2023年, 第62卷, 第1期　刊出日期：2023-01-25

  

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  石油物探. 2023, 62(1): 0-0.       PDF全文 ( )   
专家论坛
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  针对岩性储层的定量地震波成像

  王华忠, 吴成梁, 盛燊, 许荣伟, 雷霆, 张如一

  石油物探. 2023, 62(1): 1-30.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  油气地震勘探目标越来越复杂。碎屑岩储层、火山岩储层、碳酸盐岩储层、非常规储层都已成为油气勘探的目标。地震波成像技术由定性的、带限反射系数为成像目标转为定量的、宽带波阻抗为成像目标,这是面对复杂储层勘探时的必然选择。带限反射系数定性地刻画深度域三维空间地下介质几何结构;宽带波阻抗定量地描述深度域三维空间地下介质岩性变化。后者更适于复杂岩性储层的描述。无论是定性的带限反射系数为目标的地震波成像还是定量的宽带波阻抗为目标的地震波成像都是信息不足情形下的参数估计问题。无论叠前地震数据或是与待估计参数有关的先验信息,在复杂构造和(或)复杂岩性变化情形下,都不满足高精度成像的要求。在大数据和机器学习技术已经普及的情况下,定量的、信息融合理念下的地震波成像技术路线也是不可回避的。为此提出了一条针对岩性储层的定量地震波成像技术路线:特征波反演成像(characteristic wave inversion,CWI)+信息融合宽带波阻抗建模(wide band impedance modeling,WBIM)方法技术系列。本质上,它是将FWI宽带波阻抗反演分解成背景速度建模、背景密度建模、线性化的宽带反射系数估计这三个凸性更好的反问题进行求解。关键是我们并没有将宽带波阻抗估计提成一个非线性的反演问题来求解,而是转化成一个信息融合问题,把已有的、认为最好的背景速度建模、背景密度建模、线性化的宽带反射系数估计结果,通过提出和求解一个约束非线性优化问题,重构出宽带波阻抗模型。这样做完全避开了反演求解宽带波阻抗时的不稳定、不收敛问题,同时在此过程中还可以进一步引入其他先验信息,通过将这些先验信息合理地融入到当前已有的反演成像算法中,在信息融合这一步继续提升宽带阻抗建模的精度。这是不同于目前常规波阻抗反演的一种新的宽带波阻抗建模方法技术,建模结果稳定,地质含义更清楚。宽带波阻抗模型各波数带的信息来源清楚,低频(低波数)来自背景波阻抗,高频(高波数)来自高分辨带限反射系数成像。中频成分的补充依赖于背景速度建模和构造成像精度的提高,也依赖于带限反射系数成像包含更充分的低中频信息(期望的带限反射系数是Gauss型的反射系数)。首先分析了定量地震波成像的理论基础;在此基础上,针对面向岩性油藏的定量地震波成像问题提出了定量地震波成像的技术路线(CWI+WBIM);把宽带波阻抗分为低波数带、中波数段、高波数带和超高波数带,分析了不同波数带波阻抗成分(包括背景阻抗和四种类型的带限反射系数(脉冲型反射系数、Gauss型反射系数、期望子波型反射系数、Ricker子波型反射系数)对宽带波阻抗建模的影响,形成了宽带波阻抗建模的技术流程。指出了定量地震波成像的核心不在于低波数背景阻抗建模结果的定量化,而是宽带反射系数成像结果的定量化。实际数据情况下,定量的宽带反射系数的获取首先依赖于保真的地震成像,然后是保真成像结果的频带展宽,最后是用测井反射系数标定地震反射系数的量级。理论数据和实际数据的测试结果证明了所提出的针对岩性储层的定量地震波成像技术的可行性、有效性和实用性。
煤层气专题
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  基于地面微地震监测定位和成像的煤层气水力压裂效果评价研究

  王嘉晨, 张海江, 赵立朋, 查华胜, 程婷婷, 石晓红, 钱佳威, 刘影, Michal Malinowski, 令狐建设

  石油物探. 2023, 62(1): 31-42.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  水力压裂技术已经广泛应用于煤层气抽采以提高抽采效率。水力压裂产生裂缝的空间分布评价对于提高资源的利用率和降低潜在的瓦斯突出风险至关重要。在水力压裂过程中,裂缝的产生会伴随微地震的产生,因此微地震监测可以用于水力压裂效果的评价。目前煤层气水力压裂微地震监测主要是依赖微地震定位得到的空间分布,不能准确和全面评价储层的改造效果。为此,提出综合利用微地震定位和速度成像综合评价煤层气水力压裂改造效果。针对中国山西的两口煤层气水力压裂井地面微地震监测数据,利用双差地震成像算法确定了更精确的地震定位和目标煤层附近的速度异常分布。定位结果显示微地震主要分布在压裂井附近并且呈簇状分布,和传统定位相比双差成像给出了更精确的微地震空间分布。根据微地震的空间分布,估算了储层的压裂改造区域。双差地震速度成像显示微地震位于相对低的v_P异常、高的v_S异常和低的v_P/v_S异常区域。结合前人岩石物理实验结果,推测在微地震刻画的储层改造区,裂缝中的煤层气处于饱和状态,表明水力压裂有效释放了煤层气。因此综合通过微地震定位和速度成像可以更全面地刻画煤层的改造情况。
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  构造煤分布的地质控制及其地震地质一体化预测方法——以沁水盆地阳泉新景矿3号煤层研究为例

  常锁亮, 刘晶, 张生, 石晓红, 刘最亮, 杨智华

  石油物探. 2023, 62(1): 43-55.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  构造煤与瓦斯及煤层气密切相关。由于构造煤分布具有强烈的非均质性,现有基于地质预测与地球物理直接识别的构造煤分布预测成果难以满足煤矿瓦斯超前治理及煤层气开发的精度要求。以沁水盆地阳泉新景矿3号煤层为例,利用区内钻孔煤芯数据、采掘巷道中煤体结构的连续观测数据以及三维地震成果资料,研究煤层中“软煤”(碎粒煤和糜棱煤)的分布特征,交会分析其与煤层赋存形态、断裂系统、聚煤前后地层层序砂地比、煤层厚度等地质特征参数的关系,厘清构造煤发育的主控地质要素,得出构造煤分布受构造围岩煤层“三元”突变耦合控制的认识。在此基础上,提取三维地震数据及解释成果中对构造煤分布具有主控作用的3类共6种地震地质表征属性,采用灰色关联法构建基于多属性融合的构造煤分布预测模型,预测研究区3号煤层中的“软煤”分布情况,经采掘及后续煤层气开发井验证,预测精度较高,证明了该方法的有效性及可行性,为精准预测构造煤分布提供了一种新的技术思路与方法。
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  川南地区龙潭组煤系气藏特征及地球物理勘探方法

  尹中山, 张光大, 刘金辉, 古志文, 叶恒

  石油物探. 2023, 62(1): 56-67.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  为提高煤系气单井产量,需要探明煤系地层中煤系气、泥页岩气、致密砂岩气等烷烃储层资源条件与开采条件。简要分析了川南地区龙潭组煤系气藏地质特征,发现川南煤系气藏呈现以泥岩煤层泥岩地层为主的叠置组合模式,富含Ⅲ型干酪根,具有变质程度高、有机碳含量高、含气量高的特点。煤系上覆长兴灰岩、下伏茅口灰岩地层,存在较大的密度差异,为地震、测井探测提供了良好的地球物理基础。在川南煤系气勘探与开发中,采用地质物探综合勘探方法,在测井信息约束下,利用相位、振幅、弹性阻抗等地震属性解释煤系气藏的分布特征并预测厚度与含气量,形成了川南地区煤系气藏识别的地震勘探关键技术。上述技术在大村勘探区取得了良好的应用效果,可为川南地区油气产能建设规划提供地质资料支撑。
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  基于机器学习的煤层含气量测井评价方法——以沁水盆地柿庄南区块为例

  秦瑞宝, 叶建平, 李利, 余杰, 黄涛, 李铭宇

  石油物探. 2023, 62(1): 68-79.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  由于煤层含气量受控因素多且成因机理复杂,其评价的准确性和泛化性问题一直是研究的热点与难点。为了提高煤层含气量评价的准确性和泛化性,基于沁水盆地柿庄南区块的测井资料、煤心分析资料、排采生产数据等,将地球物理测井数据作为输入,利用BP神经网络、支持向量机及随机森林3种机器学习方法,对训练集数据采用交叉验证与网格寻优方法确定各机器学习模型超参数,得到煤层含气量评价模型。引入盲井验证模型,对比了3种机器学习方法的优缺点和适用条件。结果表明,应用此3种机器学习方法能有效评价煤层含气量,随机森林模型在此区块应用效果最好,该模型能有效评价煤层含气量,为今后此方法的应用提供了选择依据,同时也提高了模型的泛化能力;进一步对沁水盆地柿庄南区块3号煤层开发井进行含气量评价预测,并将预测结果与实际排采生产数据进行对比,发现二者误差较小。研究结果对煤层气勘探开发、“甜点”找寻具有指导意义,实际应用价值突出。
采集方法技术
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  海上三维拖缆导航定位数据处理系统设计及实现

  段楚峰, 张昊楠, 匡翠林, 余文坤, 杨保财

  石油物探. 2023, 62(1): 80-86.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  拖缆导航定位是海上拖缆地震勘探的关键步骤之一,是地震数据反演海底地下地质构造的前提条件,其定位精度直接影响地震数据的成像质量与可靠性。针对海上三维地震勘探拖缆导航定位数据处理,分析了难点问题,对数据预处理算法与定位网络平差算法进行了详细设计,给出了一整套数据处理流程,基于算法开发了海上三维拖缆导航定位数据处理系统,介绍了该数据处理系统的整体架构与功能模块划分,并结合实际应用案例对其解算精度进行了验证与分析。结果表明,在选用的两套6缆作业场景测试数据中,所实现的拖缆定位数据处理系统解算精度与国外主流商业软件相比,检波器整体定位偏差小于3m,标准差小于0.5m,能够满足海上三维拖缆勘探地震数据成像精度的需要。
处理方法技术
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  双平方根方程偏移反假频研究

  刘守伟, 杨浩, 李列, 隋波, 周静毅

  石油物探. 2023, 62(1): 87-94.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  假频的存在给地震数据的去噪、偏移和反演带来了很大干扰。根据双平方根方程偏移公式及偏移成像假频理论,从输入的地震观测数据、偏移算子以及成像条件三个方面对基于双平方根方程的偏移方法假频来源进行了全面分析,得出该偏移方法不存在算子假频以及成像条件假频的结论,指出偏移距方向的数据假频才是该方法主要的假频来源。结合CMP数据时距曲线公式和空间假频基本公式,推导出双平方根方程偏移输入数据在偏移距方向的采样规则。分析当今主流地震数据采集观测系统后发现,该偏移方法的输入数据在偏移距方向很难满足采样条件,因此,双平方根方程偏移会面临较严重的数据空间假频影响。结合三角平滑滤波器,提出了一种压制偏移距方向数据假频的方法。利用模型数据对新的反假频方法处理结果和加密采样方法处理结果进行了对比,验证了新的反假频方法的正确性及其计算内存需求、计算量方面的优势。三维实际数据测试结果表明,新的方法能够压制假频噪声,改善成像效果。最后讨论了新方法的适应性和加密采样方法处理三维数据的局限性,认为将加密采样与本文方法结合,能够得到计算效率和成像效果均衡的结果。
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  频谱一致性Q因子反演方法

  赵东凤, 梁伽福, 马雄, 李国发, 范旭

  石油物探. 2023, 62(1): 95-104.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  地层品质因子Q能够定量表征地层吸收对地震信号的衰减效应,对高分辨率地震数据处理和油气检测均具有重要作用。针对现有Q因子估算方法抗噪性弱、稳定性差等问题,提出了一种基于频谱一致性准则的Q因子反演方法。该方法基于粘弹性介质地震波传播理论,将不同时间接收的地震信号反向传播到某一位置,基于反向传播之后频谱特征的一致性对Q因子进行反演。不同于谱比法和质心频移法,该方法不是基于对数谱斜率和质心频移等地震频谱的某个特定属性,而是基于地震频谱在整体特征上的一致性对Q因子进行反演和估算,其反演结果的稳定性和抗噪性更好。理论模型和实际数据的实验结果表明,采用该方法能够得到更加可靠的Q模型,其补偿结果较好地恢复了高分辨率地震数据的反射特征。
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  浅水环境下气云发育区高孔低胶结地层地震资料成像策略研究——以渤海莱北地区A油田为例

  周东红, 段新意

  石油物探. 2023, 62(1): 105-118.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  随着渤海油田浅层勘探方向由构造勘探向规模岩性勘探转变,气云发育区高孔低胶结地层地震资料品质较差的问题变得愈加突出,严重影响储层发育模式的判别。针对浅水环境下气云发育区多次波干扰严重、吸收衰减作用强、常规处理手段难以适用的问题,结合正演模拟对浅水环境下地震资料处理难点进行了系统分析,利用改进的浅水多次波压制技术实现了极浅水环境下多次波压制,采用回转波与反射波联合层析技术开展了气云发育区速度精细建模,应用基于复谱分解的井震联合Q值估算和黏声介质逆时偏移成像技术进行地震资料保幅成像处理,形成了相应的地震资料成像策略,有效解决了渤海气云发育区高孔低胶结地层地震资料成像质量差的问题。在渤海莱北地区A油田的实际应用结果表明,该策略能够有效提升气云发育区高孔低胶结地层地震资料成像品质,为以岩性油气藏为主的大型油气田勘探突破提供了重要的地震资料。
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  宽带子波反褶积方法在致密储层地震资料处理中的应用

  程朝辉, 苑益军, 刘晟, 范承祥, 李子卉, 李影

  石油物探. 2023, 62(1): 119-129.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  随着油气勘探的不断深入,油气勘探目标逐步转向埋深大、频率低、地震响应不明显的致密砂岩储层,此类目标的勘探对地震资料的分辨率提出了更高要求。反褶积是提高地震资料分辨率的主要方法。常规反褶积方法在提高地震资料分辨率的同时,往往降低了地震资料的信噪比,故对后续的地震解释和储层预测产生较大影响。针对常规反褶积方法的不足,提出了宽带子波反褶积方法以提高叠前地震资料的分辨率。首先通过拓展Robinson褶积模型,消除噪声对反褶积因子的影响;然后根据多道统计原理,对地震子波进行分解,进行地表一致性自相关计算;进而求取最小相位子波,并以宽带子波作为期望输出求解反褶积因子,最终完成反褶积处理。将该方法分别应用于模型数据和实际地震资料的处理,获得了宽频带的地震资料,取得了良好的处理结果。与传统反褶积方法相比,宽带子波反褶积方法既能提高地震资料的分辨率,又能保持地震资料原有的信噪比,因此适用于致密砂岩储层地震资料处理。
解释方法技术
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  基于快速反射率法的AVA反演技术在致密砂岩薄储层勘探中的应用

  杨震, 刘俊州, 时磊, 韩磊, 吴高奎

  石油物探. 2023, 62(1): 130-141.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  致密砂岩储层成层性明显且具有储层厚度薄的特点。传统的地震数据处理技术不能有效地压制地层内部的多次波,也不能准确地补偿传输损耗,使得基于Zoeppritz方程或其近似值的AVA反演理论不适用于致密砂岩储层。提出了一种以快速反射率算法为驱动核心的叠前AVA反演方法,快速反射率法可以计算全波响应,包括反射、透射、转换波和内部多次波,适用于致密砂岩储层,并利用薄层模型对方法进行了验证分析。目标函数的构建基于Gauss-Newton法,并推导出雅可比矩阵的解析解,提高了反演的准确度和收敛速度。将该方法分别应用于不含噪声和含噪声的薄互层模型数据,测试结果表明,基于快速反射率法的反演结果更加准确且具有一定的抗噪能力。四川崇州工区的实际数据应用结果表明,基于快速反射率法的正演模拟结果与实际地震数据更加接近,此外基于快速反射率法的反演结果更接近于测井曲线,更准确地反映地层变化的趋势,能更好地识别致密砂岩储层。
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  基于目标最优双向建模的柯西约束反演方法研究及应用

  姜勇, 俞伟哲, 刘庆文, 胡伟

  石油物探. 2023, 62(1): 142-153.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  初始模型构建和反演算法是影响反演可靠性与精度的两个关键因素。针对勘探程度低、钻井少且井距大带来的低频模型构建不合理、储层与围岩反射系数差异小所造成的反演预测精度低的问题,建立了基于目标最优双向建模的柯西约束反演方法。该方法基于地震反演预测目标,在利用岩相统计分析敏感地震属性的基础上将岩石物理垂向低频趋势与敏感地震属性的横向变化相结合,提高低频模型指示砂体横向边界的能力,实现了更加符合区域地质认识的目标最优双向初始模型构建;结合目标最优双向初始模型,采用三参数柯西先验分布对反演参数进行正则化约束,利用柯西分布长尾巴特征保护弱反射信息,提高薄层反演的垂向预测精度。XH凹陷A区块中深层勘探的实际资料应用结果表明,基于目标最优双向建模的柯西约束反演结果与研究区潮坪、三角洲的沉积环境特征吻合,并通过提高储层预测的纵、横向分辨能力有效指导了A区块的勘探实践。
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  川南页岩气田L区块页岩脆性指数叠前地震定量预测

  张德明, 刘志刚, 姚政道, 廖显锋, 刘志毅, 曾珍

  石油物探. 2023, 62(1): 154-162.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  页岩脆性指数是页岩气压裂设计中应考虑的关键参数之一。以川南页岩气田L区块页岩脆性指数研究为例,针对目前常用的弹性脆性预测方法存在地区适应性差的问题,提出了一种多元非线性回归脆性指数预测的改进模型。首先通过模型建立了矿物脆性指数与Rickman脆性指数及最小闭合应力系数之间的关系,然后针对三维地震资料利用叠前地震反演方法获取所需的弹性参数,进而实现研究区页岩层段纵向及横向脆性预测。川南页岩气田L区块的应用结果表明,在已有钻井矿物脆性指数的约束下,利用改进后的脆性指数预测方法得到的改进模型适用性更强,利用该模型预测得到的五峰组—龙马溪组一亚段脆性指数在横向上分布稳定,符合地质认识;通过已知井检验可知,预测得到的脆性指数在纵向上与矿物脆性指数相关性好。
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  基于构造导向的高清似然属性在白云凹陷深层断裂预测中的应用

  李飞跃, 王涛, 曾清波, 宋双, 白志钊, 王禹诺, 郭帅

  石油物探. 2023, 62(1): 163-172.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  白云凹陷深层断裂发育复杂。研究区位于断裂转换带,深层地震资料品质差,常规的相干及其改进技术难以准确刻画研究区内断裂的展布规律,不能有效指导裂缝性储层发育区的预测。针对研究区断裂发育特征,采用增强断裂构造滤波和构造导向滤波降低背景噪声。综合利用似然属性和地震剖面确定背景噪声值,计算最大似然属性,在大断裂或者小、微断裂不同倾角、走向控制下,采用边缘增强迭代技术计算得到适用于主干断裂和微、小断裂预测的两个不同高清似然属性数据,与相干、方差及基于方差的蚂蚁体相比,其背景噪声明显降低,主干断裂分布规律清晰明确,微、小断裂发育区更加聚焦,预测结果与已钻井和地震剖面特征相一致,符合构造转换带、断裂交汇位置为裂缝密集发育区的地质认识,有效指导了研究区断裂精细解释和圈闭落实,指导构造裂缝发育优势区优选及井位优化设计。
综合研究与应用
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  利用重磁资料研究北极地区扬马延微陆块中南部断裂构造与油气远景

  张春灌, 赵敏, 袁炳强, 李进波, 张文, 韩梅, 张冕, 周磊

  石油物探. 2023, 62(1): 173-182.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML( )

  为了研究北极地区扬马延微陆块中南部的断裂构造与油气远景,系统收集并整理了已有的重力及磁力资料,基于变纬度化极技术计算磁力化极异常,利用位场边缘识别技术获得相应的位场边缘识别信息,结合已有的地质及地球物理研究成果,对重磁异常及位场边缘识别信息进行深入分析,确定扬马延微陆块中南部断裂构造格架,圈定油气勘探有利区。研究认为,扬马延微陆块中南部重力高异常与重力低异常相间分布的特征反映了该区隆起与坳陷分布的范围及展布特征。扬马延微陆块中南部主要发育有北东向、北西向、近东西向及近南北向4组断裂,这4组断裂对基底结构、性质、隆坳格架及新生界分布起着重要的控制作用。扬马延微陆块中南部圈定出Ⅰ类和Ⅱ类油气勘探有利区,这些勘探有利区最显著的特征是处于自由空间重力局部异常及垂向二阶导数异常高值带,其发育明显受断裂构造控制。Ⅰ类勘探有利区对应的重力异常幅值较高、异常变化梯度较陡;相对于Ⅰ类勘探有利区,Ⅱ类勘探有利区对应的重力异常幅值相对较小、异常变化梯度相对较为平缓。