一维频率域中观尺度虚岩石物理方法

地震波在地下含流体孔隙介质中传播时,双相介质中观尺度非均质性产生的流体流动是引起地震波在地震频带内衰减和频散的主要因素。基于两种不同的含流体孔隙地震波传播方程,构建一维虚岩石物理模型,采用频率域有限差分方法模拟地震波衰减和频散,与周期性层状斑块饱和介质模型解析解对比验证了方法的有效性;通过数值计算不同数量特征单元模型叠置情况的地震波衰减和频散,进一步说明了特征单元表征模型衰减信息的唯一性;分析了在相同含气饱和度条件下不同非均匀尺度和结构的地震波衰减和频散;最后利用上述方法模拟了三相流体周期性层状介质的地震波衰减和频散结果及其模型的位移与应力在频率域的空间分布特征,结果表明不同流体之间的中观尺度相对流动是诱导地震波在地震频带衰减的主控因素。     

基于岩石物理模型和谱分解的储层描述技术

横波品质因子的倒数与剪切模量－频散有关，由此可以建立横波衰减的估算方法。非固结砂岩的地震响应研究表明泊松比参数与低有效应力的砂岩模型参数有关。不同压力下岩石的弹性参数变化研究证实随着有效压力的增加，孔隙之间的喉道缩小。这使得纵横比小的柔顺孔隙关闭，从而降低孔隙度。借助模型技术，可以利用孔隙介质中粘滞流体对地震波传播速度的影响预测地震波传播速度，降低反演结果的不确定性。利用岩石物性研究地震振幅响应，提供了一种更可靠的岩性、孔隙度、岩石纹理、孔隙流体和厚度地震预测，岩石物理模型驱动的地震反演技术可以实现直接反演孔隙度。地震波衰减机制和测量方法研究表明，在孔隙和渗透性碎屑岩中，流体运动是衰减的主要机制。深水环境下的流体模型可以通过地震和井资料的地质统计反演方法来建立。地震资料谱分解技术已在裂缝发育方向和裂缝间距的检测中得到了实际应用。     

斑状饱和介质的粘弹特性表征与地震波模拟

将描述斑状饱和介质的储层参数简化为高、低频极限模量和特征频率3个参数,通过数值模拟实验,说明了利用标准线性体(Standard Linear Solid,简称SLS)模型可以定量表征斑状饱和介质的粘弹特征,包括地震波衰减和速度频散特性,进而为研究斑状饱和介质中地震波场特征与储层参数的定量关系提供了一种简单方便、快速有效的技术手段。基于SLS模型,数值模拟了地震波在斑状饱和介质中的传播,分析了斑状饱和介质中孔隙度及含气饱和度的变化对地震波传播特征的影响。研究结果表明:①根据SLS模型模拟的地震记录可以准确提取斑状饱和介质中的地震波衰减和频散特征。②对一个特定储层,在相同孔隙度条件下,某个特定含气饱和度附近,地震波振幅和相位变化最大;在相同含气饱和度条件下,孔隙度越高,地震波波形变化越大。     

深层—超深层碳酸盐岩储层地震预测技术研究进展与趋势

碳酸盐岩储层是中国陆上油气勘探的重要类型,已在塔里木、四川、鄂尔多斯等盆地发现了一批大中型油气田。但随着勘探不断发展,深层—超深层强非均质性碳酸盐岩储层将成为规模勘探的重要对象,与之相适应的地震预测技术存在理论方法薄弱、预测精度较低等问题。通过"十三五"攻关研究,在理论研究及新技术方面取得重要进展,其中裂缝—多孔隙介质岩石物理模型复杂波场正反演及碳酸盐岩数字岩心岩石物理分析与储层孔隙结构识别等方法创新为开发储层预测新技术奠定了重要基础,地震梯度结构张量小断裂识别、云变换随机模拟缝洞储层定量化预测、基于叠前弹性参数反演和分频属性的气藏检测等新技术则有效提高了断裂、储层及流体识别精度。在此基础上并结合强非均质性碳酸盐岩储层地震预测技术研究现状,提出技术发展建议:按照"深度融合、精细化和智能化"发展趋势,强化基于孔隙形态非均质性、裂缝诱导各向异性、具有频散和衰减的裂缝—孔隙介质的岩石物理建模方法等基础理论研究,重点发展基于双相介质频率、频散与衰减等波动力学特征的储层敏感属性精细化地震预测、基于数字岩心岩石物理分析的储层孔隙结构地震预测、人工智能碳酸盐岩储层定量预测及流体检测等技术。     

随机斑块饱和孔隙介质模型研究

为研究介观尺度下斑块饱和对地震波传播规律的影响,对随机斑块饱和孔隙介质模型(Continuous Random Model of Patchy Saturation,简称CRM)进行了研究并提出改进模型MCRM。利用MCRM模型研究了介观尺度下气、水两相流体非均匀饱和时纵波速度频散和衰减特征,并对实验测量的数据进行了模拟分析。结果表明:(1)MCRM与CRM模型的纵波速度高低频极限相同且具有相同的衰减峰值,但前者特征频率增大,衰减曲线收窄;(2)MCRM与White模型有相同的高、低频极限,但MCRM模型的频散曲线变化相对缓慢、衰减峰值稍小;(3)利用MCRM模型能够模拟渗透率、含水饱和度、频率等参数对速度频散和衰减的影响,并能解释实验室测量的高、低孔隙度砂岩频散、衰减数据。该研究成果有助于更好地理解岩石的黏弹性行为,提高定量地震解释的精度。     

多孔介质的流体机制模型及其频散机理

当声波或弹性波在流体饱和多孔介质中传播时，孔隙或裂缝受其影响发生闭合或张开，流体产生相对运动，致使多孔隙岩石的宏观物理性质发生变化，从而引起弹性波传播速度的改变、能量的耗散和振幅的衰减。基于双相介质理论提出的Gassmann方程、Biot理论、喷流机制、BISQ模型和斑块饱和模型等岩石物理机制模型，以不同的流体流动机制描述了多孔介质中弹性波传播的动态耦合机理、耦合程度和耦合结果。许多岩石物理机制模型都试图模拟和解释岩石中速度频散和衰减的起因。根据现有各种机制模型的高限、低限频率和特征（弛豫）频率，可以粗略地计算出衰减和频散的影响。随着地震岩石物理学研究的深入与发展，人们对弹性波速度频散和衰减与岩石物理性质及本征条件之间关系的认识必将不断深化。     

基于斑块饱和模型利用地震波频散特征分析含气饱和度

本文应用斑块饱和岩石物理模型从理论上分析了不同固结程度岩石中含气饱和度对衰减介质垂直入射反射系数、速度和衰减的影响,结果表明局部含气储层在地震频带内会发生频散和振幅频变效应,地震反射系数频率梯度与频散具有一致性,两者均是对含气饱和度的敏感属性。通过含气饱和度—反射系数频率梯度—反射系数交会图,建立岩石物理量板,用于估计储层的含气饱和度。     

微观与介观波致流下的速度频散与衰减

地震波在含软、硬孔隙斑块饱和介质传播过程中会诱发多个尺度孔隙流体流动而产生衰减和速度频散,并且多个尺度间的流体流动相互影响。综合考虑微观喷射流与介观尺度流体流动的相互作用,从Biot理论出发,推导出一个新的衰减模型——双尺度模型,以及该模型下流体流动引起的固体相位移、弹性模量、相速度及衰减系数的表达式,并与层状斑块饱和模型进行了对比。同时基于双尺度模型,分析了改进湿岩石骨架参数以及不同的储层物性参数对纵波传播特征的影响。结果表明:改进湿岩石骨架会增加岩石骨架刚度,减小介观尺度下界面处流体流动引起的固体相位移,增加速度频散与衰减,进而解释了微观喷射流与介观波致流相互作用的机理;当上、下层介质饱含不同的流体类型时,双尺度模型在整个频段上会出现两到三个"频散台阶",喷射流与介观流有可能作用于同一频段;随着含水饱和度的增大,纵波衰减峰值增大,且向低频移动,当含水饱和度达到较大值时,衰减峰值移向高频、衰减减小,速度随着含水饱和度的增大而增大。     

油气储层低频界面极化效应数值模型

基于储层岩石孔隙毛管模型,文中推导了储层宏观物性参数与微观孔隙流体导电性质和介电性质的定量关系,从而构建了一种定量描述储层岩石低频界面极化效应的等效电路模型。相对于传统的Cole-Cole等效电路模型,文中的等效电路模型参数具有更明确的物理含义,更适用于定量表征储层岩石低频界面极化效应。利用该等效电路模型分别对盐水饱和岩样及含油岩样低频界面极化效应进行了数值模拟,分析了储层岩石孔喉比、矿化度及含水饱和度等因素对虚部电阻率频散特征的影响。模拟结果表明,虚部电阻率极小值的模值与孔喉比、矿化度及含水饱和度均呈指数关系,虚部电阻率极小值的模值随孔喉比增大而增大,随矿化度和含水饱和度增大而减小。数值模拟结果为利用岩石低频界面极化效应对储层含油气性进行定量评价提供了理论基础和模型基础。     

完全饱和岩中的喷流

我们通过固体/流体界面相互作用的喷流机理估算了完全饱和岩石中速度/频散和衰减。在模型上,孔隙流体由薄的、软裂缝挤入周围大孔隙中。根据高压速度数据提取了低围压下的这些软裂缝的柔度信息。软裂缝的喷流、感应压力随频率的变化与软孔隙空间孔隙度、渗透率以及特征喷流长度有关。这     

非牛顿流体孔隙介质弹性波动方程

重油、聚合物和压裂液等非牛顿流体普遍存在于油气勘探和开发过程中,研究孔隙尺度非牛顿流体流动及其对地震波场的影响具有重要意义.Biot理论忽略了流体黏性系数及剪切应力的非线性变化,虽然可用于描述完全饱和固体与经典牛顿流体在波场作用下的相互作用,但是对于非牛顿流体孔隙填充物来说不准确,因此需要研究含非牛顿流体效应的孔隙介质...     

基于频变AVO反演的深层储层含气性识别方法

地震波在地下含油气介质储层中传播时会发生地震振幅的衰减与弹性特征频散现象,造成深层含油气储层地震流体识别困难。为此,基于Chapman裂隙—孔隙微结构衰减理论模型,分析多种频变弹性参数的流体敏感程度,优选出Gassmann流体项的频散程度作为深层储层含气性预测的识别因子;联合连续小波变换时频谱分解方法对部分角度叠加地震数据展开频谱分析确定参考频率;在此基础上,研究基于贝叶斯Cauchy约束准则的叠前地震频变Gassmann流体项反演优化方法,利用频变Gassmann流体项反演结果指导储层的流体检测,并在我国近海某盆地P探区对该方法进行了深层储层含气性预测验证。研究结果表明,该方法可以实现基于叠前地震资料的频变Gassmann流体参数的可靠提取,由其所得到的深层储层流体识别结果与实际测井解释结果吻合度较高。结论认为,频变Gassmann流体项能够有效识别深层储层的流体类型,为深层天然气层的识别提供了新的技术思路和方法。     

依赖频率的纵、横波衰减参数叠前反演方法

随着地震勘探进程的不断深入，需要更有效的流体识别方法满足日益提高的储层预测精度的要求。根据动态等效介质理论设计的两层储层初始模型推导了逆品质因子与速度的最佳正弦拟合解析式，定义了依赖频率的纵、横波衰减参数，并构建了利用叠前角道集和岩石模量反演衰减参数的算法。通过模型试算和实际数据应用验证该算法，结果显示：纵、横波衰减参数对含流体储层的敏感度高，衰减参数属性反演结果能够有效识别高含气饱和度储层；纵波衰减参数受背景干扰小，能更准确地识别含气储层。所提算法为有效利用衰减属性进行流体识别提供了一种新的途径。     

基于依赖频率AVO反演的高含气饱和度储层预测方法

常规的叠前或叠后反演得到的弹性参数对储层含气饱和度的敏感性很弱，较难识别高含气饱和度有效储层。为此，利用依赖频率的AVO反演得到的频散参数预测高含气饱和度的有效储层。首先引入Refutas公式，分析了饱和度对混合流体黏度的影响，结合动态等效介质理论和Wood公式，分析了含气饱和度对速度频散和衰减的影响；再基于f-μ-ρ反射系数公式，实现了依赖频率的AVO反演，并优选了敏感频散因子。结果表明：①不同流体的频散和衰减程度不同，并且依赖含水（含气）饱和度的变化；②优选的频散属性对流体储层具有很强的敏感性，且受背景干扰小，可以精确地刻画高含气饱和度储层的空间分布位置。     

礁灰岩储层孔隙流体敏感性参数分析——以阿姆河右岸区块生物礁储层为例

储层流体敏感性参数的分析和提取是地震资料解释、反演和储层流体识别的基础。实验室含流体样品的岩石物理参数测试是寻找储层流体敏感性参数的重要研究手段之一。根据土库曼斯坦阿姆河右岸区块油气勘探需要,选取该区卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩生物礁储层的石灰岩样品,利用MTS系统进行了岩石物理参数实验测试,通过相同测试条件下饱气和饱水岩样的测试分析,发现岩样含不同流体时地震响应特征有着明显的差异;进一步的分析结果表明:拉梅常数等参数对含气性较为敏感。同时,通过分析不同流体因子的组合,得到对含气性更为敏感的高灵敏度组合式流体识别因子。从Gassmann方程入手,分析了不同流体识别因子敏感性差异的内在机理。最后,利用实验获取的含气敏感性流体识别因子,对研究区的测井资料进行了定量交会图分析。结果表明,该方法对礁灰岩储层的气水识别有较好的效果。     

储层毛细管应变对地震纵波速度的影响

本文提出的储层毛细管应变地震波速衰减机理，是指地震波在多孔双相介质传播过程中，使固结很差的储层毛细管（孔隙喉道）优先闭合性应变，其应变量主要控制被压缩气体的体积和波动能量耗散及波束衰减量，据此，建立纵波速度与毛细管压力，孔隙结构，含水饱和度和岩石闭合弹性模量间的数学关系；较好地解释了Ｄｏｍｅｎｉｃｏ效应；初步定量性评价孔隙结构和含气饱和度对地震波速的影响，这对拓宽毛细管压力资料在地震资料解释中的应     

储层的地震低频响应及识别

常规地震资料处理中把大地看成是完全弹性介质，实际上，地层岩石孔隙中常常含有流体（油、气、水），当地震波在其中传播时要发生与频率相关的能量衰减和相位畸变，且高频成分的衰减、散射和弥散远高于低频成分。地层介质对地震波的这种选频吸收作用使得在地震波的低频成分中保留了更为丰富的反映介质性质的信息。为此，开展了储层的地震低频响应研究。首先将Korneev等提出的一维弥散粘滞型波动方程拓展为二维形式，推导出二维形式下波动方程的解；然后设计了二维透镜体储层模型，采用二维弥散粘滞型波动方程通过相位移加插值方法进行了数值模拟。数值模拟结果与实验室物理模拟结果类似，从理论上证实了含流体储层存在低频高能量现象（低频伴影）。     

压裂气井水锁伤害解除的数值模型研究

低渗透凝析气藏一般需要实施水力压裂措施后才能进行有效地开发，但大量室内实验和现场实践表明，压裂过程中往往会产生压裂工作液对储层的伤害，特别是在低渗透常压或异常低压油气藏中，压降常常与毛细管力在数量级上大小相当，故在进行一些修井作业及水力压裂后会出现气藏产量递减的现象。在低渗透凝析气藏压裂过程中,压裂液沿裂缝壁面进入气藏后将会产生气水两相流动，改变原始含气饱和度，毛细管压力使得流体流动阻力增加及压裂后返排困难，如果气层压力不能克服升高的毛细管力，就会使压裂液无法排出，出现严重的水锁效应。利用气体饱和水后的蒸发作用解除水锁伤害的机理，建立了压裂气藏水锁伤害模型，并选取岩样进行了研究，结果认为蒸发速度越大，温度越高，渗透率越大，压降越大水锁伤害解除得就越快，压裂气井中的水基流体的滤失会对压裂气井产能造成严重伤害。