地震勘探领域的岩石物理学发展

本文回顾了过去半个世纪以来岩石物理学的主要发展历史。主要描述了模拟和实验室试验的发展以及它们怎样应用于地震勘探、油藏描述和监测。本文特别记录了用来在声波和超声波频率下确定岩样中弹性波速度和衰减的实验室方法的发展。这遵循最初由Gassmann和Biot在1950年代发展的并用来描述流体饱和多孔介质中弹性波传播理论的有效性描述。作者简要描述了在地震频率下使用超声波测量来预测速度和衰减所存在的问题和解决方法。描述了地震到声波和超声波频率范固内的野外和实验室研究，并进行了成功的模拟。作者还描述了1950和1960年代在自相容和散射理论基础上根据孔隙构造和饱和程度来解释实验室测量所发展的方法。描述了用来测量各向异性物质弹性特性的实验室装备并对获得的结果进行了讨论，包括流体渗透率与地下应力状态预测之间的关系。最后，讨论了岩石物理学发展在油藏描述和监测中的应用，尤其是在时间推移地震监测中。     

莺琼盆地纵横波地震参数及衍生参数的变化规律

利用岩心实验室测试数据、全波列测井数据和地震资料对莺琼盆地纵横放地震参数及衍生参数的变化规律进行了分析和研究。含气岩心的弹性模量、纵横波速度比和泊松比比古盐水岩心低很多;砂岩的纵横波速度比和泊松比比泥岩低得多。当地层埋深超过2500m时,纵横波速度比、泊松比基本不受深度的影响。岩石密度和孔隙度的相关性很好;含盐水岩心的纵横波速度比与孔隙度的相关性很差,含气岩心的纵横波速度比与孔隙度的相关性稍好于含盐水岩心。     

裂缝性储层的P-P和P—S响应

对于遥测与储层表征有关的性质和开采油气来说，必须了解复杂储层的地震响应。本文说明把岩石物理和地震模拟相结合了解含有垂直裂缝的含油气储层的地震响应。本文用粘弹性和各向异性模拟主要研究P-P和P-S波AVO特征波形，并且把这些特征波形与用较简单模拟方法得到的结果进行比较。得出的一般结论是，当地震排列与裂缝方向形成角度时，使用各向异性和粘弹性模拟看来似乎是重要的。     

局部频率直接用于烃类检测

当地震波传播时,其由于球面发散、散射、内部吸收和在岩性变化界面的反射而损失能量。反射波的振幅和频率响应受地质构造、地层厚度、岩性和孔隙流体属性等多种因素的影响。当地震波由地下返回地表时,携带了与地层特征、岩性变化和油气聚集相关的信息。每个油气藏因其具有不同于围岩环境的自身岩石和流体特性而有其自身的地震频率响应特征。利用谱分解方法从地震数据中提取特征频率组分,并识别出低频异常。为了弄清导致低频异常的物理因素,建立了一组基于正演模拟的波动方程。结果表明,地震波穿过含气区的传播速度慢于穿过围岩的传播速度是薄储层中地震时间序列延迟和低频异常的主要原因。解释成果已被应用于墨西哥湾油气田含气砂岩频率异常的分析中。     

碳酸盐岩表层结构对地震波能量的影响

为研究在层状结构表层激发时地震波能量及频率的变化规律,进行了激发物理模拟试验,认为：当岩石表层结构存在薄互层时,将对某些频率成分产生调谐放大作用,如果适合爆破地震勘探的频率成分在这些放大的频率范围内,则该表层结构的地震地质条件较好,可得到能量较强的地震信号。为了研究灰岩裸露区复杂的地表接收条件对地震波能量的影响,进行了灰岩表层结构接收试验,认为：①爆炸应力波的主要能量集中在几千至上万赫兹频率范围内,应力波的高频部分迅速衰减,而占其中份额很少的低频信号被接收;②地表地层在炸药爆炸的激励作用下产生相应的低频振幅响应,它和应力波混合在一起,成为地震激发的地震子波,灰岩地层由于岩层厚度和岩石密度大,导致地震子波能量弱,因此在碳酸盐岩中采集到的地震波能量较弱;③在灰岩裸露地区,岩石表层条件一致性很差,导致爆炸反射波的振幅、频率和相位产生很大差异,增加了在碳酸盐岩地区爆炸地震勘探采集技术的复杂性。研究成果对碳酸盐岩介质中油气资源勘探、开发的震源设计具有借鉴意义。     

岩心物性测试及参数分析和应用

通过对塔里木盆地油气储层岩心样品物性的实验室测试，很直观地展现了各种岩样的纵波和横波速度、衰减系数随温度和压力的变化规律。研究砂岩样品储层多数与纵、横波速度的关系和几种含流体的岩石样品对纵、横波速度的响应及温度效应，归纳出该地区几种岩石物性和储层参数对地震反射信息的响应特征，并分析了使用这些特征的可能性。本文还研究从地震反射信息中提取纵、横波速度的方法，建工岩样参数与地震反射波波场参数的关系，探讨应用地震反射信息描述储层岩石特征的方法。     

沙市构造三维目标地震资料处理方法

沙市构造三维勘探地震测线穿越沙市,横跨长江,采用多种震源联合施工,规则与不规则数据块采集,使得资料处理中振幅、相位、频率一致性较差,给网格化定义、时差校正带来较大难度。文中介绍了三维网格定义、时差校正、地表二致性振幅补偿、相位及频率一致性处理、三参量速度分析及三维DMO速度分析等方法的应用。通过使用检波点网格化、时差校正及振幅、相位、频率一致性处理和三参量速度、DMO速度分析等方法对该三维资料进行处理后,共获得294张高信噪比、高品质比的地震剖面,取得了较好的地质效果和社会经济效益。     

鄂尔多斯盆地高家河地区山西组二段下部地震沉积学研究

以鄂尔多斯盆地延长地区高家河三维区下二叠统山西组二段下部为例,阐明了利用地震信息研究沉积体系平面分布特征的方法。首先基于岩石物性研究,利用时间-频率扫描分析技术,在90°相位地震数据体中,研究煤层的地震反射特征;其次通过设计特定的滤波器,进行地震滤波,抑制煤层对地震反射特征的影响（压制地震干涉左右）,将高精度层序地层学和地震沉积学相结合,在三维地震数据体中创建精细（高频）等时地层框架;最后结合地质特征、测井响应和地震相分析,对具有代表性的不同频率的等时地层切片进行沉积分析,采用混合频率显示技术,研究沉积相空间分布特征。鄂尔多斯盆地延长地区高家河三维区山二段下三角洲平原亚相中分流水道主要表现为3个走向:（1）呈先南北、后东西、再南北走向,沿S229、S228、S232、S208、Y124井边缘分布。在该分流河道中,在S231井附近可能发育一个具有一定规模的曲流边滩。（2）呈北西-南东走向,主要沿S212、Y127、S209井一线分布。（3）呈近东西走向,在沿S210、S226井发育一规模较大的河道侧向迁移带。      

优势频率约束下的递推f—x去噪和谱均衡方法

在高分辨率地震资料处理中，提高信噪比的关键是消除高频噪声的影响，为此，本文提出了在优势频率约束下的递推ｆ－ｘ去噪和谱均衡处理方法，该去噪方法是以优势频率成分（即具有最高信噪比的频率成分）的预测因子为约束条件，在给定的频段内分别沿频率减小和增大的方向进行递推求解，准确地求取其它较低信噪比频率成分的预测因子，使低信噪比频率成分的去噪结果更为理想，优势频率约束下的谱均衡方法是以优势频率的振幅值为基础，对     

川西新场气田沙二段致密砂岩储层岩石力学性质

对川西新场地区侏罗系沙溪庙组二段致密储层样品所进行的岩石力学实验结果表明，岩石抗张及抗压强度随着岩石密度的增加而增大、岩石孔隙度的增加而减小，且随着岩石粒度的增加，抗张强度减小、抗压强度增大；砂岩的弹性模量明显高于泥岩，且随着岩石密度的增加而增加、孔隙度的增加而减小。与常温常压下相比，模拟地层条件下沙溪庙组泥岩饱和介质为气体时，抗压强度高3.2倍，弹性模量低2.35倍，泊松比高2倍；当砂岩饱和介质为水时，与饱和气体介质的砂岩相比，强度及弹性模量均降低，泊松比增大。这说明水介质对岩石有“软化效应”。进而在实验研究的基础上，应用测井、压裂资料计算了地层的岩石力学参数，通过对三种方法所得结果的对比分析，评价了地层条件下岩石力学参数，由此获得了较为合理、可信的地层岩石力学参数剖面。     

与频率相关的各向异性横波分裂参数提取算法

在地震频率范围内,含较大裂缝多孔岩石的各向异性参数表现出频率相关性。本文基于矢量褶积模型建立了分析多分量VSP数据的与频率相关各向异性的横波分裂参数提取算法。该算法可以在频域中针对单个频率提取横波各向异性参数(快横波的极化方向以及快、慢横波的时差),避免了传统算法中分段滤波可能带来的误差。通过对地震合成记录的数值分析,证明了该算法的可行性和正确性,并与传统算法结果进行了比较。结果显示,与频率相关的各向异性横波分裂参数可以从地震数据中提取。     

旋回分层与横波频散

地层剖面通常由于周期沉积机制表现为旋回或亚旋回分层。旋回分层产生了短周期多次波(SPM),它使得地震频率段上测得的旅行时速度低于声波测井频段上的旅行时速度。Floguet模拟表明,循环分层导致的频散和衰减主要出现在窄的“阻”带上(或“调谐频率”带)。当旋回分层间隔是半波长的整数倍时,出现阻带。阻带频率的位置符合O’Doherty—Anster关系。 旋回分层的频散或衰减特征不同于较规则的由粘弹性产生的衰减和频散的频率分布,随着低频速度与高频速度之差的加大,旋回分层的阻带变得更宽,并且阻带内的衰减也在增加。原则上讲,设计频带在常规地震频率与声波频率之间的野外试验能将完全由粘弹性产生的频散与旋回分层所产生的频散(至少部分频散由其产生)区分开。     

复杂孔隙结构储层地震岩石物理分析及应用

致密砂岩、碳酸盐岩气藏等多以低孔低渗储层为主,孔隙成因和类型复杂多样,孔隙度及渗透率对地震弹性模量和速度产生重要影响,为含气性预测带来很大困难。针对低孔低渗复杂孔隙介质,借助孔隙结构表征及地震岩石物理分析,评价孔隙结构的复杂性及孔隙流体分布的非均匀性对地震波速度的影响,揭示低孔低渗储层中地震波速度随物性、含流体性的变化规律。修正White模型描述低孔低渗储层地震频段纵波速度随含气饱和度的变化规律,建立低孔低渗储层含气饱和度定量预测模板,推动地震定量解释技术研发。研究成果在四川盆地须家河组致密砂岩气层含气饱和度地震定量预测应用中取得了良好效果。     

波形反演技术应用于岩石低频声波特性的实验室测量

本文提出了在10—100千赫频率范围内的岩石声波特性实验室测量新方法,该方法采用同样的材料但不等长度的柱状棒来测量扩展波形。棒的纵波和横波速度通过用基于模型的相位最小化方法拟合波形相位来确定。经相位拟合后,通过波形振幅的拟合可进一步反演得到扩展波衰减。应用这种反演方法,可在远低于传统超声波测量频率处同时确定速度和衰减。通过使用这种技术,在干燥和饱和条件下,测量了砂岩样本的纵波、横波速度和扩展衰减值随压力变化的情况。这一结果与相同岩芯样本上的超声波测量结果进行了比较。在饱和情况下的比较表明,超声波和声波频率范围间存在显著的速度频散现象。     

储层砂岩纵波衰减的实验结果分析

在超声波频率下,利用脉冲透射法,探讨了实验室条件下流体饱和岩石的频散和衰减机制,对不同围限压力下的干燥和不同粘度流体饱和砂岩样品的衰减特征进行了系统的研究.给出了岩石样品衰减的测量方法,分别对干燥样品和流体饱和样品进行了频谱分析,对衰减机制进行了讨论.利用Biot流模型和BISQ模型分析了流体饱和岩石中与流体流动作用有关的衰减.定量分析了各种衰减机制对弹性波总衰减的相对贡献.讨论了将实验结果引入地震勘探时,与流体流动相关的各种衰减机制的适用性.     

用随机采样间隔成像法来明确地恢复尼奎斯特频率以上的信号

通常认为，但频是由于采样尼奎斯特以上的频率怀尼奎斯特支下的频率不可恢复地“混合”而产生的，因此，防止信号假频这种不言而哈的要求在限制可利用的信号带宽中起着主要的作用。然而，在多道地震数据中，假频出现的证据常常是似有似无，自相矛盾的，这暗示着假频更大的可能性是表面的而不是真实的。     

应用地震资料通过测井模拟、地震模拟和岩石性质评价降低岩石物性预测的风险

根据佐普里兹方程，经过适当处理的叠前地震资料的AVO属性取决于地震波与界面间的入射角和岩石界面的物理性质(P波和S波速度和密度)的相对变化。对于从叠前地震资料中提取的信息，可以建立它们与岩石物理性质的多种关系，然后根据地震资料，利用有关速度、密度等地震属性与被评价的岩石物性之间的关系(这种关系由岩石物性决定)来估计岩石物性，如孔隙度、岩性或孔隙流体。     

准噶尔盆地车排子地区新近系沙湾组一砂组油层地震特征分析

 依据排2井实际钻遇的地层序列和实测的速度和密度资料构建二维地质模型，进行正演模拟，并将此正演模拟结果与实际地震资料进行对比，两者对排2井沙湾组油层砂体的地震响应特征极其相似：在高部位的含油砂体显示强能量反射特征，在地震反射层位低部位延伸过程中，均出现能量急剧变化点，在变化点之下，反射能量由强变弱，直至消失。油层和水层对应的频率也存在明显差异，油层频率低，水层频率高。联合应用振幅和频率参数，可以成功地预测车排子地区沙湾组一砂组油层。     

胶结物对储层砂岩的地震弹性特征的影响研究

储层岩石的地震弹性属性是进行油气储层勘探及动态监测的基础。系统选取东营凹陷古近系各层段砂岩样品250块（以沙河街组为主）,并在模拟储层条件下利用脉冲穿透法测试样品的纵、横波速度。样品在纵波速度一泊松比交汇图中表现出两种主要变化趋势分别对应泥质与钙质胶结物的影响,在每个变化趋势中随泥质含量与钙质胶结物含量的增加岩石结构从颗粒支撑逐渐表现为基质支撑,弹性波能量的传播也从通过颗粒接触边界转变为通过岩石基质传播,这是使砂岩样品测试结果表现出两种截然不同变化趋势的主要原因,为利用岩石物理特性从地震资料中提取岩石结构、沉积与成岩特征的信息提供了依据。     

频率时间谱扫描技术及在提高地震资料信噪比和分辨率中…

地震波的频率成分与地震剖面的信噪比和分辨率密切相差。本文介绍的频率时间谱扫描技术，可对地震波的频率时间域的连续分析和频率域的离散分析，能准确地提供地震资料的频率信息，用于地震资料处理可明显改善地震剖面的信噪比和分辨率。