匹配追踪作为一种自适应信号分析方法,由于其具有良好的地震数据稀疏表示特性,在地震资料处理及解释领域得到了越来越多的关注。匹配追踪技术有三大要素:匹配子波母函数、匹配子波库和匹配追踪分解算法。匹配追踪首先要构建匹配子波库或子波字典,其类型有超完备子波库、正交子波库和动态子波库。匹配子波母函数在早期用Gabor子波,现在常用Morlet子波和Ricker子波。匹配追踪分解算法是匹配追踪技术的核心,分为贪婪算法、正交匹配追踪算法、快速匹配追踪算法。在深入调研的基础上,梳理了地震匹配追踪分解与重构技术的发展历程及研究进展,系统阐述了匹配追踪技术的基本原理,剖析了匹配追踪技术的加速策略,并总结了匹配追踪技术在地震资料处理、解释领域的应用现状。理论及应用实例研究表明,地震匹配追踪技术算法灵活、应用效果良好,具有广阔的发展前景。
潜江凹陷潜江组地层盐间页岩层矿物类型复杂,相关的岩石物理建模研究较少,因此仅利用常规测井资料进行地层参数解释的难度较大,后期甜点预测存在风险。首先,选择合适的有监督的机器学习方法解决利用常规资料难以准确求解多种矿物含量的问题,具体如下:①将LithoScanner岩性成果作为样本数据进行训练及预测,并建立多个矿物含量的预测模型;②将随机森林算法作为研究区较为准确的机器学习方法,并将矿物含量预测结果用来直接约束测井评价模型进行优化求解;③得到的测井解释成果与实验室X衍射成果数据基本一致,说明了该机器学习方法用于解决研究区复杂岩性问题时的可行性和优势。然后,由实验室岩石物理测试分析确定盐间页岩层大部分岩石为各向同性介质,饱油条件下其速度存在较为明显的频散现象,考虑到盐间页岩层矿物类型多且主要发育矿物的含量相对均等,故将以多种矿物为骨架的自洽各向同性介质模型作为矿物和干岩石混合模型,结合Boris全频段流体置换模型,建立了研究区盐间页岩层岩石物理模型及建模流程。最后得到的模型预测结果和实际测井数据吻合度高,验证了模型的准确性和可靠性,也为潜江组页岩油“甜点”的地震预测提供了科学依据。
为提高低信噪比地震资料初至自动拾取的精度,提出了一种联合应用曲波变换与希尔伯特变换进行初至拾取的方法。首先采用基于Wrapping的快速离散曲波变换算法对检波点静校正和线性动校正后的炮域数据进行曲波变换,然后根据随机噪声和有效初至信号的曲波系数在不同尺度不同方向上的分布差异,设置合适的阈值对曲波系数进行“去噪”处理,最后将处理后的曲波系数进行反变换,获得压制随机噪声后的地震记录。利用希尔伯特变换计算各地震道的瞬时振幅,然后利用改进的瞬时强度比公式逐道计算给定的时窗内各采样点的瞬时强度比,最后根据瞬时强度比极大值确定单炮的初至时间。理论数据和实际资料处理结果表明,对于低信噪比地震资料,利用曲波变换法进行去噪后,数据的信噪比得到了提高。结合具有一定抗噪能力的改进型瞬时强度比初至拾取方法,可以有效地提高自动拾取初至的精度,减少人工修改错误初至的工作量,该方法具有一定的实用价值。
复杂地表条件工区的地震资料往往存在严重的剩余静校正问题,常用的剩余静校正方法一般要求准确拾取初至旅行时,但在面对低信噪比地震资料时,很可能耗费极高的人力时间成本进行手动初至拾取。发展了基于高阶累积量时间延迟估计的自动剩余静校正方法,采用高阶累积量和相干叠加的方法得到两点间的时延,再使用时延的组合得到炮检点的剩余静校正量。该方法的优势在于,互相关使用两道数据进行时延估计,只利用二维地震信息,而高阶累积量使用多道数据,利用三维地震数据信息增强有效信号;与互相关类方法相比,高阶累积量不再要求噪声为高斯分布,与实际地震资料的情况更加吻合,对背景噪声的压制效果更优;结合地震干涉法中相干叠加的思路进一步提高信号有效叠加次数和信噪比,保证获得稳定可靠的道间时延估计结果。该方法采用完全数据驱动,在面对海量低信噪比地震资料时,可有效避免初至拾取所需的高昂时间人力成本。合成数据实例验证了高阶累积量进行时延估计的良好抗噪性及计算剩余静校正量的有效性。将该方法应用于中国西部某地区实际低信噪比地震资料的处理,明显改善了同相轴的连续性,与基于初至拾取的剩余静校正方法相比,该方法降低了初至拾取所需的大量时间人力成本。
山前带“复杂地表、复杂地下”的双复杂地震地质条件给深度域速度建模带来很大困难,且影响了构造落实和储层预测的可靠性,为此提出了面向复杂山前带的平滑地表TTI各向异性速度建模技术流程。首先选取接近真实地表的小平滑地表面作为建模和成像的基准面,然后利用近地表回转波层析和中深层全局常速度填充延拓建立初始速度模型,避免了常规方法存在的近地表和中深层速度拼接问题,再通过VSP测井速度标定和一维成像道集正演,求取各向异性参数,建立面向山前带的TTI各向异性初始速度模型,最后采用层位控制的层析反演技术,提高山前带速度模型精度,实现速度快速收敛。西部某山前带工区实际资料处理结果表明,该流程较好地适应双复杂地质条件,可以更新各向异性参数模型,精细刻画出工区内近地表巨厚高速砾岩层和深部低速膏盐体,提高深层盐下构造成像质量。实际资料处理结果也验证了该流程的有效性,为复杂山前带油气勘探提供了有效的技术支撑。
地震资料成像技术的快速发展、同一勘探区块(综合)数据的补全以及油藏勘探目标的变更都需要对地震资料进行重处理。此外,油价下跌导致采集投入削减,也是促进地震资料重处理的重要因素。地震资料重处理是油气勘探开发企业挖潜增效、储量增长的重要手段之一。为此,从数据处理的角度出发,认为地震数据重处理的关键是将新技术、新流程应用于综合信息补充后的数据处理,通过进一步提高构造成像精度、成像保真度、成像分辨率,达到油藏精细刻画的目的,最终提高勘探成功率和勘探效益。提高振幅保真度的重处理对策主要包括:剩余振幅补偿处理、保幅偏移处理和强化保幅量化质量控制。提高信噪比的重处理对策主要包括:保幅去噪、多次波压制、规则化和特殊叠加成像处理。提高分辨率的重处理对策主要包括:子波处理、Q补偿和一致性处理。提高偏移成像精度的重处理对策主要包括:近地表静校正处理、建立高精度速度模型、偏移成像处理和OVT域处理。多期采集资料融合处理的对策主要包括:统一处理网格、面元均化、统一静校正、一致性处理、匹配滤波、规则化处理、统一速度及成像处理。两个地震资料重处理的成果展示了地震资料重处理方法技术的有效性和地震资料重处理的价值。
基于双程波动方程的逆时偏移成像技术是当前高精度地震偏移成像的主流手段,可实现地下复杂构造的精确成像。近年来,随着高密度地震采集技术的不断发展,日益增长的海量地震数据对偏移成像过程中数据的存储和高效计算提出了更高的要求。提出了一种基于Spark大数据处理框架的逆时偏移成像技术,该技术充分利用了Spark框架分布式内存计算及其分布式文件存储系统支持海量数据读写的优势。采用数据均衡服务实现了分布式存储数据的均衡分布并利用数据动态分块算法实现了计算资源的充分利用和并行粒度的合理分配,从而保证了并行作业的负载均衡。与MPI及MapReduce两种并行方式下的实际数据偏移测试对比分析结果表明,所提出的基于Spark大数据处理框架的逆时偏移成像技术能够在保证成像精度的前提下实现计算效率的提升并满足海量数据存储的要求。
基于叠前地震数据振幅随入射角变化特征的叠前反演方法是获得储层弹性参数估计的重要手段。常规贝叶斯叠前反演假设弹性参数反射系数满足某一特定分布,利用该分布作为先验信息约束反演,且分布一经确定不再随不同地震道变化,但在弹性参数反射系数的分布横向变化较大或不满足既定分布时会产生误差。为此,通过引入自动相关判别先验,提出了一种贝叶斯叠前同时反演方法,将弹性参数反射系数的先验信息融合到反演中,该先验信息不再对弹性参数反射系数的总体分布作出假设,且随着地震数据的变化自适应改变,使弹性参数反射系数的反演结果具有更好的准确性、更符合横向变化的地质特征,并且更好地反映岩性边界;在构建反演目标函数时,加入了趋势约束算子,提高了反演的稳定性;采用同时反演策略,避免了基于弹性阻抗的叠前反演过程中存在转换误差。单道弹性参数模型和经典推覆体2D模型测试结果证实了方法的可行性和正确性,实际地震数据测试结果证实了方法在提高分辨率和反映地质体特征及边界上的优势。
通过野外地质调查、剖面实测、页岩气调查井(ZY3井)资料采集和样品测试,分析了芦草沟组沉积相、岩相特征,从矿物组成、孔渗特征和岩石力学参数等角度研究了芦草沟组页岩储层特征及主要储集空间类型,并探讨了其影响因素。结果显示:芦草沟组页岩储层整体呈特低孔(平均值0.98%)、特低渗(平均值0.04mD,1mD≈0.987×10-3μm2)的特征;微观孔隙以连通性、吸附性较差的微米级基质粒间孔为主,主要储集空间类型为裂缝和微裂缝,气体多以游离态赋存;页岩样品的柏松比(平均值0.22)与杨氏弹性模量(平均值1.34×104MPa)交会图以及高脆性矿物含量(平均值66.98％)均指示其具有良好的可压裂性和天然裂缝发育条件。认为芦草沟组页岩储层发育主要受沉积环境、矿物组成和成岩作用影响。
利用地震数据估计储层参数具有不确定性。传统神经网络等方法可视为一个复杂函数,不适用于不确定性问题。针对这一问题,以砂体厚度预测为例,提出了一种基于空间近似概率约束的混合密度网络储层参数预测方法。首先,通过混合密度网络获得地震道储层参数“观测”概率分布;然后,根据地下介质的空间横向渐变性假设,获得地震道储层参数“估计”概率分布;最后,将两种概率分布融合,选取融合后概率分布的期望作为储层参数最优估计。建立了理论模型,测试了BP神经网络、混合密度网络以及所提方法在不同数量训练样本条件下的预测效果,结果表明,随着训练样本的减少,3种方法准确度均下降,但是,在相同数量训练样本下本方法的预测效果更好。X工区的实际应用结果与模型测试结果相一致,综合判断基于空间近似概率约束的混合度网络储层参数预测方法具有良好的应用潜力。
在川中地区灯影组油气勘探取得重大突破后,研究发现,川北元坝地区灯影组四段与其同处于台地边缘有利相带,认为该地区具有较高的油气勘探潜力。针对元坝地区灯影组四段(灯四段)埋藏深、缺乏钻井资料等问题,以相控思路为核心,结合地质、物探资料从地震相带刻画、丘滩体地震识别和无井相控储层反演等方法,开展了灯四段丘滩体的相控储层预测研究。首先,以沉积模式为基础,分析古地貌和地震资料响应特征,建立元坝地区灯四段地震相识别模式,刻画有利相带分布范围;然后,分析藻类丘滩体沉积环境和发育模式,正演分析丘滩体地震响应特征,建立灯四段丘滩体地震识别模式,描述该丘滩体发育有利带;最后,分析该丘滩储层地球物理特征,结合地质资料及地震相带开展无井相控储层反演研究,预测丘滩储层发育范围。由丘滩体相控储层预测得到的川北元坝地区灯四段丘滩储层展布特征可知,储层主要发育在沿“陡坎”的台缘条带及台缘内侧微古地貌较高的条带,符合地质规律,为川北元坝地区灯四段的油气勘探奠定了良好基础。
孔隙度、渗透率和饱和度等物性参数是表征储层质量的重要参数,也是储层评价的重要依据。根据测井数据估算岩石的孔隙度、渗透率和饱和度参数,进而评价储层,是测井解释的基本内容。作为一种适于解决非线性和时序性问题的新型深度学习算法,门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)神经网络算法能较好地反映出孔渗饱参数与测井数据之间的非线性映射关系以及不同深度历史数据之间的关联。基于GRU神经网络的储层孔渗饱参数预测方法首先采用基于Copula函数的相关性测度法筛选与孔渗饱参数关联度较高的测井参数,而后利用GRU神经网络建立测井数据与孔渗饱参数之间的非线性映射关系。对四川盆地某探区实际测井数据进行了GRU神经网络储层孔渗饱参数预测的模型训练和预测试验,最后将预测结果与多元回归分析、循环神经网络等方法的预测结果进行比较,结果表明,以均方根误差和Pearson相关系数为评价指标,基于门控循环单元神经网络的储层孔渗饱参数预测方法效果优于其它方法。
顺北地区断溶体油藏已成为塔里木盆地油气产量新的增长点。塔里木盆地西南玉北地区作为有利的油气聚集区之一,前期部署在构造高部位的YB1井和YB1-2井获得工业油流,该地区是否存在其它类型的钻探目标是目前的勘探难点。为此,首先开展了玉北地区构造特征分析,认为本区具有走滑断裂发育的构造特征;然后利用实际钻井和地震资料,建立了玉北地区储层地质模型,通过地震波场正演模拟分析了逆冲断层、高角度断裂以及断溶体的地震响应特征;在此基础上建立有利储层地震识别模式;最后利用本征值相干、纹理属性、地震振幅变化率属性开展了中下奥陶统碳酸盐岩储层预测。结果表明,研究区发育与NNE、NE向断裂相关的缝洞型储集体,有利区面积达47.85km2,储集体特征与顺北断溶体特征高度相似,该储集体的识别为玉北地区下一步勘探目标优选提供了思路。
崖城13-1气田是我国海上第一个大型整装气田,经过20多年的高效开发,已经处于开发后期。在超低压储层中寻找相对高压区,并且在多口井水淹的情况下,对气田进行深度挖潜,势必要对气藏进行动态监测。为了实现低成本气藏监测,在2018年重新采集了9条宽线二维地震数据,采集参数与2001年三维地震采集参数保持一致。根据2018年宽线二维地震测线的坐标,抽取2001年三维地震对应坐标的测线,保持相同的处理参数,采用鬼波压制、联合建模稀疏域匹配衰减多次波等技术进行保真、保幅处理,重点关注气水界面的变化。在此基础上采用一致性处理技术,对同一位置、相同覆盖次数的反射信号进行振幅、相位及频率的匹配,重点关注振幅属性的变化。最后结合1992年采集的三维地震数据,采用目标性地震资料解释技术进行时移地震研究,结果表明,时移地震均能够很好地监测由于开采导致的气水界面抬升、振幅属性变弱、剩余气分布等变化。研究结果为崖城13-1气田深度挖潜及管理决策提供了重要依据。
对复杂润湿性砂岩储层研究发现,绿泥石包膜的存在会导致岩石润湿性表现为亲油,并且这种润湿性不受洗油洗盐过程的影响。龙凤山地区营城组砂岩中广泛发育自生绿泥石包膜,岩电测量发现,在洗油洗盐后部分岩样的饱和度指数(n)值依然很高,最高达到14.57,同时胶结指数(m)值较低,m与n之间有较好的线性关系。研究认为这种m值偏低、n值偏高的原因是绿泥石包膜改变了岩石的润湿性,从而导致岩电参数的变化。对7块岩样进行了粘土和全岩分析,建立了绿泥石含量与m,n的关系,分析了绿泥石包膜对岩石导电性的影响机制,并从物源上对绿泥石及m,n的平面分布进行了解释。该研究为采用电测井方法评价复杂润湿性储层的含水饱和度提供了岩石物理基础,对岩石导电机制的进一步认识和提高此类砂岩的测井解释精度有一定的参考价值。
剩余油探测需要套管井条件下的地层电导率,而利用瞬变电磁激发,在套管井测量的响应波形中包含了地层电导率信息。因此,需要研究该测井波形以及电导率信息在波形中的分布形式和地层电导率曲线的计算方法。首先研究了套管节箍处的响应,并借助该响应获得了套管井的几何因子。采用几何因子分析了地层电导率曲线的计算方法:将两个相邻深度测量的波形相减去掉波形中幅度很大的无用信号和井眼影响;再从其中任取一个时刻的值得到一条实测曲线,其特征与普通电导率曲线差异很大,其几何因子是两个相同的套管井几何因子错开一个深度间隔之后相减得到的差分几何因子。将套管井的差分几何因子与实测曲线进行反褶积可得到地层的电导率曲线。实际测井数据的处理结果表明,处理后的电导率曲线与裸眼井的电导率测井曲线具有一致性,表明瞬变电磁测井响应可以用几何因子描述,且能进行有用信号和无用信号的分离。最终利用有用信号实现套管井地层电导率测量。源距越大,得到的套管井条件下的曲线和裸眼井的曲线越一致,而目前最大源距的套管井曲线与裸眼井曲线依然存在差异,说明目前的仪器探测深度浅,下一步的研究应该增加仪器的源距。
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