纵、横波速度是储层特征评价、流体识别的重要参数。针对勘探生产中缺乏速度测井资料的情况,研究并提出了基于岩石物理模型的速度反演预测方法。首先介绍了前人给出的速度-孔隙度关系式和基于岩石物理模型的速度估算过程;然后以岩石孔隙参数为基础,建立测井数据与岩石弹性参数之间的岩石物理关系;最后重构反演目标函数,通过模拟退火反演获得可靠的纵、横波速度。实验室数据和实际测井资料的计算结果表明,该方法能够在不使用速度测井信息作为先验约束的情况下得到可信度较高的速度预测结果。
声波方程数值模拟构成了地震逆时偏移成像技术和全波形反演的基础。对于有限差分法而言,在满足一定的稳定性条件时,普遍存在着因网格化而形成的数值频散效应。如何有效地压制数值频散是有限差分方法研究的关键所在。为了进一步抑制数值频散,利用隐式有限差分比显式有限差分更能压制数值频散的特点,采用前人提出的新的有限差分模板(在保持相同精度的情况下增大了时间步长),应用信赖域优化方法在时间-空间域确定隐格式有限差分系数。频散分析和数值模拟试算的结果表明,这种新模板隐格式有限差分优化方法既提高了声波数值模拟精度又提高了计算效率。
地层Q值的提取方法容易受到由岩性引起的强反射振幅的影响，引起计算结果的多解性，从而难以分辨含气储层;小波分频技术是一种基于频谱分析的地震成像解释方法，分频剖面具有不同频段的地震成分，分频处理可以避免不同频率成分地震信号的相互影响，同时可以特殊对待目标储层频段的地震信息，有助于提高地层属性提取的稳定性。基于以上原因，首先针对目的层分析含气储层的频率区间，然后利用小波分频技术得到该频率区间的地震数据，在此数据上利用小波域谱比法计算地层Q值。模型试算和实际地震资料试应用结果表明，该方法具有更高的准确性和适用性，更有利于预测含气储层。
品质因子Q是表征地层吸收衰减特性的重要参量,可用于储层预测和油气检测。质心频移法(Centroid Frequency Shift,CFS)是稳定性较高的Q值估算方法,但理论精度较依赖于高斯谱假设,存在一定的不足。为了给出更精确的理论公式,提出了基于谱模拟的质心频移估算方法,具体步骤如下:①利用N次加权指数解析式对初始地震子波谱进行拟合,得到子波参数;②估算不同时刻地震子波谱的质心频率(主频);③根据质心频率与谱拟合参数之间的解析关系,反演待定参量,并估算地层Q值。模型测试结果表明,对于光滑子波谱,基于谱模拟的质心法能较好地突破常规方法的理论假设局限,提高估算精度。实际资料应用结果表明,该方法估算的Q值符合地层趋势,具有较好的可信度。
受过往船只噪声和平台等障碍物侧反射的影响,导致海洋地震勘探资料中存在侧面反射噪声,该类噪声具有非线性和宽频带的特征,常规方法对其难以有效衰减。为此,分析了侧反射和大船干扰两种主要侧面噪声的形成机理,提出了一种基于时窗种子提取的侧面噪声压制方法。通过对含侧面噪声的种子炮提取障碍物反射源或侧面噪声源的坐标值,自动控制噪声形态;再通过噪声时窗优化,实现了f-k域无假频滤波衰减侧面噪声。含模拟侧面噪声单炮记录的测试和实际含侧面噪声三维地震数据的试处理结果表明,该方法能有效压制侧面噪声并保护有效信号,在海洋地震资料处理中具有实际的应用价值。
基于局部运动学属性参数的三维多域插值算法在实际地震数据处理中具有广阔的应用前景。但这种算法通常仅适用于宽方位角三维地震数据,而海洋三维地震数据往往是窄方位角的,这就给传统算法的实现带来了一定的难度。为此,提出了一种适应于窄方位角三维地震数据的三维多域插值与规则化新算法,并设计了相应的实现流程。其策略是通过零偏移距三维频率-波数(F-K)域时间偏移与反偏移,结合零偏移距三维输出道成像方式的共反射面元成像算法(CRS-OIS),获得高信噪比的叠后模型道数据;再通过反叠加生成三维叠前CMP模型道道集,提取其运动学属性参数,基于这些运动学属性参数拟合原始三维叠前数据,从而获得信噪比向模型道逼近的优化后叠前数据体。南海深水区某三维窄方位角地震数据的试应用结果表明,新的算法完全适应窄方位角三维地震数据的特点,有效提高了数据的信噪比和规则化程度,证明了新算法的稳定性和可靠性。
应用气枪震源子波模拟软件,通过不同气枪阵列组合的震源子波模拟试算进行海上宽方位地震数据采集的点震源阵列设计。阐述了阵列组合对于点震源阵列优化设计的意义;分析了阵列间距和沉放深度对子波模拟结果的影响;针对渤海某工区海底复杂断裂带中、深层目的层成像问题,并结合BH518震源船的实际生产条件,设计了四子阵非对称分布点震源阵列并选出其最优阵列参数,使得其激发的远场子波在子波性能、频谱质量和能谱分布上达到各方面兼顾。将此点震源阵列应用于研究工区的地震采集试验,所获资料的最终成像效果得到显著改善,表明所设计的四子阵非对称分布点震源阵列是适用于实际宽方位地震资料采集作业的较优点震源阵列。
复杂岩性油气藏勘探开发需要高保真的地震成像资料。与常规偏移方法相比，最小二乘逆时偏移(LSRTM)成像基于反演理论，可为岩性储层估计提供更加保真的高分辨率反射系数成像剖面，成为当前成像方法的研究热点和发展趋势。通过对误差泛函建立、逆时反偏移数据重构算法、Hessian逆预条件梯度计算及基于高斯-牛顿法的反演迭代更新方法等关键技术研究，实现了迭代最小二乘逆时偏移成像。为了使该偏移成像方法能够应用于实际资料，研究了针对性的数据预处理技术和最小平方匹配滤波模拟数据校正处理技术，探索建立了面向实际资料的最小二乘逆时偏移实现流程。某探区实际二维地震资料的最小二乘逆时偏移成像结果表明，相比传统的逆时偏移成像技术，最小二乘逆时偏移在成像分辨率和保幅性方面具有一定的优势。
针对复杂构造地区VSP资料成像处理的难题,对VSP走廊叠加和VSP-CDP转换成像方法进行改进,提出了新的倾角扫描走廊叠加、自动追踪走廊叠加成像方法,以及模型边界约束的VSP-CDP转换成像方法。通过滨里海地区一口井的实际VSP资料,证实了走廊叠加和零井源距成像新方法的有效性与实用性。研究结果表明：①新的倾角扫描走廊叠加方法和自动追踪走廊叠加方法均可以实现复杂构造地区倾斜同相轴有效叠加的目的,较好地解决倾斜地层的VSP标定问题,其中自动追踪走廊叠加方法能更好地保护原始波组特征,减小降频影响,叠加结果更可靠;②模型边界约束的VSP-CDP转换成像方法可以更好地揭示井旁构造细节,有利于精细构造解释或井-地联合地震解释等。
弹性波全波形反演对于多分量地震勘探的矢量波场处理具有重要研究意义。基于弹性波方程进行全波形反演能够充分利用多波多分量地震数据，获取地下多参数信息。针对弹性波波形反演具有强非线性性，局部寻优过程中容易陷入局部极值，采用频率域多尺度反演策略可以在一定程度上降低这一风险。将声波假设下的频率选择策略拓展到弹性波，并且为了避免离散频率逐级反演存在不稳定性问题，将频率划分为合适的频组，通过从低频到高频的逐频组反演可分别获取模型的低、中、高波数成分，减少陷入局部极值的可能性。模型试算结果表明，基于多尺度反演策略的弹性波全波形反演方法能够相对稳定地反演纵、横波速度信息，实现多参数反演。
针对四川盆地东南部焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩气储层,提出了一种地震定量预测方法。首先在分析页岩储层地震响应特征的基础上,以波阻抗反演技术实现页岩层段的精细预测;接着进行页岩的总有机碳(total organic carbon,TOC)敏感参数分析,发现研究区页岩储层的密度参数与测井解释的TOC含量(CTOC)具有很好的相关性,由两者的拟合关系得到基于密度的TOC计算模型;然后在波阻抗反演页岩层段的空间约束下,采用叠前同时反演方法获得叠前密度反演数据体;最后将密度反演数据体转换为TOC数据体,精确预测出研究区页岩气储层(CTOC≥1%)的空间展布。与测井解释结果的对比表明,地震定量预测的精度较高,研究区内多个井点处页岩气储层厚度预测结果的相对误差小于2%。
东营北带砂砾岩体具有低孔低渗、非均质性强的储集特点,有效储层空间变化快,导致滚动探井钻探效果差,储量难以落实。从沉积期次精细划分出发,结合研究区实际地质情况,应用随机地震反演、物性预测、流体敏感属性分析等地球物理技术,分别对单期次砂砾岩体进行相带展布、孔隙度平面分布预测及基于S变换吸收衰减属性的流体检测,得出砂砾岩体各期次成藏的有利区和富集区。利用综合预测评价结果,指导井位优化部署和新建产能方案设计,取得了良好的滚动勘探开发效果。
在以致密砂岩为储层的非常规致密油勘探开发中,由于靶区选择和水平井部署的需要,落实致密砂体的横向展布至关重要。松辽盆地北部白垩系扶余油层致密砂体整体薄层发育,特别是T2强反射界面屏蔽问题的存在,一直制约着致密薄层砂体的识别精度。为此,开展了针对大庆长垣扶余油层致密薄砂体预测的谱反演方法应用研究。在简介谱反演方法原理的基础上,为了保证反演算法的计算精度,利用复数域快速匹配追踪算法提高时频转换的精度;通过提取时变子波提高反射系数时频谱的准确性。应用研究结果表明,将谱反演得到的地震反射系数体与宽频零相位子波进行褶积运算,获得的研究区宽频保幅地震数据有效削弱了T2的屏蔽效应,改善了复合波的叠置问题,清晰地反映出了薄层砂体顶、底界面,并很好地保持了振幅与砂体的对应关系。
利用地震资料识别断层或裂缝发育带等非连续性异常信息是裂缝性油气藏储层预测的关键所在。为此,提出了一种基于多尺度加窗希尔伯特变换的体边缘检测新方法。在二维(水平)加窗希尔伯特变换的基础上,考虑了非连续性地质异常的多尺度三维特征,通过同时调节水平和深度方向上的计算孔径来提取实际三维地质异常体的边缘信息,弥补了二维加窗希尔伯特变换仅提取水平方向边缘信息的明显不足。实际地震资料体边缘检测试处理结果表明,该方法能够完整地刻画多尺度非连续性地质异常体的特征,有效突出裂缝发育带的边缘位置及断层的走向,具有较为显著的实用价值。
时移地震技术是基于已知地震反射特征随储层参数的变化规律来实现油气藏动态监测的。为了准确得到这一变化规律,通过研究形成了一套完整的基于测井资料的储层模量反演与地震反射特征分析技术。首先从研究区实际测井资料出发,采用自适应模拟退火算法反演储层岩石基质模量并计算不同储层条件的弹性参数;然后精确求解Zoeppritz方程,得到地震波反射系数的解析解,同时对研究区典型地质模型进行波动方程数值模拟,得到地震波反射系数的数值解;通过对解析解和数值解中的AVO现象进行对比分析和校正,得到不同储层条件下地震反射特征的变化规律,总结建立适用于研究区的岩石物理量版,用于指导时移地震成果数据的分析解释。研究中还发现,地震反射特征对储层孔隙度的变化非常敏感,如果水力压裂、CO2注采及其它因素造成储层孔隙度的微小变化,以及地震解释工作中孔隙度的预测存在微小偏差,都会引起地震反射特征的变化,可能造成储层含油气变化的假象,给油气检测带来陷阱。
水力压裂微地震监测资料处理解释的核心是微震事件反演定位,基于微震事件准确定位的裂缝成像结果可以为评价压裂施工效果、调整压裂设计和确定致密油气藏的开发方案等提供有效指导。为此,基于前人的研究成果,提出了改进的微震事件反演重定位方法。采取将常规的极化分析约束与空间约束相结合的思路,先对微震事件进行带极化分析约束的常规反演定位,再将走时残差目标函数加入空间约束项,对常规反演结果进行重定位。将常规方法和改进的方法应用于实际资料的微震事件反演定位并作裂缝成像,分别对压裂井中目的层段裂缝发育的走向、倾角、大小进行了描述,分析对比两种方法解释的裂缝形态,改进方法的成像结果成窄带状,收敛效果更好。
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