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。
为了研究孔隙度、孔隙结构、含水饱和度、压力、频率等对致密砂岩纵、横波速度的影响，利用脉冲透射法、差分共振声谱法和低频应力应变方法得到了6块致密砂岩样品的纵、横波速度，并利用Micro-CT得到了岩石的微观孔隙结构。实验结果表明，岩石样品的孔隙度与密度具有较好的负相关性；超声频率下，干燥岩样的纵、横波速度和孔隙度相关性较差，而饱水岩样的纵、横波速度与孔隙度相关性变好；样品纵波速度随围压增加急剧增大，围压增加到20 MPa时，其纵波速度增大了23%，这主要受岩石裂缝闭合的影响；不同含水饱和度下，在1 558 Hz下测得的纵波速度比1 MHz的纵波速度低3.5%～12.5%；从干燥到完全水饱和，1 MHz和600 Hz频率下体积模量均增加，两者变化趋势大体相同，且与岩石的渗透率具有较好的相关性。
多层地震物理模型的单炮记录中有一种特殊的干扰波，在埋深较浅的界面附近能量较强，在中、远偏移距上会与反射波同相轴交叉，严重影响了反射波的振幅分析。基于一个多层物理模型，在相同参数的数值模型上利用波动方程正演模拟分析这种干扰波的产生机理，并利用射线追踪方法对其传播路径进行追踪分析。结果显示这是一种经历了P-S-P多次转换过程的干扰波。分析认为，一般设计制作的多层物理模型中各层介质之间的相对波阻抗差异较大，入射纵波容易产生能量较强的透射横波，传播到下一界面时又会产生反射纵波传播上来，在浅层界面附近产生能量较强的干扰波。在地震物理模型实验数据的处理中，利用Radon滤波可以很好地去除这种多次转换干扰波。
信号变换系数的稀疏分布特性已广泛应用于信号压缩、编码和数据处理，作为一种先验知识也为信号的采样方法研究奠定了基础。地球物理数据是一种空间/空间-时间变化的信号，因此将地球物理数据的稀疏性应用于地球物理数据的高效采集方法研究。在地球物理数据稀疏性的数学物理基础研究、针对不同数据变化特征的稀疏变换方法研究、随机均匀分布的随机采样方法研究和数据重构方法研究的基础上,结合当前数据采集中的Nyquist采样理论、地球物理数据的稀疏性特征和当前地球物理数据采集中常见的密集规则测网，提出了针对被动源地球物理数据和主动源地球物理数据的高效采集方法，通过数值试验验证了方法的正确性和有效性。
随着复杂断块、岩性等隐蔽油气藏勘探的不断深入,保幅型非稳态的提高分辨率地震处理技术受到人们的关注。在传统谱模拟反褶积的基础上,提出了一种基于S变换的时变谱模拟反褶积方法。在S变换域通过最小二乘拟合、低通滤波及多道统计加权来获得适应地震记录非平稳特征的时变子波振幅谱,并在反褶积算子设计时考虑信噪比的影响,进而实现时变谱模拟反褶积处理。模型试算和实际资料处理验证了方法的正确性与有效性。
微地震监测技术是水力压裂过程监测及压裂效果评价的重要手段。P波初动震源机制解是研究震源参数的有效工具。基于格点搜索算法求解水力压裂裂缝的P波初动震源机制解,进而得到其方位参数——方位角、倾角和滑动角,为压裂裂缝的解释和压裂效果评价提供有效依据。简单介绍了利用P波初动极性信息反演水力压裂裂缝参数的方法原理,并通过水力压裂裂缝模型对该方法的应用效果进行了测试,最后将该方法应用于四川某页岩气压裂井的实际地面微地震监测资料,得到了合理的单裂缝解释结果。
小波变换作为一种具有多分辨率特征的时频分析方法得到了广泛应用，但受不确定性原理影响，其时频分辨率有限。压缩小波变换(synchrosqueezing wavelet transform,SWT)通过对小波变换的复系数谱在尺度方向进行压缩重排，提高了小波变换的分辨率，同时保持了其完整的数学可逆性。合成信号和实际单道记录测试结果表明，压缩小波变换能够更准确地刻画信号的时频特征；实际地震资料时频分析应用试验中，基于压缩小波变换谱分解方法的目标储层油气检测结果与钻井结果吻合，对储层位置的刻画更加准确，低频异常的现象更加明显，能显著降低储层流体检测的多解性。
目前，随着勘探开发逐渐转向地表和地下双复杂区域，非分离多波多分量数据的偏移成像成为地震数据处理的一个难题。为此，基于前人的研究成果，发展了一种双复杂条件下的弹性波非倾斜叠加精确束偏移方法。首先，基于地表倾角信息和非倾斜叠加地震数据，直接在接收点处出射弹性动力学高斯束并计算解耦的反向延拓矢量波场;其次，根据互相关成像条件以及纵、横波的偏振特性，进行P波和转换S波高斯束偏移成像，并对转换S波成像进行极性校正。典型双复杂构造模型的偏移试算和角道集提取分析结果以及与常规方法成像结果的对比表明，弹性波精确高斯束偏移方法消除了常规方法由于束中心位置与接收点位置之间距离较大所致的振幅误差，验证了弹性波非倾斜叠加精确束偏移方法的正确性和有效性。
近年来，我国部分老油区勘探开发难度日益增大,勘探目标逐渐转向裂缝油气藏和岩性油气藏等,研究弹性多波理论下的叠前深度偏移算法至关重要。根据高斯束偏移的高效性和逆时偏移的高精度,将弹性多波逆时偏移的实现思想应用于高斯束叠前深度偏移中,研究了一种弹性多波高斯束逆时偏移方法。在射线中心坐标系下,以二维弹性波Kirchhoff-Helmholtz积分为基础,根据多分量地震数据的矢量地震波场传播特征,利用弹性动力学高斯束表征的格林张量推导了弹性波波场正、反向延拓公式和相应的成像公式,并针对转换波的极性反转问题,提出了一种根据入射波入射角的正、负引入符号函数的校正方法。模型和实际资料试算结果验证了该方法的正确性和适用性。
近地表速度建模问题是地球物理建模的重点及难点问题。传统基于射线类的反演方法受到高频假设的限制,存在理论上的建模“盲区”,而全波形反演方法的应用又受到资料品质等诸多因素的限制。介绍了一种基于全波形反演思想的特征波波形反演方法,引入早至波的概念联合初至走时层析反演,利用早至波这一特征波的运动学和动力学信息,实现对近地表及中浅层的高精度建模。模型验证结果表明,该方法即使在初始模型精度较低的情况下仍然可以达到较好的建模效果。
在全波形反演中,深层区域的反演效果明显不如浅层区域的反演效果好。针对这一问题,在不增加计算量的前提下提出了一种新的能量加权梯度方法,引入了反偏移方法,利用反偏移方法计算得到的加权能量对梯度进行预处理。这种改进方法克服了常规能量加权梯度方法计算加权能量不准确、迭代收敛慢的缺陷,可以在提高深、浅层整体反演效果的同时加快迭代收敛速度。模型试算结果表明,基于改进后能量加权梯度方法的全波形反演效果及迭代收敛速度明显优于常规的能量加权梯度方法。
川北元坝西部地区须家河组二段下亚段主要发育辫状河三角洲前缘沉积,水下分流河道砂体发育,但由于埋深大,压实强烈,岩石致密,有效储层预测难度大。针对上述难点,采用了“相控储层预测”研究思路:首先通过岩石物理分析优选出预测岩性的敏感地震属性,应用地震沉积学研究方法获得叠前S属性表征的目的层地震地貌图,预测河道砂岩分布；然后借助地震物相研究方法,通过坐标旋转由叠前近、远角度射线弹性阻抗反演结果得到地震物相体,预测须二下亚段致密砂岩有效储层分布。建议井位的钻探结果表明,储层预测精度高,预测方法行之有效。
哈拉哈塘奥陶系浅覆盖区发育缝洞型储层,勘探效果较好。基于地震层位数据、钻井资料对该区进行古地貌恢复及古水系刻画,表明良里塔格岩溶期古地貌以丘丛洼地为主,南部发育了多条切穿至一间房组河流(河流深度大于50 m)；前志留纪岩溶期以微岩溶地貌为主,水系由北往南汇入岩溶湖。利用钻井、岩心、测井、地震剖面等资料,总结浅覆盖区储层有3种类型:洞穴型、孔洞型和裂缝-孔洞型；垂向上分布两套储层:上部一间房组裂缝-孔洞储层,下部鹰山组洞穴储层；横向上上部储层分布于浅覆盖区,下部储层分布可延至桑塔木组覆盖区。综上探讨浅覆盖区岩溶储层形成机理,认为下部储层带形成于良里塔格岩溶期径流带岩溶,南部深切河流为径流排泄点控制了储层发育；而上部储层带形成于前志留纪岩溶期径流带岩溶,南部岩溶湖为径流排泄区,控制了上部储层带发育。结合现代美国猛犸洞穴系统的特征,提出哈拉哈塘浅覆盖下碳酸盐岩两类岩溶模式,为下一步储层预测和勘探实践提供理论借鉴。
缝洞是碳酸盐岩储层重要的储集空间和渗流通道,缝洞充填物的识别对评价油气储集能力和渗流能力具有重要作用。解决缝洞充填物与常规测井响应之间的非线性问题,BP神经网络法具有突出的优势。为此,通过结合成像测井和岩心资料,将碳酸盐岩储层缝洞充填物划分为泥质充填、砂质充填和结晶碳酸盐岩充填3类类型;分析不同充填类型的缝洞测井响应特征,选取敏感性较强的泥质含量、裂缝孔隙度、中子比、密度比和深侧向电阻率等5个参数,利用BP神经网络建立了碳酸盐岩储层缝洞充填物的识别方法。应用所建立的方法对实际井资料进行了处理评价,其预测结果与实际结果有较好的一致性,取得了较好的应用效果。
三维地震资料具有全面反映地下地质信息的能力,而测井曲线则精确地反映了井点处的储层和岩石物理信息,两者之间在尺度上的差异对地震尺度下的储层预测和流体识别提出了挑战。为了对小尺度的测井曲线进行尺度粗化并探讨其在地震尺度下的岩石物理特征,采用Backus等效平均方法开展了测井资料的尺度粗化方法研究。介绍了基于Backus等效平均的尺度粗化方法；讨论了滑动时窗扫描、参考频率和重采样厚度等关键参数对尺度粗化结果的影响；在此基础上对比分析了测井曲线尺度粗化前、后的岩石物理特征,讨论了不同尺度下岩石物理特征分析结论之间的联系与差异。通过等效平均的方法实现测井曲线的尺度粗化,得到可以与地震尺度相比拟的岩石物理分析结论,对于完善地震尺度下基于井震结合的叠前地震反演与储层预测具有重要意义。
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