储层裂隙波场特征物理摸型实验研究

储层中裂缝的存在必然引起地震波传播特征的变化,波场特征的变化同储层中裂缝密度和裂缝方位有关,因而这种特征变化可以作为检测裂隙存在的有效手段。本文利用物理模型方法研究了裂缝密度和方位角变化对地震波传播特征的影响。实验发现：裂缝密度较高时,可以观测到明显的横波分裂现象;而裂缝密度较低时,仅能观测到微小的速度异常。同时快横渡与慢横波在振幅和频率特征上也具有明显差异。这些波场特征的分析对于裂缝检测具有重要意义。     

VTI介质三分量井间地震观测波场数值模拟

 文中采用波动方程交错网格有限差分数值方法模拟井间三分量地震观测到的各向异性介质中传播的波场。与只用两分量地震资料模拟相比,两分量X和Z分量剖面上只能观测到快纵波和慢纵波,观测不到Y方向偏振的快横波,也观测不到横波分裂现象,在三分量地震资料模拟中,可以在Y分量地震记录上观测到快横波和横波分裂。一般来说,在TI介质中横波速度各向异性要比纵波速度各向异性具有更明显的特征。通过对大庆油田S区野外实际观测到的井间三分量地震数据进行数值模拟,证实了快横波的存在,合理地解释了井间地震记录的各向异性介质中传播的波场,为纵、横波波场分离,纵横波速度分析、成像和纵横、波综合解释等提供了基本依据。     

几种裂缝模型的波场传播特征比较

本文总结了Hudson一阶模型、Hudson二阶模型、Schoenberg模型、Kachanov模型和Eshelby-Cheng模型等五种裂缝模型的弹性参数表达式。针对具有不同裂缝密度、裂缝纵横比的干裂缝和充水裂缝,采用弹性波波动方程数值模拟方法,模拟了波在五种裂缝模型介质中的传播。对模拟得到的波场快照和横波分裂现象进行分析,得出如下结论:裂缝密度影响纵波和横波的各向异性特征;裂缝充填物影响介质的各向异性;裂缝纵横比和裂缝充填物影响横波的传播特征;横波分裂现象随裂缝密度的增大而变明显;裂缝纵横比和裂缝充填物对横波分裂现象的影响很小。     

不同裂缝密度的物理模型研究

在实验室内利用人工灌注控制裂缝密度的方法，研究了裂缝密度和形态对地震波的影响。裂缝模型是用环氧树脂作基质，用面积相同的硅橡胶薄片模拟裂缝，结果表明，在不同密度定向排列裂缝介质中，不同程度地观测到了横波分裂现象，在这种裂缝介质中，快横波速度不变，慢横波速度随着裂缝密度的增加而减小，横波分裂的时差主要取决于慢横波的时间，在低裂密度（小于6％）时，裂缝密度和横波快慢波速度的关系与理论预测相符。仔细分析慢横波波场时可发现当裂缝形态化和密度变大时会引起极性相反现象，而裂缝形态对速度的影响小于对衰减的影响，这就提供又一种描述裂缝结构和性质的手段。     

利用横纵波时差比值评价致密性储层裂缝的方法

通过对声波在岩石中传播特性的分析发现,致密性储层的横波和纵波时差都随着储层孔隙度的增大而增大,在一定孔隙度区间内横纵波时差比值基本不变;但当致密性储层中发育裂缝时,其横波时差有明显增大,而纵波时差变化不明显,横纵波时差比值越大,说明致密性储层裂缝发育程度越高.应用发现,利用横纵波时差比值评价储层裂缝的方法受到地层岩性变化、声波传播路径与裂缝发育方向的关系和地层所含流体性质等多种因素的影响,应用中应结合其他识别和评价裂缝的方法综合评价.在大庆油田深层致密天然气储层中,利用横纵波时差比值评价储层裂缝取得了较好效果.     

钻井过程中实时检测裂缝的方法

文中介绍了一种钻井过程中目的层段的实时检测裂缝的方法。钻井作业中,钻头破岩时产生的振动作为井中震源,横波沿水平方向传播能量强,通过邻井井中布置三分量传感器,采集由钻头经地层传播的横波信号,对其进行各种加工处理,可以研究所钻地层井间的横向变化。如果被钻开的地层中存在裂缝带,横波通过裂缝带就会分裂成快波和慢波。利用快波和慢波的偏振、时间延迟及振幅等特征,实时检测井间地层的裂缝带。     

横波各向异性在碳酸盐岩裂缝性储层评价中的应用

碳酸盐岩储层的裂缝是油气重要的储集空间和渗流通道。对裂缝有效性的评价一直是碳酸盐岩测井储层评价中的一大难题。本文从裂缝性地层所具有的各向异性出发，根据横波在各向异性地层中传播时所导致的分裂现象，利用从偶极横波成像测井资料中提取的快慢横波信息来表征地层各向异性的大小；根据横波各向异性特征与裂缝密度和张开度等的密切关系，达到识别裂缝和评价其有效性的目的。通过在塔里木盆地轮南地区碳酸盐岩裂缝性储层中的实际应用，证实了利用横波各向异性特征可以定性地分析裂缝，最终为寻找高产稳产井及试油决策提供了一种有效的技术手段。     

利用多波资料检测裂缝

本文使用多波资料检测裂缝，根据上行转换横波穿过裂隙介质时产生的分裂特征来研究裂隙特征，采用旋转分析法识别裂缝方位，用NMO速度分析、纵横波垂直速度分析和旋转分析计算裂缝密度。对四川盆地LYS构造实际资料处理证明，多波资料是检测裂缝的有效手段，该方法具有很高的应用价值。     

VSP波场研究与应用现状

垂直地震剖面法(VSP)通常采用三分量(3C)检波器记录地震波场信息,而纵、横波震源的应用使其波场进一步丰富和复杂化,开展VSP各种波场特征的研究具有重要的理论和实际应用价值。首先对VSP记录的波场特征进行分析,进而讨论了不同类型震源和不同介质模型的复杂波场分离方法,包括光纤观测VSP波场的噪声特点及压制方法,井筒波与电缆波的产生机理、压制及应用方法,绕射波与断面波的特征及其应用方法,多次波的特征及其压制和应用方法,折射波与导波的传播特征及其应用方法等,重点研究了上行横波和转换波的传播特征、波场分离与矢量合成及多波信息的综合应用方法等。最后,对多分量VSP波场处理中存在的问题进行了分析并对多波应用的前景进行了展望,认为拓展VSP记录中波场传播特征的研究有益于揭示地下复杂构造与地层物性信息,VSP多波解释与反演研究、多波属性的提取与应用有助于油气储层的勘探与开发等,预期VSP多种波场的研究将具有持续攻关和推广应用价值。     

利用P波AVO测量值进行裂缝检测

地震波传播的物理模拟能够使我们深入了解有关复杂构造、地层和储层特性描述问题。在开发钻探方面，裂缝带的检测和圈定具有极其重要意义。确定一套储层内裂缝的方向在ＥＯＲ中具有重要作用。ＡＶＯ研究中的基本原理是提取反射振幅随震源－检测器距离变化的横波信息。本项研究的目标是确定是否可利用三维ＡＶＯ勘测中的横波信息进行裂缝检测和圈定。在休斯顿大学的联合地球物理实验室进行了有关模拟的裂缝体系的三维物理模拟实验。裂     

三分量VSP资料在裂缝检测中的应用

介绍了利用纵波震源零井源距三分量VSP资料的下行横波信息对井旁裂缝进行检测的原理和实现方法.首先采用能量最大法对水平分量检波器重新定位,获得P-SV波和SH波剖面;然后采用中值滤波法将下行横波从P-SV波和SH波剖面中分离出来,并拾取下行P-SV和SH波初至,进行下行横波拉平处理,得到下行横波拉平剖面;最后在下行横波拉平剖面上取一段时窗进行快、慢横波分裂,并进行分析,确定裂缝的发育方位和裂缝密度(以快、慢横波时差表示).实际资料处理表明,采用上述方法可以有效地确定地层裂缝的主体方位和密度,结合测井资料可以对储层进行综合分析和描述.     

勘探地震中横波分裂研究四十年回顾

四十年前,地壳中的横波分裂现象首次在天然地震中得到证实,并引入到勘探地震领域.回顾了横波分裂研究的发展历史,重点阐述横波分裂的由来、原理及其在裂缝性油气藏描述中的应用.横波在裂缝介质中传播时,必然会分裂为一个快波和一个慢波,该现象被称为横波分裂.通常快波的偏振方向平行于裂缝走向而慢波的偏振方向垂直于裂缝走向,快、慢横波...     

横波各向异性在碳酸盐岩裂缝性储层评价中的应用

裂缝性地层一般都具有各向异性的特征.从裂缝性地层所具有的各向异性出发,根据横波在各向异性地层中传播时所导致的分裂现象,利用偶极横波成像测井资料所提取的快慢横波信息来指示地层的各向异性大小,而裂缝的密度、张开度等与裂缝的各向异性有密切的关系,从而达到识别裂缝及其有效性的目的.通过在塔里木油田轮古地区碳酸盐岩裂缝性储层中的实际应用,证实了利用横波的各向异性特征可以定性地分析裂缝的有效性,最终为寻找高产稳产井及试油决策提供一个很好的技术手段.     

地震三维三分量技术在致密砂岩裂缝预测中的应用—以川西新场气田为例

川西坳陷陆相沉积领域深层须家河组气藏具有"四超二复杂",即超深、超致密和低孔渗、超晚期构造、超高压及复杂的气水关系、复杂的储层非均质性的特点,常规地震勘探技术预测和识别如此复杂的储层和裂缝系统面临重大挑战,特别是裂缝预测成为川西须家河组地震勘探面临的最大难题。转换波三维三分量地震勘探技术在获得能够反映岩石骨架及流体特性的常规 P 波资料的基础上,同时获得了反映骨架和各向异性特性的C波资料,在纵、横波联合区分岩性、流体性质以及利用转换波各向异性和横波分裂预测裂缝方面均比单纯的纵波勘探具有明显的优势。在川西新场气田须家河组气藏,通过转换波三维三分量地震资料的综合解释,充分利用三维三分量的纵波信息和转换波信息,开展 P 波地震属性裂缝预测、方位各向异性裂缝检测、横波分裂裂缝检测等多方面研究工作。在单纯利用P波地震属性预测大尺度断裂和裂缝发育带的基础上,利用速度方位各向异性和横波分裂预测了小尺度裂缝网络系统,提高了裂缝预测的精度,较好解决了新场气田须家河组超致密储层裂缝预测问题。     

正交基旋转的横波分裂检测技术

根据横波分裂的特点和信息，可以预测地层裂缝发育的方位和密度参数。在裂缝性油气藏中，这两个参数对提高油气采收率具有重要的意义。利用二维单震源的转换波资料估算裂缝参数时，通常假定快、慢横波之间有确定的时差关系和振幅关系。而在实际资料中，这种关系往往是不存在的，特别是时差关系并不确定。为此，本文在快、慢横波偏振为正交偏振的基础上，提出一种正交基旋转(OBR)方法，可导出观测系统坐标与自然坐标之间夹角的解析表达式，从而实现快、慢横波分离，并估算地层裂缝发育方位。通过合成记录和实际资料试算表明，利用此法估算裂缝的主方向既可行又实用。     

裂缝介质弹性波场数值模拟及波场特征

裂缝介质的数值模拟是研究裂缝介质中地震波传播特征及规律的主要手段。以各向异性介质的弹性波动方程为基础,推导出空间交错网格方法一阶导数的任意偶数阶精度差分格式,并利用此差分格式对裂缝介质进行了2.5D三分量正演模拟。模拟结果表明:受裂缝影响弹性波在裂缝介质中传播的波场是非常复杂的,除了存在反射P波、反射P-SV波,还存在横波分裂现象和沿裂缝介质传播的导波等;数值模拟的三分量的方位道集呈现出波场传播的时间和振幅与裂缝的方位存在很大的关联,其方位各向异性特征与实际资料的方位各向异性特征一致,可以指导今后的方位各向异性处理和裂缝预测。     

裂隙密度对快、慢横波速度影响的物理模型实验研究

在裂隙储层中,横波速度是对裂隙密度最敏感的参数。在实验室通过在均匀介质中嵌入圆形薄片弱弹性材料,构建了与Hudson裂隙理论假设相符的裂隙模型。分别用3种谐振频率(0.50,0.25,0.10MHz)的超声波测试观测了平行和垂直裂隙模型方向传播的快、慢横波波形特征和速度,并用实测的模型基质速度和裂隙参数计算了裂隙模型的理论速度值。实测值与理论计算值的对比表明,随着裂隙密度的增加快、慢横波速度的下降趋势基本一致;随着测试频率的降低出现明显的速度频散现象,实测值由高于理论值向低于理论值方向变化。快横波速度在0.10MHz频率时测试值与理论值几乎一致;慢横波速度则在0.25MHz时测试值与理论值偏差最小。在实测值中,横波偏振垂直裂隙时与传播方向垂直裂隙时的慢横波速度有达2%的差异。分析认为这与波长与裂隙尺寸之比有关,比值接近1时,偏振因素影响大,慢横波波至前会出现干扰波;比值大于1时,传播方向的散射影响大。     

基于混合方程的裂隙介质地震波场数值模拟

在Hudson理论的基础上推导出基于弹性-声学近似的裂缝模型反射系数计算公式;用变参考慢度Rytov近似波场延拓算子对给定裂缝模型进行正演和偏移,并分析其波场特征。结果表明：①在当前地震分辨率下,不能识别单个裂缝,但可以探测裂缝发育带;②裂缝带达到一定的宽度和密度时,可以用地震方法检测裂缝的分布,潜山内幕反射波的范围与强弱,有利于研究裂缝发育带的宽度和密度;③裂缝带的低频复波反射,表明在裂缝发育带,地震波频率减低,这意味着用地震波的频率特征是可以检测裂缝的。     

新场地区三维三分量地震勘探实践

新场地区须家河组气藏深层致密储层孔隙度和渗透率低,含气层与围岩之间的地震响应差异小,如何利用有效的地球物理信息进行储层含气性检测及流体判别是该区深层勘探的关键。进行了须家河组地层的转换波各向异性测试,结果表明该地层具有明显的各向异性特征,适宜进行三维三分量地震勘探。建立了多波微测井方法,制作了重锤横波震源,进行近地表探测试验,纵波和横波的近地表结构厚度不同,速度亦有明显差异。发展了多波地震资料处理的关键技术,确立了多波地震资料的处理流程。进行了储层识别和裂缝特征预测,建立了高渗区地震响应模式。分析纵波与横波单一属性参数及组合参数裂缝检测效果,形成了有效的综合含气检测指数,其高值区与多口高产井区吻合。     

利用转换横波层剥离分析技术检测裂缝

基于前人研究成果,文中详细总结了转换横波分裂层剥离分析方法的裂缝检测原理与实现过程,并以四川盆地HXC地区陆相须家河组裂缝储层为研究对象,采用转换横波分裂层剥离分析校正技术检测目的层裂缝信息,并得出以下认识:①基于转换波层剥离分析技术的裂缝检测步骤可分为上覆层各向异性分析、上覆层各向异性校正、目的层各向异性分析三步;②快慢横波分离与层剥离技术消除了横波分裂造成转换波径向分量同相轴旅行时的余弦变化,将各向异性造成的转换横波切向分量能量重新聚焦到径向分量,使叠加剖面质量大大提高,获得了合理的"消除横波分裂效应"后的径向分量与切向分量资料;③快慢横波剖面呈现明显时延,表明目的层存在由裂缝引起的明显的方位各向异性;④裂缝主要发育于研究区西南部,裂缝发育区与实钻高产气层对应,裂缝发育方位主要为近EW-NEE向,与构造应力场以及地震解释的断裂走向一致。检测结果与实际钻/测井资料相吻合,表明了方法的有效性。