基于各向异性岩石物理模型的页岩气储层横波速度预测

通过融合各向异性微分等效介质(DEM)理论和Brown-Korringa各向异性流体替换模型,建立了有机页岩各向异性岩石物理模型,提出了根据纵波速度反演岩石等效孔隙纵横比进行页岩气储层横波速度预测的方法。首先,利用各向异性DEM模型和Brown-Korringa模型建立有机页岩各向异性岩石物理模型,得到有机页岩纵、横波速度与密度、孔隙度、饱和度和矿物组分等参数之间的关系;其次,将岩石孔隙等效为具有单一孔隙纵横比的理想椭球孔,应用二分法来寻找最佳的等效孔隙纵横比使得理论预测与实际测量的纵波速度之间的误差最小;最后,将反演得到的等效孔隙纵横比代入到所建立的岩石物理模型中,构建横波速度。实验室岩样数据的应用试验结果表明,由纵波速度构建的横波速度与实测横波速度吻合良好,验证了基于各向异性岩石物理模型的有机页岩横波速度预测方法的有效性。     

天然气水合物横波速度等效介质模型预测方法

由于天然气水合物具有多种充填模式,水合物既可作为固体骨架又可作为孔隙充填物赋存于地层中,因此天然气水合物岩石物理模型与常规油气的岩石物理模型具有较大的差异,常规横波预测方法不再适用。为此,开展了利用等效介质模型进行天然气水合物横波预测的方法研究。首先分析矿物组分、孔隙度和水合物饱和度对纵横波速度的影响;然后利用纵波时差、密度、泥质含量、孔隙度、饱和度等常规测井资料根据等效介质模型构建约束优化方程,其中以纵波速度、密度等常规测井资料为约束,孔隙度和饱和度作为优化变量以寻找最优解;采用收敛快、计算结果可靠的信赖域算法求解该约束最优化问题。最后利用神狐海域天然气水合物的钻井资料对方法进行验证,计算的横波速度和饱和度与实际资料吻合度较高。     

碳酸盐岩地层横波速度重构

地震勘探和岩石力学性质评价需要知道横波速度。然而，在这些工作中常常没有横波测井曲线，因此重建横波测井曲线是一个重要问题，尤其是在复杂的双孔隙微观结构的碳酸盐岩地层。我们在本文提出一种确定横波速度的技术，通过它利用常规测井曲线（纵波时差，微电阻率测井，总孔隙度，密度和伽马）的联合联合反演求出横渡速度，专门针对具有不同次生孔隙类型的碳酸盐岩地层。这种用理论测井曲线进行计算的根据是双孔隙介质模型，模型由均匀的各向同性骨架组成，介质具有原生孔隙和次生孔隙，后者接近圆球状。选择椭球体的纵横比就可以模拟不同类型的次生孔隙，比如岩穴（靠近球体）、由吼道连接的孔洞（扁长球状体），以及裂缝（扁球体）。为了用该模型计算的各种物理性能，应用了对称有效介质近似法的自相容方法。联合的同时反演方法在于把测量的和计算的测井曲线之间的差异减少到最小程度。作为反演结果，我们获得孔隙微观结构的下列参数：骨架和次生孔隙度值以及次生孔隙形状。随后，使用由反演确定的模型参数模拟出横波测井曲线。该技术在墨西哥南方区域的井眼得到证实，该区域既测量了纵波测井曲线也测量了横波测井曲线。预测的横波测井曲线和测量的横波测井曲线之间的比较表明，两者的一致性很好，重建的误差小于8％。     

基于网格分析法的页岩储层等效孔隙纵横比反演

页岩储层通常具有复杂的孔隙空间,等效孔隙纵横比作为描述储层孔隙空间的重要参数,对地层的弹性波速度影响显著。因此,准确预测储层的等效孔隙纵横比对页岩储层建模及横波预测具有重要意义。为了分析页岩储层的等效孔隙纵横比,提出了一种自洽模型与网格分析法相结合的孔隙纵横比反演方法。自洽模型可以利用孔隙纵横比、矿物体积百分比等物性信息来模拟弹性波速度等弹性信息。网格分析法通过将测井值正态分布展开来模拟测量误差,从而降低由测量误差导致的反演不确定性,最终反演得到可靠的孔隙纵横比概率密度分布。通过对北美Barnett页岩储层的实际应用,结果表明,该方法与常规方法相比,其反演结果更加稳定,同时,利用该反演结果还可预测得到较为准确的横波速度。     

VSP横波速度反演实用性研究

利用VSP转换波旅行时,通过迭代可得到较为精确的横波层速度。本文从理论模型出发,研究不同初值方法、不同旅行时拾取误差及纵波速度误差对横波反演结果的影响。理论模型计算表明:用纵波速度和纵横波速度比估算横波速度值,且以假定地层为均匀介质时的横波速度为初值,对迭代结果不会产生不利影响;转换波旅行时拾取误差对反演结果会造成较大误差;当纵波速度出现误差时,对反演结果的影响仅限于最后一层的计算,对其他地层横波速度的计算影响较小。应用实例说明,地下倾角较小时,横向速度变化不大,同一口井反演出的横波速度相似性较好。     

莺-琼盆地岩石物理特性参数研究

依据 10口井的全波测井资料 ,对莺 琼盆地的泥岩、砂岩、灰岩及含气砂岩的纵横波速度比范围值进行了统计 ,并对其纵横波时差和纵横波速度比与密度、孔隙度、流体类型的关系进行了分析 ,在此基础上总结了这些岩类的纵横波速度关系式。莺 琼盆地泥岩的纵横波时差及速度比与其压实程度有关 ;砂岩的纵横波时差随孔隙度增大、密度减小而增大 ,气层的纵横波速度比随孔隙度增大、密度减小而降低 ,水层反之 ;地层含气后 ,纵波时差增大 ,横波时差基本不变 ,纵横波速度比降低     

莺-琼盆地岩石物理特性参数研究

依据10口井的全波测井资料，对莺—琼盆地的泥岩、砂岩、灰岩及含气砂岩的纵横波速度比范围值进行了统计，并对其纵横波时差和纵横波速度比与密度、孔隙度、流体类型的关系进行了分析，在此基础上总结了这些岩类的纵横波速度关系式。莺—琼盆地泥岩的纵横波时差及速度比与其压实程度有关；砂岩的纵横波时差随孔隙度增大、密度减小而增大，气层的纵横波速度比随孔隙度增大、密度减小而降低，水层反之；地层含气后，纵波时差增大，横波时差基本不变，纵横波速度比降低。     

复杂多矿物组分的页岩气储层横波时差预测方法

测井资料是获取页岩气储层物性参数、矿物组分、总有机碳含量、含气量等关键评价参数的基础资料,在测井资料的工程应用方面,一般通过实际测井的地层纵、横波时差来计算岩石的杨氏模量、泊松比、破碎压力等力学参数,部分页岩气新井和大量老井中无横波时差资料,致使无法计算页岩气地层的岩石力学和脆性指数。为此,把已有的针对简单矿物组分的砂泥岩地层横波时差预测方法拓展应用到复杂多矿物页岩气储层,在准确处理出页岩气储层复杂矿物组分的基础上,基于孔隙介质岩石物理模型和Biot—Gassmann方程,应用VRH模型求得地层的等效弹性模量,再以纵波时差作为约束参数来反演预测页岩气储层的横波时差。应用效果表明:该方法预测结果与实测结果对比误差较小。同时还探讨了区域纵横波时差回归统计法、简化的基于纵波时差来预测横波时差等多种方法预测结果的差异和影响因素,最终优选出的适合页岩气储层的横波预测方法,满足了生产现场解释评价的需要。     

鄂东气田韩城矿区煤层横波时差测井曲线的构建方法

鄂东气田韩城矿区是中国重要的煤层气有利开发区,但绝大多数井未测横波时差曲线,给钻井设计中岩石力学参数计算、压裂设计中压裂高度预测带来诸多不便。针对研究区煤岩地层的实际地质特征,充分挖掘与煤层横波时差较为敏感的测井参数,构建一种适合于煤岩地层有效的横波时差曲线计算方法。利用纵波和密度测井构建了横波时差拟合方程,通过系统分析优选中子、密度及电阻率测井三参数构建了岩性指示曲线,进而采用岩性指示曲线建立横波时差计算模型;基于煤层岩石体积物理和煤岩地层的多矿物组分体积模型,对煤岩地层的横波时差进行反演。对研究区的横波时差进行拟合计算,纵波和密度测井构建横波时差的方法较为简单、直观,但精度不高;而岩性指示曲线法和多矿物组分体积模型法均能较好地对其煤层横波时差进行计算,但多矿物组分体积模型中的参数求取相对较难。     

富有机质岩石横波速度预测方法

以往针对富有机质岩石横波速度预测方法大多未同时考虑干酪根分布和孔隙形状的影响,为此,基于Kuster-Toksöz （KT）岩石物理模型和混沌量子粒子群寻优算法构建了一种新的富有机质岩石横波速度预测方法：把富有机质岩石等效为由矿物、干酪根颗粒、含流体孔隙组成的混合物,其中干酪根颗粒与孔隙同时被等效为硬币形状包含物,通过其纵横比变化表征干酪根分布及孔隙形状对速度的影响;使用预测与实测纵波速度之间的误差构建反演目标函数,引入混沌量子粒子群非线性多元全局寻优算法同时求解等效干酪根颗粒和等效孔隙纵横比参数,在反演参数的基础上预测横波速度。将该方法应用于实验室测量数据和实际测井数据,并与前人提出的三种单一参数自适应方法进行对比,结果显示新方法优于单一参数自适应方法,证明新方法在富有机质岩石横波速度预测中有效。     

基于流体替换的横波速度反演

在叠前弹性阻抗反演中,由于常常缺乏横波时差测井资料,导致叠前AVO分析和反演不能正常进行。针对该问题,在流体替换的基础上,综合利用纵波速度、密度、岩石骨架、流体饱和度、泥质含量等弹性参数,通过Xu-White模型来计算横波速度。利用该方法对TP区块的S102井和T750井的砂泥岩地层进行了横波时差曲线计算,结果表明,该方法的计算效果较好,与实测曲线符合度高,具有良好的推广应用价值。     

利用横波时差计算孔隙度的方法研究

横波时差也反映地层孔隙度的变化,因此利用横波时差来计算地层的孔隙度是可行的.利用横波计算地层孔隙度具有计算结果受孔隙流体影响小的优点,特别是在地层含气的情况下,优势更加明显.利用横波时差计算剪切模量,同时引入临界孔隙度的概念,建立了利用横波时差计算孔隙度的方法,并给出了其中所有参数的计算方法.最后通过实际的应用,验证了所研究方法的正确性和有效性.     

基于Xu-White模型横波速度预测的误差分析

在砂泥岩剖面中,基于Gassmann方程和Xu-White岩石物理模型,利用常规测井资料及实验室岩石物理数据进行横波速度估算。模型中考虑了泥质砂岩中基质性质、泥质含量、孔隙度大小和孔隙形状以及孔隙饱含流体性质对岩石速度的影响。综合分析了模型中沙、泥岩和孔隙流体弹性参数以及孔隙纵横比等输入参数的误差对预测横波速度精度的影响。数值模型试验表明,在Xu-White模型中采用变化的孔隙纵横比估算出的横波速度远远比采用固定孔隙纵横比估算出的横波速度准确。     

利用流体置换的Xu-White模型计算横波速度

在叠前弹性阻抗反演中,由于常常缺乏横波时差测井资料,导致不能准确地计算岩石的泊松比。针对这一问题,充分利用井的纵波时差、地层密度、泥质含量、孔隙度、含水饱和度等常规测井资料以及岩石骨架和流体的各种弹性参数等构建流体置换的Xu-White 模型,用以计算横波时差。将该方法应用于MBTL 地区M 区块的PMNA-001 井以及另一F 区块的F18B-29 井、F18B-116 井的横波时差的计算,结果表明,与实测横波时差相比,误差较小,完全能满足横波弹性反演和油气预测的需求。     

基于Zoeppritz方程的叠前和叠后混合多参数非线性地震反演

目前通过Shuey近似式或Gray近似式及基追踪理论反演泊松比,或依据叠前反演获得的纵、横波速度计算纵横波速度比,但不可避免地降低了参数反演精度。为此,尝试通过精确的Zoeppritz方程直接反演纵横波速度比或泊松比。基于垂直入射反射系数和精确Zoeppritz方程的褶积模型,结合边界保护正则化建立叠前和叠后地震反演的目标函数,以降低反演不适定性的不利影响,并使用快速模拟退火算法进行全局非线性优化。由于多参数之间的量级差异以及多参数同步随机搜索增大了不确定性,在反演时通过在改进Fatti方程中引入密度与纵波速度、横波速度与纵波速度两个拟合式提高反演精度与稳定性。实际资料反演结果表明：精确Zoeppritz方程直接反演纵横波速度比的精度明显高于间接反演,各参数反演结果与测井数据基本吻合;叠后反演获得的纵波速度和密度精度较高,叠前反演获得的纵横波速度比的精度高于叠后反演,18°~24°角度道集的反演效果好于3°~9°和33°~39°角度道集。     

利用地震资料估算孔隙度和饱和度的一种新方法

应用Gassmann方程,计算分析了孔隙度和饱和度与纵波速度、横波速度、介质密度和纵、横波速度比值的关系。结果表明,波速度、介质密度对孔隙度的变化较为敏感,速度比值对饱和度的变化较为敏感。对联合利用纵波速度(或纵波波阻抗)与纵、横波速度比值计算孔隙度和饱和度方法的稳定性分析结果表明,此方法是较稳定的,其精度受油气物性的影响。论述了利用地震资料估算孔隙度和饱和度的方法和步骤。     

横波速度的计算方法及应用

采用长源距井眼补偿数字声波测井仪,可以同时记录地层纵波时差和声波波形图。在声波波形图上,可以确定纵波首波传播时间t_c、横波首波传播时间t_s、纵波时差Δt_c和横波时差Δt_(so)根据v_s=L/t_s或v_s=[Δt_c+1/L(t_s-t_c)]~(-1),便可计算出横波速度。再利用横波速度和其他有关参数,用来划分岩性、确定岩石的孔隙度、计算岩石的弹性系数等。     

基于时差特征的转换波参数估计方法

利用时差特征对P-SV转换波的参数进行了估计。基于P-SV转换波双平方根时距关系,根据扫描得到的纵波速度、纵横波速度比或转换横波速度的结果,进行P-SV转换波时差估计。模型和实际资料表明了方法的有效性和准确性。     

各向异性介质三维纵横波联合叠前反演方法及应用

 为了提高储层预测精度,本文利用三维三分量资料及前期处理结果,以各向异性(TI)介质弹性波传播理论为基础,研究了多波精确振幅特征方程,进而推出三维各向异性介质纵横波联合叠前岩性参数反演方法。该方法利用叠前NMO道集,将5个岩性参数在同一方程联合求解,可同时获得5个反演参数。为保持反演参数的独立性,可直接反演地层纵波速度、横波速度、密度及另两个各向异性系数,进而计算出地层的弹性参数、弹性阻抗(EI)及弹性阻抗梯度(EIG)等共13个岩性、弹性参数,用于对岩性及流体的识别和描述。文中采用的纵横波联合叠前反演方法可提高反演的可靠性和精度,经实际三维多波地震数据处理证明了方法的适用性。     

岩石物理模型在横波速度估算中的应用

岩石物理模型是进行岩石物理研究、求取横波速度的重要基础。利用Xu-White砂泥岩混合模型,通过岩心测试数据、纵波和密度曲线、泥质百分含量及孔隙度测量得到岩石骨架的体积模量和剪切模量,然后计算不同流体及流体饱和度下岩石的有效弹性模量,进而计算出纵、横波速度。经过与实测密度、纵波资料的对比,调整参数循环迭代计算,得到最终横波速度。利用岩石物理模型估算横波速度,解决了平湖油气田放鹤亭构造常规测井缺乏横波资料的难题,为AVO正演模拟、叠前AVO/AVA同步反演提供了可靠的基础数据。