基于BISQ模型的储层物性参数贝叶斯反演方法

对于物性参数反演这类存在多解性的问题,常见的方法往往难以高效、高精度地获得最优解。因此,根据贝叶斯统计学,采用高斯先验模型引入测井数据约束,并发展储层物性参数贝叶斯反演方法,以克服反演的多解性。其次,在BISQ理论和等效流体理论的基础上建立了岩石物理正演模型,该模型反映了孔隙介质中固体和流体的多种物理作用,可精细地刻画储层中地震波的传播过程,进而提升反演结果的可靠性。此外,由于确定性优化算法通常只有局部收敛能力,无法收敛到反演问题的全局最优解,所以引入具有全局收敛能力的杂交遗传算法,以提高反演方法的精度和效率。最终,利用所提反演方法预测中国东部A油田目标区域的孔隙度和含水饱和度,获得了较好效果。

基于改进BISQ模型双相介质波场数值模拟

Biot理论和喷射流动理论是表述动态孔隙弹性性质的基础理论。弹性波在多孔隙双相介质中传播时固-流相互作用的这两种力学机制是同时存在的,Biot流动力学机制描述的是宏观现象,喷射流动机制反映的是局部特征,Dvorkin和Nur将其两者有机结合,提出了统一的BISQ(Biot-Squirt)模型。Mamadou Sanou和Erwin Appel又提出了不含特征喷射流动长度的改进BISQ模型,更便于描述且计算简单,正演数值模拟表明:改进BISQ模型与BISQ模型的结果保持一致,具有较好的可行性。

基于非饱和多孔隙介质BISQ模型的储层参数反演

Biot流动和喷射流动是含流体多孔隙介质中流体流动的两种重要力学机制 .文中基于同时包含这两种力学机制的非饱和多孔隙BISQ模型 ,利用小生境遗传算法实现了储层参数 (孔隙度、渗透率、含流体饱和度等 )的反演 .结果表明 ,本文方法在储层参数的反演过程中目标函数收敛快、且具有较强的抗“噪声”干扰性能 ,当观测噪声ε≤ 5 %时 ,储层参数的反演精度很高 .最后 ,通过实测数据的反演应用验证了该方法处理储层参数反演问题的有效性和非饱和BISQ模型的准确性 .

含流体多孔介质的BISQ模型

ＢＩＯＴ流动和喷射流动是含流体多孔隙介质中固一流相互作用的两种重要力学机制，它们作为一个耦合过程同时对声波或弹性波的衰减和频散产生影响。传统方法将这两种力学机制分开、单独处理，并建立了基于宏观描述的ＢＩＯＴ理论和基于单个孔隙结构的喷射流动理论，这些理论在实际应用中暴露出很大的局限性。Ｄｖｏｒｋｉｎ和Ｎｕｒ（１９９３）将ＢＩＯＴ流动机制和喷射流动机制综合起来，提出了统一的ＢＩＳＱ模型［１］，这种ＢＩＳＱ模型将基于微观水平的喷射流动机制与固体和流体宏观性质联系起来，建立了弹性波相速度和衰减与固相弹性常数、孔隙率、渗透率、饱和度、流体黏滞度、压缩性、频率以及特征喷射流动参数等之间的关系。对 ＢＩＳＱ模型的综合研究表明：ＢＩＳＱ模型中的喷射流动机制是造成弹性波强衰减、高频散的主要原因；ＢＩＳＱ模型能更真实地预测波的衰减和频散，在采油动态监控和拾取渗透率等各向异性参数方面具有巨大的应用潜力，值得作进一步的研究和开发。

基于横向各向同性BISQ模型的弹性波高阶交错网格有限差分数值模拟

孔隙介质模型主要有Biot模型与BISQ模型。BISQ模型同时考虑了Biot流动与喷射流动,能够获得比Biot理论更为准确的结果。弹性波数值模拟有利于认识波的传播特性与过程,而采用高阶交错网格有限差分法数值模拟的空间频散性比低阶差分法小。本文从BISQ模型弹性波的本构方程和运动方程出发,推导出了基于横向各向同性BISQ模型的弹性波高阶交错网格有限差分算法,还进行了数值模拟。通过调整差分阶数、频率以及黏滞系数,研究了兼顾两种流动机制时弹性波的传播特性,并分析了BISQ模型下弹性波的透射与反射。

基于Kelvin-Voigt黏弹性骨架的含非饱和流体孔隙介质BISQ模型(英文)

本文综合考虑了在波传播过程中孔隙介质的三种重要力学机制——"Biot流动机制一squirt流动机制-固体骨架黏弹性机制",借鉴等效介质思想,将含水饱和度引入波动力学控制方程,并考虑了不同波频率下孔隙流体分布模式对其等效体积模量的影响,给出了能处理含粘滞性非饱和流体孔隙介质中波传播问题的黏弹性Biot/squirt(BISQ)模型。推导了时间-空间域的波动力学方程组,由一组平面谐波解假设,给出频率-波数域黏弹性BISQ模型的相速度和衰减系数表达式。基于数值算例分析了含水饱和度、渗透率与频率对纵波速度和衰减的影响,并结合致密砂岩和碳酸盐岩的实测数据,对非饱和情况下的储层纵波速度进行了外推,碳酸盐岩储层中纵波速度对含气饱和度的敏感性明显低于砂岩储层。

基于双相介质BISQ模型的地震波正演模拟

Biot流动机制和喷射流动机制是含流体孔隙介质中的两种重要的力学机制,同时包含这两种机制的BISQ模型能够更好地反映孔隙介质中弹性波的传播规律。本文从BISQ模型的基本方程出发,推导了完全匹配层(PML)吸收边界的交错网格高阶有限差分方法的表达式,对双相各向同性介质中地震波场进行了数值模拟;然后通过调整孔隙度、渗透率等储层参数,对比分析了储层参数对双相介质波场特征的影响。数值模拟结果表明,基于BISQ模型的正演模拟正确反映了双相各向同性介质的波场特征;储层参数取值变化对波场特征的影响也十分明显。

基于BISQ模型的双相介质位移场Green函数

以BISQ模型的波传播方程为基础 ,研究了弹性波在孔隙各向同性介质中的传播速度及与流体的Biot流动和喷射流动力学机制的关系 ,进一步利用场势分解和δ函数的性质 ,给出了同时受Biot流动和喷射流动两种动力学机制作用下 ,两相介质波场位移在集中力作用下的Green函数 ,并讨论了喷射流动在Green函数中的表现形式和作用 .

基于BISQ模型的三维双相各向异性介质数值模拟(英文)

Biot流动和喷射流动是含流体多孔隙介质中流体流动的两种重要力学机制。近年来利用同时处理这两种力学机制的BISQ(Biot-Squirt)模型,进行波场数值模拟只限于二维二分量或二维三分量情况,三维三分量的波场模拟尚未见报道。然而,只有三维模拟,才能全面认识双相各向异性介质中固相和流相弹性波场的耦合关系和空间分布特征。本文从BISQ模型的波动方程出发,采用交错网格高阶有限差分方法对三维双相各向异性介质的弹性波传播进行了数值模拟和波场分析,得到了较好的结果。

利用时间分裂的错格伪谱法模拟地震波在基于改进BISQ模型的双相介质中的传播

改进的BISQ(Biot-Squirt)模型中各参数具有明确的物理意义和可实现性,在不引入特征喷流长度的情况下可将Biot流动和喷射流动两种力学机制有机地结合起来;而高精度的地震波场数值模拟技术是研究双相介质地震波传播规律的重要手段。本文从本构方程、动力学方程和动力学达西定律出发,推导了基于改进BISQ模型的双相各向同性介质的一阶速度--应力方程组;采用时间分裂错格伪谱法求该方程组的数值解,模拟半空间及层状双相介质中的地震波场。数值模拟结果表明:①与传统方法相比,时间分裂错格伪谱法波场数值模拟的精度更高,压制网格频散效果更好;②在非黏滞相界情况下,慢纵波呈传播性,而在黏滞相界情况下,慢纵波呈扩散性,以静态模式出现在震源位置;③双相介质分界面处,各类波型复杂的反射透射规律可由数值模拟结果清晰展现。

基于BISQ模型双相EDA介质中VSP记录模拟

本文针对目前的现状,采用了近来比较热门和精确的交错网格有限差分法实现地震频带内弹性波的数值模拟.通过实例模拟了VSP记录,证实了这种方法的可行性和有效性.从我们的正演研究中,发现慢纵波的振幅与渗透率成正比,与孔隙度成反比;而慢纵波的速度则和孔隙度和流体的密度成正比.

改进BISQ模型的双相介质地震波场数值模拟及频散校正

从改进BISQ模型的双相介质所对应的速度-应力运动方程出发,构建2×2N阶交错网格有限差分模拟算法;同时,为压制模拟过程中的数值频散现象,采用通量校正传输(FCT)技术获得带FCT修正的交错网格有限差分模拟算法,对各向同性双相介质进行地震波场数值模拟。研究结果表明:(1)波场存在快纵波、慢纵波和横波等波场特征,并与模型的理论响应相符,说明交错网格模拟算法具有正确性和可行性;(2)采用FCT修正的交错网模拟算法能够有效压制数值频散,并保留真实的波场特征。

基于改进BISQ模型的AVA方程

振幅随入射角变化(AVA)技术是油气储层地震预测核心技术。目前,AVA技术建立在单相介质基础上,但实际储层是典型的多相介质,因此研究多相介质AVA分析技术具有重要意义。通过推导基于改进BISQ模型(不含喷射流长度)的AVA方程,建立了双相-双相、双相-单相、单相-双相、单相-单相介质分界面模型,对AVA曲线进行了数值模拟分析。分析结果显示:BISQ-AVA方程在单相介质分界面时退化为传统Zoeppritz方程,在含双相介质界面处,其反射、透射分析结果与Zoeppritz方程分析结果有较大差异,该结果对油气储层地震解释有重要影响。

基于BISQ模型的泥质含量变化时移地震响应机制

基于BISQ机制的双相介质模型,通过有效结合宏观条件和微观条件研究了地震波传播过程中的能量耗散和频散机制;基于泥砂岩岩石物理模型,分析了油藏注水开发条件下泥质含量变化引起的油藏弹性模量变化规律。在此基础上,通过双层地质模型时移地震响应数值模拟与差异属性分析,研究了油藏泥质含量变化前后P-P波和P-S转换波不同分量地震归一化均方根振幅属性随偏移距变化规律。结果表明,油藏泥质含量变化能够很好地模拟油田开发的动态过程,其引起的时移地震响应在不同分量和不同偏移距条件下差异清晰,P-P波、P-SV转换波归一化均方根振幅随偏移距变化差异明显,部分叠加处理技术将有利于提高时移地震处理与解释精度。

改进BISQ模型地震波场数值模拟中的边界处理

从改进BISQ模型双相介质所对应的一阶速度—应力运动方程出发,构建2×2N阶交错网格有限差分模拟算法,为了尽可能地减小或消除数值模拟中由人工边界引起的虚假反射,建立完全匹配层(PML)吸收边界的2×2N阶交错网格有限差分算法。详细地讨论了PML吸收边界条件的构建及其有限差分算法的实现。通过MATLAB编程进行波场模拟,将加入PML吸收边界、常规指数衰减吸收边界及未加吸收边界的3种数值模拟结果进行对比,论证PML吸收边界能十分有效地吸收边界反射。

起伏地表下基于改进BISQ模型双相介质中曲线网格有限差分法波场模拟

本文以基于改进BISQ模型的二维双相各向同性介质一阶速度-应力方程为基础,推导出了曲线坐标系下对应的方程,然后采用低频散、低耗散的同位网格MacCormack有限差分法来离散方程,并采用紧致的单边MacCormack差分格式结合牵引力镜像法来施加自由地表边界条件,实现了地震波场数值模拟.曲线网格有限差分法采用贴体网格来描述自由表面,地表的网格线紧贴地形,避免了台阶近似造成的数值散射.数值模拟结果表明,在双相介质起伏自由地表和分界面处,各类波型复杂的反射透射规律可以清晰展现,曲线网格有限差分法可以精确地解决地震波在含起伏地表的双相各向同性介质中的传播问题.

双相各向同性介质BISQ模型弹性波方程数值模拟方法

基于双相介质BISQ模型弹性波方程数值模拟来研究储层弹性波响应特征,对于储层识别和油气检测具有重要意义。本文从Taylor级数展开式出发,推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度展开式和相应差分系数计算式;从本构方程和运动方程推导出了BISQ模型双相介质一阶双曲型应力-速度弹性波方程交错网格任意偶数阶精度差分格式以及推导出二维双相各向同性介质完全匹配吸收层(PML)边界条件公式和相应的高阶交错网格差分格式。通过数值模拟研究表明,该方法边界吸收效果好,稳定性好,能够高精度模拟双相介质中地震弹性波场,且计算效率也高。

基于孔隙介质BISQ模型的震电慢纵波传播特性

目前的Pride震电理论不能准确地预测震电波的耦合特性和频散特性。为了更合理地反应震电耦合波波场的特征,本文基于包含Biot流动和喷射流动两种机制的BISQ模型,结合毛管模型中渗流场和电流场耦合理论,对Pride震电耦合理论进行了修正,进而对震电耦合波的传播特性进行了定量模拟。分析结果表明:特征喷射流长度对震电横波无影响;BISQ模型预测的震电快纵波传播速度比Pride理论预测的传播速度慢,BISQ模型的震电慢纵波衰减更显著,这表明BISQ模型比Pride震电理论更有效地预测了震电耦合波的衰减和频散。随着特征喷射流长度的增大,震电慢纵波的低频极限相速度减小,但不趋于零,这与Pride理论预测的不同。在低频区,BISQ模型预测的震电耦合波电场强度与固相速度之比的模值对特征喷射流长度非常敏感。

多孔介质BISQ模型中的慢纵波

着重研究了多孔介质BISQ模型中慢纵波的基本特性 .给出了BISQ模型下慢纵波速度和衰减的低频近似公式 .与Biot理论对比 ,BISQ模型中慢纵波的衰减随频率降低急剧增大 ,且随喷射流长度的减小而增加 ;相速度随喷射流长度的减小而增加 ,其低频极限值不是零 ;孔隙流体位移与固相骨架位移之比的幅值随喷射流长度的增加而减小 ,其相位特点与Biot模型预测的不同 ;在流体与孔隙介质的边界上可产生更大的渗流 .为对比 ,同时也给出快纵波的行为 .依据BISQ模型可推断 :非黏滞流体饱和孔隙介质中不存在喷射流机理 ;BISQ模型中不会发生“动力协调”

基于BISQ模型双相各向同性介质弹性波传播的频率-空间域有限差分模拟

BISQ模型同时包含了合流体孔隙介质中Biot流动和喷射流动两种重要的力学机制.基于BISQ模型的双相各向同性介质弹性波波动方程是一个复变系数偏微分方程组.本文率先建立了该方程的25点频率-空间域有限差分数值解法,在理想相界和黏滞相界情况下,对Biot流动和喷射流动共同作用下的双相各向同性介质中的波传播进行了数值模拟,通过与仅受Biot流动作用下的波场模拟结果的对比,分析了两种机制耦合作用对弹性波传播的影响.同时,本文也研究了波在双层双相各向同性介质分界面处的反射和透射特征.数值模拟结果表明:在Biot流动和喷射流动耦合作用下,双相介质中传播的快P波的速度和振幅都小于仅考虑Biot流动的双相介质中的快P波,且慢P波的衰减也更为强烈,而S波的波速和振幅则无明显差异.这表明局部喷射流动对P波的衰减和频散具有重要影响,而对S波的影响较小;慢P波的强烈衰减使得其在波场快照中无法被观测到,双层双相介质中的波传播现象类似于单相介质的情况.同时本文的研究结果也表明,频率-空间域有限差分法在基于BISQ模型的双相介质中波传播数值模拟中的正确性和有效性,为开展孔隙弹性介质全波形反演问题的研究提供了研究基础.