油藏地球物理技术是综合应用多种地球物理资料与油藏动静态信息进行复杂油藏精细表征和动态监测的跨学科技术, 对于提高油藏的储量动用程度和提高采收率具有重要的意义, 是当前地球物理技术的重要发展方向。系统回顾了中国石化油藏地球物理提出的背景和过去二十年的发展历程, 梳理了油藏地球物理技术系列, 总结了在油藏地球物理基础研究、井中地球物理技术、多尺度资料联合反演、地球物理约束确定性建模、时移地震剩余油气预测、地震地质工程一体化、微地震油藏监测等方面的技术创新和应用效果。面对中国油气田勘探开发的深层、深水、非常规及老油田(“两深一非一老”)形势和一体化、智能化、绿色化挑战, 油藏地球物理在油气产业技术致胜阶段仍然大有可为, 要持续创新油藏地球物理技术, 井、震、动、模一体化联合和人工智能应用, 构建高水平的油藏地球物理勘探开发一体化、地质工程一体化解决方案, 支撑油藏全生命周期建设。
海洋油气勘探逐渐进入深水深层勘探领域, 地下地质构造复杂(横向变速剧烈)、目标油藏复杂(由以构造油气藏为主转向构造与地层岩性油气藏并重), 同时还可能伴随海底地形及附近岩性的复杂变化, 所有因素促使海洋油气地震勘探技术不断变革。提高海洋油气勘探效益的首要问题是发展尽可能满足高精度地震波成像需求的地震数据采集技术及对应的高精度地震波成像技术。当前, 无论海上和陆上油气地震勘探, “两宽一高”地震数据采集技术和全波形反演(FWI)/最小二乘逆时偏移(LS_RTM)为代表的地震波成像技术是标志性的领先技术。海上油气地震勘探中, 海底节点(OBN)地震数据采集是目前业界公认的、最有可能真正实现“两宽一高”地震数据采集的技术。与拖缆数据采集相比, OBN数据采集具有宽方位照明、数据信噪比高、无检端鬼波、存在实测的(至少一阶自由表面相关)下行波场、四分量观测等优点。尤其是宽方位照明和存在至少一阶自由表面下行波场的特点, 使得OBN数据具备了对中深层复杂构造和近海底介质进行高精度成像的能力。着重讨论了高精度地震波成像对地震数据采集的要求, 指出OBN数据采集在海洋油气勘探中的必要性; 分析了OBN数据采集的地震波场的特点, 据此提出OBN数据地震波成像处理的基本逻辑及相应的关键技术; 认为海洋油气勘探中地震波成像处理的特殊问题主要由特征反射层引起, 海水面、海底面和地下介质中若干强反射层构成了这些特征反射层, 提出了模型驱动波动理论特征反射层相关多次波预测与压制的技术路线, 并对比了几种代表性的多次波预测的基础理论; 指出对应当前的线性化偏移成像算子叠前数据域与叠前成像域是等价的, 据此以成像道集后处理为中心, 给出期望成像道集的定义, 将弱旁瓣、定量的反射系数作为保真高分辨地震波成像的目标, 在两个域中尽可能完美实现地下同一反(绕/散)射点、不同炮检距反(绕/散)射子波的同相位叠加, 尽可能好地实现保真高分辨带限反射系数的成像; 提出最好把带限反射系数成像推进到宽带波阻抗成像的技术路线; 结合OBN数据的特点, 给出了OBN数据地震波成像处理的基本技术流程, 指出各环节的关键方法技术。最后, 针对OBN数据四分量观测的特点, 指出是实际观测的多波地震波场中的波现象(主要是P_SV波)与地震波传播及模拟理论不匹配导致了当前多波成像结果达不到预期, 建议重点研究实际观测的多波地震波场中的波现象与地震波传播及模拟理论不匹配的物理根源, 而不是发展更高端的矢量波成像算法。期望本文的思想观点对OBN地震勘探在海洋油气勘探中的进一步应用产生积极的促进作用。
近年来, 光纤传感技术已经应用于地面地震数据、海洋地震数据、井中地震数据和井-地联合地震数据的采集, 推动了光纤传感技术在地球物理特别是地震数据采集中的应用。井-地或井-海联合地震勘探是陆地或海洋三维地震与三维DAS-VSP勘探相结合形成的三维立体地震勘探方法, 利用井-海联采的三维DAS-VSP数据, 可以获得地下井周围准确的时深关系、地层速度、反褶积算子、球面扩散补偿因子、吸收衰减因子、各向异性参数和井筒周围的高分辨率构造成像, 这些参数可以基于井驱处理提高陆地或海洋三维地震数据的处理质量。在中国东海某OBN数据勘探中首次开展了井下套管内铠装光缆同步采集的三维DAS-VSP数据的处理方法研究以及成像处理。首先, 采用常规的三维VSP数据成像处理技术对三维DAS-VSP数据进行常规处理, 具体处理流程包括: 观测系统定义、预处理、初至拾取、静校正、振幅补偿、反褶积、波场分离、速度分析与建模和利用上行反射波进行井周围地层的构造成像; 然后, 再根据海上三维DAS-VSP数据下行多次波的特点, 研发了海上三维DAS-VSP数据的下行多次波成像技术, 扩展了三维DAS-VSP数据成像范围, 提高了三维DAS-VSP数据成像的整体质量。与本工区早期的三维OBC数据成像结果相比, 本次三维DAS-VSP数据的下行多次波成像结果表明, 井周围三维构造成像质量得到了显著改进, 大幅度扩展了成像范围; 新采集的OBN数据和三维DAS-VSP数据的成像结果展示了更为详细和较高分辨率的构造成像, 基于新的成像资料, 对储层顶部和储层内流体的识别与追踪变得更加容易和清晰。井-海联采技术生产效率高且成本低, 既能快速获得三维DAS-VSP数据及成像, 还能对三维海洋地震数据进行井驱提高分辨率处理。此外, 三维OBN或OBC数据和三维DAS-VSP数据还能够进行融合处理, 实现井-地或井-海同步采集数据的联合偏移成像, 可以大幅度提高三维海洋地震数据的成像品质, 值得在有条件的地方推广应用。
海底电缆或海底节点(OBC/OBN)多分量地震是开展海上复杂油气藏勘探的重要手段之一。由于地震波与自由表面及海底界面的互相作用, 海底多分量地震记录中波型成分十分复杂。调查其中各类信号与噪声的形成机制及其影响, 可为后续数据处理与解释提供关键依据。针对海底多分量地震观测条件下潜在的波场信号, 按照不同水深与典型海底沉积物性质构建代表性的弹性参数模型, 利用谱元法合成OBC/OBN多分量地震记录, 分析各类波型成分的表现特征, 揭示水深和海底介质特性对波场运动学及动力学特征的影响。通过与东海浅水区和南海深水区海底地震仪(OBS)采集的实际地震数据的对比分析, 确认了水深与海底介质条件对表面多次波与海底界面波的调控机理, 为海底多分量地震数据处理方法研究与技术应用提供有益的指导。
受海流影响, 海底地震仪(OBS及OBN)着底点与投放点的位置存在偏差, 水越深偏差越大。OBS及OBN的准确定位对后续地震数据的成像处理至关重要。传统处理方法假设海水速度、海底深度已知, 或者采用分部策略依次反演海水速度、海底深度与水平坐标, 导致误差较大。为此, 提出了一种新的OBS及OBN重定位多维扫描方法。利用共检波点道集中拾取的海水直达波震相到达时, 经过在水平坐标(x维度和y维度)、海底深度和海水速度4个维度的扫描, 确定OBS及OBN着底位置的同时获得海底深度和等效海水速度。与现有技术相比, 该方法具有搜索速度快、精度高、原理简单, 而且可以同时获得等效海水速度与海底深度等优点。理论模型实验结果表明, 在深水情况下用该方法获得的OBS及OBN水平位置误差在20 m以内, 海底深度误差在10 m以内; 即使拾取的直达波走时存在稍许误差, 等效海水速度仍可以被准确地反演出来; 以上参数反演精度受扫描密度制约。实际资料处理结果基于重定位结果的直达波线性动校正后同相轴被有效拉平, 说明重定位方法的有效性和实用性。此外, 基于敏感核函数分析, 给出了另外一种不同于前人的分步扫描策略, 反演效率再提升2个数量级, 但定位精度下降了1个数量级, 进一步印证了多维扫描反演方法的优势。数值实验的反演精度是在接近水深3 000 m的超深水情况下获得, 在浅水情况下, 考虑到数据误差与采集孔径更小, 扫描密度更高, 一定能获得更高的反演精度。
海上地震勘探中, 鬼波对地震信号的陷波是海洋宽频地震勘探面临的主要挑战之一。进行合理的双检合并, 分离上、下行波场一直是深水OBN地震数据成像处理关注的焦点之一。双检合并过程中, 通过建立上、下行波场和水、陆检波场之间的数学关系, 解决好水、陆检信号匹配是关键。深水OBN地震数据中, 静校正难题和陆检中的横波泄漏噪声等因素导致基于反射波的双检匹配效果不好。提出了选取小时窗的直达波进行线性动校正和共检波点叠加, 利用水、陆检数据共检波点叠加后的直达波信号求取每一个检波点的双检匹配算子的方法, 用求取的匹配算子进行双检匹配, 进而分离上、下行波场。用直达波求取双检匹配算子不需要交叉鬼波化, 使用简便, 可以避开反射波求取双检匹配算子时噪声等因素的影响。该方法在深水地震数据处理中的应用表明, 用直达波求取的深水OBN双检匹配算子更加稳定, 用求取的匹配算子校正后进行双检合并可以实现良好的深水OBN地震数据波场分离。
针对传统地震噪声压制方法存在的泛化性不足、主观性强以及实际无噪声数据稀缺等问题, 利用深度学习方法的泛化特性, 在保护有效信号的基础上, 建立了一种地震噪声智能压制方法。基于有效利用少量实际无噪声数据的原则, 首先通过正演数值模拟地震数据构建数据集, 再搭建基于InceptionV4卷积模块和注意力机制的卷积自编码器网络, 并利用正演数据对网络预训练。该过程首先依靠数据驱动方法和网络强大的特征提取能力初步获取地震数据的有效特征表达, 通过正演数值模拟数据试验分析发现, 该方法既能有效压制绝大部分随机噪声和相干噪声, 还能比DnCNN网络更大程度地避免损伤有效信号; 然后, 再采用迁移学习的策略和少量实际地震数据继续训练网络, 最终获得实际地震数据噪声压制模型。将该方法应用于实际地震数据噪声压制试验, 并从压制效果、保幅性等方面评价方法效果, 结果表明该方法对于随机噪声、面波等噪声干扰具有一定的压制能力, 准确地恢复了有效信号, 且具有处理成本低、效率高等优势。
三维地震数据中的断层规模从米级到千米级不等, 断距从米级到数十米级不等。断层通常表现为同相轴错断、突然增减、消失或扭曲等显著地震响应特征。断层在三维地震数据体中占的体积比例很小, 使得利用常规断层识别方法得到的断层识别结果存在不连续、识别率低等问题。针对断层的多分辨率特征, 充分考虑了断层点或线在整个地震数据的占比小等特点, 提出了一种三维神经网络MultiRes-Unet3D断层识别方法, 该方法在网络学习过程中使用加权交叉熵损失函数解决了普通交叉熵损失函数不同项之间的平衡问题, 使得神经网络具有了较为可靠的断层识别能力。首先, 利用正演模拟方法生成三维合成地震数据集和断层标签, 然后基于Tensorflow搭建、训练与测试MultiRes-Unet3D神经网络, 再将训练好的网络模型迁移到实际三维地震数据的断层识别中。该神经网络断层识别方法在实际地震数据中的应用表明, 断层识别结果空间连续性好, 识别结果客观, 断层边界更为准确, 网络模型泛化性能良好, 适用于具有不同断层构造特征的实际地震数据, 节约了断层解释的时间成本与人工成本。
常规的生成式对抗神经网络在地震数据去噪过程中受模型限制, 地震数据有效信息还原能力差。因此, 对生成式对抗神经网络进行改进, 以U-net神经网络为基础建立更深层级的生成器神经网络, 优化模型的批标准化层和池化层, 提升特征还原能力, 搭建多尺度判别器神经网络, 提升判别器性能, 提出一种包含对抗损失、配准损失和结构信息损失的多层次综合损失函数。改进后的模型结构无需预先估计噪声, 能够实现端到端的盲去噪功能, 神经网络泛化能力强, 对数据细节的保护还原水平高。南海北部涠A地区地震数据测试结果表明, 改进后的神经网络去噪能力以及对地震有效信息的保护要优于目前常见的去噪算法的结果, 去噪过程对地震有效反射信息保护好, 地震边界信息成像质量高。与常见的去噪方法相比, 改进的生成或对抗神经网络方法在地震数据去噪中具有良好的应用效果, 去噪能力强, 在实际地震数据处理中具有良好的推广价值。
目前深度学习类地震数据去噪方法大多基于卷积神经网络, 而此类方法受限于卷积核的局部操作, 缺少对地震数据全局特征的分析, 因而降低了去噪效果。另外, 以L1, L2损失函数为指标的网络模型容易出现过度平滑效应, 产生虚假同相轴以及虚高的峰值信噪比(PSNR)与结构相似性(SSIM)值。为此, 提出一种基于Swin-Transformer(Swin-T)和生成对抗网络的去噪方法(ST-GAN)。该方法以Swin-Transformer作为生成对抗网络中的生成网络对地震数据去噪, 判别网络基于卷积神经网络。Transformer的自注意力机制是全局操作, 可以有效提取地震数据的全局特征, 并能与卷积神经网络的局部操作互补, 提升网络模型的特征提取能力。而对抗损失则提升了网络模型的细节恢复能力, 有效避免因过度平滑效应产生的同相轴假象。将该方法应用于地震数据去噪, 并与现有去噪方法进行对比分析, 实验结果表明, 该方法具有更加优异的特征提取能力, 能在有效压制随机噪声的同时, 恢复和保留更多的细节信息, 提高了地震信号的信噪比。
走滑断层精细识别是断控缝洞型碳酸盐岩油气藏勘探开发的关键环节之一, 但走滑断层的水平位移在垂直断层走向的地震剖面上不易识别, 为此, 提出了一种基于深度残差网络的走滑断层智能识别方法。该方法的网络模型由特征提取子网络、结构提取子网络和去噪卷积子网络3个子网络构成。特征提取子网络提取地震与断层预测映射的残差特征, 结构提取子网络提取边界结构的残差映射实现断层解释的目标, 去噪卷积子网络去除网络累计生成的噪声。网络在预测时采用了多层输出融合技术和迁移学习的方式, 能有效避免高频特征信息的丢失, 增强对不同规模断层分类解释的鲁棒性和泛化力。通过对合成记录验证分析可知, 该方法对低信噪比地震资料情况下的小断距、弱走滑断层的识别精度高, 预测的损失率低, 预测断层连续性好, 断层边界清晰, 且抗噪性较好。塔里木盆地富满地区果勒西区块实际地震资料的应用结果表明, 该方法对线性走滑断层、压扭辫状走滑断层和拉张辫状走滑断层等不同性质的走滑断层均有较好的识别效果。
动圈式检波器与压电式检波器是当前石油地震勘探中应用最为广泛的两类检波器, 典型代表包括动圈式速度检波器、水中压电式压力检波器以及陆上压电式加速度检波器。分析了3种检波器的物理结构、力学模型、等效电路以及传输函数, 实际数据证明动圈式检波器拾取的地表振动速度与陆地压电检波器拾取的地表振动加速度在主要频带内是等效的, 但后者一致性稍差。水中压电式检波器(简称水检)是压力型检波器, 不是加速度型检波器, 其与动圈式速度检波器或者MEMS加速度检波器(简称陆检)是组成双检海底电缆(OBC)与海底节点(OBN)施工、采用双检合并技术消除水层鸣震的装备基础。当前双检合并技术的几个假设前提, 如地震波场是平面波场, 检波器距离海底非常近但二者并不接触, 不考虑耦合效应, 不考虑检波系统的机电效应等, 在实际生产中并不满足。因此, 提高双检合并技术的实用性需要对以上假设条件进行更深入的研究并采取相应的工程措施。考虑到检波器的主要功能是"忠实地记录大地振动", 野外经由电路提频的做法不应提倡。此外, 对比了容易混淆的两种检波器分类方法并清晰地展示了检波器的分类标准及其对数据的影响。
针对非常规油气井套管外永置式微振动监测, 研制了一种基于光纤法布里-帕罗(F-P)干涉原理和微机电(MEMS)技术的三分量光纤MEMS地震检波器, 将微地震信号转化为F-P腔长的变化, 通过超快光谱探测技术和动态白光干涉解调技术实现高速解调。设计并理论仿真了μm/g量级的高灵敏度MEMS加速度芯片, 突破大深度双面套刻工艺完成芯片样品制造。采用高集成度小型化结构设计、无胶封装工艺设计和陶瓷微加工工艺实现25 mm微型外径, 满足套管外永置式安装要求, 提高了高温检测精度。在实验室完成了检波器与标准电学加速度计的性能对比测试, 结果表明: 检波器可耐受175 MPa高压和180 ℃高温, 灵敏度分别为1.2382, 1.2590, 1.0862 μm/g, 工作频带为0~350 Hz, 量程为±5 g, 线性度误差 < 0.01%, 抗横向串扰能力 < 5%。研制的检波器耐高温高压、尺寸小巧、灵敏度高、线性度良好, 在非常规油气井储层压裂改造和采油气生产过程中, 永置式套管外的三分量光纤MEMS地震检波器可以发挥重要的监测作用。
地震噪声影响着复杂断裂结构与储层的刻画, 有效压制噪声并保留地震资料中的结构信息, 是解释性处理的关键。基于保边光滑原理, 在地震数据处理中提出并引入图像结构引导滤波方法, 实现自适应地保留断层、裂缝以及储层反射等关键信息并有效压制散射与随机噪声, 提高地震数据信噪比。正演模拟数据的去噪试验结果表明, 相比常规滤波方法, 图像结构引导滤波方法具有更好的保边光滑特性; 与构造导向滤波方法相比, 该方法不需显式提取层位走向和倾角信息, 具有较高的计算效率。实际三维资料的应用结果表明, 该方法能有效压制不同类型噪声、提高信噪比和有效反射同相轴的连续性; 处理后对应的相干属性可有效增强断裂、储层的分辨能力, 更好地描述断裂系统的展布, 有利于后续地震资料解释工作。
常规层析反演方法基于地震偏移成像道集剩余曲率计算深度误差, 忽略了深度误差自上而下的积累, 随着深度的增加, 累计误差也随之增加, 且速度更新后对应叠前深度偏移剖面的层位深度也会改变。从道集曲率深度误差积累的原理出发, 提出一种从下至上逐层消除累计误差的递推方程, 并根据深度残差来更新之前拾取的层位。根据角度域共成像点道集的剩余曲率来计算剩余时差, 利用斯奈尔定律推导出相邻层位入射角与层速度的关系, 计算每一层与上一层入射角的对应关系, 消除该层的累计误差并更新层位深度。模型测试与实际资料应用结果表明, 该方法可行有效, 与常规层析反演方法相比较, 有效改善了速度模型整体的精度并提高了反演效率, 为后续叠前深度偏移成像提供了可靠的速度模型。
四川盆地五百梯地区长兴组地层分布范围广、勘探潜力大, 但存在礁滩储层厚度薄、礁滩体刻画难、演化规律不明显、非均质性强等问题, 增加了储层预测的多解性。对此, 从生物礁岩石学特征及储层特征研究出发, 提出了生物礁储层的纵向发育规律和部位, 并利用生物礁储层的地震异常特征, 刻画礁滩体优质储层横向展布特征, 并重点分析了古地貌对礁滩储层发育特征的关键性控制作用, 最后结合古地貌恢复及储层反演等方法, 对礁滩储层进行综合评价, 并总结形成了长兴组礁滩体储层地震识别模式, 降低了礁滩储层预测的多解性。研究发现, 长兴组沉积前已形成了海槽雏形, 长兴组早中期形成了台缘及台内二排礁区域高地貌基本格局, 到长兴组沉积末期海槽特征明显, 古地貌高部位是储层发育的最有利区域, 优势储层主要集中在台缘外带及台内二排礁局部区域, 该认识为四川盆地长兴组台内礁勘探提供了重要的依据及借鉴意义。
在水力压裂过程中, 常规微地震事件检测方法中基于能量的长短时窗能量比值(STA/LTA)方法检测精度低, 而基于波形的模板匹配方法检测速度慢。为此, 提出了以指纹和相似性阈值(FAST)方法为主, 联合同态反褶积去噪、STA/LTA、带噪声的基于密度的聚类(DBSCAN)方法的一种检测精度高并且检测速度快的微地震事件检测方法。首先使用同态反褶积方法对微地震数据去噪; 然后利用STA/LTA方法获取高信噪比微地震事件并作为模板, 进一步利用FAST方法将模板和连续波形制作为指纹, 再通过比较指纹的杰卡德相似度检测低信噪比微地震事件, 得到各个台站的P波初至时间; 最后利用DBSCAN方法将多个台站同一震相进行关联以去除错误检测。利用人工合成的171个具有不同信噪比的微地震事件, 运用该方法能够检测到所有微地震事件, 验证了方法的实用性。对四川盆地威远页岩气开发水平井2014年11月10号第19级压裂段的井下微地震数据集进行处理, 并与模板匹配方法、STA/LTA方法进行了对比, 结果显示该方法能够检测到STA/LTA检测不到的低信噪比微地震事件, 检测结果与模板匹配方法相近, 其计算效率比模板匹配方法高。
电成像测井技术与偶极横波远探测技术可以有效识别井周裂缝。对于裂缝性油气藏, 由于裂缝作为油气主要的储集空间与渗流通道, 因此对识别的井周裂缝进行流体疏导性能评价对于油田实际生产具有重要意义。利用岩石力学中的三维应力莫尔圆对地应力作用下从井壁延伸至储层的裂缝进行应力状态分析, 并结合莫尔-库仑破裂准则进行裂缝临界应力状态判别, 进而评价整体的流体疏导性能。数值模拟结果表明, 除地应力大小外, 不同断层类型的地应力状态和孔隙压力大小也决定着裂缝的临界应力状态。根据裂缝面应力状态求取裂缝的摩擦系数并进行校正可以定量反映裂缝的流体疏导性能, 将裂缝发育层段内校正后的裂缝摩擦系数加权于裂缝密度, 可实现目标井段流体疏导性能定量评价并为产能评价提供可靠依据。在渤中19-6裂缝性潜山凝析气田的应用实例表明, 该方法可以有效地分析井周裂缝的流体疏导性能, 实现不同裂缝对于产能贡献的定量评价, 评价结果与地层实际测试产能结果有较好的相关性, 为现场试油与开采方案的制定提供有效指导。
深层致密砂岩储层是近年来南海东部油气勘探研究的重点目标, 然而仅靠常规地质甜点识别方法难以满足现阶段深层勘探评价的需求。地质、工程“双甜点”储层识别方法是客观评价低渗储层产能潜力、寻找具有经济产能有效储层的有效手段。在南海东部陆丰地区, 结合古近系致密砂岩储层特点, 应用“双甜点”识别方法寻找研究区古近系储层有利区带分布范围, 主要包括: ①利用机器学习驱动下的反演技术确定优势相带地质甜点砂体分布; ②基于岩石力学实验的泊松比、杨氏模量脆性指数构建地震预测模型; ③基于叠前弹性阻抗反演技术预测泊松比及杨氏模量进而开展工程甜点识别以及地质甜点与工程甜点融合的致密砂岩储层“双甜点”识别。“双甜点”识别方法有效揭示了研究区古近系致密砂岩储层有利区带分布特征, 依据识别结果进行井位部署, 最终成功实现了海上压裂求产, 证明了“双甜点”识别方法在陆丰地区的适用性。
惠州凹陷古潜山埋藏深、构造复杂、储层非均质性强, “甜点”储层及潜山内幕复杂断裂体系表征难度大。从潜山储层成因机理出发, 基于潜山风化裂缝带、内幕裂缝带储层主控因素的分析, 形成了潜山储层定量预测关键技术。针对风化裂缝带, 基于Keys-Xu岩石物理模型, 构建新的弹性参数, 提高了“甜点”储层的识别能力。针对内幕裂缝带, 利用蚂蚁体技术提取优势方位断裂信息, 再将提取出的不同方位优势断裂信息进行等权融合, 实现对潜山内幕断裂的精细刻画。以上技术有效指导了惠州凹陷H潜山储层的勘探评价, 为珠江口盆地潜山勘探提供了宝贵经验。
水力压裂技术在非常规油气资源开采过程中发挥着重要作用, 水力压裂监测对指导生产具有重要意义。目前广泛应用的微地震监测不能准确获得水力压裂的有效压裂体积参数, 而电磁法对低阻体反应灵敏, 可以用来监测裂缝的空间特征和扩展范围。采用频率域可控源电磁法(CSAMT)对水力压裂模型进行了正演数值模拟, 详细推导了2.5维CSAMT有限元计算方程并实现了正演数值算法。通过数值解与解析解的对比, 验证了算法的可靠性。分别对发射源靠近井口和发射源远离井口两个水力压裂模型进行了数值模拟。为了考察压裂前、后的相对变化, 分别求取了各压裂段与仅含套管时的视电阻率相对差异和相邻两个压裂段的视电阻率相对差异。研究结果表明, 随着压裂进程的持续, 视电阻率的相对差异曲线的极值会朝着裂缝新生成的方向发生偏移, 其移动的范围与裂缝的位置具有良好的对应关系, 故可以根据视电阻率的相对差异曲线极值的位置对裂缝进行大致定位。根据对视电阻率残差拟断面图的分析可知, 在裂缝所对应的位置处, 视电阻率产生了足够大的残差数值, 虽然由于场源的影响, 异常区域的中心与裂缝的中心位置并不一一对应, 而是稍微偏向裂缝远离场源一侧的方向, 但是可以根据相邻两个压裂段的视电阻率残差结果对裂缝的位置进行初步定位。研究结果表明, 频率域可控源电磁法对于水力压裂的裂缝定位是可行的, 可以为水力压裂电磁法动态监测提供理论方法和技术支持。
顺北地区断控缝洞体蕴藏有丰富的油气资源, 断裂带控制了油气运移和聚集。断裂带结构复杂, 发育断层、裂缝等多种储集空间, 断层中充填不同物质。多种类型的储集空间和充填物导致常规测井响应复杂, 加之研究区测井资料不尽相同, 断控缝洞体类型识别困难。依据录井和电成像测井等信息, 确定了未充填断裂洞穴型、角砾充填断裂洞穴型、泥质充填断裂洞穴型和裂缝型4种断控缝洞体类型。分析了单井测井资料, 包括各种测线曲线、无密度测井曲线、无密度和无能谱测井曲线、无密度和无中子测井曲线、无密度和无中子以及无能谱测井曲线和无中子和无能谱测井曲线共6种情况。对比不同类型断控缝洞体的自然伽马、无铀伽马、声波时差、中子、密度、深侧向和浅侧向电阻率等测井响应差异, 将测井响应两两组合进行交会分析, 优选出5个对断控缝洞体类型敏感的测井响应交会图版, 结合不同的测井资料情况, 形成4套逐级识别断控缝洞体类型的流程, 建立了一种利用常规测井资料识别断控缝洞体类型的方法。应用该方法对顺北地区实际井资料进行处理解释, 识别结果与岩心、电成像测井解释结论一致。该识别方法能满足研究区各种测井曲线资料情况的断控缝洞体类型识别需求, 识别结果为断裂带内部结构解释提供有效支撑。
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