HTI介质方位观测PP波反射系数一阶扰动近似

五维叠前地震数据具有丰富的炮检距与方位信息,基于五维地震数据所发展的OVT域叠前地震属性分析可以对地下储层进行有效预测。本文在方位观测系统下,基于扰动思想与介质分解理论,推导出一种新的PP波HTI介质反射系数一阶扰动近似公式,突破了传统反射系数近似公式仅适用于小炮检距的局限,进一步提高了五维地震数据中炮检距信息的利用率。计算结果表明,本文所构建的一阶扰动近似公式与传统线性近似公式相比,具有更高的精度,与精确公式的AVO特征具有更高的相似性,为利用中远炮检距信息进行五维地震反演奠定了理论基础。     

裂缝介质的纵波方位AVO反演研究

基于Zoeppritz方程的地震波反射系数解析式是非线性的，而利用地震波反射系数公式来反演介质的弹性参数，或是直接利用非线性反演方法，或是对复杂的反射系数公式进行线性化近似。首先，从理论上讨论了各向异性介质中的反射和透射系数方程，给出了裂缝介质的线性近似反射系数公式；然后，利用ISO／HTI模型对Vavrycuk和Ruger的近似反射系数与真实反射系数进行了对比，得出在大角度情况下Vavrycuk近似比Ruger近似更逼近真实值的结论。因此．选择Vavrycuk纵波近似反射系数公式对纵波方位AVO线性反演公式进行了推导；最后，用模型对反演公式进行了验证，反演结果能满足精度要求。     

纵波与转换横波联合AVO反演估计横波速度和密度

横波速度和密度是储层特征描述的重要弹性参数,然而,传统的仅用纵波资料三参数反演横波速度和密度的方法存在反演不稳定和反演结果不精确的问题。为此,文中提出纵波和转换横波联合AVO反演的方法来估计横波速度和密度,即推导出仅含有横波速度和密度参数的纵波反射系数近似式,该近似式和Aki-Richards的转换横波反射系数近似式有相同的目标参数。该方法充分利用了接收的多波多分量地震资料中的纵波、转换横波波场信息,减少了AVO反演结果的多解性,为储层特征描述提供更加准确的横波速度和密度参数。模型数据测试验证了该方法的准确性,在合成数据中加噪测试表明,该方法有较高的稳定性,同时实际资料测试表明该方法具有实用性。     

薄层反透射系数关于射线参数的低阶近似

随着我国油气田及煤田开发的不断深入,薄储层成为地震勘探面临的主要对象之一。然而,薄层精准反透射系数矩阵方程较为复杂,难以直接应用于薄层AVO分析及反演。为了得到较为简洁的薄层反透射系数公式,对薄层反透射系数与射线参数的关系展开了奇偶性讨论。研究认为:纵波入射时,薄层非转换波的反透射系数是射线参数的偶函数;而转换波的反透射系数是射线参数的奇函数。在此基础上,建立了两类典型薄储层模型(强阻抗差薄层和弱阻抗差薄层),并对其反射系数进行小角度范围内(≤30°)拟合,研究射线参数的高次项舍弃问题。模拟分析结果表明:保留射线参数奇、偶一次项即可高度拟合反射系数,该结论对薄层近似公式的提出具有指导性意义。同时,对比不同厚度下薄层反射系数与薄层顶、底界面反射系数可知:厚度较大时,薄层及上覆围岩弹性参数对薄层反射系数的影响较大;厚度较小时,薄层上、下围岩的弹性参数对薄层反射系数的影响较大。     

纵波速度频散属性反演方法研究

利用与频率有关的地震属性进行储层特征描述一直是地球物理学家研究的热点,由于含烃类储层会造成地震波的衰减和速度频散,因此,反映速度频散的属性在一定程度上可以指示含烃类储层。基于弥散介质界面反射系数随频率变化的假设,通过研究纵波法向入射时反射振幅随频率的变化规律,推导了包含表征纵波速度频散程度属性的反射系数近似公式,构建了反演方程,通过小波域分频和贝叶斯三参数反演分别得到分频地震数据和密度相对变化量,最终反演得到频散属性数据体。模型实验和实际资料的应用结果表明,纵波速度频散属性对含气储层具有较好的指示效果。     

垂直入射假设对井旁地震道子波提取的影响及改进措施

子波提取是波阻抗反演的关键技术。通常采用的子波提取方法是利用测井资料求得反射系数,然后与井旁地震道进行反褶积,提取地震子波。这种方法的前提是假设地震波垂直入射于反射界面,而实际地震资料采集时,地震波并非垂直入射于反射界面,反射系数存在随炮检距变化的关系。这样垂直入射假设下的反射系数,就与真实的反射系数存在较大差异。经正演模型试算,在中等炮检距的情况下,垂直入射假设下的反射系数与精确的反射系数之间不仅存在幅值的差异,甚至会出现极性反转。这种差异必然会导致子波提取、波阻抗反演以及地震解释等产生较大误差。为提高精度,必须摒弃垂直入射假设,采用倾斜入射的观点和方法,重新推导反射系数的递推公式。经模型试算,效果较好。     

横向各向同性介质纵波方位各向异性物理模型研究

 Ruger公式表明：在各向异性介质中,当各向异性参数、纵波阻抗、横波速度、介质密度已知的情况下,反射系数是方位角和入射角的二元函数;若采用固定炮检距观测方式,只改变测线与裂缝方向之间的夹角,则反射系数可化简为方位角的一元函数,根据Ruger公式便可得到不同炮检距下的反射系数值。本文基于Ruger公式,运用物理模型模拟方法,在水中以50,100,150mm的炮检距观测了HTI介质的地震响应,了解了反射波振幅、反射旅行时随裂缝方位角变化的规律。研究表明：在不同炮检距情况下,裂缝层顶、底界面的反射纵波振幅均出现方位AVO响应,即当方位角为0°时,纵波反射振幅最大,当方位角为90°时,纵波反射振幅最小;裂缝对纵波旅行时也产生影响,即反射时间随方位角增大而增大。物理模拟实验结果与理论计算结果相近,从而为裂缝识别和预测提供了借鉴。     

Zoeppritz方程的近似及其应用

本文提出以幂级数形式表示Zoeppritz方程近似公式。此式把纵波表示为射线参数p的偶次幂级数,把横波表示为射线参数p的奇次幂级数,它包含了目前广泛用于地震勘探的Aki和Richards公式,及Shuey公式。与前人的近似公式相比,本文提出的近似式具有形式简单、物理意义明确和岩性关系清晰等优点。此式有两个最显著的特征:第一个特征是易于识别和分离纵波和横波;第二个特征是幂级数项的系数A_n^R和A_n^T仅是介质的密度ρ、纵波速度α和横波速度β的函数,而幂级数的底则是入射角i的函数,幂级数的常数项A_n^R和A_n^T恰好是垂直入射时的反射系数和透射系数。所以利用曲线拟合方法很容易实现全部地震岩性参数的反演,并可提取零偏移距剖面。此外,利用此近似式可以得到一些以往已知的反射和透射规律,并能揭示一些新的反射和透射特征,还可以从常规的CDP道集记录中提取28种新的AVO特征剖面。     

基于傅里叶级数展开的纵波方位各向异性裂缝预测

利用地震反射纵波的方位各向异性信息预测地下裂缝的发育和分布情况一直是地球物理学家研究的热点课题,常规方法是使用两项Ruger线性近似公式反演得到裂缝相对密度和走向,其计算结果存在多解性且只能计算入射角较小的情况。对任意对称面各向异性介质的纵波方位各向异性弱反射系数近似公式进行整理,结合Schoenberg线性滑移理论,得到纵波方位各向异性反射系数近似公式的傅里叶级数展开公式,给出了基于傅里叶级数展开的纵波方位地震数据裂缝预测方法。将该方法应用于辽河油田雷家地区沙河街组白云岩储层的裂缝预测,并与常规各向异性反演结果及实际成像测井数据进行对比,验证了方法的有效性。研究结果表明,该方法计算简单且不受入射角度的限制,预测的裂缝相对密度与常规反演方法预测的结果精度近似,与成像测井资料吻合,故可作为传统方法的验证和补充。     

基于岩石物理的页岩储层各向异性表征

针对罗家地区A井测井数据,应用Backus平均方法将模型从测井尺度粗化至地震尺度,应用各向异性传播矩阵模拟页岩含油储层的地震AVO响应,并结合实际地震资料进行井震标定;基于VTI介质反射系数理论公式进行VTI介质参数AVO反演,并应用井中岩石物理反演结果进一步计算页岩含油储层的裂缝空间分布。结果表明：①随着模型中各向异性参数ε数值的增大,远炮检距反射振幅逐渐减小;②由地震反演得到的各向异性参数和水平缝密度与岩石物理的计算结果一致,由反演得到的水平缝的空间分布与油气产量具有相关性,证明了反演方法的有效性。     

Nonlinear amplitude versus angle inversion for transversely isotropic media with vertical symmetry axis using new weak anisotropy approximation equations

In VTI media, the conventional inversion methods based on the existing approximation formulas are difficult to accurately estimate the anisotropic parameters of reservoirs, even more so for unconventional reservoirs with strong seismic anisotropy.Theoretically, the above problems can be solved by utilizing the exact reflection coefficients equations. However, their complicated expression increases the difficulty in calculating the Jacobian matrix when applying them to the Bayesian deterministic inversion. Therefore, the new reduced approximation equations starting from the exact equations are derived here by linearizing the slowness expressions. The relatively simple form and satisfactory calculation accuracy make the reduced equations easy to apply for inversion while ensuring the accuracy of the inversion results. In addition, the blockiness constraint, which follows the differentiable Laplace distribution, is added to the prior model to improve contrasts between layers. Then, the concept of GLI and an iterative reweighted least-squares algorithm is combined to solve the objective function. Lastly, we obtain the iterative solution expression of the elastic parameters and anisotropy parameters and achieve nonlinear AVA inversion based on the reduced equations. The test results of synthetic data and field data show that the proposed method can accurately obtain the VTI parameters from prestack AVA seismic data.     

基于反射波动方程的地震反射数据波形成像

在有关波现象和地下介质物理性质空间变化的高频近似条件下,散射波退化为反射波,相应的散射波动方程退化为基于阻抗相对扰动的反射波动方程;再通过定义反射率为阻抗相对扰动沿入射波传播方向的方向导数,推导出基于反射率变化的反射波动方程。利用推导出的反射波动方程和线性反演理论,建立基于反射波动方程的地震一次反射数据波形成像方法。根据基于阻抗相对扰动的反射波动方程和基于反射率变化的反射波动方程,首先应用反射波传播算子的伴随算子,建立阻抗相对扰动近似反演方法和反射率波形偏移方法;再应用反射波传播算子的最小二乘逆算子,建立阻抗相对扰动最小二乘反演方法和反射率最小二乘波形偏移方法。针对波场传播算子的最小二乘逆算子的巨大计算量和不稳定性,在阻抗相对扰动的最小二乘反演和反射率的最小二乘波形偏移中均采用迭代方式求解。本文提出的波形成像方法,可在波动方程意义下真实地应用地震数据的波形信息,因此是真正的波动方程偏移成像方法。     

叠前宽角度反演方法优化及应用

基于佐普里兹方程精确解的叠前宽角度反演克服了由佐普里兹方程近似式带来的条件限制和近似误差的影响,反演精度高,适用于宽入射角地震资料。但佐普里兹方程描述的弹性参数与反射系数之间的关系复杂,对提高反演算法的稳定性和提高反演精度等技术的要求更高。因此,本文基于贝叶斯理论并采用反演参数间相互约束等方法,通过优化扰动量求取、岩石物理关系约束等关键技术的研发,提高反演的稳定性和精度。在LJL地区利用宽角度叠前反演去除了储层中灰质砂岩的影响,成功地刻画出主力砂体边界。     

利用三参数AVO近似方程的深层叠前地震反演

目的层埋藏深度的增加使地震波在目的层的入射角范围变窄,造成大入射角地震信息的缺失;深层更强烈的压实作用影响了常规流体因子对储层的敏感性,因此需构建对储层更敏感的流体因子并做相应的叠前地震反演方法研究。考虑到流体体积模量K_f对碳氢化合物的敏感度较高的特点,本文从岩石物理理论出发,推导了基于流体体积模量K_f、固体刚性参数K_m和密度ρ的三参数AVO近似方程和弹性阻抗方程,该方程满足窄角度入射时反演对精度和稳定性的要求;基于本文近似公式介绍了流体体积模量K_f的提取流程。模型试算和实际资料反演结果表明,流体体积模量K_f可从叠前地震数据中提取,且方法具有稳定性、实用性和精确性。     

杨氏模量和泊松比反射系数近似方程及地震叠前反演

杨氏模量和泊松比是表征岩石性质的重要弹性参数;地震叠前反演是获取地下弹性参数最有效的方法之一,其核心是描述地震波反射特点的反射系数方程。针对缺失大入射角的地震数据,经典三项式反射系数方程的反演不稳定性较突出的情况下,拟从减少参数维数入手,提高反演结果的稳健性。首先从Aki-Richards近似方程出发,通过引入密度幂指数经验近似模型拟合密度反射系数,推导得到直接反演杨氏模量和泊松比的两项式反射系数近似方程;然后,从正演与反演角度,利用多个参数化模型对新方程的稳定性与精度进行分析、验证,结果表明该方程具有计算精度高、适用性较强的特点;最后,依据新方程总结了一套适用于含气储层、能够直接反演岩体脆性参数的叠前反演方法,该方法较好地刻画了含气目标,为油气储层含气特征的识别提供了新的手段。     

基于地震数据线性正演表达的波形成像(一):地震数据的线性正演表达

地震数据的正演表达是构建地震波反演成像方法的基础。给定满足地震波运动学的准确的地下介质光滑模型,基于地震数据线性正演表达提出波形成像方法理论,不仅可修正当前以构造为主要目标的地震数据偏移成像方法理论的不足,还可实现对地下地层的岩性成像。在满足地震波运动学的准确的光滑模型下,地震波不发生散射、反射和波型转换,将扰动法应用于波动方程,得到描述地下非均匀体产生的扰动波场的波动方程。依据地震波长与非均匀体大小或非均匀体物理性质空间变化特征尺度之间的相对大小关系,将非均匀体划分为在空间上具有有限延续度的产生散射波的局部散射体或在空间上具有一定延续度的产生反射波的反射体,相应的描述扰动波场的波动方程转化为描述散射波场的波动方程或描述反射波场的波动方程。对于散射波,利用小扰动假定、Born近似,可得到基于散射体物性参数相对扰动的散射数据线性正演表达;对于反射波,利用波阻抗相对扰动的小值假定、一次波近似和高频近似,可得到基于反射体波阻抗相对扰动的反射数据线性正演表达。为了描述反射体边界对反射波的作用,在高频近似条件下定义反射体波阻抗相对扰动沿入射波传播方向的方向导数为反射体边界的局部反射系数,得到基于反射体边界局部反射系数的反射数据线性正演表达。最后给出具体的标量波、声波和各向同性弹性波方程下散射数据和反射数据的具体线性正演表达式。     

Geochemical characteristics and diagenetic fluids of dolomite reservoirs in the Huanglong Formation, Eastern Sichuan Basin, China

Based on a comprehensive study of texture,diagenetic behavior and evolution of dolomite in the Huanglong Formation,trace （e.g.,Fe,Mn and Sr） and rare earth element （REE） geochemistry,andisotopic characteristics （e.g.,C,O and Sr）,four types of diagenetic fluids are identified in the Huanglong Formation dolomite reservoirs of the Eastern Sichuan Basin,China：1）：marine-derived pore waters in the marine diagenetic environment,2） sabkha compaction brine conserved in the early shallowburied diagenetic environment,3） strongly-oxidizing low-temperature meteoric water in the seepagesubsurface flow diagenetic environment,and 4） strongly reducing deeply seated mixed hot brine in the middle and deep burial diagenetic environment.The fluids developed hereditarily from one environment to another,which resulted in its respective characteristics.Fluid characteristics play an important role in the development of dolomite reservoirs：1） dolomitization by marine-derived pore water in the quasisyngenetic stage did not form an effective reservoir; 2） early diagenetic burial dolomitization by the sabkha compaction brine formed the basis for reservoir development; 3） meteoric water karstification in the paleo-epidiagenetic stage expanded both the distribution and the size of the reservoirs,and improved the reservoir quality; 4） deep-burial dissolution and tectonic fracturing in the reburial diagenetic stage further improved reservoir porosity and permeability.     

Improving seismic interpretation: a high-contrast approximation to the reflection coefficient of a plane longitudinal wave

Linearized approximations of reflection and transmission coefficients set a foundation for amplitude versus offset（AVO） analysis and inversion in exploration geophysics.However,the weak properties contrast hypothesis of those linearized approximate equations leads to big errors when the two media across the interface vary dramatically.To extend the application of AVO analysis and inversion to high contrast between the properties of the two layers,we derive a novel nonlinearized high-contrast approximation of the PP-wave reflection coefficient,which establishes the direct relationship between PPwave reflection coefficient and P-wave velocities,S-wave velocities and densities across the interface.（A PP wave is a reflected compressional wave from an incident compressional wave（P-wave）.） This novel approximation is derived from the exact reflection coefficient equation with Taylor expansion for the incident angle.Model tests demonstrate that,compared with the reflection coefficients of the linearized approximations,the reflection coefficients of the novel nonlinearized approximate equation agree with those of the exact PP equation better for a high contrast interface with a moderate incident angle.Furthermore,we introduce a nonlinear direct inversion method utilizing the novel reflection coefficient equation as forward solver,to implement the direct inversion for the six parameters including P-wave velocities,S-wave velocities,and densities in the upper and lower layers across the interface.This nonlinear inversion algorithm is able to estimate the inverse of the nonlinear function in terms of model parameters directly rather than in a conventional optimization way.Three examples verified the feasibility and suitability of this novel approximation for a high contrast interface,and we still could estimate the six parameters across the interface reasonably when the parameters in both media across the interface vary about 50%.