2024年, 第63卷, 第5期　刊出日期：2024-09-25

  

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采集方法技术
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  海洋气枪远场子波模拟技术及应用

  陈浩, 陈占国, 王雅如, 王昀, 邵文潮, 余锦, 黄福强

  石油物探. 2024, 63(5): 897-909.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  在海洋地震勘探中,获取精确气枪震源子波对地震数据提高分辨率处理和震源质量监控等具有重要意义。针对已有的气枪震源子波模拟算法不能充分考虑气枪实时状态,模拟的子波和实际情况差异较大的问题,提出了基于近场水听器信号,考虑通过单枪激发试验测量的水听器相对灵敏度、通过气泡上浮计时试验和枪阵实时导航数据计算的气泡相对运动,以及考虑海面虚反射等因素,在频率域模拟气枪震源远场子波的方法。并测试了这几种因素对模拟结果的影响程度和适用条件。与常规基于震源设计参数理论模拟方法进行了实际数据应用对比,结果表明,所提出的远场子波模拟方法模拟出的远场子波能反映气枪震源真实激发状态和条件,具有高保真性,用于地震数据子波处理后能更好地压制气泡效应,大幅提高地震资料的分辨率,具有重要的实用意义。
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  基于分布式螺旋光缆的地震勘探水中接收试验

  颜晓霞, 刘斌, 朱静, 包洪刚, 蔡存军, 王海峰, 段伟伟

  石油物探. 2024, 63(5): 910-917.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  由于传统直光纤DAS存在侧向灵敏度较低的局限性,因此将分布式声波传感应用于地面地震勘探中接收射线方向几乎与光纤轴向垂直的地震反射信号的案例较少。螺旋缠绕光缆(HWC)可以增强分布式光纤对侧向的灵敏度,使DAS在地面地震勘探中推广应用成为可能。基于对光纤相对应变与缠绕角度和入射角关系的分析优选,并考虑目前分布式螺旋光缆生产工艺的难易程度和造价情况下,将一条部分段缠绕角度为30°,另一部分段缠绕角度为60°,总长2km的分布式螺旋光缆布设在江苏某地震采集工区内的河中进行了HWC地面地震采集探索试验。经过对分布式螺旋光缆采集数据与附近地面布设的节点采集地震数据及不同缠绕角度光缆采集的单炮和剖面的对比分析,发现30°缠绕角度的分布式螺旋光缆能采集到地面地震反射波信号,而且有效波波组特征清晰连续。试验采取了水中接收的方式,试验结果为采用分布式螺旋光缆开展地震勘探提供了参考和依据。
处理方法技术
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  基于人工神经网络的多源数据融合技术在浅层纵波速度调查中的应用

  朱峰, 石一青, 符伟, 李博南

  石油物探. 2024, 63(5): 918-932.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  微测井是地震勘探中常用的一种近地表纵波速度调查方法,在场地条件和施工成本受限的情况下,该方法得到的速度解释剖面常存在横向分辨率不足的问题。利用静力触探法布设方便、成本低廉的优势,提出一种利用人工神经网络模型关联地层阻力和地层波速的方法,以期通过少量实测微测井实现大范围纵波速度结构的有效预测。该方法的实施流程如下:①两两配对静力触探和微测井数据以生成控制点位,以岩性变化为网络分裂条件,输入层神经元接收锥尖阻力、侧摩阻力和深度数据,输出层神经元接收纵波速度,在中间设置多个全连接隐藏层;②通过前馈训练机制更新隐藏层神经元参数;③将非控制点位的静力触探数据输入到训练好的神经网络模型以获取全区近地表纵波速度结构剖面。在苏北某场地进行方法测试和数据分析,结果证实岩性分层的精细度和训练样本量是决定模型表现的两个关键因素。人工神经网络法预测浅层纵波速度的准确率超过90%,在可靠性、分辨率以及鲁棒性方面都超越了现有的经验公式法,可以辅助判断地下虚反射界面和低降速带分布范围,是提高地震勘探浅层速度调查精度和效率的有益探索。
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  基于自适应时窗的矢量分解去噪方法

  孙云鹏, 沈鸿雁, 杨晨睿, 车晗, 王波桦, 刘帅

  石油物探. 2024, 63(5): 933-945.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  基于有效信号与噪声的矢量存在差异的特点,发展并形成了一种自适应时窗矢量分解(adaptive time window vector decomposition,ATW-VD)去噪方法。该方法将地震记录瞬时属性引入到时窗系数求解中,根据瞬时属性反映的地震记录特征自适应调节时窗尺度,以平衡不同区域地震记录矢量分解去噪和有效信号振幅保护的能力。将该方法应用于一套含噪声模型地震数据的处理,并与经典的固定时窗矢量分解(fixed time window vector decomposition,FTW-VD)去噪结果进行了比较,验证了方法的正确性和有效性,并将该方法应用于实际地震数据处理中。研究结果表明,该方法能够更加精确地提取地震信号的矢量方向特征,有效利用了有效信号与噪声之间的矢量角度差异压制噪声;在压制空间上无方向特性、延续时间短的噪声时具有较大的优势,特别适用于随机噪声、50Hz电缆波和尖脉冲等噪声的压制;在保护有效信号振幅、波形等特征的同时可大幅度提高地震资料的信噪比。
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  成像域最小二乘偏移成像方法及西北超深层探区应用

  孙敏傲, 蔡杰雄, 向晨, 白英哲

  石油物探. 2024, 63(5): 946-952.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  经典最小二乘偏移通常采用波形残差目标泛函,通过精确匹配地震波形实现反射率定量反演。然而,在实际地震数据处理过程中,高精度的地震子波和偏移速度模型难以获得,且迭代算法收敛不稳定,计算量过大,因此很难取得显著效果。提出了一种面向实际数据处理的成像域最小二乘逆时偏移方法,基于宏观速度场和子波基本频带特征,构建全局空变点扩散函数,在成像域采用高维空间反褶积反演算法实现高分辨率成像。所提方法避免了对地震波形的精确匹配,充分考虑点扩散函数在不同波数成分的照明特征,因此对地震子波和偏移速度精度的依赖度不高。同时无需迭代计算,直接获取成像结果,计算效率高,在三维超深层地震勘探中具有应用潜力。西北探区两块不同储层类型的超深层实际地震数据应用结果表明,该方法可以提高成像分辨率,改善断裂缝洞构造的成像效果,提升串珠的识别能力,为西北超深层碳酸盐岩增储上产提供了技术支撑。
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  基于自动生成样本的优化Deeplabv3+网络速度建模方法

  刘超, 周怀来, 刘兴业, 王元君

  石油物探. 2024, 63(5): 953-967.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  建立精确的速度模型对地震成像和解释十分重要,深度学习方法为建立精确的速度模型提供了新的途径,然而,目前可用于速度建模网络训练的样本非常有限。为此,提出了一种利用随机曲线模拟地下速度模型,自动生成大量样本用于深度学习训练的方法。该方法通过生成一组随机数,插值形成随机序列,利用三角函数将随机序列生成随机曲线来模拟地下界面,生成层状速度模型,在此基础上,通过添加断裂、速度异常体和地层倾角来模拟更复杂的速度模型;在速度预测网络构建方面,选取Deeplabv3+网络作为速度预测网络。通过增加卷积层的方法,优化了Deeplabv3+网络上采样后直接输出导致边界模糊的问题。将上述方法应用于模型数据和实际数据,测试了该方法在含噪声、不同子波频率和部分数据缺失情况下的稳定性。结果表明,该方法能够有效地应对噪声、不同子波频率和部分数据缺失的影响,具有可靠的泛化性和鲁棒性。
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  基于Tene-cor自动聚焦成像算子的弹性波微地震逆时定位

  唐杰, 唐正威, 韩盛元, 王海成

  石油物探. 2024, 63(5): 968-980.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  微地震震源定位是微地震研究中的关键技术,微地震震源位置可以通过微地震信号的逆时反传来确定。在弹性介质逆时定位过程中,微地震信号中的P波、S波会耦合在一起,在震源聚焦结果中产生假象,影响震源方位的拾取。提出了基于Tene-cor聚焦成像算子的弹性波微地震逆时定位算法,首先,通过纵横波解耦的弹性波方程得到P波和S波的逆时波场,然后,施加Tene-cor成像算子对解耦的逆时波场记录进行互相关成像得到震源位置。分别利用合成数据和野外实际数据测试了该算法的定位效果。数值算例表明,该定位算法除了能够压制成像结果中因波场耦合导致的串扰噪声外,还可以聚焦因干涉成像产生的辐射状假象,在不同检波器采集条件、频带缺失和速度模型不精确的条件下,该算法相较于传统定位成像算法能够有效提高震源定位分辨率。
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  基于自适应短时傅里叶变换的品质因子Q值估算方法

  赵锐锐, 李勇军, 黄有晖, 左安鑫

  石油物探. 2024, 63(5): 981-992.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  品质因子Q是描述地下介质对地震波吸收衰减强弱程度的参数,同时也是地层含油气性的重要标志。在地震资料Q估算中,常用的方法是短时傅里叶变换方法,当窗函数被选定以后,其时频分辨率就固定了。针对该问题,提出一种自适应窗短时傅里叶变换的方法,以获得更准确的瞬时中心频率,并利用峰值频移法来估算品质因子Q。首先,利用固定窗长的短时傅里叶变换来提取信号的瞬时中心频率作为初始频率;然后,根据初始频率自适应计算不同频率的窗长,并利用自适应窗长短时傅里叶变换来求取瞬时中心频率;最后,结合峰值频移法得到高分辨率的品质因子Q值。利用合成数据和实际数据进行了测试,结果表明,相比于固定时窗短时傅里叶变换方法,自适应短时傅里叶变换方法具有更好的时间和频率分辨率,可以获得更高分辨率的品质因子Q值。该结果可以为地下介质的研究提供更准确、可靠的工具,有助于更好地了解地下结构和油气资源分布情况。
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  基于波动方程反射波反演的速度模型宽谱重构方法及其海上拖缆数据应用

  徐文才, 胡光辉, 何兵红, 杜泽源

  石油物探. 2024, 63(5): 993-1007.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  常规地震勘探中,地震数据大都缺少大炮检距信号和有效的低频成分,使得传统的全波形反演(FWI)方法很难恢复中、深层参数模型的低波数分量。依据多尺度反演思想,采用基于模型分解的波动方程反射波反演方法重构宽谱速度模型,同时提出自适应构造约束的模型正则化方法优化反演结果,提高反演稳定性。以Sigsbee模型数据为例展示了该方法是如何有效地同时重构宏观速度模型(长波长)和速度扰动(短波长)或反射率结构的。将所提方法用于东海拖缆采集数据,利用走时到波形信息匹配的波动方程反射波反演策略,构建了与地层更加吻合的宏观背景模型,获得了高分辨的地层成像剖面,成像道集平整度与成像剖面的连续性有明显提高,深部基底的成像更加清晰。
解释方法技术
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  南海W油田弱地震反射区断层多级优势成像及识别研究

  马光克, 廖仪, 李雷, 马华帅, 王志勇

  石油物探. 2024, 63(5): 1008-1018.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  南海W油田ZH₃Ⅱ主力油组位于弱地震反射区,断层识别困难,严重影响该区可动用储量评价及开发方案制定。为此,研究设计了针对弱地震反射区的断层多级优势成像及识别的攻关思路。首先,研究发现低频段信号对弱地震反射区的地层格架识别精度较高,据此提出了针对大断层识别的低频地震信号增强解释性优化处理流程,有效改善了弱反射区地震成像品质,大断层识别精度大幅提高,有效指导区域断层解释;然后,基于相位对地层产状变化敏感的特点,针对微小断层刻画,以逐级识别的思路,在大断层识别成果的基础上应用断面波线性分离与去噪和相位筛选等方法,生成相位指示相干数据体,有效提高弱地震反射区微小断层的空间可识别度,解决了传统本征值相干对垂向断距小的断层识别能力不足的问题,有效落实了微小断层的空间分布。研究结果表明,在南海W油田开展的断层多级优势成像及识别研究大幅度提高了弱地震反射区的断层识别精度,其成果成功指导了油田的可动用储量评价及开发设计工作。
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  碳酸盐岩强非均质储层相控反演方法研究

  成锁, 田军, 肖文, 刘永雷, 赵龙飞, 郑华灿

  石油物探. 2024, 63(5): 1019-1028.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  岩溶缝洞体是碳酸盐岩主要储层类型,具有强非均质性特征,量化预测难度大。常规地震反演方法虽然可实现储层的量化预测,但满足不了岩溶缝洞体中多类型储层的量化及高精度研究需求。针对这一问题,在相控约束反演技术思路的基础上,提出了基于梯度结构张量属性约束的确定性相控反演方法。该方法可概述为3步:首先,基于梯度结构张量属性,划分出反映碳酸盐岩缝洞体轮廓的储层相与非储层相;其次,以地震相为约束条件,建立低频模型;最后,将低频模型应用于地震反演过程,得到储层敏感属性,进而实现碳酸盐岩强非均质储层的量化预测。模型试算结果和塔里木盆地M工区实际应用结果均表明,该方法能有效识别岩溶缝洞体中多类型储层的分布范围,与实钻结果及开发动态特征吻合,为碳酸盐岩缝洞型油藏的整体量化研究奠定了基础。
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  稀疏井网下隔夹层精细预测方法研究及效果分析

  刘力辉, 李罗意, 陈殿远

  石油物探. 2024, 63(5): 1029-1039.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  在薄层预测领域,地质统计学和波形指示反演技术是当前的两大主流方法。然而,地质统计学反演在井点稀疏区域构建精确变差函数方面存在挑战,难以实现对薄层的准确预测。尽管波形指示反演对井网分布的依赖性较小,但其高频成分在描述地震振幅的空间变化方面存在不足。为了克服这些限制,提出了叠前构形反演技术。该技术通过对比地震数据体中能量和频率特征的横向变化,有效预测目标岩性的空间分布。充分利用了地震数据体的横向信息,其高频信息与地震数据体的空间能量变化高度吻合。通过射线域弹性阻抗分析,该方法能够提取更多弹性参数,其结果与AVO特征相一致,从而更准确地反映叠前地震数据不同射线域能量的横向变化,精确预测多种岩性类型。在稀疏井网的研究区,对于复杂岩性隔夹层的预测具有显著优势。该方法在多个油田的实际应用中已显示出卓越的效果,对于1m以上夹层的预测准确率超过80%,明显优于传统的反演技术,特别适合于稀疏井网区域的复杂岩性隔夹层预测。
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  三河北工区双复杂滩坝砂储层精细描述方法应用与效果

  夏连军, 张军华, 朱相羽, 王喜安, 罗震

  石油物探. 2024, 63(5): 1040-1050.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  苏北盆地三河北滩坝砂储层具有“盖储叠合、厚度变化,储层信号弱、岩性相变”的盖层、储层双复杂特点,其精细描述较常规滩坝砂储层更为困难。为此,首先对目标区开展井震标定分析,明确阜二段3个砂组的主要地震特征,根据其特点,提出“提频+去屏蔽+90°相移”的研究思路与对策,采用压缩感知方法进行拓频处理,在此基础上利用多道匹配追踪方法进行去强屏蔽处理,最后利用90°相移技术精细刻画砂体。模型测试与实际资料应用结果表明:①针对变厚度的复杂盖层,基于压缩感知反射系数稀疏反演的提频目标处理,可以有效分离叠合的复合波;②利用幅度可调制的多道匹配追踪方法,能可控去除顶部强屏蔽层的部分能量,使储层内砂组反射同相轴与厚度相一致;③90°相移处理能直观地解释有利砂体;④将优势地震属性与T₀构造图相融合,并结合地震相分析,可以较好地判识研究区滩坝砂体的分布区域。该方法对复杂滩坝砂储层砂体刻画具有理论研究与推广应用价值。
综合研究与应用
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  基于核聚类的砂岩图像孔隙分割方法

  王梅, 宋晓晖, 王治国, 韩非, 于源泽

  石油物探. 2024, 63(5): 1051-1060.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  砂岩孔隙识别是研究孔隙结构的一个重要步骤,采用通用的图像分割算法不易得到理想的图像孔隙分割效果,为此提出了一种使用EfficientNetV2-S模型和核K-Means聚类技术对孔隙进行分割的方法。首先,获得砂岩图像的超像素集合,使用超像素方法预分割输入的致密砂岩图像,构建带标签的孔隙与非孔隙图像库;然后,应用EfficientNetV2-S模型提取砂岩图像的孔隙和非孔隙的语义特征,并结合迁移学习的方法,使用有限的砂岩图像的孔隙和非孔隙样本进行EfficientNetV2-S模型参数学习;最后,设计了一种基于K-Means聚类的区域合并方法——NTK-KCoP方法,根据超像素的语义特征、灰度特征和边缘特征构建目标函数,再由聚类结果合并超像素得到完整的孔隙区域。砂岩CT图像的实验结果验证了所提出的孔隙分割方法的适用性和有效性。
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  基于超参数优化LSTM的声波测井曲线生成技术

  刘建建, 周军, 余卫东, 陈江浩, 樊琦, 鄢高韩

  石油物探. 2024, 63(5): 1061-1074.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  为解决声波测井曲线缺失或失真问题,使用传统方法重构测井曲线时,往往导致测井曲线精度不够。深度学习具有很强的数据表征能力,但建立模型面临超参数设定的不确定性和时间成本问题。为此,将异步连续减半算法(ASHA)与长短期记忆神经网络(LSTM)模型相结合,设计实现了一种基于超参数优化LSTM的声波测井曲线生成技术,对缺失或失真曲线进行补全。以大庆油田6口井为例,首先通过相关性分析,优选自然伽马、密度、补偿中子曲线作为输入特征量搭建LSTM学习模型,然后采用ASHA对LSTM模型进行超参数调优,并与常见的贝叶斯优化、粒子群优化算法进行时效及精度对比,最后将调优得到的超参数组合应用于LSTM模型,并与多元回归、GRU、BILSTM3种模型进行对比。该技术的应用结果表明:ASHA算法能更加高效准确地确定模型超参数,节省时间与人力成本,提高建模效率。基于ASHA优化的LSTM模型生成的声波测井曲线精度更高,该技术具有较好的适用性和精确性。
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  基于页岩脆性的电性特征差异性研究——以川东吴家坪组页岩为例

  曹高权, 张兵, 杨凯, 何小龙

  石油物探. 2024, 63(5): 1075-1086.    摘要 ( )    PDF全文 ( )    HTML ( )

  页岩脆性是评价页岩气资源潜力的重要指标,岩石电学属性可为电磁法勘探提供理论支撑,现有研究较少关注页岩脆性与岩石电学属性的关系。为明确不同脆性页岩电性特征,选取川东上二叠统吴家坪组页岩样品,综合运用扫描电镜、TOC测试、X衍射全岩分析、孔隙度及复电阻率测试等实验,探究页岩脆性与电性特征,在导电与极化影响因素分析的基础上,进一步探讨不同脆性页岩电性特征差异的内因。结果表明:低脆性页岩具有高黏土含量、低孔隙度特征;而高脆性页岩呈现高石英含量、高孔隙度特征,其石英类型以生物成因为主,生物成因石英对页岩脆性具有较大贡献。电阻率受页岩中黄铁矿含量及有机质孔隙影响,极化率主要受黄铁矿含量影响。在强压实作用下,低脆性页岩中孔隙被破坏,孔隙中离子移动受阻,黄铁矿含量低,进而表现出高阻、低极化特征;而高脆性页岩中高含量有机碳为有机质孔发育提供充足物质基础,生物石英骨架为孔隙保存提供有利条件,促进孔隙中导电离子移动,且黄铁矿含量高,从而呈现低阻、高极化特征。采用电性参数回归模型可较好地评价页岩的脆性特征。研究结果可为页岩储层脆性评价提供电学依据。