温压条件下孔洞储层的地震波响应特征

 针对储层（特别是碳酸岩储层）中大量发育的孔洞,提出了孔洞储层研究的物理模型模拟方法。在温压条件下测试了孔洞模型的地震波特征响应,分析了孔洞储层特征的变化对地震波属性参数的影响。测试结果表明：孔洞密度、围压、温度和含流体的变化对地震波的速度、振幅、衰减、主频和主振幅等属性参数影响较大;温压等条件的不同,孔洞密度引起的地震波特征响应程度不同;孔洞密度的变化对地震波动力学特征参数(振幅、衰减等)的影响远远大于对运动学特征(速度等)的影响。这为利用地震波的振幅、衰减等属性参数进行储层中孔洞分布和发育程度的检测提供了可靠的实验依据。     

碳酸盐岩裂缝性储层研究的地质物理基础

本文对碳酸盐岩裂缝分布规律及其地震波场特征进行了研究,理论测试和实际资料分析结果表明：碳酸盐岩裂缝具有多尺度性,并且不同尺度裂缝在地震波的主频、振幅、速度等波场参数上的响应是不同的。本文研究成果是我们进行碳酸盐岩裂缝性储层研究的地质物理基础,对碳酸盐岩裂缝检测方法的形成和发展具有重要意义。     

裂缝参数对纵波能量衰减影响的物理模型研究

基于Hudson理论制作了具有不同裂缝密度、不同裂缝张开度和不同裂缝延伸度的三组物理模型,使用超声波透射法采集了三组模型的纵波振幅数据。文中对比、分析了实验结果与Hudson理论结果,并利用频谱比法计算了三组模型的品质因子,通过分析纵波振幅和品质因子的变化判断不同模型的衰减特性,得出以下认识:①随着裂缝密度的增大,总体上实测纵波振幅呈幅度很小的下降趋势,并显示出较强的振幅方位各向异性,且实验结果与Hudson理论结果类似,因此应用Hudson理论研究裂缝密度较准确。②随着裂缝延伸度的增大,总体上实测纵波振幅呈现增大趋势,且在X和Z方向振幅变化趋势基本相同;而Hudson理论结果的纵波振幅呈幅度很小的单调下降趋势,Hudson理论结果与实验结果的差异说明Hudson理论对于裂缝延伸度的预测存在问题。③随着裂缝张开度的增大,实测纵波振幅变化明显,实测结果的纵波振幅变化幅度远大于Hud-son理论结果,说明Hudson理论公式低估了裂缝张开度对地震波能量的影响。④速度各向异性和衰减各向异性随不同裂缝参数的变化趋势相同,其中裂缝张开度对各向异性的影响最为明显,衰减各向异性的数值要比速度各向异性的数值大一个数量级以上,表明衰减各向异性对裂缝参数的变化更加敏感。     

孔洞型碳酸盐岩地层超声波实验研究

为研究孔洞型碳酸盐岩储层的地震响应特征,利用基于地质模型的超声波实验观测方法,在孔洞系统中建立了单、多孔物理模型,通过大量的超声波透射实验,观测了不同孔洞模型的超声波响应特征,分析了探头频率、孔密度和孔排列方式对地震波属性参数的影响。结果表明：①探头频率与孔洞模型地震波的各项属性参数之间存在着一定的相关性;②孔密度对模型的地震波部分特征参数有明显影响,振幅和品质因子的衰减比速度对岩石孔密度变化更为敏感;③孔的排列方式对模型的地震波基本特征参数影响不明显,但在相同孔密度的条件下,轴向排列的孔状态明显小于其他径向孔状态的速度。该研究成果为地震资料解释及储层评价提供了依据。     

单孔洞缝模型超声波实验测试与分析

对储层（特别是碳酸岩储层）中大量发育的孔洞缝，提出了孔洞缝储层研究的物理模型模拟方法。根据物理模型相似性原则从缝洞系统中抽取制作了单孔洞缝物理模型，目的是探讨在缝洞系统中单个缝洞的大小、形状与地震属性参数之间的关系和变化规律以及与孔洞缝密度之间的关系。通过室内超声波实验，观测不同缝、洞密度物理模型的地震波特征响应，分析了缝、洞密度的变化及孔洞的尺寸、形状对地震波属性参数的影响，重点讨论了裂缝、孔洞密度与纵波属性的关系。实验表明，在受孔洞缝密度影响的地震波属性参数中，地震波振幅、主频率、品质因子Q的变化幅度普遍比速度高2个数量级，说明地震波的动力学参数比运动学参数对孔洞缝密度的变化更为敏感。这为利用地震波的动力学参数来检测地下岩层中孔洞缝的分布和发育带提供了实验依据。模型孔洞尺寸大小最大相差42倍，但地震波各属性参数在相同数量级中变化，同时体积相同形状不同的洞对地震波各属性参数的影响不明显，说明地震波各属性参数对孔洞缝密度敏感，而对孔洞缝的实际尺寸大小及形状不敏感。     

川西坳陷深层须家河组裂缝模型含气响应研究

川西坳陷深层须家河组具有储层预测难、裂缝分布描述难、含气性检测难等问题。为了进一步揭示该区裂缝介质的含气响应特征，探索裂缝储层预测与描述的有效方法与技术手段，建立了近似地层原位条件的裂缝储层模型并进行数值模拟，从而分析地震波的传播特性，以指导该区地震资料的处理和解释。其主要研究思路是：首先，基于Hudson裂缝介质理论，采用复杂裂缝性气藏地质模型建立方法，充分利用该区的实际地震资料、测井资料与岩石物理测试参数等信息，建立与地层原位条件近似的各种含气裂缝介质模型；其次，运用各向异性介质地震波全波场正演数值模拟技术对裂缝模型进行数值模拟，获得地震波场数据；最后，从地震波的能量、相位、瞬时信息、频谱特征及吸收衰减属性等角度对获得的地震波场记录进行含气性分析，归纳总结裂缝模型的含气响应特征。研究结果显示，当地震波经过含气裂缝介质时，其振幅、相位、频率均具有明显的异常特征，如“亮点”现象、高频衰减等。利用这些异常特征更有利于川西坳陷深层须家河组的储层解释、裂缝分布描述及含气性检测。     

裂缝介质中地震波方位AVO特征分析

预测储集层中的有利裂缝发育带及裂缝发育的主方位在油气勘探开发中具有重要的意义,裂缝的存在将导致介质属性的变化,不同的裂缝发育模式具有不同的表现特征,地震反射波振幅的方位变化就是一个重要的特征。对不同裂缝各向异性地质模型的地震波方位AVO特性进行了分析,建立地震波方位AVO的变化特征与裂缝走向和倾向的关系,尤其是具有一定倾斜角度的裂缝对地震波方位AVO的响应特征,为利用振幅变化信息预测裂缝提供了依据。将其应用于千米桥古潜山有利裂缝发育带的分析,取得了一些效果,促进了该方法在油气勘探中的应用。     

井间时移地震属性在水驱前缘监测中的应用研究

在开发地震中,井间地震时移属性是由油田开发工程(如注水等)前后井间地震资料所提取的差异属性,它主要包括了波场振幅差异、频率差异、吸收衰减差异以及速度差异等波场运动学和动力学差异信息。分析认为,水驱过程中储层的物性及含流体性质均会发生一定的变化,并将影响到地震波场的运动学和动力学参数的变化,因此,分析研究水驱前后地震波场差异属性的变化规律和特征,可为分析预测水驱前缘提供一种较有效的方法。文章结合实际资料,通过井间地震时移属性分析,包括振幅、频率和层析反演速度等时移属性,探讨了时移属性异常与水驱前缘的相对关系,进一步验证了方法技术的可行性。     

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。     

富有机质页岩微裂缝地震响应特征——以长宁示范区宁201井为例

为明确四川盆地长宁示范区龙马溪组-五峰组所发育的构造微裂缝密度和走向对富有机质页岩地震响应特征的影响,基于长宁示范区宁201井富有机质页岩钻井岩心资料建立地质模型,利用各向异性HTI介质计算地层反射系数,开展地震AVAZ正演模拟,结合研究区地震勘探资料对比验证,分析该井富有机质页岩微裂缝地震响应特征。研究表明：①富有机质页岩微裂缝的地震识别受到地震资料的入射角、方位角以及主频控制。地震资料入射角控制不同微裂缝密度对振幅造成的差异性,方位角控制微裂缝走向的识别能力,主频保证振幅不会受到地震波调谐效应的影响;②随着地震波传播方向与裂缝面法向的夹角增大,振幅值逐渐降低,在夹角为90°时达到最低。平行于微裂缝走向的方位角振幅不受微裂缝密度变化的影响,垂直于裂缝面方位角振幅随着微裂缝密度增大而增大。从富有机质页岩微裂缝识别的角度来看,研究结果可以为长宁示范区后期富有机质页岩微裂缝地震解释工作提供依据。     

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。     

垂直裂隙P波响应特征分析

应用反射P波数据预测裂缝发育带,进行流体识别是当前地震勘探的重点和难点。利用各向异性弹性波方程交错网格高阶有限差分数值模拟方法,开展了不同密度和不同充填物的垂直裂隙介质的波场响应特征研究。对不同模型反射P波的振幅和速度随方位角和炮检距的变化特征进行了定量的分析和总结。研究结果表明,当地层中含有单组垂直的平行裂隙时,反射P波振幅对垂直裂隙中充填物的敏感性大于速度对裂隙中充填物的敏感性,随着裂隙密度的增加,P波各向异性程度也相应增强,裂隙中含气时,各向异性程度较含饱和水时强。在一定程度上,为利用P波属性进行垂直裂隙油气藏的检测提供了理论依据。     

深水区地震资料处理变参数振幅恢复技术

在深水油气勘探中,海水水体的声学物理特征直接影响到后续地震资料处理及地球物理技术应用的效果。为了解决该类区域地震资料的保幅性问题,采用深水机器人、海水实验室测量及深水VSP等多种方法定量测量了地震波在海水中的速度（以下简称海水速度）,明确了海水速度具有明显的分层特征并建立了分层模型;进而基于地震波在海水、地层中振幅的衰减差异,提出了变参数振幅恢复技术,有效解决了浅水—坡折带—深水区域地震资料的保幅性问题。研究结果表明：①海水和地层的振幅衰减规律存在着巨大的差异,地震波传播相同的距离,其在海水中的振幅衰减比在地层中要弱很多;②较之于常数海水速度偏移剖面,层状海水速度偏移效果具有同相轴更为连续、信噪比更高的优点,提高了整体成像分辨率与成像精度;③在偏移距方向,近、中、远偏移距的地震振幅变化更加合理,避免了远偏移距的强振幅异常现象,使AVO属性更加合理。结论认为：①准确利用海水分层速度特征,可以使变水深区域地震成像质量得到明显的改善;②在琼东南盆地陵水深水区实际地震资料处理中,变参数振幅恢复技术获得的振幅更加均衡,同一反射地层可以被连续追踪;③该项研究成果可以为后续的储层预测和烃类检测奠定基础。     

基于短时傅里叶变换的频谱比法提取吸收系数及应用

地震波的衰减是指地震波在地层介质中传播时部分能量不可逆地转化为热的过程。地震波衰减信息是从纵波反射地震资料中提取的一个十分重要的物性信息,因为它对地层岩性及含油气性的灵敏度远远高于速度、密度等物性参数。结合实际地震资料,利用基于短时傅里叶变换的频谱比法对目标区的吸收系数进行提取,通过分析发现,含气层的吸收系数要强于周边地层,再结合钻井、地质、测井等资料综合分析,可以较好地预测含气层。     

基于岩石物理模型和谱分解的储层描述技术

横波品质因子的倒数与剪切模量－频散有关，由此可以建立横波衰减的估算方法。非固结砂岩的地震响应研究表明泊松比参数与低有效应力的砂岩模型参数有关。不同压力下岩石的弹性参数变化研究证实随着有效压力的增加，孔隙之间的喉道缩小。这使得纵横比小的柔顺孔隙关闭，从而降低孔隙度。借助模型技术，可以利用孔隙介质中粘滞流体对地震波传播速度的影响预测地震波传播速度，降低反演结果的不确定性。利用岩石物性研究地震振幅响应，提供了一种更可靠的岩性、孔隙度、岩石纹理、孔隙流体和厚度地震预测，岩石物理模型驱动的地震反演技术可以实现直接反演孔隙度。地震波衰减机制和测量方法研究表明，在孔隙和渗透性碎屑岩中，流体运动是衰减的主要机制。深水环境下的流体模型可以通过地震和井资料的地质统计反演方法来建立。地震资料谱分解技术已在裂缝发育方向和裂缝间距的检测中得到了实际应用。     

基于地震波衰减的特征属性重构方法

以储层流体识别为目的,提出了基于地震波衰减的特征属性重构方法。首先从地震波衰减理论出发,通过改变地层品质因子表达式,推导了地震特征属性函数,利用振幅类、频率类及衰减属性重构新的地震属性;然后设计粘弹性介质模型进行试算,结果表明,利用特征属性函数重构的地震属性能较好地突出储层含流体变化特征,从而验证了基于地震波衰减的特征属性重构方法识别储层含油气性的有效性。将该方法应用于老河口油田北部老168井区河道砂岩储层油气识别,基于叠后地震资料精细刻画了储层流体的展布特征,取得了较好的应用效果。     

应用压缩系数确定地震波速的新方法

地震波属于应力波和弹性波,其波速与介质密度和介质压缩系数密切相关。计算单相介质的地震波速有理论公式,而计算双相介质的地震波速却没有理论公式,现有的经验公式和物理模型都存在一定的缺陷,而且夸大了孔隙度对地震波速的影响。根据研究,地层双相介质可以视为拟单相介质,因此采用单相介质的地震波速计算公式对其波速进行计算,只是计算时需采用基质和孔隙流体的平均参数。根据计算分析,在地层孔隙度范围内,孔隙度对地震波速的影响并不大。本次研究为确定地震波速提供了一个新的思路,展现了良好的实用性和应用前景。     

基于White模型的砂岩储层渗透率特性分析

针对不同固结程度的砂岩,从Boit经典理论出发,基于White斑块饱和模型,应用数值模拟研究了渗透率对地震波衰减和速度频散的影响,分析了地震波垂直入射时渗透率对储层界面反射系数和相位的影响.结果表明:对于砂岩储层,渗透率对地震波衰减和速度频散有明显影响,尤其是中等压实砂岩储层和未固结砂岩储层,对渗透率变化非常敏感;渗透率对砂岩储层尤其中等压实砂岩储层界面反射系数和相位有明显影响,甚至会产生相位极性反转.     

地震分辨率极限问题的研究

地震奇辨率一直是薄储层和岩性地震勘探研究的主要问题，也是困扰地球物理发展的问题之一。地震分辨率为垂向(时间)和横向(空间)分辨率，通常教科书和有关的文献均将1／4地震波长定义为时间分辨率的极限，即使按菲涅尔半径定义的空间分辨率的极限，也为1／4地震波长。根据地震视主频和目的层的速度可以计算出空间和时间地震分辨率(1／4波长)极限。按常规的分辨率理论，地震勘探难以获得小于1／4波长储层的地质信息。若想获得小于1／4波长的储层信息，必须提高地震的成像主频，但对于实际地震数据而言，垂向(时间)分辨率受大地吸收衰减和高频信噪比的影响，地震分辨率总是有限的，难以满足地质解释的要求，特别针对中国陆相薄储层更是如此。但地震勘探是否可以突破1／4波长分辨率极限，针对这一问题，本文通过多块三维实际地震数据的研究，表明在相对保持振幅、频率、相位和波形的处理条件下，结合合理的井信息标定和地震属性提取，地震勘探是可以突破1／4波长地震分辨率极限的，这为中国陆相薄储层的地震勘探提供了十分重要的理论基础。