碳酸盐岩溶洞数值模拟及地震识别

碳酸盐岩岩溶性储集层具有很强的非均质性，其预测非常困难。地震正演可以了解碳酸盐岩风化壳地震反射同相轴的变化特征和来自内幕洞穴的地震反射、散射等波场特征。应用高阶差分数值模拟方法，对一系列不同尺度、不同充填物（速度）的溶洞模型进行了系列的正演数值模拟，并对具地震反射特征及反射波振幅进行了综合分析。研究表明：①溶洞型油气藏的地震波沿溶洞边缘往复滑行形成多次绕射波，在地震剖面上表现为“串珠状”强短反射段；②溶洞横向尺度的大小对振幅影响很大，尺度越大，振幅越大；③溶洞充填物速度越高，其振幅越小。通过正演数值模拟研究，建立了溶洞的识别模式，将其应用于塔河油田碳酸盐岩储层的地震预测，效果较好，提高了钻井符合率。     

塔中地区碳酸盐岩溶洞储层体积定量化正演模拟

采用波动方程正演模拟方法,针对储层地震响应特征分析和缝洞体体积计算等制约塔中地区碳酸盐岩勘探开发的关键问题进行了探讨。通过大量正演模拟,明确了碳酸盐岩串珠状强振幅、羊排状强振幅、杂乱反射和弱振幅等各类复杂地震响应特征的地质意义,同时开展了正演校正下溶洞体体积计算新方法的探索。研究表明这是一套行之有效的碳酸盐岩溶洞体积计算方法,可以为高效开发和储量计算提供参考依据。     

直径40m溶洞距灰岩顶界面不同距离时的地震响应

塔中地区上奥陶统缝洞体储层大多距灰岩顶界较近,灰岩顶界表现为强地震反射,对储层的地震响应会造成影响。正演模拟表明:缝洞体距灰岩顶界0～30m时,灰岩顶界呈现地震反射缺失或明显减弱,内幕为杂乱反射;缝洞体距灰岩顶界60m时,灰岩顶界反射振幅变弱,内幕为强反射;缝洞体距灰岩顶界超过150m时,对灰岩顶界反射基本没有影响,缝洞体本身以"串珠状"反射形态出现。同时,通过实钻结果的精细标定对正演结论进行了验证。     

碳酸盐岩溶洞成像宽度的地震物理模型分析

对不同尺度和不同填充物的2个溶洞物理模型进行了正演模拟和叠前偏移成像,分析了溶洞的成像宽度。研究表明,溶洞偏移响应水平道振幅曲线不同幅值下的成像宽度对溶洞真实宽度都比较敏感,且不同幅值成像宽度之间仅相差一个线性量。分析半幅值成像宽度与溶洞真实宽度之间的关系发现溶洞半幅值成像宽度对溶洞的真实宽度具有放大效应,其放大倍数随溶洞真实宽度增大迅速衰减直至趋于1;溶洞半幅值成像宽度不受溶洞反射系数的影响。为溶洞真实宽度估算提供了可靠的实验依据。     

塔中地区碳酸盐岩溶洞地震响应机理及影响因素

在塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩储集层识别中,地震波“串珠状”反射是十分重要的响应特征之一。通过波动方程正演模拟技术,分别从溶洞形状、观测系统、溶洞组合方式变化等方面设计不同模型,分析了溶洞响应形成机理及对响应的影响因素。分析结果表明,随溶洞宽度的增加,“串珠”响应振幅增强,但响应纵向长度不变;随着溶洞高度的增加,“串珠”振幅呈先增大后减小的趋势;高密度采集较常规观测系统对小尺度溶洞体有较好的成像效果,分辨率较高;溶洞不同的叠置方式对应不同的地震响应特征。这些认识,为进一步研究溶洞的响应机理、溶洞形状与“串珠”特征的关系提供了一种手段。     

塔中地区碳酸盐岩洞穴型储集层波动方程正演模拟

采用有限差分法求解波动方程,研究了塔中地区碳酸盐岩洞穴型储集层溶洞与串珠状反射的位置对应关系、溶洞顶底调谐距离、多种串珠形态的成因机制。结果表明,溶洞位于串珠状反射的中心,溶洞顶界位于波谷,溶洞底界位于波峰处,随其高度增大而下移;塔中深层碳酸盐岩溶洞顶、底反射调谐距离为120m左右;上翘、下拉式串珠是由于偏移孔径、偏移速度过大或过小而造成。这些认识对碳酸盐岩洞穴型油气藏的勘探开发具有一定借鉴作用。     

塔河碳酸盐岩溶洞油藏的地震响应及频率差异分析

通过对溶洞复合反射系数的系统研究,得出其地震响应具有振幅强、速度低和调谐性的特点,并对强反射形成的条件及不同充填物溶洞的反射特征进行探讨,认为在常规频率(20～30Hz)的地震资料中可以观察到溶洞产生的强反射波。根据溶洞高度及填充物性质与信号频率之间的关系,研究开发了一种以波动方程为基础的频率差异分析预测技术。在塔河油田的应用表明,该技术可以从主频为20～30Hz的常规地震资料中提取埋深5000m以上、宽度100m以上、高度3m以上的充填流体的溶洞的振幅频率和速度频率异常,异常表现出分区、分层和纵横向连通的特征。据此可预测溶洞的存在及其空间分布,并估算其高度。     

碳酸盐岩溶洞的“串珠”状地震反射特征形成机理研究

本文采用一阶双曲型标量波动方程交错网格高阶有限差分法对薄层与溶洞的地震响应进行二维地震正演模拟,认为"串珠"状反射特征是溶洞顶、底反射以及微弱的溶洞顶、底间二次反射在偏移剖面上的响应;以塔里木哈拉哈塘海相碳酸盐岩实际地层参数为依据,设计了一个简化的水平层状地震地质模型(速度模型),通过三维地震物理模拟技术,对溶洞地震响应的瞬时振幅、均方根振幅、分频振幅和纵波阻抗体等四种属性进行了三维雕刻,得到了一种雕刻体积和真实体积的实验统计关系,认为前三种属性都将原本离散的"串珠"状转换成了连续的锥状振幅体,同时降低了纵向分辨率,而纵波阻抗剖面的纵向分辨率明显较其他属性剖面高。最后,针对各种属性剖面中存在的一些问题进行了讨论。     

影响岩溶缝洞体地震反射特征的关键因素分析

岩溶缝洞体是目前塔里木盆地碳酸盐岩储层中最重要的钻探目标, 对缝洞体反射特征的研究一直是地震勘探的重点, 但早期研究往往只关注单一因素对地震反射特征的影响。本文基于声波方程数值模拟, 全面探讨了缝洞体的位置、形态、物性、内部结构等多种因素对地震反射特征的影响; 明确了缝洞体的反射振幅主要受其宽度、总孔隙度和内部结构等三方面因素的综合影响; 认为应用现行技术很难将这些因素的影响区分开, 直接研究缝洞体的容积是储层定量描述的现实途径。     

碳酸盐岩溶洞型储层VSP数值模拟及其波场特征

碳酸盐岩储层中,溶洞型储层含油气性与储集性能极为优越,但其非均质性严重,用常规地面地震分辨率无法满足精细勘探的要求。VSP技术作为一项高精度地球物理技术,可以更精细地刻画井周复杂构造、储层和流体的空间展布。用交错网格高阶差分数值模拟技术对碳酸盐岩溶洞型介质模型进行VSP数值模拟,有助于分析给定地质模型的构造及岩性的地震响应,更合理地设计野外观测系统、分析波场和确定最佳处理解释参数、流程。     

碳酸盐岩溶洞物理模型地震响应特征研究

在碳酸盐岩地区的油气勘探中,溶洞地震响应特征的识别面临着很大挑战,关键问题在于对溶洞的形态、大小及充填物变化引起的地震波变化规律及地震响应特征的认识。为此,针对碳酸盐岩储层的地质特点,抽象出3类(不同形态、不同尺度及不同充填物)溶洞物理模型,利用地震物理模拟技术开展了模拟实验。结果显示,小尺度的溶洞(d(?)λ),地震波到达溶洞后,散射现象占主导,缝洞绕射波振幅与偏移距有近似解析关系。大尺度溶洞的形态对绕射波的振幅具有强烈影响,在菲涅耳带半径内,线体能量最强,片、柱、椭球、球型体绕射信号逐渐减弱。均匀充填溶洞的绕射波能量最强,波形简单,剖面信噪比高,反射成像收敛的"串珠"能量强,对称拖尾较短;非均匀充填溶洞的绕射波能量较弱,剖面信噪比低,非均质性越强其成像"串珠"形态畸变越大、拖尾越长。     

正演模拟技术在碳酸盐岩溶洞响应特征研究中的应用

在塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩储层识别中,“串珠状”反射是十分重要的地震响应特征之一。文中利用波动方程正演模拟技术,设计了不同的溶洞模型,分析了溶洞宽度和高度变化时对“串珠状”响应特征的影响。结果表明：溶洞宽度增加时,“串珠”响应振幅增强,但响应时间长度不变;溶洞高度增加时,“串珠”振幅呈先增大后减小的趋势,且响应时间长度变长。模型正演为进一步研究溶洞的响应机理、溶洞形状与“串珠”特征的关系提供了手段,从而为碳酸盐岩储层的半定量或定量预测提供了依据。     

溶洞地震反射波特征数值模拟研究

采用空间网格大小和时间步长均可任意变化的高阶有限差分地震波传播数值模拟方法,对不同大小和埋深的溶洞系列模型进行了不同主频的地震波数值模拟。结果显示,随着溶洞直径的增大,溶洞反射波最大振幅呈现出先增强、后减弱、再增强、最后趋于稳定的变化规律。低速填充的溶洞对地震波传播存在聚焦作用,致使溶洞反射波的最大振幅不是出现在溶洞顶部的第一次反射,而是出现在经过低速填充的溶洞对地震波聚焦作用后到达溶洞底部时产生的反射波上。当溶洞周长等于地震波波长时,反射波能量最强;当溶洞直径等于地震波波长时,反射波振幅降低到一个极小值。同时,对于相同埋深的溶洞,随着溶洞直径的增大,其产生的反射波的频带逐渐变窄,且向低频端移动。     

碳酸盐岩溶洞模型地震成像分辨率研究

碳酸盐岩缝洞储层具有埋藏深、非均质性强等特点,地震成像精度较低。为了研究碳酸盐岩缝洞储层地震成像分辨率的影响因素,设计了两个溶洞数学模型。采用不同的空间采样间隔和子波主频进行了数值模拟,利用iCluster软件对不同的地震数据进行了叠前深度偏移成像处理。基于成像结果,分析了与溶洞成像纵、横向分辨率有关的影响因素。分析结果表明,溶洞成像纵向分辨率与激发主频关系密切,与空间采样间隔无关;溶洞成像横向分辨率与空间采样间隔和激发主频有关。小的空间采样间隔有利于提高溶洞的成像精度,但减小空间采样间隔并不能无限提高溶洞成像的横向分辨率。     

碳酸盐岩礁滩相储层地震波场数值模拟

采用分步傅里叶频率波数域法对地震波场进行延拓,实现了复杂碳酸盐岩礁滩相储层地质模型的地震波场数值模拟,得到了合理的正演地震记录和偏移图像,并总结了地震响应特征。结果表明,该方法计算效率高、精度高、稳定性好,能适应大倾角和速度纵横向任意变化,是一种较好的地震波场模拟算法。     

生物礁地震响应特征的数值模拟

为了有效地识别生物礁的地震响应特征,采用频率-波数域的波动方程数值模拟方法,对时间剖面上生物礁的各种典型特征进行了数值模拟,提出了将地震正演与深度偏移相结合的地震数值模拟流程,有效地检验了生物礁解释成果的正确性。在二维模拟的基础上,采用三维波动方程延拓方法实现了三维环礁模型的地震数值模拟,得到了时间剖面上环礁的各种地震反射特征。理论和实际生物礁的模拟记录仅包含地震波的反射和绕射特征,信噪比高,有助于消除实际生物礁地震解释的多解性。     

深层碳酸盐岩储层溶洞垮塌物理模拟及分布预测

大型古岩溶洞穴是深层碳酸盐岩储层的重要储集空间类型,钻井揭示溶洞大多存在不同程度的垮塌角砾充填,对溶洞垮塌机制、垮塌模式及分布规律的认识直接影响此类油藏的高效开发。依据相似性理论,以塔河油田奥陶系储层大型溶洞为工程背景,利用融蜡成腔方法制作未充填、砂泥充填和水充填3类球型溶洞,开展溶洞垮塌的地质力学物理模型试验,揭示不同充填类型溶洞的垮塌机制,分析垮塌形态及破坏范围,建立溶洞垮塌体模式,根据其地震反射特征,探索不同类型溶洞垮塌体地震预测方法。结果表明：物理模型试验适用于塔河地区深层应力作用下溶洞垮塌研究,弥补了传统方法在直观、真实方面的不足;揭示了溶洞垮塌机制主要为压实破坏和剪切破坏,溶洞顶板及周边原岩垮落,并出现剪切滑移破坏带,范围为2～3倍洞径;砂泥充填溶洞稳定性大于水充填溶洞的稳定性,未充填溶洞稳定性最差;建立了2类溶洞垮塌模式,Ⅰ类垮塌模式主要受上覆重力影响,Ⅱ类垮塌模式主要受剪切应力影响,二者地震反射特征存在局部差异,综合有色反演、分频能量、GR反演及相干能量梯度等地震属性能够实现2类溶洞垮塌体的预测,研究区不同类型垮塌体分布预测结果与油井产能具有较好对应关系。     

Seismic physical model analysis on the imaging width of carbonate caves

对不同尺度和不同填充物的2个溶洞物理模型进行了正演模拟和叠前偏移成像,分析了溶洞的成像宽度。研究表明,溶洞偏移响应水平道振 幅曲线不同幅值下的成像宽度对溶洞真实宽度都比较敏感,且不同幅值成像宽度之间仅相差一个线性量。分析半幅值成像宽度与溶洞真实宽度之 间的关系发现溶洞半幅值成像宽度对溶洞的真实宽度具有放大效应,其放大倍数随溶洞真实宽度增大迅速衰减直至趋于1;溶洞半幅值成像宽度不 受溶洞反射系数的影响。为溶洞真实宽度估算提供了可靠的实验依据。     

基于数值和物理模拟的低幅度构造成像

勘探实践证明,低幅度构造在有利的生储盖和油气运移条件下可形成"小而肥"的高产油气藏,冀东马头营地区低幅度构造成像精度低,与钻井存在较大误差.主要原因在于传统速度建模技术不能很好地解决浅层不同砂地比引起的横向变速问题.为此,提出了基于地震模拟的低幅度构造速度建模技术,设计能够突出该区主要矛盾的简化模型,并开展物理模拟、数...