薄互层油气储集体多波地震正演模拟及成像研究

本文基于非均匀介质理论基础的有限差分法弹性波方程正演模拟方法,开展了小尺度、横向变化大的薄互层或不连续的非均匀储集体模型的地面多波地震弹性波模拟研究工作。通过对胜利油田垦71地区薄互层油气储集体多波地震进行正演模拟及资料处理,研究了弹性波场响应特征与储层参数变化之间的规律,指导了多波采集观测系统设计,验证了地面多波地震成像处理方法与软件的有效性和精度,进而为储层预测及评价提供依据和提高油气识别和预测的精度,具有重要的理论价值和实用意义。     

薄互层油藏模型井间地震弹性波方程正演模拟研究

 本文采用非均匀介质中弹性波方程交错网格高阶有限差分法进行数值模拟,并通过对正演过程中每一时刻的弹性波场求散度和旋度实现了弹性波场分离。其散度场以纵波场为主,旋度场以转换波和横波为主;采用模型多尺度网格化、参数化技术,建立了薄互层油藏2D井间地震弹性介质模型。数值模拟试验表明,弹性波方程数值模拟能够更加真实地模拟井间地震的波场。正演模型与偏移成像结果剖面吻合很好。     

含气等厚薄互层在弹性介质下的AVO响应

针对沉积地层中复杂砂泥岩薄互层中的AVO响应研究寥寥无几。由于利用声学介质进行正演模拟会出现“假响应”情况,故采用弹性介质进行正演模拟,再利用有限差分弹性波动方程对等厚砂泥岩薄互层进行数值模拟,通过层数以及薄层厚度的改变来获取AVO响应特征。经薄互层AVO特征与互层数之间的关系研究发现：(1)受砂泥岩互层单层层厚以及层数的双重调谐效应的影响,当砂泥岩模型单层截距和梯度均大于1/8λ,而层厚小于1/8λ时,顶面AVO效应受薄互层影响有所增强。但当厚度介于1/8λ～1/4λ时,AVO效应反之;(2)极值方面,等厚韵律型薄互层调谐振幅和梯度的最大值均不会超过单层砂岩处于1/4λ处的极大值;(3)结合单层砂体厚度、薄互层层数和孔隙度综合考虑,在薄互层地区,利用PG划分储层时,左上区域是相对有利的含气薄互层区域。     

各向异性含气砂岩模型正演及AVO响应特征分析

为认识和研究各向异性含气砂岩储层中弹性波的多波波场特征,以利于多波地震资料解释。在各向异性弹性波方程基础上,采用高阶交错网格有限差分技术模拟地震波在各向异性含气砂岩模型中的传播,得到该类储层的弹性波场。同时结合AVO分析技术分析了各向异性系数对多波波场特征的影响,比较了地震波在各向同性含气砂岩模型和各向异性含气砂岩模型中的波场响应异同。对比研究结果表明,地层的各向异性对波场特征和AVO响应有明显影响,并且这种影响在纵波和转换波上表现不一致;正演记录中的振幅特征与AVO异常响应是吻合的,说明将正演模拟与AVO分析相结合可为准确识别多波波场提供一种思路。     

基于正演模型的砂泥岩薄互层AVO特征分析

对薄互层地震反射和波场特征的研究是进行薄储层描述和油气预测的基础。文中从薄互层地震反射特征的理论研究出发,剖析了四类AVO响应特征;通过构建不同厚度、速度、密度及层间组合关系的砂泥岩薄互层理论模型,利用反射率法对不同的模型进行波场正演,探究了影响薄互层垂直反射特征（主要是薄互层调谐曲线的变化规律）的主要因素以及不同薄互层结构对AVO响应特征的影响;总结出砂泥比和互层结构等因素对薄互层AVO反射特征的影响规律,可用于实际地震资料的薄互层精细解释。     

砂岩薄互层AVO正演模型研究

由于薄互层单个含气砂体厚度较小,较难直接分析出含气结果,可利用AVO技术进行正演模拟,以达到识别油气的目的。为此,以苏里格某工区A井和B井为研究对象,根据实际测井资料及分层数据,进行了砂岩体薄互层介质AVO正演模拟,并与实际地震剖面进行了对比分析。结果表明,AVO正演模拟与实际地震资料特征基本一致。     

基于Gassmann方程的鲕滩储层流体替换模拟技术及其应用

基于单井资料的储层地震响应模拟和流体识别大多采用褶积模型,但对于复杂地质模型,采用褶积模型模拟的波场动力学特征不明显。提出了基于Gassmann方程的流体替换波动方程模拟技术,从波动方程角度刻画了复杂鲕滩储层模型的地震响应。该方法利用Gassmann等效介质理论,对鲕滩储层实现由干岩石到有效孔隙饱和岩石的替换,由已知预测未知;之后通过建立鲕滩薄互层模型和薄互层楔形体模型,正演模拟了鲕滩储层含气后的地震响应,地震响应表现为“亮点”特征。     

岩石弹性参数实验室模拟测试与AVO碳氢检测

Zoeppritz方程模型正演、AVO油气检测需要提供准确的储集层物性参数.这些参数在野外不可能精确获得,而实验室对岩心进行模拟测试可弥补此不足.本研究利用实验区钻孔取心岩样,在模拟地下真实温压条件下测试其弹性参数,并用精确的测试参数经Zoeppritz方程做模型正演,以获取储集层有否响应机制,再进行有针对性的AVO特殊处理.经准噶尔盆地西部地区实际资料检测,效果明显.此项工作可作为利用地震资料进行碳氢检测的一种补充.     

各向同性介质弹性波交错网格有限差分正演模拟

在弹性波有限差分数值模拟方面，差分网格及边界条件是影响弹性波模拟成功与否的关键。从各向同性介质速度一应力方程出发，利用交错网格高阶有限差分和完全匹配层（PML）边界条件，提出了各向同性介质弹性波交错网格有限差分正演模拟方法。数值试验结果表明，该方法精度较高，数值频散较小，人为边界反射吸收较好，为后续的地震属性分析（如AVO／AVA）奠定基础。     

黏声VTI介质正演模拟与照明分析

黏弹性和各向异性广泛地存在于地球介质中。因此,将黏声拟微分方程的衰减项扩展到VTI拟微分方程中,提出一种黏声VTI拟微分方程,该方程可以同时考虑黏弹性和VTI性质。使用有限差分法求解该方程,其中衰减项在波数域求解,而其他项是在时—空域求解。在此基础上,发展了黏声VTI介质双程波照明分析方法。均匀模型的正演数值试验证明,本文提出的黏声VTI拟微分方程可以准确地描述地震波在黏声VTI介质中传播的运动学和动力学特征;凹陷模型的正演模拟说明介质的VTI性质引起了走时和波形的差异,而黏弹性导致了振幅的衰减;从最终的照明分析结果可以看出黏弹性和VTI性质影响波场能量的分布。     

垦东北部馆陶组河流相储层正演模拟效果

针对济阳坳陷上第三系广泛发育的浅层疏松的河流相砂岩储层,以垦东北部馆陶组曲流河砂岩储层为例,通过基于测井资料的岩石物理特征分析,根据研究区实际条件建立含不同流体储层正演模型,应用垂直入射正演模拟、叠前AVO正演及基于Gassmann方程的流体替换技术分析研究储层含不同流体引起的弹性参数变化、地震反射特征及AVO响应变化规律。研究结果表明,对于浅层河流相,储层含油气后速度、密度进一步降低,相对较厚的油气层与围岩形成振幅较强的反射,油层与气层均表现为振幅随入射角增大而增大的Ⅲ类AVO异常,而水层则表现出随入射角增大而减小的特征;含气饱和度的变化使气体的可压缩性发生改变,P波速度随含气饱和度的增加由急剧降低转为缓慢升高。研究结果对应用叠后属性、叠前反演对含油气储层的有效识别具有一定的指导意义。     

PML边界条件下孔隙介质弹性波可变网格正演模拟方法研究

孔隙介质弹性波正演模拟对于储层预测和油气检测具有重要的指导意义。为提高孔隙介质波场正演模拟的精度,将可变网格方法应用于基于Biot理论的双相介质弹性波高阶有限差分正演模拟方法中,有效解决了二阶混合偏导数差分近似的可变网格过渡问题,推导了基于PML边界条件的可变网格差分格式,实现了空间与时间步长任意整数倍变化的双相介质弹性波可变网格正演模拟。对于细微地质结构或横向变化剧烈的介质区域,利用可变网格对区域精细重采样可有效提高正演的模拟精度;对于介质相对稳定的区域,采用大步长采样可保证正演计算效率。数值试验结果表明,与常规正演模拟方法相比,双相介质可变网格正演模拟方法的精度、效率有明显提高,对精细研究孔隙介质地震响应有着重要意义。     

多波AVO分析在兴城地区的应用研究

 随着多分量地震勘探技术的发展,多波AVO分析技术在识别储层特性、提高油气预测成功率方面受到人们的广泛关注。本文针对松辽盆地北部兴城地区的地质特点和油气勘探、开发需求,在XS1井井深3000m以下应用多波AVO分析技术进行砂砾岩、火山岩含气储层的识别研究。首先依据该井含气井段的实际井资料,建立了本区砂砾岩、火山岩含气储层的多波AVO模型,通过正演模拟,确立PP波和PS波在AVO道集上的特征。在此基础上,对过XS1井的M1地震测线进行多波AVO处理和分析,表明此法用于气层的识别结果与正演模拟结果一致,而且PS波AVO分析在识别该区气层方面比PP波具有更明显的优势。     

基于横向各向同性BISQ模型的弹性波高阶交错网格有限差分数值模拟

 孔隙介质模型主要有Biot模型与BISQ模型。BISQ模型同时考虑了Biot流动与喷射流动,能够获得比Biot理论更为准确的结果。弹性波数值模拟有利于认识波的传播特性与过程，而采用高阶交错网格有限差分法数值模拟的空间频散性比低阶差分法小。本文从BISQ模型弹性波的本构方程和运动方程出发，推导出了基于横向各向同性BISQ模型的弹性波高阶交错网格有限差分算法，还进行了数值模拟。通过调整差分阶数、频率以及黏滞系数，研究了兼顾两种流动机制时弹性波的传播特性，并分析了BISQ模型下弹性波的透射与反射。     

四川盆地龙马溪组页岩气储层AVO预测可行性研究

在常规油气藏勘探中,AVO反演技术已得到广泛应用,但页岩气作为一种非常规油气资源,其成藏机理、油气赋存方式、矿物组分与常规油气藏均有很大差别。本文从AVO正演模拟、不同角度道集地震响应特征、测井响应交会分析、反演质量监控等方面综合分析了页岩气储层应用AVO技术的可行性。研究结果表明,AVO方法在页岩气储层预测中仍具有可行性,应用AVO反演的纵横波阻抗、泊松比等弹性参数能准确识别页岩气层及其围岩,经与实钻结果对比,吻合良好。     

各向异性弹性介质方向行波波场分离正演数值模拟

为了进一步提高对弹性波波场传播规律的认识,将波印廷矢量应用于多波多分量各向异性介质弹 性波波动方程方向行波波场分离正演数值模拟中。 根据弹性波波印廷矢量的波场数值特征,在多分量弹 性波正演数值模拟过程中,实现了上行波、下行波、左行波和右行波的方向行波波场分离。 以均匀各向异 性弹性介质模型、倾斜界面模型和 Marmousi 模型为例,开展了相应的方向行波波场分离数值模拟实验。 结果表明,这种方法计算量小,算法简单,能够准确实现波场快照和数值模拟记录的方向行波波场分离。 因此,在多波多分量弹性波资料的地震波场模拟分析和成像方面具有一定的应用价值。     

孔隙形状对AVO 响应影响的研究

含油气储层都是由固体颗粒的骨架、孔隙及其充填流体所组成的多相介质,含油气储层的物性在油气勘探中所起的作用不容忽视。为了研究孔隙形状对AVO 响应的影响,文中选取两层砂泥岩模型,按照不同孔隙形状来讨论砂岩的孔隙。首先利用Kuster-Toksoz 公式求得岩石的等效模量, 再利用Biot-Gassmann 方程进行流体替换以求得饱含流体岩石的等效模量,最后利用Aki-Richards 公式求取反射系数进行AVO 正演模拟。结果显示孔隙形状对岩石的AVO 响应有明显的影响,并且对饱含不同类型流体岩 石的AVO 响应的影响规律都是相似的。     

薄互层油气藏AVO特征模拟分析

通过求解基于点震源的完全弹性和粘弹性波动方程获取地震波场完全解(包括了一次反射波、多次反射波和转换波信息),有效消除了高阻抗条件和临界角条件下基于射线追踪计算反射系数的误差。利用该方法研究了薄层厚度、层间多次波和衰减等因素对薄互层油气藏地震AVO变化规律的影响,其结论与认识可为利用地震AVO进行薄互层油气藏识别提供理论依据。     

弹性波波场正演模拟的研究

本文讨论弹性波波场二维正演模拟问题。首先由动量平衡定律导出用应力分量表示的二维弹性波波动方程,然后用傅里叶变换法求解其波场。在求解过程中,采用了强行吸收边界,在不扩大模型、不增加计算量和存储量的情况下,较好地解决了傅里叶变换数值解法中产生的折叠效应和边界反射问题,并实现了自由表面的模拟。模型试验表明,根据波在不同介质中的传播规律,使我们有可能利用波场图像来区分异常区的岩性和含油气特性。     

一阶速度—胀缩—旋转弹性波方程交错网格数值模拟

弹性波正演在地震波传播机理研究以及多波地震资料采集、处理、解释和反演中发挥着重要作用。现有的弹性波方程正演模拟常常数值求解一阶速度—应力方程或二阶位移弹性波方程,只能直接得到同时包含纵波和横波的三个质点振动速度分量或位移分量,要想得到更直观的纯纵波和纯横波分量记录,还需要在模拟过程中采用波场解耦算子进行纵、横波分离,因此纵、横波模拟精度同时受制于模拟算法和波场解耦算法的精度。为此,推导了一阶速度—胀缩—旋转弹性波方程在三维交错网格空间中的高阶有限差分格式,并给出了相应的稳定性条件;推导了适应该方程的PML吸收边界条件,实现了一阶速度—胀缩—旋转弹性波方程的正演模拟;分析了模拟结果中各分量的物理意义。由于一阶速度—胀缩—旋转弹性波方程不仅包含了质点的振动速度矢量,而且显式地包含了横波振动速度矢量和纵波振动速度矢量,还包含了一个体应变和一个旋转矢量,因此应用该方程模拟除了能得到三个质点振动速度分量外,还可以直接得到解耦后的纵、横波分量,避免了解耦算法对模拟精度的影响。模型试算证明了该模拟方法的正确性和优越性。