基于叠前岩石力学参数反演的三维地应力预测研究——以长宁区块页岩气为例

与常规油气藏相比,页岩气藏的物性条件极差,孔渗性超低,其实现大规模开采的关键在于水平井体积压裂改造技术的应用。近年来,大量页岩气开发实践证明,水平井压裂效果受地应力作用较为明显。研究表明:当水平井沿着最大水平主应力近垂直的方向钻进,且应力差异系数较小时,有利于形成网状压裂缝。笔者选择长宁页岩气区块,对基于地震方法的三维地应力预测技术在水平井开发中的应用进行研究。利用一系列地震方法,诸如地震构造解释得到的构造信息(地震解释层位与断层)、叠前统计学反演得到的地层信息(速度与密度)、地质力学信息(杨氏模量与泊松比),优选适当的模型方法,并刻度模型参数(比奥特系数、构造应力系数a和b、局部应变系数A和B等),对三维最大和最小水平主应力大小、应力差异系数及地应力方向进行预测;研究了长宁区块页岩气的区域应力机制以及对3口水平井的微地震监测结果进行分析,验证了本文三维地应力预测结果的可靠性。在水平井设计时应综合考虑地应力方向、非均质性和应力差异系数,以获得良好的压裂效果。

基于相干约束的页岩裂缝OVT地震预测方法研究及应用

页岩中裂缝发育和分布的准确刻画对页岩地层压裂方案设计及水平井布置具有决定性的作用。文中在研究页岩裂缝特征的基础上,提出了基于相干约束的页岩裂缝OVT地震预测方法,并以此为基础实现了裂缝参数的有效预测。首先,分析地震相干属性和页岩裂缝分布的关系;然后,通过概率化地震相干属性,建立基于相干约束的裂缝参数目标函数;最后,通过求取目标函数,获取相干约束下的裂缝参数反演结果。与常规方法反演结果对比发现,基于相干约束的裂缝参数反演方法,有效提高了反演结果的分辨率和可靠性,裂缝预测结果与井的裂缝发育区更加吻合。这证明了该方法的有效性。

基于快速构造约束的叠前地震反演及储层岩性识别方法

叠前地震反演聚焦于叠前道集振幅随偏移距/入射角的变化特征,是储层定量预测的关键技术.针对高倾角、断层等复杂构造区,常规叠前地震反演的稳定性、连续性和保真度受限.基于此,本文发展了一套基于快速构造约束的叠前地震反演及储层岩性识别方法.充分考虑地震数据的反射特征,通过计算地层倾角表征地层构造特征,构建构造特征算子和岩性敏感因子表征的目标泛函,实现基于构造约束的叠前地震反演及储层岩性稳定识别.模型试算和实际应用表明该方法可以有效提高叠前地震反演的抗噪性和储层岩性识别的可靠性,尤其针对复杂构造区.

基于频变衰减弹性阻抗的纵、横波品质因子反演方法

地层品质因子在页岩气储层、致密气和水合物等勘探领域具有较大的应用潜力。文中,首先,基于近似常数地层品质因子模型和弱黏弹性近似假设推导了黏弹性介质PP波弹性阻抗方程,有效反映了地层纵、横波速度、密度、纵波品质因子和横波品质因子的频变特征;其次,使用回溯快速迭代软阈值算法,实现了衰减弹性阻抗反演,为进一步提高多参数反演的稳定性,提出了基于对数域不同频率衰减弹性阻抗差异的纵、横波品质因子直接提取方法;最后,使用Marmousi2模型合成含噪声数据验证了反演方法的适用性和稳定性,并将该方法应用到实际工区。结果与已钻井解释结果一致,说明该方法在油气分布预测应用中具有一定的效果和潜力。

基于Born逆散射理论的反射系数参数化及弱度参数反演方法研究与应用

裂缝预测是非常规油气储层勘探开发的重要环节.地震振幅随入射角和方位变化(Seismic Amplitude Variation with the Angle And Azimuth,即AVOAZ)的反演方法是地下裂缝参数预测的重要手段.然而裂缝型储层的模型参数化,正演方程的构建及反问题的求解依旧存在较大的挑战.所以本文将以均匀各向同性岩石中发育一组垂直定向裂缝(可等效为具有水平对称轴的横向各向同性介质,Horizontal Transversely Isotropic medium,即HTI介质)为研究目标,利用线性滑动模型,推导基于裂缝弱度参数表征的HTI介质刚度矩阵,然后采用Born逆散射理论和稳相法,在界面弱差异假设下,推导HTI介质PP波反射系数方程.为了提高裂缝弱度参数的预测精度,接着提出了方位差异弹性阻抗方程.在此基础上,发展了一套模型低频信息正则化约束的Bayesian反演方法.将该方法应用到裂缝型工区,应用结果表明本文所提出的方法是合理的.

基于振幅梯度凌乱性检测算法的页岩气裂缝预测在长宁地区的应用

裂缝预测在页岩气开发中具有重要意义,其中大尺度裂缝对钻井工程有重要影响,中尺度裂缝提供了页岩气储集空间和渗透率,小尺度裂缝控制了储层的含气性,并对压裂效果有显著影响.高精度裂缝预测既是页岩气地质甜点预测主要任务,也是工程甜点研究的难点和关键.本文以地层倾角、方位角和边缘属性为约束,对地震资料沿着构造方向开展各向异性扩散滤波断层增强处理,提高断裂在地震上的可解释性,再对断层增强后的地震资料求取地震振幅梯度矢量,通过三维空间内各个方向搜索振幅梯度矢量的凌乱性,其中凌乱性最强的方向便为断裂发育位置,以此实现页岩气裂缝预测,通过对比传统的相干属性,该算法得到的裂缝预测结果具有更高的纵向连续性和横向分辨率.将该方法应用于长宁某实际页岩气工区,结合井上实钻数据和生产数据表明,该裂缝预测算法对川南页岩气的开发和生产具有较好指导意义.