研究储层岩石压裂过程中所产生的信号特征,能够分析岩石压裂过程中的裂纹演化特征。对不同类型的储层岩石进行单轴受压破坏全过程的声发射实验,结合声发射信号振幅、上升时间及持续时间的累积频度和离散频度分形b值分析,研究了声发射信号在岩石破坏全过程中的变化规律。研究结果表明:①不同类型的岩石受其内部结构特征的影响,应力、应变状态有显著差异,声发射参数分形b值在不同的应力加载阶段分布特征有明显的差异;②振幅、上升时间以及持续时间的分形b值在储层岩石加载的不同阶段表现出明显的规律性。室内试验结果和现场微地震研究结果都表明,分形b值的研究对于致密储层水压致裂过程中的裂纹演化研究具有一定的指导意义。
采用曲线网格有限差分方法研究了瑞雷面波通过起伏地形时的传播特性。讨论了地形的凹凸、高(深)度、跨度等因素对面波波形、能量、频散等参数的影响。平缓地形对面波影响较小,而地形起伏较大时,则会产生严重的散射现象。地形起伏对面波有滤波效应,在频谱上会出现陷波点,陷波点频率随地形的高度与跨度变化。另外,曲线网格有限差分方法适应较复杂地形模型的地震波场数值模拟,可以应用于实际复杂地形的地震波场响应特征模拟与分析。
模数(Analog/Digital,A/D)转换器是地震仪中的一个重要装置,用于将模拟电信号转换成数字信号,该转换器的参数设计基于人们对地震勘探中信号与噪声特性的认识。根据噪声与地震采集系统(检波器+地震仪)的关系对噪声类型进行了划分,标定了不同类型噪声的强度与模数转换位数之间的关系。在此基础上,根据模数转换原理计算了定点32位、24位A/D转换以及浮点15位A/D转换在无噪声和有噪声时的频谱。数值模拟结果证明,目前广泛采用的24位定点A/D转换器适用于当前地震勘探信号,32位定点A/D转换和15位浮点A/D转换对地震数据信噪比的提高并没有太大帮助;在噪声压制技术取得较大进步,将噪声再衰减-30～-40〖KG*9〗dB之前,扩大A/D转换器的动态范围不会显著提高有效弱反射信号的识别能力。
被动源地震干涉能够从环境噪声中重建有用的地震响应,如面波甚至体波,以用于建立地下速度模型。但由于环境噪声源具有随机分布的特征,记录混沌而杂乱无序,如何进行资料预处理并从中重建地震响应是一件具有挑战性的工作。为此,针对地表噪声源记录特点以及噪声源分布不均匀而导致重建因果格林函数与逆时格林函数不相等等问题,提出了振幅规则化和求和虚源道集构建方法,显著改善和增强了重构地震响应中的面波信号。利用高铁线附近采集的环境噪声数据,进行了地震响应重建试验,结果表明:振幅规则化和求和虚源道集构建方法能有效地从环境噪声中恢复直达波和面波响应,可进一步用于走时层析成像和面波反演以及近地表纵波和横波速度模型的建立。
基于压缩感知技术的地震数据字典重建算法在训练字典时耗时较长,基于压缩感知技术的稀疏变换重建算法对稀疏基的要求较高,权衡信噪比和时间,采用目前已应用于地震数据重建的Contourlet稀疏基,提出了一种基于压缩感知技术和Contourlet变换的地震数据重建方法。首先根据设计的测量矩阵,在Contourlet域中采用快速迭代收缩阈值算法(Fast Iterative Shrinkage-Thresholding Algorithm,FISTA)重建缺失的稀疏系数,然后进行Contourlet反变换完成地震数据的缺失重建。合成数据和实际地震数据测试结果表明,基于压缩感知技术的Contourlet变换能够很好地完成地震数据的缺失重建;与压缩感知技术中常用的短时傅里叶变换和小波变换方法相比,基于压缩感知的Contourlet变换重建结果信噪比更高,并且增加的耗时有限,在可以接受的范围之内。
提出了一种基于速度加权叠加和AVO分析的CMP道集外推与内插方法,通过多道信号的叠加速度扫描和加权叠加,计算插值道中的反射信号,利用AVO分析技术获得反射波同相轴的道间振幅变化规律,以此对重建地震道进行振幅校正。该方法在重建地震记录缺失道的同时,充分考虑了地震信号的动力学特征,从而使重建的地震信号在一定程度上保持了实际地震信号的相对振幅关系。应用上述方法对理论模型和实际地震资料进行了处理试验,结果表明,无论是对一次波还是多次波,该方法均可实现缺失地震道的高精度重建。
基于倾角测井得到的井口附近高精度倾角数据,提出了一种井震融合的平面波分解地层倾角计算方法。在有倾角测井的探区,根据Tikhonov正则化的思想在平面波分解滤波器中引入地层倾角测井数据约束,井震融合计算空间任意点的地层视倾角,通过三角变换将视倾角转化为真倾角和真倾向。理论模型测试及实际资料应用结果表明,该方法估计的地层倾角和地层厚度转换结果比常规平面波分解计算得到的结果更精确,具有一定的实际应用价值与推广意义。
深层油气藏勘探是目前油气勘探的热点之一,但是由于缺乏高质量的大角度地震道集数据,基于叠前地震反演的储层流体识别难以有效实施。为此,从Zoeppritz方程的近似方程出发,结合弹性参数间的岩石物理关系,推导了包含Gassmann流体项和剪切模量项的两项地震反射系数近似方程。利用模型试验证明了该方程的精度与三项方程相当,可以用于叠前地震反演。在贝叶斯反演理论框架下,基于该近似方程建立了不需要大角度地震数据的概率化叠前地震反演方法,用于直接反演Gassmann流体项,并进行储层流体识别。模型试算结果表明,该方法具有较高的准确度和稳定性;实际资料应用结果表明,该方法具有一定的实用性。
为了解决常规各向同性介质三参数反演方程难以满足各向异性介质四参数反演的问题,同时也为了解决难以获取测井各向异性信息的问题,建立了基于零约束的各向异性梯度四参数反演方程,提出了裂缝型储层预测的各向异性梯度反演反法。首先根据贝叶斯理论建立各向异性梯度四参数反演目标函数;然后将待反演参数零约束项加入到目标函数中,得到基于零约束的各向异性梯度四参数反演方程;求解该反演方程,得到各向异性梯度最大似然解,据此预测裂缝型储层。实际资料应用结果表明,该方法反演的各向异性梯度异常与钻井的裂缝发育区位置吻合,说明基于零约束的各向异性梯度四参数反演方法可以为裂缝型储层预测提供有效的技术支撑。
直接利用地震资料进行含油气性检测在海洋深水油气勘探中尤为重要,但是利用单一属性或参数进行油气检测存在多解性和不确定性。以赤道几内亚深水沉积目标为例,基于部分叠加角道集,利用振幅属性、频率属性、分频技术、波形分类技术以及远道叠加数据与近道叠加数据交会分析等技术手段进行综合油气检测,预测了油气分布范围,预测结果与钻井结果以及已知的油气水分布吻合较好,有效排除了“假亮点”等非含气目标,提高了烃类检测的精度和可靠程度,取得了良好的应用效果,同时形成了一套适合海洋深水沉积储层烃类检测的方法和流程。
松辽盆地北部齐家地区青山口组钻遇致密砂岩油,但储集层岩石的矿物组成复杂、物性差,薄互层砂泥岩声阻抗叠置,井间薄储层地震预测因此难以开展,进而制约了致密油“甜点”区优选和水平井目标钻探的优化设计。针对上述问题,通过岩心声学测试及测井资料岩石物理分析,建立了适用于研究区地质特点的岩石物理模型,明确了不同岩性和“甜点”在纵波阻抗-纵横波速度比岩石物理解释图版中的弹性参数特征,为叠前反演统计分析和储层解释提供了基础资料。基于岩石物理分析,将叠前AVO反演和地质统计学建模相结合,采用高分辨率叠前地质统计学反演技术进行了致密薄储层预测及水平井优化设计,部署实施的5口水平井油砂钻遇率平均95%以上,表明基于地震岩石物理分析的叠前地质统计学反演技术是致密薄储层预测的有效手段。
多波联合反演是多波地震勘探的重要环节之一。从多波联合反演的基本原理出发,研究了该方法的特点及技术流程,并将该技术应用于SC盆地PLN地区某工区多波资料处理。首先对参与反演的子波提取方法进行了对比与选择;然后利用近、中、远3个角度域的子波进行连井线和全工区数据反演;最后利用该地区速度与孔隙度、速度与含气饱和度拟合公式得到孔隙度和含气饱和度预测结果。对多波联合反演与单一纵波反演在有效储层预测方面的实际应用效果进行了对比,结果表明,多波联合反演可以增加对反演结果的约束条件,降低单一纵波反演的多解性,提高反演精度,对储层的识别更加客观可靠,可以有效提高油气储层预测的准确性。
松辽盆地龙凤山气田营城组发育河流相致密砂岩储层,主力气层营Ⅳ砂组具有孔渗低、单砂体薄(3～5m)、非均质性强、弹性参数差异小等特点,优质储层识别和预测难度大。基于研究区岩样测试和岩石物理分析,优选致密含气砂岩的敏感弹性参数组合;通过叠前道集振幅恢复处理和叠前地质统计反演获取高分辨率的敏感弹性参数体,并利用贝叶斯分类方法识别致密含气砂岩。识别结果与实钻井结果吻合度较高,提高了薄层致密含气砂岩的预测精度,为后期开发井位部署提供了有效的技术支撑。
深海低阻热液硫化物矿海洋可控源电磁法勘探主要采用时间域海底中心回线或重叠回线装置。以往对不同海洋电磁勘探装置探测能力的对比研究主要针对海底高阻油气藏目标体,而对于深海低阻目标体探测能力的讨论和分析较少。为此,研究对比了频率域和时间域深拖拽发射-接收装置对深海低阻目标体的探测能力,通过计算典型深水域三维低阻目标体模型的电场响应、归一化电场响应和空间中电场分布特点,分析了两种不同海洋电磁方法的应用效果,得到以下结论：①频率域和时间域深拖拽发射-接收装置均能探测到深海三维低阻目标体的电场异常;②对于典型的深海低阻目标体,频率域电磁法的异常幅值大于时间域电磁法。
根据大地电磁噪声的特点和独立分量分析(ICA)中M-FastICA算法的优良性能,结合小波分析和盲源分离的相关理论,提出了一种改进的独立分量分析去噪方法。首先对观测信号进行多尺度小波分解,使信号从单道变成多道,以满足独立分量分析对观测信号的数目需求;然后采用M-FastICA算法对小波分解提取的多层高频分量进行独立分量分析以提取有效独立分量和特定独立分量;引入动态自适应因子来限制特定独立分量的权重以减小观测信号信噪比对去噪效果的影响;最后由小波低频分量和M-FastICA算法提取的两种独立分量共同构成恢复信号。模拟信号仿真实验表明,该方法的去噪性能优于传统小波阈值去噪方法。将该方法应用于实际大地电磁观测资料的去噪处理,无论是视电阻率曲线还是相位曲线,都比去噪前更加光滑和稳定,说明改进的独立分量分析算法能有效地去除大地电磁噪声。
阻尼最小二乘反演的方法总会得到一个最终迭代方程,该方程系数矩阵的特征值对反演结果有重要影响:小特征值相对大特征值对模型修正量的贡献更大,能够得到更高的分辨率,但同时更加不稳定。为此,以一维层状介质的大地电磁阻尼最小二乘反演为基础,采用特定单位的电阻率参数和层厚参数进行运算,同时改进阻尼因子的自适应调节方法,可以巧妙地利用小特征值能提高模型空间分辨率的特点,得到一种改进的阻尼最小二乘反演方法,并与传统阻尼最小二乘法进行了对比。合成数据测试结果表明,该方法能够得到电性陡变的反演模型,弥补了平滑模型反演不能有效识别电性突变界面的不足,对电性变化较为剧烈的地电结构的识别具有较好效果,分辨率有一定提高。
在系统调研Radon变换及其各种改进方法、应用效果的基础上,对目前Radon变换的研究成果进行了总结。首先,详细介绍了Radon变换基本原理及适用性,重点介绍了在Radon变换中采用稀疏正则化约束提高分辨率、在受限模型空间中求解提高计算效率的一些具体应用与改进;其次对Radon变换在地震矢量数据处理中的应用进行了概要介绍。调研发现Radon变换在地震矢量场处理中的应用仍处于探索阶段,如何获得最佳的处理效果并保持其矢量场特性是Radon变换应用的发展方向,针对多分量地震数据,研发或改进现有的Radon变换方法使其适用于多分量矢量地震数据的处理将是以后该领域攻关的重点方向之一。
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