度较低。将基于全方位OVT域道集的叠前AVAZ反演方法引入到火山岩储层的裂缝预测中,以松辽盆地某火山岩储层为研究区开展方法的实际应用。首先分析了研究区OVT道集的方位各向异性;然后利用HTI介质的Ruger方程开展叠前AVAZ反演,得到了裂缝发育密度和裂缝方位数据体,实现了火山岩裂缝定量预测;最后通过研究区断裂分布和成像测井规律验证了该方法的准确性和可靠性,相比于其他方法提高了裂缝预测精度,为火山岩气藏的裂缝识别提供了一种高精度预测方法。

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。

页岩裂缝型储层模型参数化及AVAZ反演预测方法研究

随入射角和方位角振幅变化(AVAZ)反演是地球科学领域从叠前和方位角地震数据中估计弹性参数和各向异性参数的最广泛使用的反演方法之一,有助于预测裂缝.发育一组垂直或近垂直定向裂缝的各向同性均匀岩石储层可以等效为具有水平对称轴的横向各向同性介质(Horizontal Transversely Isotropic medium,即为HTI介质).我们的目标是开发一种适用于页岩储层裂缝预测的稳定反演方法,并充分利用页岩裂缝型储层的宽方位地震数据,提高反演稳定性.首先推导出一个HTI介质三项PP波反射系数近似表达式,该方程减少待求参数的个数,并保持足够的精度来描述HTI介质的反射特性,进而提高反演的鲁棒性.此外,开展了基于贝叶斯理论的AVAZ反演方法,提高反演的稳定性.利用柯西概率分布和高斯概率分布作为模型参数和似然函数的先验信息,提高了反演精度.通过与已有近似方程的精度分析对比,验证了基于新近似方程的反演方法的可行性.在不同噪声条件下,对所提出的反演方法进行了实际工区应用,通过实例验证了该方法在裂缝性储层反演预测中具有较高的鲁棒性和稳定性.

基于各向异性理论的地应力地震预测技术研究

随着非常规油气勘探和开发技术的发展,尤其是页岩油气高效开发的需要,地应力的准确预测对页岩油气水平井轨迹设计和有利压裂区域的选取十分重要。笔者以各向异性等效介质理论为基础,以页岩各向异性岩石物理模型为驱动,基于宽方位地震数据开展高精度的叠前AVAZ反演,获得弹性参数及裂缝岩石物理参数,并结合地应力预测模型,实现地应力大小及方向的定量预测。通过理论模型测试与实际资料应用显示,该方法预测的地应力具有较高的精度,符合地质规律,且与微地震压裂监测结果及测井解释结果具有良好的一致性,有效指导了页岩油气水平井轨迹设计及压裂方案部署。

地震岩石物理驱动的裂缝预测技术研究现状与进展(Ⅱ)——五维地震裂缝预测技术

裂缝密度、发育方位和充填物类型等裂缝参数的预测在很多工程领域起到非常重要的作用。在油气勘探方面,裂缝参数预测方法众多,其中基于纵波属性随入射角和方位角变化(五维地震)的裂缝预测技术具有预测范围广、分辨率高等优势,近年来受到越来越多的关注。在第一部分(Ⅰ)综述了裂缝储层等效各向异性岩石物理理论研究现状与进展的基础上,第二部分(Ⅱ)从椭圆拟合分析和基于等效各向异性岩石物理理论的裂缝参数预测两个方面,综述了具有不同复杂程度的裂缝储层五维地震预测方法研究现状。第一个方面概要介绍了AVO梯度椭圆拟合和杨氏模量椭圆拟合两种方法,AVO梯度椭圆拟合较杨氏模量椭圆拟合操作更简单,但杨氏模量椭圆拟合较AVO梯度椭圆拟合预测结果更稳定。第二个方面根据采用的岩石物理理论差异,从三个角度分别总结了当前国内外裂缝密度、裂缝方位和流体分布的五维地震预测技术研究现状。在此基础上,给出西南某页岩气工区裂缝参数预测实例。随着勘探目标预测难度的不断增大,未来应关注更稳定的模型参数化、正演算子和反演算法构建方法及复杂地层中模型参数的解耦策略研究,以提高裂缝参数预测精度,同时强各向异性介质反演理论也是未来的探索方向。

叠前全方位裂缝预测方法应用研究

常规叠前裂缝预测方法由于数据结构及预测方法的局限性,预测结果不精确,且呈多解性。叠前全方位裂缝预测方法是在全方位地震采集数据的基础上,构建全方位共反射角道集,利用AVAZ叠前反演方法预测裂缝发育强度及方向;全方位共反射角道集包含了地层全部真实的方位信息,有利于方位各向异性的预测;AVAZ叠前反演能够得到裂缝方向及发育强度的唯一解。该方法通过在塔里木盆地某井区的应用,取得了良好的预测效果,预测结果符合地质规律,与已钻井测试资料结果吻合度高。

岩石物理驱动的正交各向异性方位叠前地震反演方法

基于长波长近似假设,周期性薄互层中发育一组平行排列的垂直裂缝则可视为等效的正交各向异性介质.岩石物理是构建裂缝参数与地震响应之间联系的基础,地震散射理论是各向异性介质参数反演的有效途径.文章提出了一种利用方位叠前地震数据实现正交各向异性裂缝储层Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数可靠预测的方法.首先,综合考虑矿物基质、孔隙、裂缝及各向异性岩石中流体替换的影响,通过构建正交各向异性裂缝岩石物理等效模型,实现正交各向异性刚度系数的估测,进而预测储层测井数据的弹性参数、Thomsen弱各向异性参数及裂缝弱度参数,为后续地震反演提供初始模型约束;然后,基于地震散射理论,推导了面向Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数反演的正交各向异性介质纵波反射系数方程,为后续地震反演奠定了理论基础;最后,发展了贝叶斯框架下的正交各向异性裂缝储层Thomsen弱各向异性参数与裂缝弱度参数AVAZ反演方法,同时考虑柯西稀疏约束正则化和平滑模型约束正则化约束,使用非线性的迭代重加权最小二乘策略实现正交各向异性特征参数的稳定估算.模型和实际资料处理表明,该方法能够稳定可靠地从方位叠前地震资料中获取正交各向异性特征参数,为正交各向异性介质的特征参数预测提供了一种高可靠性的地震反演方法.