岩心物性测试及参数分析和应用

通过对塔里木盆地油气储层岩心样品物性的实验室测试，很直观地展现了各种岩样的纵波和横波速度、衰减系数随温度和压力的变化规律。研究砂岩样品储层多数与纵、横波速度的关系和几种含流体的岩石样品对纵、横波速度的响应及温度效应，归纳出该地区几种岩石物性和储层参数对地震反射信息的响应特征，并分析了使用这些特征的可能性。本文还研究从地震反射信息中提取纵、横波速度的方法，建工岩样参数与地震反射波波场参数的关系，探讨应用地震反射信息描述储层岩石特征的方法。     

基于等效介质理论的天然气水合物岩石物理建模方法

地震岩石物理建模是将地震信息（地球物理观测值）定量转化为物性信息的桥梁,合理的水合物岩石物理模型可为开展水合物地层地震响应特征分析、饱和度预测、叠前地震反演提供理论基础,但水合物微观赋存方式存在多样性,它既可以作为骨架,又可以作为孔隙填充物存在于地层中,因而具有不确定性。为此,基于等效介质理论,在考虑水合物剪切性质的同时,构建水合物同时赋存于孔隙和基质时的岩石物理模型,将这种水合物的微观赋存模式表达成动态形式,通过实测纵波速度作为约束,以达到不断更新水合物存在于基质和孔隙中的比例的目的。利用某海域SH2井的实测资料验证了模型的合理性,该方法可为水合物地层的横波速度等物性参数预测提供技术支持。     

富有机质泥页岩岩石物理横波速度预测方法研究

许多实际测井资料中缺失横波速度数据,给叠前地震资料反演、脆性因子计算、应力分析和储层预测等带来不利影响。关于碎屑岩和碳酸盐岩的横波速度预测方法已日趋成熟,而关于富有机质泥页岩的横波速度预测方法的研究相对较少。基于Keys-Xu干岩石模型,引入Gassmann方程和Brown-Korringa固体替代等岩石物理理论,构建了一种包含多矿物、复杂孔隙和有机质含量的富有机质泥页岩岩石物理横波速度预测方法。该方法将富有机质泥页岩等效为由岩石基质矿物、有机质和含流体孔隙组成的混合物,将岩石中复杂的孔隙结构等效为球形孔隙与裂缝状孔隙组合的结构;利用纵波速度计算球形孔隙与裂缝状孔隙的体积分数,进而预测横波速度。将该方法应用于实验室测试数据和建南构造侏罗系下统自流井组东岳庙段富有机质泥页岩实际测井资料,预测的横波速度与实测的横波速度吻合度较高,表明该方法在预测富有机质泥页岩横波速度时适用且有效。     

优化岩石物理模型以提高横波速度预测精度

横波速度对于地震资料的AVO(振幅随偏移距的变化)分析、地震叠前反演、流体识别等具有重要意义。然而实际测井数据中横波速度信息缺乏,因此横波速度预测已成为岩石物理研究的重要内容之一。首先针对碳酸盐岩的特殊性,将其孔隙分成3大类:硬孔隙、与黏土有关的孔隙、软孔隙(即裂隙孔隙);其次在DEM-Gassmann岩石物理模型基础上利用模拟退火优化方法引入虚拟裂隙孔隙度,弥补因岩石弹性参数、物性参数不准带入的误差;最后将该方法应用于实际测井资料的横波速度预测中。预测结果表明,横波预测精度相对未进行优化的预测结果有较大的提高,说明该方法是行之有效的,具有较强的实用性。     

Gassmann模型机理分析及其应用

岩石物理理论模型是地震岩石物理研究的基础。分析了Gassmann模型的机理,探讨了该模型的适用性和关键参数。在此基础之上,提出了基于Gassmann模型正反演相结合的横波速度曲线优化估算方法,通过对Gassmann模型的解析和转换推导,分析了横波计算误差的影响因素,研究了孔隙流体区分的敏感属性参数优选方法。研究结果为利用地震资料进行储层表征和流体预测提供了实用技术系列和指导方法。     

横波预测技术在苏里格气田储层预测中的应用

横波资料的缺乏严重制约了苏里格气田A区储层岩性、物性及流体识别等工作的开展,以往横波预测结果精度低,识别能力差,已不能满足储层预测需求。为此,基于地质、钻井、测井、地震等资料,针对苏里格气田A区上古生界砂泥岩地层的实际情况,确定了构建Xu-White模型所需的各项岩石物理参数,进行了横波预测研究,结合岩石物理分析、叠前弹性参数反演等技术实现由点到面的储层预测,获得的预测横波曲线与实测横波曲线吻合度较高。结果表明:①使用纵横波速度比、剪切模量以及拉梅模量/剪切模量、体积模量/剪切模量可有效划分砂、泥岩,利用拉梅模量/剪切模量—纵波阻抗、体积模量/剪切模量—纵波阻抗、泊松比—纵波阻抗交会等是识别流体的有效手段;②利用文中方法预测的盒8段储层、气层厚度与实钻数据误差小,储层分布与该区地质规律一致。     

火山岩测井弹性响应特征及其正演模拟

准确描述深层气田火山岩的岩石弹性响应特征是常规测井地层评价、地震反演和储层预测的关键因素.在探讨火山岩的矿物组分特征并分析影响火山岩弹性响应特征的岩性、成岩和矿物组分的基础上,建立起"中子-密度交会"火山岩岩性分类方法;根据火山岩骨架矿物和充填矿物的基础弹性响应特征,应用SelfConsistent模型正演不同岩性、物性和流体性质的岩石弹性响应特征;在标定多井实测密度、纵波速度和横波速度条件下,优化、调整了所建立的岩石物理模型参数,找出区域稳定的岩石物理响应规律,为地震储层预测奠定了基础.     

基于岩石物理模型和叠前弹性参数反演的孔隙度计算

地层孔隙度参数的准确求取是油气勘探中储层预测、储层描述、储量估算和油气藏综合研究的一项关键性技术,而运用常规方法对孔隙度进行计算存在精度不高、物理意义不明确等问题。为此,从岩石物理的基本理论和岩石物理测试数据出发,在合理的假设前提下,以Gassmann方程和Eshelby Walsh方程为基础,推导和建立了利用高信噪比地震资料进行叠前弹性参数反演来计算地层岩石孔隙度的数学模型。选取实际资料的应用结果表明：①利用新模型可以提高碳酸盐岩储层孔隙度精确度约10%;②能够有效地计算预测地层孔隙度的纵横向展布,且符合地质、钻井认识规律;③利用地震资料叠前弹性参数反演获得的横波速度和体积密度剖面纵向分辨率较纵波速度剖面高,在此基础上开展的孔隙度计算能够提高孔隙度剖面的纵向分辨率。该数学模型提供的孔隙度数据为后期的钻井部署、储量估计、油气藏描述等研究提供了技术支撑。     

利用模型正演优选地震属性进行储层预测

利用地震属性预测储层会产生不确定性,为此提出了利用岩心、测井和叠后地震属性预测储层的新方法。该方法是以岩心物性参数和岩石物理性质正演模拟为基础,分析岩石物性变化引起的地震响应特征变化,利用优选的地震属性进行储层预测。这套技术以正演为主,正、反演相结合,减少了预测结果的多解性,提高了用属性预测储层的准确性。该方法操作步骤包括横波速度预测、流体替换、属性优选、属性分类和储层预测等。用该方法预测了砂体分布及含油级别,其结果与钻井结果一致,取得了满意的效果。     

多参数概率融合法在叠前地震储层预测中的应用——以苏里格气田苏194区块为例

砂岩和泥岩的纵波速度、密度和纵波波阻抗等常规参数的概率分布图常出现相互重叠的情况,使叠后波阻抗反演和传统的单参数储层预测难以解决储层预测和流体识别问题。由于地震数据的多解性,储层预测往往存在风险。因此,采用岩石物理参数和地球物理参数概率融合法,开展了以地震岩石物理参数分析为基础的叠前储层预测,利用叠前资料既可以大大减少储层预测的多解性,提高预测精度,降低勘探风险,同时又可揭示和表征储层预测中的不确定性。研究结果表明,叠前地震反演参数如纵波速度、横波速度、纵波波阻抗、横波波阻抗、纵横波速比和泊松比均能在一定程度上区分岩性和含气性,但无法给出高精度的含气性和岩性预测结果,融合多个地震反演参数的概率分布,充分提取反演参数中包含的储层岩性及含气性信息,既可有效识别储层岩性和含气性,又可提高储层预测精度。且多参数概率融合法预测砂层厚度和气层厚度的精度均高于传统的弹性反演转换方法。     

岩石物理参数与地球物理特征关系研究——以QHD326油田为例

从孔隙介质理论出发，通过Gassmann理论分析，综合考虑岩石孔隙度、泥质含量、流体类型、应力、温度等多种因素的影响，建立了QHD326油田的地震波速度模型。在此基础上，研究了孔隙及孔隙流体对地震反射特征的影响。根据QHD326油田的地层条件以及不同流体相态下岩石的纵、横波速度和密度等岩心测试数据，通过对叠前正演结果和实际地震资料的分析，总结了岩石物理参数与地球物理特征之间的关系。     

On the value of 3D seismic amplitude data to reduce uncertainty in the forecast of reservoir production

Three-dimensional (3D) seismic data are commonly used to identify the size and shape of putative flow barriers in hydrocarbon reservoirs. It is less clear to what extent determining the spatial distribution of engineering properties (e.g., porosity, permeability, pressures, and fluid saturations) can improve predictions (i.e., improve accuracy and reduce uncertainty) of hydrocarbon recovery, given the multiple non-linear and often noisy transformations required to make a prediction. Determining the worth of seismic data in predicting dynamic fluid production is one of the goals of this paper.We have approached the problem of assessing uncertainty in production forecasts by constructing a synthetic reservoir model that exhibits much of the geometrical and petrophysical complexity encountered in clastic hydrocarbon reservoirs. This benchmark model was constructed using space-dependent, statistical relationships between petrophysical variables and seismic parameters. We numerically simulated a waterflood in the model to reproduce time-varying reservoir conditions. Subsequently, a rock physics/fluid substitution model that accounts for compaction and pressure was used to calculate elastic parameters. Pre-stack and post-stack 3D seismic amplitude data (i.e., time-domain amplitude variations of elastic responses) were simulated using local one-dimensional approximations. The seismic data were also contaminated with additive noise to replicate actual data acquisition and processing errors. We then attempted to estimate the original distribution of petrophysical properties and to forecast oil production based on limited and inaccurate spatial knowledge of the reservoir acquired from wells and 3D seismic amplitude data.We compared the multiple realizations of the various predictions against predictions with a reference model. The use of seismic amplitude data to construct static reservoir models affected production performance variables in different ways. For example, seismic amplitude data did not uniformly improve the variability of the predictions of water breakthrough time; other quantities, such as cumulative recovery after the onset of production, did exhibit an uncertainty reduction as did a global measure of recovery. We evaluate how different degrees of spatial correlation strength between seismic and petrophysical parameters may ultimately affect the ensuing uncertainty in production forecasts.Most of the predictions exhibited a bias in that there was a significant deviation between the medians of the realizations and that the value from the reference case. This bias was evidently caused by noise in the various transforms (some of which we introduced deliberately) coupled with nonlinearity. The key nonlinearities seem to be in the numerical simulation itself, specifically in the transformation from porosity to permeability, in the relative permeability relationships, and in the conservation equations themselves.     

稠油油藏AVO影响因素分析

由于特殊的温压环境和形成机制，稠油油藏的密度与水非常接近，导致含稠油地层与含水地层的地震响应特征十分相似，致使应用AVO技术识别稠油的效果并不理想。为此，在稠油油藏AVO敏感因素分析的基础上，提出了一种利用AVO技术开展稠油油藏储层物性分析的新方法。首先通过基于Zoeppritz方程和Biot-Gassmann理论的岩石物理分析，以岩石弹性参数为桥梁建立反射系数与储层物性（孔隙度）、含油气性（含油饱和度）之间的关系；进而通过基于流体替换和孔隙度替换的AVO正演模拟，依次分析了含油饱和度、孔隙度对饱和稠油模型AVO特征的影响。结果表明，孔隙度是影响AVO响应特征的敏感因素，含油饱和度的影响可忽略不计。通过在锦州A油田的应用，对目的层孔隙度横向变化进行了研究，结果与钻井数据较为吻合，证实了文中方法的有效性。     

高温高压储层的精细地震属性预测技术——以莺歌海盆地为例

在莺歌海盆地,随着勘探走向中深层和高温高压领域,利用地震资料进行常规的亮点、AVO、叠前反演等对储层预测、含气性检测出现了精度大幅降低或失灵的情况。为了研究高温高压地层的地震响应特征,有效地解决盆地内高温高压储层的预测和含气性检测问题,通过多砂体精细属性分析,总结了影响本区地震响应的６大主要因素,分别是浅层气及泥底辟、泥岩盖层、砂体耦合、储层厚度、储层物性和储层的含气饱和度。研究中采用了岩石物理分析、地震正演、精细建模的叠前叠后反演等技术,并在此基础上开展了对各种地震信息的分析,然后将各种影响因素一一剥离,以达到去伪存真的目的,最后得到不同条件下地震属性异常所代表的储层厚度、物性及含气性等数据,实现了地震信息与气藏信息的有效对应,达到了预测储层及其含气性的目的。实钻结果表明,利用地震信息剥离技术开展的中深层高温、高压储层预测和含气性检测的精度较高,取得了良好的勘探效果。     

砂岩油藏地震数据流体替换

流体替换常用于计算油藏流体变化前后岩石弹性参数变化,是进行地震油藏描述与监测研究的关键步骤。流体替换需要孔隙度、岩石基质、流体属性和泥质含量等数据信息,因此目前往往只能在有测井数据的油藏部分进行流体替换,并通过地震数值模拟获取流体变化前后地震响应,从而进行地震属性分析与优化。为了扩大流体替换应用范围,提出利用地震资料直接进行流体替换。在确定油藏流体类型与岩石物理模型基础上,建立油藏地质模型,模拟油藏流体变化前后地震反射振幅峰值关系,并分析储层参数（包括孔隙度、储层厚度和泥质含量等）变化时该振幅关系变化特征。采用曲线拟合方式对该振幅峰值关系进行计算,得到可直接应用于地震数据的流体替换线性拟合方程,从而进行实际地震数据流体替换。基于胶结砂岩油藏岩石物理模型的模拟分析与实际资料应用试验,证明了基于地震数据流体替换的可行性。     

水驱4D地震监测岩石物理研究综述

在前人研究成果的基础上，从Gassmann理论、测井数据以及岩石物理实验3个方面着重对水驱4D地震监测的岩石物理基础进行了分析。基于Gassmann方程的理论计算表明，油气层纵波速度一般低于水层的速度，油水层存在一定的速度差异。来自大庆、胜利以及新疆等地的部分测井资料表明，油层速度略低于水层速度，但这种差异并不明显。部分岩石物理实验测量结果也表明，高孔隙度、高渗透率岩石一般具有饱油纵波速度低于饱水纵波速度的特点；然而，也有相当一部分岩石物理测量结果与4D地震实施的理论基础相抵触。因此，进一步深入细致地开展水驱4D地震监测的岩石物理基础研究是非常必要的。     

Joint inversion of petrophysical parameters based on Bayesian classification

应用地球物理资料进行储层物性参数反演是储层预测及综合评价的重要步骤。基于贝叶斯分类的储层物性参数联合反演方法综合应用统计岩石物理模型和蒙特卡罗仿真模拟技术,在贝叶斯反演框架下,基于贝叶斯分类算法计算储层物性参数后验概率分布,实现多种储层物性参数的联合反演。该方法不需要进行复杂的模型初始化,而是通过统计岩石物理模型建立储层物性参数与岩石弹性参数之间的关系,进而与叠前地震反演相结合,不仅能模拟地球物理随机特性,还能解决常规物性参数反演方法对测井资料过度依赖的问题。海上某区块实际资料应用结果表明,该方法能为储层精细描述提供多种物性参数,并可对反演结果的误差进行定量评价。     

基于贝叶斯分类的储层物性参数联合反演方法

应用地球物理资料进行储层物性参数反演是储层预测及综合评价的重要步骤。基于贝叶斯分类的储层物性参数联合反演方法综合应用统计岩石物理模型和蒙特卡罗仿真模拟技术,在贝叶斯反演框架下,基于贝叶斯分类算法计算储层物性参数后验概率分布,实现多种储层物性参数的联合反演。该方法不需要进行复杂的模型初始化,而是通过统计岩石物理模型建立储层物性参数与岩石弹性参数之间的关系,进而与叠前地震反演相结合,不仅能模拟地球物理随机特性,还能解决常规物性参数反演方法对测井资料过度依赖的问题。海上某区块实际资料应用结果表明,该方法能为储层精细描述提供多种物性参数,并可对反演结果的误差进行定量评价。     

水平层理缝岩石物理建模及其地震响应特征

裂缝介质的岩石物理建模及其地震响应特征分析,是利用地震资料进行裂缝性储层预测的重要基础,通过岩石物理建模可以建立起有效的地震反演及储层描述方法。针对非常规页岩油气储层具有的水平层理缝特征,开展了岩石物理建模方法及其地震响应特征研究。利用实际岩样数据与测井数据,采用Voigt-Reuss-Hill（VRH）边界和等效自相容近似（SCA）理论,将非粘土、粘土、孔隙和流体进行组合得到岩石背景介质;结合实际裂缝产状和发育规律信息,通过Chapman多尺度裂缝岩石物理模型引入水平层理缝;采用传播矩阵方法正演得到地震响应。基于此,结合实际工区资料,形成了一套基于多尺度裂缝岩石物理模型的水平层理缝建模方法及技术流程,并在江汉油田页岩油储层中进行了应用研究。正演结果表明：页岩储层的水平层理缝较发育,地震响应具有明显的频变特征,而且水平层理缝的裂缝长度与裂缝密度是影响其地震各向异性最重要的参数,以上参数可以很好地应用于水平层理缝地震预测中。     

潜江凹陷潜江组盐间页岩油储层地震岩石物理特征分析

潜江凹陷潜江组页岩油因其独有的陆相盐湖沉积特征导致储层“甜点”预测困难,亟需开展基础性的岩石物理实验研究,以明确页岩油储层不同岩性、物性和地震弹性参数间的变化规律。为此,对研究区F井的47块岩心进行了岩石物理声学测试,并结合常规物性测试,系统地分析了盐间页岩油储层地震弹性性质的变化规律,研究了识别岩性的参数,确定了对有利储层敏感的弹性参数。结果表明,盐岩和大部分盐间页岩样品表现为各向同性,而具有矿物成层和层理裂缝发育的岩石则各向异性显著。纵、横波速度、杨氏模量、体积模量和纵波阻抗可用于识别岩性,而纵、横波速度比和泊松比等参数不适用于区分岩性。此外,发现石英含量与纵波速度和纵波阻抗具有相关性,也可用于岩性识别。最后确定了有利储层的敏感弹性参数,盐间页岩层:密度ρ大于2.2g/cm3、杨氏模量大于44.38GPa、纵波阻抗大于11.06g/cm3·km/s;利用纵波阻抗与纵、横波速度比的交会、杨氏模量与泊松比的交会方法区分有利储层时,会出现严重的叠置现象,而拉梅系数λ和密度ρ乘积(λρ)以及剪切模量μ和密度ρ乘积(μρ)可以相对较好地区分有利储层,其参数范围分别满足38.02GPa·g/cm3<λρ<67.38GPa·g/cm3和39.51GPa·g/cm3<μρ<53.84GPa·g/cm3。此结果与测井解释结果吻合度较好,说明了测井解释的可靠性。研究结果还可为岩石物理理论建模以及测井解释和地震“甜点”预测工作提供数据支撑。