裂隙煤层弹性波场方位各向异性特征数值模拟研究

 基于二维—三分量各向异性弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟， 本文研究了高裂隙密度煤层弹性波场及其方位各向异性特征。对不同裂隙密度均匀裂隙介质模型和含裂隙煤层的三维层状模型进行了弹性波场数值模拟。结果表明， 随着裂隙密度的增大（0~0.3）， 干裂隙介质中弹性波波前面由圆形变为椭圆形， 而饱和水裂隙介质中， 拟纵波波前面则由圆形渐变为菱形， 拟横波波前面则由圆形渐变为蝴蝶结形。垂直裂隙仅引起煤层顶板反射P波及转换波振幅的方位各向异性， 而垂直裂隙却能引起煤层底板反射P波和转换波的速度和振幅的方位各向异性。随方位角的变化， 煤层底板反射P波和转换快慢横波的同相轴呈正弦形态。煤层底板转换快、慢横波时差与裂隙密度之间存在近似线性关系， 而转换慢横波振幅随裂隙密度的增加是非线性衰减的。     

犹他州Bluebell-Altamont油田裂隙气藏P波和S波方位各向异性响应

本文利用P波和S波反射数据描述第三系Upper Green River组天然裂隙气藏的方位各向异性并阐述两种数据体的优点和能力。目的是评估P波地震资料检测气充填裂隙的可行性,估算裂隙密度和方位,并与S波的结果作比较。垂直裂隙的P波响应必须根据不同炮-检方位(传播路径)与裂隙走向的角度进行分析。两条多分量反射资料的测线埋置为近似平行和垂直Upper Green River组裂隙的主方向,该方向由露头岩芯分析和测井数据成像确定。根据数据的叠前振幅随偏移距变化(AVO)分析P波振幅响应并与Upper Green River气砂岩/盐水砂岩各向同性模式的AVO作比较。另外还采集了九分量的垂直地震剖面(VSP)的资料,利用P波反射标定S波反射并佐证反射S波勘探成果。 反射资料的快横波S1分量的方向和VSP资料的S1分量的方向一致,在Upper Green River组裂隙方向为NW(北西向),这与最大水平应力方向和测井的椭圆率方向相同。平行和垂直Upper Green River组裂隙观察的P波AVO梯度之间有明显的差别。当传播路径垂直裂隙时,P波AVO梯度值为正,并与产气层裂隙有关。在含水层区,AVO梯度接近于零和负值。在裂隙层顶部观测的P波AVO梯度的方位变化与裂隙层内S波分裂(S波各向异性)的垂直旅行时之间的时差存在一定的比例关系。     

基于各向异性流体替换的裂隙介质波传播特征研究

流体替换是利用地震资料进行地层各向异性特征分析和流体预测的基础。基于各向异性流体替换理论,研究了多孔隙垂直裂隙(HTI)介质中的波传播特性,分析了裂隙密度、法向与切向裂隙韧度比(ZN/ZT)以及流体饱和度的变化对多孔隙HTI介质的P波速度、横波分裂、各向异性参数以及反射系数特征的影响。研究表明,随着裂隙密度的增大,P波速度水平分量的减小量大于垂直分量的减小量;随着水饱和度的增加,各向异性参数减小,而P波速度和各向异性AVO梯度增大;不同的ZN/ZT对横波分裂的幅度和偏振方向有明显影响,在干燥与饱和状态下各向异性AVO梯度都随着ZN/ZT的增大而减小。     

犹他州Bluebell—Altamont油田裂隙气藏P波和S波方位各向异性响应

本文利用Ｐ波和Ｓ波反射数据描述第三系ＵｐｐｅｒＧｒｅｅｎＲｉｖｅｒ组天然裂敢世故的方位各向异性并阐述两种数据体的优点和能力。目的是评估Ｐ波地震资料检测气充填裂隙的可行性，估算裂隙密度和方位，并与Ｓ波的结果作比较。垂直裂隙的Ｐ波响应必须根据不同炮－检方位（传播路径）与隙走向的角度 进行分析。两条多分量反射资料的测线埋置为近似平行和垂直ＵｐｐｅｒＧｒｅｅｎＲｉｖｅｒ组裂隙的主方向的该方向由 岩 分析和     

煤层甲烷储层的3D多分量描述

San Juan盆地Cedar Hill油气田的裂隙型储煤层中盛产甲烷气,由于煤层中基岩无渗透性,因此裂隙和局部应力控制了甲烷气的产量。为弄清储层内流体的流动情况,我们必须了解裂隙的方向、裂隙大小、储层压力以及储层分区。为了加强对煤层甲烷气储层的特征描述,我们开展了多分量3D地震测量。通过分析多分量数据并结合岩石物理和油藏工程研究,我们对储煤层的非均匀性(包括孤立的压力单元、裂隙密度加大带以及裂隙方向的变化等)进行了解释。通过对3D P波地震资料作构造解释识别了分隔储层的走滑断层。这些断层形成的压力单元边界可由P波反射振幅异常来识别。 通过分析横波地震数据的反射振幅、旅行时及偏振识别了具不同裂隙方向和裂隙密度的区域。由构造解释推断的应力与由横波偏振所指示的应力之间具有很好的一致性。通过岩芯采样获得的岩石物理数据按地震速度和储层压力对地震振幅进行了标定。 我们已开发了一些新方法用于实现叠前和叠后横波偏振的统计分析,并精确地确定了旅行时各向异性。叠前偏振分析法可以快速有效地确定主偏振方向。 利用旅行时和薄层反射响应定量确定了储层区的横波各向异性,两种方法间具有较好的一致性。由各向异性计算的裂隙密度指示了两个高裂隙密度区域,一个区域对应封闭的超压单元,     

含裂隙介质中弹性波场正演模拟

应用定向分布裂隙介质中弹性波场正演理论，导出各向异性介质吸收边界条件，对同一地质模型模拟出不同裂隙性质、不同裂隙密度的地面合成记录和VSP记录。结果表明，充填裂隙介质和干裂隙介质的地震波场特征有明显的差别，干裂隙介质的横波分裂现象更为明显。这种分裂现象与裂隙密度有关，裂隙密度越大，分裂现象越明显。同时还表明，地面合成记录的转换波分裂现象比VSP记录更明显，而地面记录反射横波分裂现象又不及VSP记录易于识别。     

裂缝介质对Ｐ波方位各向异性特征的影响——物理模型研究

利用物理模型模拟验证了反射P波在垂直裂缝介质中的椭圆方位各向异性特征，并以此为基础分别模拟了裂缝张开度对P波方位各向异性特征的影响，以及当裂缝处于倾斜状态时对P波方位各向异性特征所产生的影响。实验结果表明：裂缝张开度的大小影响着裂缝介质的方位各向异性程度。当其他条件相同时，高角度裂缝（倾角>70°）介质的方位各向异性时差要比完全垂直裂缝介质的方位各向异性时差小。     

裂隙密度对纵波传播特性影响的实验观测

 在利用纵波对裂隙储层预测中，速度和振幅是两个不可缺少的参数，实际资料处理时更需要知道裂隙密度与速度和振幅的关系。在实验室，通过把圆薄币状填充物嵌入基质材料中的方式来模拟裂隙模型，制作了裂隙密度从0到12%的9种裂隙模型，并用四种频率的超声纵波换能器测试了平行和垂直裂隙方向上的纵波速度和透射振幅，得到了裂隙密度与纵波速度及振幅曲线。实验表明，纵波沿裂隙方向传播时，其速度随裂隙密度变化的影响不大，当裂隙密度增大到12%时，速度仅有2%的变化；纵波垂直裂隙传播时，速度比平行传播时下降一半。随着裂隙密度的增加，纵波振幅下降的趋势不但与裂隙密度有关也与频率相关。实验结果定量地给出了在裂隙介质中裂隙密度和频率对纵波参数的影响。     

遗传算法反演HTI介质各向异性参数

具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质是用来描述含有平行垂直裂隙的裂缝性油气藏的最简单方位各向异性模型。本文针对任意各向异性程度的HTI介质水平反射界面，根据任意方位角（测线方向与主轴方向的夹角）转换波动校正速度公式，利用遗传算法反演介质的各向异性参数。在多分量三维勘探中，通过P－P方位变化的动校正速度，反演出P波入射的垂直速度，Thomsen参数δ和地下裂缝的方位角，通过P＿S1，P－P可以求得S1－S1波随方位变化的动校正速度，反演出S波入射的垂直速度和Thomsen参数γ。为了有交效地克制优化问题中的非线性，多峰值问题，本文采用遗传算法以得到全局最优解。并采用伪并行遗传算法，有效防止搜索过程中早熟现象的发生。     

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。     

裂缝参数对纵波各向异性影响的数值模拟

利用地震资料研究天然裂缝的纵波方位各向异性，目前还缺乏纵波属性对裂缝的敏感性系统分析。为此，基于数字图像处理技术，通过设置裂缝参数，采用邻点融合方法建立非均匀性的随机裂缝介质；基于声波波动理论，对随机离散裂缝模型的声波波场进行数值模拟，通过计算不同测线方位的声波速度和衰减系数，分析声学参数与裂缝分布、走向、密度及流体间的关系，可较准确地判定裂缝方向。对随机离散裂缝模型的声波波场的数值模拟结果表明：裂缝参数变化对声波衰减系数的影响远远大于对声波速度的影响，采用声波衰减系数最小值对应的测线方位可较准确地判定裂缝走向；随着裂缝密度增加，衰减系数相对变化量减小；随着含水饱和度增加，速度和衰减系数的相对变化量均先增大后减小。     

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。     

煤样的超声速度和衰减各向异性测试

由实际煤层采集的岩样，将其加工成两类模型（22个8面体和2个20面柱体），并利用脉冲传输技术对此两类模型进行了超声P波和S波测试。测试分析结果表明：煤样中定向排列的裂隙产生明显的速度各向异性、横波分裂和衰减各向异性；同时还发现P波的动力学特征变化比运动学特征更明显，P波衰减随裂隙方位的变化明显大于S波。这为利用P波属性的变化进行裂隙检测和预测提供可靠实验依据。     

Hudson理论中裂隙参数的适用性研究

介绍了Hudson裂缝介质模型；阐述了边界元法的基本原理；建立了纵波在裂缝介质中传播的边界元法数值模型；模拟了裂缝密度、裂缝纵横比和裂缝填充物对纵波的传播速度和衰减因子的影响；分析了Hudson理论中裂隙参数的有效取值范围以及可能带来的误差。模拟结果表明，边界元法可以很好地模拟含裂缝非均匀介质中波的传播问题，裂缝密度对纵波传播速度和衰减因子有一定的影响。在地震长波长情况下，相同特征尺度的圆形干裂缝比薄形干裂缝对弹性波的散射可以进行更有效的衰减；裂缝饱和充水后各向异性程度下降，且纵横比值越小，岩石介质性质对裂缝流体越敏感。     

Experimental study on the effect of fracture scale on seismic wave characteristics

In fractured reservoir beds, fracture characteristics affect seismic wave response. Fractured models based on the Hudson＇s fractured medium theory were constructed in our laboratory by a backfilling technique. For the same fracture density, the variations of the velocity and amplitude of the primary wave and shear wave parallel and perpendicular to the fracture were observed by altering the diameter （scale） of the penny-shaped fracture disk. The model test indicated that an increase of fracture scale increased the velocity and amplitude of the primary wave by about 2%. When the shear wave propagated parallel to the fracture, the velocity of the fast shear wave hardly changed, while the velocity of slow shear wave increased by 2.6% with increasing fracture scale. The results indicated that an increase of fracture scale would reduce the degree of anisotropy of the shear wave. The amplitudes of slow shear waves propagating parallel and perpendicular to fractures decreased with increasing fracture scale.     

转换波资料在川西坳陷储层预测中的应用

转换波资料解释具有优质储层预测可靠、裂缝检测信息丰富、流体性质判断准确等优势。在川西坳陷新场地区,针对深层须家河组目的层,探讨了利用三维三分量地震资料进行储层预测的方法。利用多分量地震资料和纵横波测井资料,建立了裂缝型正演地质模型,获得了裂缝各向异性介质中地震波传播特征;通过纵、横波井震联合标定,弄清了地震相与沉积相的关系,确定了纵波和转换波反射同相轴的地质含义;对纵、横波资料进行匹配处理,使纵波与转换波的同层反射时间、振幅、相位、频率和波形一致;通过全波属性分析和纵波与转换波联合解释研究等,形成了针对川西坳陷储层预测的转换波地震资料解释技术。在川西坳陷深层须家河组优质储层预测、裂缝检测和含气性识别中,该技术获得了良好的应用效果,钻井获得了高产工业气流。     

方位纵波裂缝检测技术在深层火山岩中的应用

根据裂缝的尺度不同,检测裂缝的方法多种多样,检测效果也不尽相同。纵波方位各向异性裂缝预测技术是目前国内外正在发展和不断完善的技术。利用地震纵波在各向异性介质中传播时发生振幅、频率、速度等随方位角的变化,研究了深层火山岩裂缝发育方位和发育密度的检测方法,该方法预测结果与裂缝发育带的微观特征有更加密切的关系。以徐家围子断陷F区块的火山岩储集层为目标进行了裂缝检测,取得了较好的效果。     

基于宽方位地震数据的纵、横波速度方位各向异性对比研究

对比研究纵、横波速度方位各向异性,对确定方位各向异性敏感参数非常重要.利用中国东部某盆地B区深层OVT域道集数据,开展了纵、横波速度各向异性反演,分别得到了对应的各向异性强度和方向.基于横波速度各向异性强度和方向的解释结果与研究区已知井资料揭示的裂隙信息吻合,与区内断裂关系合理,即各向异性强度大的区域附近断裂发育,各向...     

振幅随方位角变化裂缝检测技术及其应用

川西坳陷深层须家河组埋藏深，岩石超致密，具有很强的非均质性和各向异性。近年的勘探实践表明，裂缝是否发育对该地区深层超致密储层的孔隙度和渗透性的改善具有重大作用，是天然气能否富集、产出和高产的主控因素。目前，国外在利用P波振幅检测定向垂直裂缝方面取得了成功的经验，其本质是利用P波振幅随方位角变化(AVA)估算裂缝的方位和密度。为此，针对川西深层须家河组裂缝型气藏，利用宽方位采集的三维地震资料，研制并建立了一套预测裂缝方向和裂缝发育强度的P波方位各向异性裂缝检测技术，并且在JM地区三维地震勘探中进行了初步的应用研究，取得了较好的效果。