随着塔里木盆地缝洞型碳酸盐岩精细勘探的不断发展,迫切需要高信噪比、高分辨率的地震资料。在塔里木油田哈拉哈塘X工区进行了陆上单点高密度地震采集试验,实现了超万道全数字单点检波器接收高密度三维地震采集,提高了采集数据的连续性和均匀性,且在施工前建立了精细表层结构模型,保证了采集数据质量。本次地震处理更加有针对性，基于面波反演的地滚波压制技术和非规则相干噪声压制技术有效地解决了高密度地震数据的去噪问题;稳健地表一致性反褶积技术更好地解决了低信噪比的反褶积问题,还可以提高大数据的计算效率;炮检距向量片(OVT)域数据规则化技术解决了单次覆盖剖面的空道问题,进一步提高了地震数据的空间一致性;深度域精细速度建模保证了碳酸盐岩缝洞型储层的精确成像。单点高密度地震采集、处理一体化研究大幅度提高了研究区的地震资料质量,获得了高信噪比、高分辨率的最终成果数据,为缝洞型碳酸盐岩储层的勘探开发奠定了良好的基础。
针对垂直横向各向同性(VTI)介质声波波动方程的特点,研究了VTI介质非分裂式完全匹配层(Unsplit perfectly matched layer,UPML)吸收边界条件。首先从VTI介质波场传播稳定性和减少伪横波噪声的角度对常见的几种VTI介质声波波动方程进行了归纳和对比,发现VTI介质声波近似方程更适用于VTI介质情形。然后以VTI介质声波近似二阶波动方程为基础,推导出UPML波动方程,并给出求解该波动方程的具体数值实现方法。数值模拟结果表明,UPML吸收边界条件能达到很好的人工边界反射吸收效果,相比于优化海绵吸收边界条件,其人工边界反射吸收效果明显提高。
完全匹配层(perfectly matched layer,PML)是一种高效的吸收边界条件,对体波和面波都有非常好的吸收效果,被广泛应用于弹性波数值模拟。针对二维弹性动力学问题,基于PML最大反射系数的理论推导,对PML衰减函数中的参数取值进行了优化分析。首先基于复伸展坐标变换,给出了一种适用于二阶弹性波动方程的非分裂吸收边界条件;然后通过求解平面P-SV波的波数,得到了非分裂完全匹配层反射系数的解析表达式;最后采用COLLINO给出的衰减函数形式,令PML最大反射系数为最小,得到了衰减函数中PML的厚度、理论反射系数以及最大反射系数之间的相互关系。通过数值算例分析了PML最大反射系数的变化规律,为PML参数的选择和优化提供了理论依据。
背景速度是决定地震波传播的关键因素,是进一步反演速度场中高频成分的基础。针对反射波反射角孔径较小,通常只用于恢复速度场短波长分量的问题,重新推导了反射波场对背景速度的Fréchet导数,得到反射波路径,利用反偏移算子从背景速度场中获取反射波信息,以数据域反射波互相关函数作为目标泛函进行反演,实现了利用反射波信息来反演速度场的低波数成分的目的。该方法降低了波形反演对波动方程的依赖程度,从而能更好地克服局部极值问题。模型试算结果表明,该方法能够提高反演的稳定性。
基于常规双曲Radon变换进行叠前地震数据重建时,即使分辨率很高也难以得到准确的中远偏移距数据,因为地震信号同相轴在偏移距较远时已经不再满足双曲线假设。提出基于各向异性Radon变换,即由偏移距、慢度、非椭圆率三参数控制的各向异性Radon变换进行叠前地震数据重建的方法,考虑了偏移距较远时地震数据的非双曲线同相轴,通过稀疏约束控制Radon变换提高了地震数据的重建精度。针对时变Radon变换耗时较长的问题,在算子求解过程中采用快速迭代软阈值算法(Fast iterative shrinkage-thresholding algorithm,FISTA)加快了收敛速度,提高了计算效率。模拟数据和实际数据的应用结果表明,各向异性Radon变换方法在提高数据重建准确度和计算效率方面效果良好。
水层多次波是海底电缆(OBC)地震数据中发育最多、能量最强的多次波,尤其是在水深小于100 m的浅水区,其对数据品质影响很大。提出了一种浅水区OBC地震数据水层多次波压制技术,该技术使用水体模型驱动,在τ-p域进行波场延拓,模拟出OBC地震数据的水层多次波模型,然后采用多道均衡匹配滤波技术对多次波模型和地震数据进行匹配,最后从地震数据中减掉多次波。分别使用理论模型和实际OBC地震数据进行验证,结果证明该技术能有效压制浅水区OBC地震数据水层多次波,提高OBC地震数据的品质。
准噶尔盆地腹部沙漠区由于地表高程变化大,低、降速层速度和低、降速带底界速度横向不稳定,容易引起叠加剖面的静校正长波长问题,造成构造形态畸变。为解决准噶尔盆地腹部沙漠区长波长静校正问题,从沙漠区的近地表结构研究入手,分析了地震剖面中存在中、长波长静校正问题的原因。试验对比了分层建模法和初至折射法静校正的效果,指出了这两种静校正方法的优、缺点,并提出了静校正量分解与融合的互补方法。此方法有效解决了准噶尔盆地腹部沙漠区长波长静校正问题,消除了地震叠加成像中的构造形态扭曲现象，在实际应用中取得了良好的效果。
川西北剑阁地区二叠系长兴组生物礁储层具有埋深大、非均质性强、气水关系复杂、地震反射多变和勘探难度大等特点。岩心观察结果表明,生物礁呈多期发育特征,优质储层多发育于晚期礁盖白云岩中。利用钻井及测录井等资料,建立精细地质模型,通过地震正演模拟,总结出剑阁地区长兴组生物礁及礁储层的地震响应特征,分析不同礁储层发育条件对地震响应的影响,从而建立了研究区生物礁及礁储层地震识别模式,认为储层厚度及储层纵向发育位置是影响生物礁地震反射模式的重要因素。采用地质-地震紧密结合的研究思路为四川盆地礁滩气藏地震勘探提供理论依据。
塔中东部断裂带发育北北东(NNE)、北东东(NEE)和北西西(NWW)向3组直立走滑断裂,断穿了寒武系—石炭系地层,具有明显上拱或下弯地震反射特征。三维地震资料精细解释发现,断裂带地层上拱下弯与断裂带厚度和两侧厚度差异之间存在一定的相关性,据此可以判断断裂古应力场性质。断裂带地层的下弯与张扭活动有关,与断裂带地层厚度的同生增大相对应;断裂带地层的上拱则与压扭活动有关,与断裂带地层厚度的同生减薄相对应。据此得出三组走滑断裂的活动期:NNE向断裂形成于晚奥陶世桑塔木组沉积期,经历了左行压扭—左行张扭—静止—张扭4个阶段;NEE和NWW向断裂均以共轭张扭性质开始于中寒武世,NWW向断裂在中寒武世以后停止活动,NEE向断裂则在良里塔格组沉积期停止活动。3组走滑断裂对奥陶系蓬莱坝组、鹰山组及一间房组碳酸盐岩中广泛分布热液岩溶储层的形成及油气聚集都有控制作用。
苏里格气田致密砂岩储层具有低孔、低渗、气水关系复杂等特点,利用常规测井资料进行流体识别难度较大。以阵列声波测井资料为基础,利用希尔伯特-黄(Hilbert-Huang)变换联合平滑伪魏格纳(Wigner-Ville)时频分布分别提取阵列声波测井信号的时间边缘和频率边缘特征,并研究与储层流体分布的关系。结果表明：气层和水层在时间边缘和频率边缘分布存在明显差异。在时间边缘分布特征上,气层能量最低,水层能量最高;在频率边缘分布特征上,气层和水层均有一定的频散,且水层能量高于气层能量;储层含气越多,信号衰减越严重。因此利用信号在时间分布和频率分布上的差异可以进行流体性质识别。
沁水盆地石炭—二叠系海陆过渡相致密砂岩气测异常极为普遍,具有致密气勘探、开发潜力,但目前该地层致密砂岩缺少Biot系数的相关研究。Biot系数(α)的准确预测对地震反演、压裂设计、出砂趋势预测、储层应力敏感性、井眼轨迹优化及井壁稳定性分析等方面均具有重要参考价值。为了弥补该不足,以海陆过渡相致密砂岩储层为研究对象,结合Gassman-Biot-Geertsma方程,提出基于自适应方法的Biot系数预测方法。研究结果表明,利用自适应方法能有效提取目的层致密砂岩的基质矿物体积模量(Ko)和干岩石体积模量(Kd)。Ko与Kd均与纵波速度(vP)具有较好的正相关性。该致密砂岩的孔隙度φ平均值为4.11%,α平均值为0.179。α较低的原因与致密砂岩所经历的强压实及胶结作用相关。将提出的Biot系数预测新方法分别与孔隙度方法、声学参数方法及考虑孔隙空间变形3种方法进行了对比,结果表明,利用孔隙度和声学参数方法计算所获得的α与本文结果具有较好的对应关系,验证了本文方法的有效性。
凝灰质砂岩储层的岩石成分和孔隙结构复杂,物性变化大,准确计算出各成分的体积分数,特别是凝灰质的含量,是提高这类储层测井解释精度的关键。在求解此类问题时,传统测井解释方法中的简单矿物模型及其方程组解法容易出现不稳定的解或不合理的解释结果。为此,提出了一种基于萤火虫算法的最优化测井解释方法,结合岩石体积物理模型,应用于海拉尔盆地凝灰质砂岩储层解释。在综合考虑各种误差与约束条件的情况下,计算出了凝灰质含量、孔隙度等储层参数。计算结果与岩心数据吻合度较好,说明萤火虫算法可行,最优化测井解释的结果可靠。
以鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区上古生界泥质烃源岩为研究对象,利用该区70余口井的测井资料,在综合分析不同类型烃源岩测井曲线特征的基础上,利用ΔlogR技术对太原组和山西组山1段、山2段泥质烃源岩进行了识别和评价。研究区泥质烃源岩测井曲线表现为高自然伽马、高声波时差、高电阻率、高补偿中子和低密度特征。太原组泥质烃源岩南厚北薄,有机碳含量(CTOC)在西南部和中部的锦98井区、锦69井—锦90井区为高值区、东北部为低值区;山西组山1段泥质烃源岩南厚北薄,有机碳在中部、南部含量较高,而西部、北部含量较低;山西组山2段泥质烃源岩总体西南厚东北薄,有机碳含量相对较低,仅在锦94井区、锦48井区出现局部高值区。总体来看,杭锦旗地区上古生界太原组和山西组山1段、山2段泥质烃源岩可以作为该区有效的烃源岩,为天然气成藏提供物质基础。
为解决过套管电阻率测井中测量电极接触电阻的影响问题,以过套管电阻率测井的测量方式、仪器结构等为基础,提出了电极接触电阻测井响应数值模拟计算方法,给出了接触电阻、电表内阻与井壁电势测量值之间的关系。利用KAUFMAN传输线方法计算了金属套管壁的电势分布,利用该分布实现了电极接触电阻测井响应的定量计算。针对目前所使用的单极供电和双极供电2种过套管电阻率测井的测量方式，给出了电极接触电阻测井响应数值算例,结果表明:当任意一个测量电极存在接触电阻时都会引起测井曲线的较大变化,甚至还有可能会出现测井负异常,上、下电极所在的位置为测井曲线的奇异点,在电极附近有可能导致数倍或数十倍的测量误差;并且发现目前使用的2种测量方式的测井曲线存在较大差异,曲线奇异点的位置与测量方式有关。这些结果可用于过套管电阻率测井异常的考察、接触电阻的测井响应分析以及过套管电阻率测井解释等。
页岩脆性是评价页岩气储层的重要参素,因此,研究页岩矿物成分及其脆性评价方法意义重大。基于南方海相筇竹寺组和龙马溪组页岩露头标本,通过矿物成分鉴定和复电阻率测试分析,发现脆性矿物和黄铁矿(FeS2)含量高的页岩具有低阻高极化率的电性响应特征,表明利用激发极化参数(IP)进行储层脆性评价具有良好的物性基础。基于矿物成分定义了脆性指数(BI),分析研究了页岩的激电参数与黄铁矿和脆性指数的相关性,初步建立了电阻率以及极化率与脆性指数和黄铁矿含量的关系模型,提出了利用电性异常特征识别和评价页岩气储层的新思路。
大地电磁(MT)勘测方法因存在多种人文噪声使得某些频段受噪声影响显得更为明显,提出了一种基于频率切片小波变换时频分析的时频域MT信号去噪新方法。给出了方法原理和实现步骤,先对MT信号进行频率切片小波变换,得到全频带下的时频分布,在此基础上对时频谱进行时频阈值滤波和逆变换，重构分离出去噪后的MT信号。仿真实验和实测信号分析结果表明,该方法可有效消除大地电磁信号中的强噪声;去噪后计算的响应参数曲线的突变点得到了有效抑制,曲线变得平滑、连续。
根据采集方式的不同,随钻地震技术可分为钻头随钻地震和随钻VSP。钻头随钻地震采用钻头破岩时的振动作为震源,能量较弱,信噪比低,在深井、高斜度井、水平井、大位移井、使用PDC钻头、钻遇软岩层等情况下震源信号不佳,近年来应用逐渐减少。而在钻头上方安装水力脉冲冲击器使井底产生脉冲冲击和瞬时负压的方式,可增加震源信号的强度,提高随钻地震信号的信噪比。随钻VSP采用海面气枪震源或地面可控震源、炸药激发,井下地震检波器接收,泥浆脉冲遥测系统实时传输校验炮、初至波数据,实时更新随钻速度、压力模型,提高成像精度。与常规电缆VSP相比,随钻VSP在钻井过程的自然间隙,例如连接钻杆的过程中进行采集,不干扰钻井过程,避免电缆VSP在水平井、高斜度井等的操作风险,降低钻井成本。目前,随钻VSP技术日趋成熟,可实现钻头前准确的速度预测、地层压力预测和精细构造成像,从而预见性地指导钻井过程。针对新探区、钻前地层压力预测风险较大的地区、非常规油气藏、常规电缆VSP部署风险大的地区、复杂油气藏等在高精度构造成像、准确地层压力预测等方面的需求,开展随钻VSP技术应用研究具有现实意义,可降低钻井风险和成本,提高油气勘探开发效益。
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