随机介质地震波正演模拟在碳酸盐岩储层预测中的应用

为了研究碳酸盐岩储层的地球物理响应特征,在对塔河油田奥陶系风化面下碳酸盐岩储层初步认识的基础上,利用随机介质建模技术,设计并建立了一系列碳酸盐岩储层规则孔洞和随机孔洞模型,并应用变网格有限差分法对地震波在孔洞模型中的传播进行了正演计算,对模拟得到的地震属性进行了分析,研究了孔洞对地震反射特征的影响,获得了规则孔洞尺度以及随机排列孔洞密度对地震属性的影响规律。对于单个的溶洞而言,当溶洞横向尺度小于菲涅尔带半径,纵向尺度小于调谐厚度时,溶洞反射振幅与溶洞尺度成正比例关系;对于随机分布孔洞的碳酸盐岩储层而言,地震波能量与孔洞密度成正比例关系。

应用随机介质正演模拟刻画深水区台缘礁碳酸盐岩储层

南海A区块深水区钻井少,储层刻画难度大。本文基于深水区地质沉积相分析成果,利用深水区地震资料建立符合实际条件的地层结构模型,结合波阻抗反演结果及地震属性特征,建立深水台缘礁碳酸盐岩储层的结构模型。在此基础上,运用随机建模方法对台缘礁碳酸盐岩储层内部的孔洞、裂缝进行精细刻画。运用"交"、"并"算法将储层结构单元与随机介质模型结合,建立符合地下实际的深水台缘礁碳酸盐岩储层地震地质随机介质模型,应用正演模拟、常规处理和相似性分析技术,获得与实际地层最接近的台缘礁碳酸盐岩储层结构和参数模型。

基于随机介质正演模拟的塔中顺南地区风化壳储层地震响应特征分析

针对塔中顺南地区奥陶系岩溶风化壳储层地震响应特征识别和储层预测难题,应用随机介质建模方法建立了风化壳缝洞型储层地震地质模型,通过非均匀介质波动方程数值模拟,研究目标储层地震反射波场的运动学和动力学特征,定量分析了储层物性、厚度及其发育位置变化对风化壳反射界面(T47)地震响应特征的影响。结果表明,当风化壳顶部发育储层时,风化壳反射界面表现为低反射振幅、低频率的地震响应特征。在此基础上优选并验证了对风化壳储层地震响应特征识别相对敏感的均方根振幅和瞬时频率属性,为研究区风化壳缝洞型储层反射特征识别及储层预测提供了一定依据。

二维随机介质及波动方程正演模拟

奚先 ,姚姚 .二维随机介质及波动方程正演模拟 .石油地球物理勘探 ,2 0 0 1,36 (5 ) :5 4 6～ 5 5 2 本文介绍了随机介质模型的基本概念 ,提出了一种根据随机过程的谱分解理论构造随机介质模型的新方法 ;并以二维指数型椭圆自相关函数为例进行了若干二维随机介质模型的正演模拟。结果显示 ,这些随机介质模型能灵活地描述实际介质。本文还利用有限差分法正演模拟了随机介质模型中弹性波的传播及其自激自收时间记录。正演计算结果表明 ,随机介质模型理论具有适应性强 ,使用方便、灵活 ,能有效地模拟油气藏细节的优点 ,是油藏 (或油储 )地球物理中值得进一步深入研究的课题 。

二维随机介质模型正演模拟及其波场分析

本文通过弹性波方程交错网格有限差分正演,模拟了地震波在二维弹性随机介质中的传播,得到了球面波传播的单炮记录和波场快照以及平面波自激自收记录。为了考察二维弹性随机介质的波场特征,将平面波自激自收记录分成直达波区、散射波区、反射波区三个区域,并在三个区域中分别计算了能量相对值、主频、有效频带宽度三个特征量。通过研究这三个特征量与随机介质模型的自相关长度、粗糙度因子、扰动标准差等因素的关系,得到以下结论:直达波、散射波、反射波的能量相对值随随机介质模型自相关长度、粗糙度因子、扰动标准差以及震源主频的变化有明显的变化。直达波的主频和频带宽度受这些因素的影响很小;散射波的主频主要受自相关长度的影响,散射波的有效频带宽度很窄,受各因素影响也很小;反射波的主频随自相关长度、粗糙度因子、扰动标准差的变化有明显的变化,而反射波的频带宽度主要受扰动标准差的影响。

随机介质模型正演模拟及其地震波场分析

讨论了利用统计学方法对介质进行描述的二维随机介质模型的正演模拟问题 ,并对若干简单的模型进行了模拟计算。分析这些简单模型模拟结果的地震波场可以得出一些有意义的结论 :储层中局部微观非均匀性对高分辨率地震资料有较大影响 ;高分辨率地震资料中的某些信息不能用常规方法进行分析时 ,可以尝试用随机介质模型理论进行分析 ,以得到较为正确的结论。研究结果表明 ,随机介质模型的正、反演问题及与之相关的地震波场传播特征研究是地震学 。

立陡状金属矿随机介质地震正演模拟研究

地震勘探对于陡倾角地层探测效果通常不好,但有很多金属矿成高陡或立陡产状。金属矿成层性不好,岩性变化大,矿体内部具有一定的随机特征。针对这个特点,建立一个垂直和水平构造的矿体模型,在均匀介质模型的基础上加入随机参数形成随机介质模型。经过对方差大小的试验,发现当矿体方差远大于围岩方差时,矿体的反射和绕射非常明显。所以在符合这种条件时,可以开展立陡状金属矿地震勘探试验。

多尺度随机孔洞介质地震波正演及其逆时成像

常规地震勘探理论无法完全解释复杂多变的地质特征,较难达到高精度地震资料处理的目的,因此必须发展适应复杂非均匀介质的地震波场传播理论,以更好地刻画真实的复杂构造、岩性、裂隙油气藏的特点。根据实际火山岩样的随机特征,构建了相应的多尺度组合型随机孔洞介质模型,并进行了高精度地震波正演数值模拟和逆时成像研究,制作了在不同频率条件下的自激自收剖面和逆时偏移剖面,计算结果表明,构建的多尺度随机孔洞介质模型可以有效模拟真实的地质变化特征,同时指出准确区分由地层随机非均匀性引起的散射波场响应和干扰信号是实现高分辨率地震勘探的前提。

二维随机介质模型正演指导复杂地层地震解释——以薄层砂泥岩交互地层为例

大港油田砂泥岩交互地层存在着非均质复杂地质形态,为保证其精细解释效果,根据随机过程理论,提出了选用二维指数型椭圆自相关函数为复杂非均质地质体进行简化建模的方法。正演算法使用交错网格有限差分法模拟弹性波在二维随机介质模型中的传播,激发方式使用自激自收模式。正演结果表明,随机介质模型模拟大港油田薄层砂岩互层地层具有合理性,交错网格有限差分算法对于该模型的正演数值模拟,算法合适。

二维随机模型正演在解释地震同相轴畸变的应用

介绍了随机介质的基本概念,提出了一种根据随机过程理论建立介质模型的方法,利用二维指数型椭圆自相关函数为二维随机介质模型合理化的构建提供函数支持。正演算法使用交错网格有限差分法模拟弹性波在二维随机介质模型中的传播,激发方式采用自激自收模式。正演结果表明,随机介质模型模拟大港油田薄层砂岩互层地层,交错网格有限差分算法对于该模型的正演数值模拟,在模型算法中具有可行性。

一种新颖的探地雷达快速正演模拟及埋地目标探测机器学习方法

探地雷达正演模拟在真实雷达数据解译及全波形反演中扮演着重要的角色,针对传统探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)正演模拟计算量巨大、耗时、不利于实时探测等问题,提出一种基于机器学习框架的近实时GPR正演模拟方法.以混凝土中的钢筋探测作为GPR应用场景,混凝土的含水量、钢筋半径及埋地深度作为模型参数,利用时域有限差分数值模拟散射回波信号;运用主成分分析对回波数据进行降维处理得到相应的主成分权值系数,并以此作为机器学习网络的输出;设计了一种基于随机森林的多层循环网络架构和学习策略,不仅充分挖掘学习模型参数和主成分权值系数之间的内在因果关系,也共享主成分间的相互联系,并具有对每个预测主成分完善和修正的功能,以此实现基于机器学习的探地雷达快速正演模拟,与传统机器学习相比,有效提高了正演模拟的精度.在此基础上将两个深度神经网络与随机森林相结合,以回波数据主成分系数为输入,建立了基于机器学习的场景参数预测模型,实现了近实时的埋地目标探测,预测的混凝土含水量最大误差为2%,钢筋埋地深度最大误差为6.7%.

基于改进双向峰-谷搜索算法的煤矸模型电磁波正演模拟

实现放顶煤过程煤矸含量自动识别是综采自动化的重要目标,现有煤矸含量自动识别方法存在准确性、实时性较低等问题。放顶煤过程产生的煤矸混合物是由煤、矸石和空气形成的三相介质,各相介质的电性参数不同,在不同组分的混合三相介质中,电磁波的传播特性也不同。煤和矸石相对介电常数差异明显,通过研究不同含矸率煤矸混合物的电性参数,可为放顶煤工作面含矸率自动识别提供新的思路和方法。为了探究不同含矸率煤矸混合物的电性差异,提出了一种基于分治策略的双向峰-谷搜索算法,基于该算法建立了煤矸多相离散随机介质模型,基于麦克斯韦方程组及其本构关系方程,利用时域有限差分法对所建立的模型进行电磁波正演模拟。分析表明,基于分治策略改进双向峰-谷搜索算法后,煤矸多相离散随机介质模型中的煤、矸石、空气三相之间不仅存在明显的相界面,且各相离散程度更大,不存在聚集现象,因此局部介质也能体现整体的电性参数,能够满足电磁波正演的介质模型需求。正演模拟结果表明:(1)激励信号的频率会影响透射波的幅值,在12 GHz范围内,激励信号频率越高,透射波幅值越大;频率过低会降低信号的鲁棒性,激励频率应高于2 GHz。(2)煤矸混合物的含矸率与介质整体的等效介电常数呈正相关。含矸率越高,电磁波信号的传播损耗越多,接收平面接收到的信号幅值越小,电磁波信号穿透介质所用的时间越长。不同含矸率之间呈现明显的差异性,可以用作综采放顶煤含矸率识别的依据。

二维随机介质等效裂缝建模及波动方程正演模拟

针对裂缝预测问题,可以通过建立二维随机介质小尺度等效裂缝模型研究碳酸盐岩地层中裂缝的地震响应特征,从而为碳酸盐岩地层裂缝地震预测提供依据。采用指数型椭圆自相关函数随机介质模型建立等效裂缝模型(x、z方向的自相关长度分别为0.5m,1~15m),对其进行波动方程正演模拟得到包含绕射波的零偏移距地震剖面,利用叠后逆时偏移方法分析等效裂缝模型的地震响应特征。当纵向分辨率足够高时(主频100Hz),纵向3m规模的等效裂缝在零偏移距地震剖面上有响应,呈现“扁圆”状杂乱反射特征;当纵向分辨率较小时(主频30Hz),横向累计40m、纵向10m规模等效裂缝在零偏移距地震剖面上有响应,呈现“短轴”状杂乱地震反射特征。裂缝密度大小与叠加振幅呈正相关关系。这些认识对指导包括小规模缝洞储层在内的裂缝型储层地震预测具有重要的意义。

基于随机介质模型的二维重力正演

岩(矿)石密度的空间分布具有随机性和相关性,采用随机过程的谱分解理论和指数型椭圆自相关函数理论,结合江西德兴某重力勘探剖面资料,建立了随机介质模型,并进行重力异常计算。算例表明,采用随机建模的方法可以很好地模拟实际勘探断面的密度结构,据此计算得到的重力异常特征也与实测的基本一致。因此,在重力资料的解释中,根据实际的地质和密度测试资料建立随机介质模型进行正演计算,有助于对实测异常的识别、分析和解释,提高解释的可靠性。

基于随机介质理论的浊积扇体正演模拟

浊积扇体是一种具有较好勘探前景的隐蔽油气藏,但其非均质性较强,储层刻画难度较大,常规的确定性建模方法很难对浊积扇体进行完整的描述。首先介绍了随机介质建模的基本理论;其次,在建立随机溶洞模型时,引入了极值搜索法,该方法可以确定模型的孔隙度;然后,建立了浊积扇体模型,并进行正演模拟,模拟结果表明应用随机介质理论来描述浊积扇体的非均质性具有可行性;最后,针对渤海某地区的实际资料,建立了高位体系域的地层框架模型,采用随机介质建模方法对浊积扇体进行精细刻画,通过正演模拟发现,浊积扇体在地震剖面上的反射特征与物源的距离关系密切,从而为浊积扇体的识别提供了一定的参考依据。

伪随机码在有损层状介质中的正演模拟及其应用

呈现有损层状介质的频域模型,并结合伪随机码序列的特点,用MatLab软件对伪随机码在有损层状介质的传播进行了正演模拟,其得出的结果与模型理论结果相吻合。此模拟方法为在工业检测、勘探等领域的应用提供了有效手段。

伪随机码在有损层状介质中的正演模拟及其应用

本文给出了有损层状介质的频域模型,并结合伪随机码序列的特点,用matlab软件对伪随机码在有损层状介质的传播进行了正演模拟,其得出的结果与模型理论结果相吻合。此模拟方法为在工业检测、勘探等领域的应用提供了有效手段。

随机介质理论天然气水合物羽状流正演模拟

羽状流发育地区通常会发现富含天然气水合物的储层,但其非均质性很强,刻画难度大,目前的常规建模方法已经无法完整地描述天然气羽状流,需要进一步发展天然气水合物羽状流建模理论。介绍了随机介质建模的基本理论。其次,在建立天然气水合物羽状流模型时,引入了随机介质建模理论。最后,通过正演模拟结果发现,该方法可以灵活、准确地描述天然气水合物羽状流的地震波形特征,从而为寻找天然气水合物的提供了一定的参考依据。

应用地震正反演技术提高地质建模精度

以序贯高斯模拟方法为例,分析随机模拟技术的特性与不足,提出基于地震反演成果的建模策略,以提高建模精度。随机模拟只能恢复各参数的宏观统计规律,实现"数学真实",地震正演模型证实其模拟结果偏离"地质真实"。研究表明,利用地震正演可验证地质模型的可靠性,以地震反演成果约束地质建模能提高模型精度,逼近"地质真实"。以辫状河三角洲为例,针对油田不同研究阶段提出了地震反演成果"多级、多条件"约束建模策略。岩相建模阶段以单井岩相划分为第1变量,在勘探阶段和开发阶段分别用岩性概率体和岩性体为第2变量,建立岩相模型;属性建模阶段以岩相模型为第1变量,地震波阻抗体为第2变量,纵向和横向上均以波阻抗做约束,建立属性模型。该策略下建立的模型能保持输入数据的统计规律,与地震数据具有较好的一致性,且能与油田生产动态有效吻合。

复杂金属矿体地震波正演模拟研究--以庐枞盆地罗河、泥河和大包庄矿床为例

地震勘探在金属矿勘查中发挥越来越重要的作用,但复杂的介质结构和矿体形态通常使金属矿地震解释异常困难,为深入研究复杂金属矿体的地震波场特征,有效开展金属矿地震解释,本文以庐枞矿集区的罗河、泥河和大包庄矿床为例,在详细开展物性测量和地质与地球物理建模的基础上,对均匀介质复杂矿体模型、简化矿体模型和随机介质简化矿体模型进行了金属矿地震波场模拟研究。使用波动方程交错网格有限差分法对模型进行正演模拟,并对模拟结果做叠后偏移处理,分析了各种模型的波场特征,并与实际矿区地震反射剖面进行了对比。结果表明:含磁铁矿、黄铁矿的金属矿体与火山沉积岩、熔岩等围岩都有明显的波阻抗差异,理论上可以用反射地震方法进行深部矿床勘探;对似层状的复杂矿体,当其厚度远大于(4～5倍)地震信号的理论分辨率(λ/4)时,反射地震可以探测复杂矿体的结构形态;当矿体陡倾时,反射能量明显减弱或消失,随机介质与实际介质更接近;当不均匀程度大于5%或更大时,散射噪声将淹没矿体有效反射信号。波场模拟与实际地震剖面对比结果表明,反射地震在实际矿区的应用,面临的挑战要大很多,其中干扰、介质的不均匀性、矿体的形态是影响地震勘探效果的主要因素。