为提高基于声波方程的多参数反演精度,研究了基于波动方程转换的多参数全波形反演方法,实现了基于声波方程的速度、密度、阻抗三参数全波形反演。首先利用阻抗速度方程实现低波数速度模型和阻抗模型的全波形反演建模;将该低波数速度模型作为初始速度模型,经过声波方程转换再利用速度密度方程实现从低波数到高波数的递进式速度反演和密度反演。同时通过加德纳经验公式的约束提高了密度反演的稳定性和精度。利用Overthrust模型数据进行测试,分别实现了主频10Hz和30Hz地震数据三参数全波形反演,结果表明主频30Hz地震数据全波形反演结果能够精细刻画起伏构造形态,且断层边界清晰,断面干脆,为精细地震勘探提供了更加可靠的速度和阻抗。
随着中国西部复杂山地油气勘探程度的不断深入,真地表叠前深度偏移技术的重要性不断提升,但该技术的应用效果不理想,除整体速度模型精度不够的固有因素外,近地表速度模型与时间域静校正的关系、层析成像方法和偏移策略也是影响真地表叠前深度偏移应用的关键因素。针对这种情况,分析了目前叠前深度偏移处理中地表圆滑偏移基准面与浅层速度建模存在的问题,提出了适合复杂山地的真地表浅层速度建模技术。首先通过微测井约束回折波分层层析反演建立准确的深度域近地表速度模型,避免时间域静校正对实际地震波场的改造;然后在井控地质导向约束下,通过包含高精度旅行时算法的各向异性多方位层析反演迭代,使得浅层以及中、深层深度偏移速度模型更准确;最后利用TTI逆时偏移实现真地表叠前深度偏移。该技术的核心思想包括微测井约束下的初至回折波层析反演、真地表偏移基准面选取和数据校正的综合应用。实际复杂山地地震资料应用结果表明,该技术有效提高了速度模型精度,提高了断裂及构造成像质量,较好地解决了井震深度误差,为复杂山地油气勘探提供了有效的技术支撑。
地面微震监测资料的信噪比往往很低,从中识别微震事件和拾取微震到时数据仍然是个难题。当不同道的微震存在初至极性反转时,常用的多道微震记录波形相似系数函数会导致微震事件的识别与拾取遗漏。为此,提出一种适于存在极性反转的微震初至到时拾取方法。利用所有道两两之间的互相关函数最大幅值对应的延时数据,求取各道微震事件的相对到时;用各道的相对到时对微震事件初至到时进行时差校正后,利用相邻道零延迟相乘再叠加得到参考道,并用长短时窗能量均值比(STA/LTA)算法确定参考道上微震初至到时;最后,将各道的微震相对到时分别与参考道初至到时相加得到各道微震的绝对到时。合成数据和实际资料的处理结果表明,利用相邻道零延迟相乘能有效克服初至极性反转对微震识别和初至拾取带来的不利影响,为微震事件识别和到时拾取提供信噪比较高的参考道,提高了微震事件识别和初至到时拾取的精度。
针对水力压裂微地震监测信号信噪比普遍偏低,难以准确拾取初至的问题,提出了一种基于特征函数构建的峰度和小波多尺度分解的P震相初至精确拾取方法。首先利用小波多尺度分解法提取低信噪比微地震数据的主成分,进而构建针对主成分数据的特征函数,并计算该特征函数序列的峰度值,最终将峰度曲线的全局最大斜率定义为P震相的初至。与传统峰度法、小波分解和高阶统计量联合方法相比,该方法能够显著减小拾取误差。将该方法应用于不同信噪比的模拟微地震数据的P震相初至拾取,结果表明:其拾取误差为0.0302×10-3～1.3002×10-3 s,同时,相比于小波分解与高阶统计量联合方法,其计算效率稍有提高。将该方法应用于实测微地震数据的P震相初至拾取的结果表明,与人工拾取和传统峰度法相比,拾取结果更接近于人工拾取结果,具有更高的准确率。
随机噪声是影响地震资料信噪比的主要噪声之一,在地震资料处理中,随机噪声的压制效果直接影响地震勘探成果的可靠性。分析认为,目前最常用的f-x域随机噪声压制方法会损失部分有效信号,特别是存在断层时,f-x域随机噪声压制方法的应用会使断层成像模糊。通常只能采取人工解释断层位置后,再进行非断层区噪声压制以保证断层信息不受损失,工作效率低,效果受人工解释的精度影响较大。为此,提出了一种智能化断层保护的随机噪声压制方法,该方法基于断层与连续介质的基本差异,设计双向预测算子和断层位置自动识别方法,然后在压制随机噪声的同时自动进行断层的加权保护,从而大大减少了传统f-x域随机噪声压制方法的断层模糊效应,并且无需人工解释断层位置,实现了智能化的断层保护机制和随机噪声压制效果。模型数据和实际地震资料测试结果表明:所提方法能够在压制随机噪声的同时自动保护有效信号,使断层清晰成像,从而提高了成果资料的可靠性。
在粘声介质逆时偏移成像方法中,只要改变振幅衰减项的符号就可以从理论上进行衰减补偿,但是由于振幅补偿时间算子的补偿比例随着波数增加而呈自然指数级增长,因而使得高频成分伴随高频噪声被过度补偿,影响了最终成像结果的精度。基于预测校正策略,提出了一种正则化形式的稳定传播的粘声逆时偏移成像方法,推导出了一阶形式的稳定粘声补偿波动方程,用于震源波场与检波点波场的补偿延拓,该方程同时考虑了因地层吸收而导致的振幅衰减与相位频散的特性。分别利用水平层状模型以及局部Marmousi模型进行了方法测试,结果表明,提出的方法不仅可以有效补偿因地层吸收而衰减的能量,对成像结果的频带特征也有良好的展宽与恢复。相对于不考虑粘性特征的逆时偏移结果,该方法的成像结果中深层构造的刻画更加清晰;与采用仅考虑振幅衰减补偿方程的成像结果相比,该方法的成像结果中同相轴的位置更加准确,其深层构造的分辨率与可信度也有了进一步提升。
二连盆地朝克乌拉凹陷是白垩系沉积盆地,油气资源丰富。由于岩浆多期次喷发,新生界巨厚火成岩广泛分布于近地表,火成岩表面粗糙、成不规则块状,内部多孔,分布零散、破碎,其间有第四系黄土不同程度填充,地震勘探激发接收条件极差,地震资料反射能量弱、信噪比低、成像困难。针对这一问题,对地震波在近地表的传播过程进行了分析,认为表层不规则火成岩散射和巨厚火成岩屏蔽作用是造成这一问题的主要原因,严重的静校正问题进一步影响了本区目的层的成像效果。为此提出了一套以高精度可控震源低频激发、宽线、长排列、高覆盖接收为主的地震资料采集技术和以综合静校正、多域去噪和基于散射波理论的高精度速度分析为主的处理方法。应用后,新采集的地震数据主要目的层反射波清楚,地质现象清晰,新剖面较老剖面成像质量有很大提高,满足了油田勘探需要。
针对碳酸盐岩储层普遍存在的非均质性特征,采用地震相控非线性反演技术进行储层预测,以进一步提高地震预测精度。考虑到非线性最优化理论 综合了约束反演与模型反演的优点,因此,首先将标准化或重构之后的测井资料与地震信息相结合,构建地震道与波阻抗关系的目标函数,然后在精确的层序地层格架和地震相模型控制下,从井旁道出发逐道外推,最后将每次得到的结果作为下一道反演的初始模型,展开迭代反演。其核心思想是将地质研究成果与地震反演相结合,使地震反演结果具有明确的地质意义和较高的可靠性。地震相控非线性反演技术在南大西洋S盆地的L油田盐下微生物灰岩储层地震预测的应用结果表明,该技术提高了复杂碳酸盐岩储层的地震预测精度,为盐下碳酸盐岩油气藏的勘探开发提供了可靠的依据。
针对裂缝预测问题,可以通过建立二维随机介质小尺度等效裂缝模型研究碳酸盐岩地层中裂缝的地震响应特征,从而为碳酸盐岩地层裂缝地震预测提供依据。采用指数型椭圆自相关函数随机介质模型建立等效裂缝模型(x、z方向的自相关长度分别为0.5m,1~15m),对其进行波动方程正演模拟得到包含绕射波的零偏移距地震剖面,利用叠后逆时偏移方法分析等效裂缝模型的地震响应特征。当纵向分辨率足够高时(主频100Hz),纵向3m规模的等效裂缝在零偏移距地震剖面上有响应,呈现“扁圆”状杂乱反射特征;当纵向分辨率较小时(主频30Hz),横向累计40m、纵向10m规模等效裂缝在零偏移距地震剖面上有响应,呈现“短轴”状杂乱地震反射特征。裂缝密度大小与叠加振幅呈正相关关系。这些认识对指导包括小规模缝洞储层在内的裂缝型储层地震预测具有重要的意义。
川西彭州地区三叠系雷口坡组雷四上亚段潮坪相薄储层识别难度极大。围绕如何从复合地震强反射中区分并识别上、下两套储层面临的地球物理难题,采用先“分”后“合”的研究思路,基于实际地层结构及不同储层叠加样式建立正演模型,利用全波场波动方程正演模拟技术,剖析了不同主频条件下薄储层的地震响应特征,通过波形差异化分析,从复合地震响应中“剥离”出了两套储层所引起的地震响应特征及变化规律,明确了两套储层在不同频带下的地震识别标志和识别方法,为该区强反射界面干扰下两套薄互层储层辨识机理分析及精准预测奠定了基础。基于不同频带下薄储层辨识机理的分析结果,定性预测了薄储层平面展布,提出了深层潮坪相薄储层识别和预测难题的解决方案,为该区地震资料品质评价、面向薄储层的地震采集技术设计、地震资料处理及薄储层预测提供了依据和指导。
核磁共振测井是一种能够进行流体识别的重要测量手段,岩石的润湿性对其具有重要影响。鄂尔多斯延长组长8段致密砂岩储层孔隙度低,渗透率差,为弱油润湿性,现有的核磁共振测井流体判别方法难以适用,解释符合率偏低。考虑润湿性因素的影响,研究了水湿、油湿以及混合润湿条件下的核磁共振驰豫机理,利用数值模拟计算了不同润湿性条件下核磁共振响应特征。分析发现,核磁共振差谱几何均值与有效孔隙度差对流体敏感,用这两个参数构建的交会图能有效区分油层和水层,利用核磁共振测井数据和构建的图版实现了储层流体类型的识别。应用实例表明,该方法能有效实现致密砂岩油润湿储层的流体识别,弥补了现有核磁共振差谱分析判识油润湿储层流体类型的不足。
随着油气勘探开发的不断深化,越来越多的复杂储层类型成为主要勘探目标,然而随着勘探难度的增加,储层钻遇率大幅下降,严重制约了油气勘探开发的进步。为了更准确地预测钻头前方地质目标的位置和物性信息,概要介绍了基于VSP的地震地质导向方法,并对单一速度控制的地震地质导向方法进行了改进,提出了多参数井控约束的地震地质导向方法,利用模型数据正演和成像试验证明了方法的可靠性。该方法有助于得到更准确的地震重新偏移数据,对目标体的刻画更加精细。同时为了更好地提升作业效率,探索开发了安装于钻头上的地震信号采集仪器并进行了测试研究,测试结果表明,新仪器性能稳定、记录数据品质较高,预期可以应用于一些井况复杂且时效性高的研究项目,可对现有方法起到良好的补充作用。最后结合在不同探区的大量生产试验,对不同VSP激发源和不同记录仪器的地震地质导向方法进行了分类和优选研究,总结了地震地质导向系列方法在提升储层钻遇率、降低作业风险等方面的实际应用效果。
东营凹陷深部储层埋深大、储层薄,为干燥环境下沉积的红层,采用常规储层描述与预测方法难以取得好的效果。在流度属性表征方法计算公式详细推导和流度属性本质含义解剖的基础上,根据研究区岩石物理参数和流体置换的特征,建立了含油层和干层的理论模型,发现将储层主频作为优势频率提取的流度属性,具有很好的有利储层识别度,含油砂体的流度属性能量团比干层及其它地层的能量要强。对东营凹陷深部实际三维工区数据进行目标处理,过井剖面的有利储层得到很好展示;沿层流度属性切片,其储层厚度、储层流体类型及其分布范围与井点图吻合度很高,进一步验证了方法的有效性。研究成果拓展了流度属性的应用范围(以往仅局限于低频),也为深部储层预测开辟了一条新的途径,具有重要的理论意义和较好的推广价值。
针对塔河油田外围地区深层碳酸盐岩缝洞储层流体识别的问题,首先基于实际测井数据,通过井旁地震道集分析与岩石物理建模,分析了研究区地震AVO反射特征,在此基础上开展了AVO截距梯度积(P×G)属性分析、频变AVO反演、流体因子反演等方法试验,通过测井数据交汇、井旁地震道反演、地震与测井解释综合分析等综合评价,评价了采用AVO属性分析、频变AVO反演流体因子反演等单一方法识别本区目标储层流体具有一定的效果;然后,基于最小二乘方法以测井、钻井解释结果(漏失、油气解释成果)作为期望输出数据,通过求解超定方程组,给3种地震属性赋予不同权值,获得研究区缝洞储层油气综合识别结果,提高了碳酸盐岩缝洞储层含油气性识别可靠性;最后,在多数据融合及阈值判定的基础上,对工区每一口井位置的异常体积进行统计,将统计结果与井稳产日产量进行对比分析,结果表明,两者相关系数达到0.77,实现了缝洞储层流体定量识别。建立了应用流程,分析了方法应用关键参数。研究结果证明了叠前地震流体识别技术在碳酸盐岩缝洞型储层中流体识别的有效性,为类似地区流体识别提供了依据。
井间是剩余油的主要分布区域,为探测井间剩余油,提高采收率,提出了基于全空间几何因子的瞬变电磁井间勘探方法。在本井使用线圈发射、邻井使用线圈接收,根据瞬变电磁场理论,在阶跃信号的激励下发射线圈在地层中激发出沿圆周方向的闭合瞬变电场,该电场在导电地层中产生与地层电导率呈正比的涡流。由Doll地层环模型可知,地层中的涡流在空间任意点激发得到与地层电导率成正比的二次场响应信号(有用信号),并可表示为空间各点电导率的加权平均值,其权重即为井间瞬变电磁勘探的全空间几何因子;全空间几何因子集中分布在发射线圈和接收线圈附近,其它区域分布较少,在发射线圈和接收线圈两侧呈现不同的极性;对瞬变电磁响应与地层电导率、井间距和源距的变化规律研究可知,瞬变电磁井间勘探有用信号随着地层电导率的增大而增大,随着井间距的增加单调减小,在发射线圈和接收线圈处于同一深度时该响应信号幅度最大。
复电阻率/电导率是电磁勘探描述地下岩石电性的重要参数之一,但地层条件下(高温、高压环境)的岩石电导率会发生显著变化。为研究页岩复电导率在温度、压力作用下的变化规律,根据电导模型及界面双电层等理论建立了页岩电导率频散模型,推导了岩石电导率随地层深度变化的关系。并通过一组页岩模拟地层环境的复电导率,结合模型和数据拟合确定了该组页岩的模型参数,建立了研究靶区页岩随地层温度、压力变化的电导率模型。提出了岩石特征孔隙度,可用于预测岩石电导率随深度变化的趋势。综合理论分析和实验结果认为,随地层压力和温度变化的电导率模型可以有效提高实验数据对实际地层的适用性,理论模型对页岩的实验数据具有较高的拟合度,也为该模型应用于其它岩性或地区提供了实验基础。
地球介质的大地电磁响应是电磁感应和激电效应的综合反应,传统的大地电磁正反演理论是基于电性各向同性和无极化效应的假设,而地球内部介质的电性各向异性现象和激发极化(IP)效应普遍存在,因此有必要研究含IP效应的各向异性地层条件下电磁场的响应特征。从Maxwell方程出发,推导出了二维倾斜各向异性地层条件下大地电磁场的响应,得到了一组TE和TM解耦的偏微分方程,利用Galerkin加权余量法形成大型稀疏有限元方程,采用不完全LU分解预条件因子的稳定双共轭梯度法对有限元方程进行求解。通过与1D各向异性结果的对比,验证了本文算法的可靠性。对设计的含IP效应的二维各向异性地电模型的计算发现,无论是视电阻率还是相位曲线均对地电体的电性各向异性特征表现敏感;IP效应对大地电磁场同样存在着不可忽视的影响,因此在激发极化或者各向异性特征突出的地区,应该考虑使用含IP效应或各向异性的地电模型进行大地电磁资料的处理与解释。研究结果对于指导频率域电磁方法的野外勘探,提高大地电磁资料的解释水平与应用效果都具有重要意义。
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