徐家围子断陷营城组火山岩裂缝与天然气成藏

徐家围子断陷营城组火山岩储层虽然发育大量气孔和原生裂缝,但是其连通性差,构造裂缝的发育程度决定了储层的优劣和成藏概率。为了阐明裂缝与天然气成藏之间的关系,首先,利用岩心、成像测井以及实验分析等资料对徐家围子断陷营城组火山岩储层裂缝的成因类型与特征、控制因素、分布规律及形成期次进行了研究,然后结合研究区烃源岩演化、气源断裂活动期次以及盖层封闭能力演化,讨论了构造裂缝与天然气成藏的关系。研究结果显示,徐家围子断陷营城组火山岩发育原生裂缝和次生裂缝,以次生构造裂缝为主。在平面上构造裂缝受断裂、岩性和岩相控制,在纵向上受不整合面控制,具有旋回性分布的特点。构造裂缝主要分三期形成,其中第二期形成时期(泉头组沉积末期-青山口组沉积时期)与烃源岩生烃高峰期相吻合,并且气源断裂处于活动期,盖层也具有很好的封气能力,为研究区主要成藏期。

基于波场分离的弹性波逆时偏移

尽管叠前逆时偏移成像精度高,但仅针对单一纵波的成像也可能形成地下介质成像盲区,由于基于弹性波方程的逆时偏移成像可形成多波模式的成像数据,因此弹性波逆时偏移成像可提供更为丰富的地下构造信息.本文依据各向同性介质的一阶速度-应力方程组构建震源和检波点矢量波场,再利用Helmholtz分解提取纯纵波和纯横波波场,使用震源归一化的互相关成像条件获得纯波成像,避免了直接使用坐标分量成像而引起的纵横波串扰问题.针对转换波成像的极性反转问题,文中提出一种共炮域极性校正方法.为有效节约存储成本,也提出一种适用于弹性波逆时偏移的震源波场逆时重建方法,在震源波场正传过程中,仅保存PML边界内若干层的速度分量波场,进而逆时重建出所有分量的震源波场.本文分别对地堑模型和Marmousi2模型进行了弹性波逆时偏移成像测试,结果表明:所提出的共炮域极性校正方法正确有效,基于波场分离的弹性波逆时偏移成像的纯波数据能够对复杂地下构造准确成像.

基于褶积完全匹配吸收边界的声波方程数值模拟

完全匹配层(PML)吸收边界条件已广泛应用于地震波场模拟中,但PML吸收边界条件存在一些问题,如对低频和地震波为掠射波时会产生虚假反射等。褶积完全匹配层(CPML)吸收边界条件能够有效地解决PML吸收边界条件存在的问题。推导了带有CPML条件的一阶速度-应力波动方程,并且在方程中引入记忆变量代替复杂褶积项的运算,将CPML与交错网格有限差分算法相结合,发挥了该边界条件节省计算存储空间、易于编程实现等优点。数值模拟结果表明,在不增加计算量的情况下,CPML吸收边界条件有效地提高了波场模拟精度。

VSP逆时偏移及其存储策略研究

在逆时偏移算法中,应用常规的随机边界方法虽可节约存储空间,但浅层常伴有随机噪声。应用PML边界方法虽可改善上述状况,却又面临地震波场存储的压力。为此,本文采用优化系数的高阶有限差分方法实现VSP数据逆时深度偏移,采用拉普拉斯去噪方法压制低频噪声,并兼顾考虑精度和存储,在PML边界震源波场正传过程中保存部分波场,进而利用保存的信息与检波点波场同步反传,不仅可有效地节约存储空间,也确保了替代波场信息的可靠性。断层模型测试表明,本文方法能够以低存储实现高精度的VSP逆时偏移,相比于地面地震偏移,断层成像更清晰、准确。

基于L_1/L_2范数的表面多次波自适应相减方法

依据L1和L2范数自适应相减方法的特性,提出了联合L1/L2范数的表面多次波自适应相减方法,并引入GPU并行加速,在充分发挥两种方法优势的同时,有效缓解了两种自适应相减方法限制性条件引发的问题,在较短的时间内获得收敛的维纳滤波器,并且较好地拟合多次波模型和原始记录中的多次波。文中方法无需L2范数方法的假设条件,相比于L1范数方法提高了计算效率。理论模型和实际海洋地震数据测试表明,基于L1/L2范数的GPU并行加速的表面多次波自适应相减方法可有效压制地震数据中的表面多次波。

松辽盆地肇州油田层控多边形断层发育特征及在油成藏中的作用

地震解释和沿层相干切片,结合储层沉积特征对松辽盆地三肇凹陷南部肇州油田层控多边形断层的发育特征进行研究。研究结果表明:该区层控断层定向排列,展布方位与斜坡走向平行,并向着斜坡上倾方向倾斜,其发育时期与青山口组末期—姚家组沉积早期的构造抬升事件相对应,地层翘倾引起的重力滑动作用被认为是驱使断层活动的成因。层控多边形断层的平面展布受砂体和构造断层的影响,集中分布在含砂地层厚度较薄的区域,并且多向着构造断裂下盘生长。在不同地质历史时期,多边形断裂的启闭性质不同,其在油成藏中的作用也不同。成藏期(明水组末期)区域应力场为北西向挤压,北西—北北西向沟通青一段源岩和葡萄花油层的活动断裂是垂向输导油的油源断裂,而此时东西展布的层控断裂受正向挤压,断面紧闭,对油成藏主要起遮挡作用。新生代以来至现今区域应力场转变为近东西向挤压,层控多边形断层展布方位与现今最大水平主应力方向一致,具有高渗透性,成为油在低渗透储层内侧向运移的高渗透通道,促进油藏连片分布。

地震叠前逆时偏移衰减随机边界条件研究

逆时偏移的边界条件及存储需求往往相互制约,二者的选取直接影响逆时偏移的成像结果和适用条件,因此对逆时偏移边界条件和对应存储策略的研究具有重要意义。提出了一种衰减随机边界条件,在真实波场外围依次加入衰减层和随机速度层,可有效降低随机反射对真实波场的能量干扰。对波动方程逆向运算重建激发点波场,结合互相关成像条件,完成逆时偏移计算。对比分析随机边界条件、完全匹配层边界条件和衰减随机边界条件的测试结果,与随机边界条件相比,衰减随机边界条件在牺牲较少存储效率的情况下,能够获得接近吸收边界条件的偏移效果。盐丘模型和大偏移距模型算例分析结果验证了以上结论的正确性。

构造成岩作用对裂缝有效性的影响——以库车前陆盆地白垩系致密砂岩储层为例

构造成岩作用是控制天然裂缝形成、分布及其有效性演化规律的主要因素,对预测有效裂缝分布规律具有重要意义.为了阐明构造成岩作用对有效裂缝的控制作用,根据野外露头、岩心以及薄片等资料,对库车前陆盆地白垩系致密砂岩储层裂缝的成因类型、有效性及其分布规律进行了分析,结合研究区构造演化和成岩作用分析,讨论了构造成岩作用对裂缝发育程度和有效性的影响.认为研究区发育有构造裂缝和成岩裂缝,以构造裂缝为主,裂缝发育程度主要受沉积微相、构造变形强度和成岩相控制.结果表明:研究区从北部的克拉苏构造带向南至前缘隆起带,裂缝的发育程度逐渐降低,但有效性却逐渐变好,说明裂缝发育程度和其有效性是受不同因素控制的,构造变形时间、后期构造抬升剥蚀作用、现今应力场方向、胶结作用以及溶蚀作用等是影响裂缝有效性的主要因素.

影响致密砂岩储层裂缝分布的主控因素分析--以库车前陆盆地侏罗系-新近系为例

系统阐明致密砂岩储层裂缝发育的控制因素,是准确预测裂缝分布规律的重要基础。在对裂缝精细定量表征的基础上,系统分析了库车地区致密砂岩中裂缝分布的控制因素。研究区主要发育构造裂缝,裂缝发育程度除受岩性、岩石力学层、沉积微相及成岩相等内因控制以外,还受构造部位和异常高压等外因的控制。脆性矿物含量高、粒度细、孔隙度低、分选好的岩石有利于裂缝的发育;裂缝往往发育在能干性强的岩石中,其高度受岩石力学层厚度控制;单层厚度薄、累积厚度大、粒度细的沉积微相更有利于裂缝的发育;强压实强胶结致密型成岩相是裂缝发育的有利区;断裂附近及褶皱转折端是局部应力集中区,裂缝发育程度明显升高;异常高压降低了有效应力,促进岩石发生破裂。

λ-f域加权抛物Radon变换地震数据重建方法研究

大多数地震处理技术都要求地震数据具备完整性和规则性,然而,由于诸多因素的影响,地震勘探所采集到的资料普遍存在数据缺失,需要对地震数据进行重建.本文在传统Radon变换重建的基础上提出一种λ-f域加权抛物Radon变换的地震数据重建方法.通过引入新变量λ,消除了Radon变换算子对频率的依赖,使得Radon变换算子及算子的逆只需计算一次,显著提高了计算效率.同时,在λ-f域抛物Radon变换迭代计算过程中引入变化的权系数,更好地实现了λ-f域的能量聚焦.理论模型及实际数据试算表明,文中方法对地震数据重建精度较高,单道对比吻合较好.

逆时偏移边界条件与存储策略分析

地震波场模拟是叠前逆时偏移方法的核心计算单元,因此,边界条件和存储方案的选择是高精度以及高效率逆时偏移算法不可回避的问题.本文就随机边界条件和吸收边界条件在逆时偏移算法中的应用效果以及相应的四种存储策略展开具体分析,给出了不同存储策略下的计算成本和存储量需求.文中优选随机边界条件和吸收边界条件的有效边界存储方案,引入GPU并行加速技术对SEG起伏地表模型进行测试,详细讨论分析了两种方法的计算效率和计算精度.测试表明,随机边界存储的计算成本要低于有效边界存储的计算成本,而受边界散射的影响,随机边界逆时偏移在浅层伴有噪音干扰.针对具体数据情况,合理地运用GPU加速技术、选择有效的边界条件以及存储方法,是改善逆时偏移成像精度和效率的有效途径.

VSP数据逆时偏移方法研究

相比于地面地震,VSP数据地震勘探具有高分辨率和高信噪比的特点,目前常规的VSP数据偏移方法难于获得理想的成像效果,逆时偏移方法(RTM)基于双程波动方程,迄今为止被认为是精度最高的地震资料偏移算法.文中依据VSP数据采集特点,从二维声波波动方程入手,研究基于高阶有限差分数值算法的VSP数据逆时偏移,数值计算采用节约部分存储的完全匹配层吸收边界条件(PML),在有效抑制地震波场的边界反射以及保持波场精度的情况下,很大程度上节约了波场存储.文中也采用了互相关成像条件以及拉普拉斯低频噪声压制技术,实现了VSP数据逆时偏移的高精度成像.测试表明,高精度的逆时偏移方法可有效成像VSP地震数据,可实现对小断层构造、大角度构造,以及井周小构造的精细刻画.

雷克子波频率研究

雷克子波理论上是斯托克斯微分方程的解,它考虑到了牛顿黏度的影响,并适用于地震波通过黏弹性均匀介质的情况.本文定义了雷克子波的时域宽度及其频带宽度,并且分析了Lambert W函数的功能,采用功率谱估算平均频率,进而确定中心频率.文中证明了平均频率的标准差不是雷克子波的半频带宽度.此外,建立了计算理论频率(中心频率和半频带宽度)的数学方法,获得了理论频率与通过数值测量所得的频率(平均频率和标准差)之间的关系,并推导出了理论频率与测量频率关于雷克子波峰值频率的解析表达式.

矢量分离纵横波场的弹性波逆时偏移

弹性波逆时偏移是当前多分量地震资料相对准确的偏移算法,它能够形成多波模式的成像剖面,从而减少纵波勘探的多解性.本文首先依据各向同性介质中矢量分离纵横波场的速度-应力方程组,利用高阶交错网格有限差分数值方法求解弹性波方程,进而构建矢量的纵波和横波波场,不同于散度和旋度算子分离纵横波场的传统方法,文中提出的矢量分离纵横波场方法保持了原始波场的振幅和相位特征.文中也提出将震源归一化的内积成像条件应用于分离后的纯纵波和横波矢量场,由此得到的转换波成像避免了传统弹性波成像方法中出现的极性反转.水平层状和复杂构造模型测试表明,文中提出的基于矢量分离纵横波场的弹性波逆时偏移方法成像精度高,转换波成像PS和SP极性无反转,所形成的多种模式纯波剖面能够准确地对复杂地下构造成像.

变阶数有限差分法及逆时偏移有效边界存储最优化策略

地震资料逆时偏移方法在计算过程中需要保存大量的波场信息,这种巨大的存储需求限制了该方法的实际应用.因此,研究能够显著降低波场存储量的存储策略对于推进逆时偏移方法的实用化具有重要的理论意义和实际价值.本文分别从时间和空间的角度提出了相应的波场存储策略:(1)提出变阶数有限差分算子,在计算波场左、右和下边界处时,将差分阶数由高阶递减至二阶,结合有效边界存储策略,可在不损失波场重建精度的同时大幅降低波场存储量;(2)借鉴checkpoint策略和缓冲区思想,提出了基于拉格朗日乘子法的参数最优化方案,在时间方向上压缩波场存储量.通过对二维盐丘模型进行震源波场重建和逆时偏移存储量测试,结果表明:本文方法可实现对震源波场的高精度重建,与传统方法相比,在不损失成像精度的前提下,新的存储策略可大幅降低逆时偏移方法的波场存储需求.

致密砂岩储层不同方向构造裂缝定量预测

裂缝是致密砂岩储层的主要渗流通道,控制了地下流体的流动。定量预测不同方向裂缝的发育程度对开发井网的合理部署和提高注水开发效果具有重要意义。以鄂尔多斯盆地姬塬地区长4+5致密砂岩储层为例,提出不同方向构造裂缝定量预测的方法。高角度构造剪切裂缝是研究区致密砂岩储层的主要裂缝类型,其发育程度受古构造应力场、岩性、层厚、沉积相、岩层各向异性等因素控制。古构造应力场控制了裂缝的组系、产状和力学性质,岩性、层厚和沉积相控制了不同部位裂缝的发育程度,而岩层各向异性控制了同一部位不同方向裂缝的发育程度。在构造裂缝形成机理和控制因素分析的基础上,通过有限元数值模拟的方法对裂缝的类型、产状以及不同方向裂缝的密度进行了定量预测。预测结果与岩心和测井资料显示的实际裂缝发育程度相一致。

VTI介质高精度叠前逆时偏移方法研究

基于双程波动方程的叠前逆时偏移方法成像精度高,而且无地层倾角限制,较适合于复杂地下构造成像.但是,由于地下介质的各向异性广泛存在,基于各向同性的正演算法,尚难准确描述真实的地下波场传播,逆时偏移的成像精度也因此受到限制.鉴于此,本文研究了各向异性VTI介质逆时偏移方法,首先根据VTI介质一阶准P波方程推导出了炮点和检波点的逆时延拓的交错网格高阶差分格式,针对算法计算量和存储量大的问题,文中研究了一种改进的基于GPU加速的有效PML边界存储策略.本文建议的方法只需增加少量的额外计算,就可降低大幅度的存储成本,进而实现高精度和高效率的各向异性逆时偏移.Hess 2DVTI模型测试表明,本文提出的方法不需要存储全部历史时刻的波场,可以实现高效率高精度的VTI介质叠前逆时偏移成像.