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裂缝-孔隙型页岩气储层岩石物理建模及物性参数预测

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地球物理学进展 2024年第2期39卷 594-605页

作者：刘姝娴李晓明李勇根桂志先长江大学地球物理与石油资源学院武汉430100 中国石油勘探开发研究院北京100083

考虑页岩复杂孔隙结构和富有机质特征,本文综合利用Voigt-Reuss-Hill平均,包含物模型,线性滑动理论和各向异性Gassmann方程,构建了富有机质的裂缝-孔隙型页岩气储层岩石物理模型.基于所建模型,分别探究了孔隙度、干酪根含量、裂缝体积... 详细信息

考虑页岩复杂孔隙结构和富有机质特征,本文综合利用Voigt-Reuss-Hill平均,包含物模型,线性滑动理论和各向异性Gassmann方程,构建了富有机质的裂缝-孔隙型页岩气储层岩石物理模型.基于所建模型,分别探究了孔隙度、干酪根含量、裂缝体积和泥质含量等物性参数对岩石弹性响应特征的影响,建立了纵横波阻抗-纵横波速度比的各向异性岩石物理模板,并结合目标工区的A井对所建二维岩石物理模板进行验证.投影的散点数据分布特征与模板的整体变化趋势基本一致,证实了所建二维各向异性岩石物理模板可应用于页岩气储层物性参数的预测.此外,利用提出的各向异性岩石物理模型针对目标工区A井进行了横波速度预测,预测的横波速度和实测数值吻合较好,进一步验证了所建模型的实用性.最后,基于所建模型和快速模拟退火算法,选择一条过井地震测线开展了总有机碳(TOC)含量和泥质含量空间分布预测.实际应用结果表明,页岩气储层TOC含量和泥质含量的预测结果与测井解释吻合较好,证明了所建模型在页岩储层的物性参数预测的有效性和可行性.

关键词：裂缝-孔隙型页岩岩石物理建模各向异性岩石物理模板物性参数预测

一种新的K⁃SVD字典学习地震数据去噪方法

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石油地球物理勘探 2023年第5期58卷 1072-1083页

作者：周子翔吴娟袁成白敏桂志先油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) 湖北武汉430100 长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉430100 中国石油勘探开发研究院西北分院甘肃兰州730020

地震数据去噪是地震资料处理的关键步骤之一,高信噪比的数据是后续高质量处理和解释的基础。目前,已推出多种类型的去噪方法,其中稀疏表示方法虽具有利用较少的基本信号的线性组合表示大部分或者全部的原始信号,即充分挖掘数据中含有的... 详细信息

地震数据去噪是地震资料处理的关键步骤之一,高信噪比的数据是后续高质量处理和解释的基础。目前,已推出多种类型的去噪方法,其中稀疏表示方法虽具有利用较少的基本信号的线性组合表示大部分或者全部的原始信号,即充分挖掘数据中含有的信息,最大化利用数据的优点,但用于稀疏表示的K⁃SVD字典学习算法存在去噪结果损失了部分原始信号和计算效率不太理想等问题。为了进一步优化解决这些问题,研发了一种新的用于地震数据去噪的K⁃SVD字典学习方法。首先,从样本数据中提取随机位置的块,并删除空白块,初始化字典;然后,进行字典学习,自适应地由地震数据本身特征构造出稀疏表示数据的最新字典;最后,利用学习到的字典对含噪地震数据分块进行去噪,对去噪后的块取平均处理再重构图像块得到去噪图像,完成地震数据的去噪。合成数据和实际数据的试验结果表明:所提K⁃SVD字典学习算法的去噪效果与当前用于稀疏表示的K⁃SVD字典学习算法相比,在信噪比、计算时间以及地震数据局部特征保持方面更有优势。

关键词：稀疏表示压缩感知字典学习 K⁃SVD 地震数据去噪

裂缝-孔隙型页岩气储层岩石物理建模及物性参数预测

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地球物理学进展 2023年

作者：刘姝娴李晓明李勇根桂志先中国石油勘探开发研究院长江大学地球物理与石油资源学院

考虑页岩复杂孔隙结构和富有机质特征，本文综合利用Voigt-Reuss-Hill平均，包含物模型，线性滑动理论和各向异性Gassmann方程，构建了富有机质的裂缝-孔隙型页岩气储层岩石物理模型。基于所建模型，分别探究了孔隙度、干酪根含量、裂... 详细信息

考虑页岩复杂孔隙结构和富有机质特征，本文综合利用Voigt-Reuss-Hill平均，包含物模型，线性滑动理论和各向异性Gassmann方程，构建了富有机质的裂缝-孔隙型页岩气储层岩石物理模型。基于所建模型，分别探究了孔隙度、干酪根含量、裂缝体积和泥质含量等物性参数对岩石弹性响应特征的影响，建立了纵横波阻抗-纵横波速度比的各向异性岩石物理模板，并结合目标工区的A井对所建二维岩石物理模板进行验证。投影的散点数据分布特征与模板的整体变化趋势基本一致，证实了所建二维各向异性岩石物理模板可应用于页岩气储层物性参数的预测。此外，利用提出的各向异性岩石物理模型针对目标工区A井进行了横波速度预测，预测的横波速度和实测数值吻合较好，进一步验证了所建模型的实用性。最后，基于所建模型和快速模拟退火算法，选择一条过井地震测线开展了总有机碳 (TOC) 含量和泥质含量空间分布预测。实际应用结果表明，页岩气储层TOC含量和泥质含量的预测结果与测井解释吻合较好，证明了所建模型在页岩储层的物性参数预测的有效性和可行性。

关键词：裂缝-孔隙型页岩岩石物理建模各向异性岩石物理模板物性参数预测

复杂赋存形态水合物储层地震岩石物理建模与应用

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地球物理学报 2022年第12期65卷 4858-4873页

作者：潘豪杰李勇根魏超桂志先李晓明张翔赵懿张伟长江大学地球物理与石油资源学院武汉430100 中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油华北油田勘探部河北任丘062552 中国石油集团测井有限公司华北事业部河北任丘062552

天然气水合物由于其复杂的微观分布特征,现有考虑单一赋存形态的岩石物理模型无法对其进行精确表征.此外,水合物饱和度和赋存形态的耦合影响,导致水合物地层弹性响应机理不明和水合物饱和度预测精度偏低.本文依据不同赋存形态水合物与... 详细信息

天然气水合物由于其复杂的微观分布特征,现有考虑单一赋存形态的岩石物理模型无法对其进行精确表征.此外,水合物饱和度和赋存形态的耦合影响,导致水合物地层弹性响应机理不明和水合物饱和度预测精度偏低.本文依据不同赋存形态水合物与沉积物颗粒的作用机制,结合Voigt-Reuss-Hill平均、SCA-DEM模型、广义有效介质模型、Wood公式、Gassmann方程、Hill方程和Backus平均等建立了同时含六种赋存形态的水合物地层岩石物理模型.数值模拟研究发现,不同赋存形态水合物地层弹性参数对水合物饱和度敏感性不同,可以为水合物赋存形态识别和饱和度预测提供理论依据.实验测试结果表明,所建模型可以很好地捕捉不同实验方法测量的声学响应并揭示水合物微观赋存形态及其演化机制.Mackenzie三角洲Mallik 2L-38井的应用结果显示,相较于单一赋存形态,考虑多重赋存形态建模可以有效提高水合物饱和度预测精度.最后,利用Nankai海槽AT1-MC井和Hikurangi陆缘U1518B井的纵横波速度和密度数据开展了水合物饱和度和多重赋存形态百分比同步量化表征,结果表明预测的水合物饱和度与电阻率或核磁共振测井解释及岩心分析结果比较吻合,反演的水合物赋存形态也合理揭示了研究区域的水合物形成和分布规律.

关键词：水合物赋存形态水合物饱和度岩石物理弹性性质

基于Chirplet变换在地震勘探时频域地层旋回变化识别分析

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科学技术与工程 2023年第33期23卷 14104-14111页

作者：刘一灼汪勇桂志先长江大学地球物理与石油资源学院武汉430100 油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) 武汉430100

针对地震波信号通常为非平稳信号,传统的傅里叶变换无法分析非平稳信号,同时不能反映局部时频分布关系的问题,依次介绍了短时傅里叶变换、连续小波变换以及Chirplet变换在一次单分量、二次单分量、多分量瞬时频率分析非平稳信号的优劣差... 详细信息

针对地震波信号通常为非平稳信号,传统的傅里叶变换无法分析非平稳信号,同时不能反映局部时频分布关系的问题,依次介绍了短时傅里叶变换、连续小波变换以及Chirplet变换在一次单分量、二次单分量、多分量瞬时频率分析非平稳信号的优劣差异,利用修改核函数对于Chirplet变换进行一定改进,有效提高了待分析信号的时频域分辨率。随着石油勘探开发难度的逐渐增大,对于薄互层的层间储层预测问题逐渐成为研究焦点,旋回型薄互层是其中的典型模式之一,同时也是层序地层的一种沉积组合。改进的Chirplet变换在实际应用中相较于原始Chirplet变换以及传统小波变换在研究沉积旋回分析更能清晰刻画地层旋回变化趋势,对后续解决一般性薄互层沉积旋回预测问题具有重要的研究意义。

关键词：非平稳信号傅里叶变换小波变换 Chirplet变换沉积旋回

地震勘探中二维、三维随机介质模拟及属性优化

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科学技术与工程 2023年第15期23卷 6339-6349页

作者：刘一灼汪勇桂志先长江大学地球物理与石油资源学院武汉430100 油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) 武汉430100

在石油勘探难度逐渐加深的大环境下,常规均匀层状介质已经不能满足高精度、高保真度地震勘探的开发要求,随机介质理论的研究即被提上日程。目前,无论是在二维还是三维地震勘探建模过程中认为同层地震属性是一致的,多以均匀层状介质为研... 详细信息

在石油勘探难度逐渐加深的大环境下,常规均匀层状介质已经不能满足高精度、高保真度地震勘探的开发要求,随机介质理论的研究即被提上日程。目前,无论是在二维还是三维地震勘探建模过程中认为同层地震属性是一致的,多以均匀层状介质为研究基础,这种思想忽略了小尺度参量对结果带来的随机扰动,这样的模型往往不能准确地对实际地层进行描述。因此分别构建了混合型二维、三维随机介质模型并给出了详细的建模流程,同时引入二维、三维锥形函数进行建模离散过程中的误差压制。分析了混合型自相关函数各参数对模型的影响,数值模拟结果显示,对比不同参数下所建立的二维、三维随机介质地震属性模型,可以非常清晰、直观地看到地层中的随机扰动情况,有效地模拟随机介质在实际地下构造中的分布细节。最后提出了引入方向因子的三维随机介质建模的方法,该方法相比于传统方法更有利于对比裂隙在实际地质构造的分布特征,在实际正演模拟中该理论同样有不错的效果支撑。

关键词：地震勘探随机介质数值模拟自相关函数方向因子

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水平井压裂微地震监测成果的不对称性分析

石油地球物理勘探 2023年第1期58卷 161-169页

作者：董文波桂志先王亚楠张和排靳鹏飞长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室湖北武汉430100 长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉430100 中国石油辽河油田公司勘探开发研究院辽宁盘锦124010 东方地球物理公司研究院地质研究中心河北涿州072750 东方地球物理公司装备服务处河北涿州072750 东方地球物理公司新兴物探开发处河北涿州072751

为了分析水平井压裂微地震监测成果的不对称性,为客观评价压裂效果提供依据,文中综合应用微地震监测、三维地震、录井以及压裂数据,紧密结合精细地质研究、工程设计,系统分析了54口水平井压裂的微地震监测成果,总结了导致水平井压裂微... 详细信息

为了分析水平井压裂微地震监测成果的不对称性,为客观评价压裂效果提供依据,文中综合应用微地震监测、三维地震、录井以及压裂数据,紧密结合精细地质研究、工程设计,系统分析了54口水平井压裂的微地震监测成果,总结了导致水平井压裂微地震监测成果不对称的因素,取得如下认识:(1)导致水平井压裂微地震监测成果不对称的因素主要包括工程因素、地质因素以及完钻井分布等三个方面,其中地质因素具体包括天然裂缝、断层、岩性变化、地应力等;(2)天然裂缝、缝长距离内的完钻井会诱导压裂裂缝转向,并沿着裂缝集中发育区和完钻井周围延伸,在水平井两侧形成不对称的微地震事件分布;(3)断层对压裂裂缝具有诱导和屏蔽作用,压裂裂缝沿着断面延伸,微地震监测事件呈面状分布,压裂裂缝无法延伸至断层另一侧,形成远离水平井的单侧分布;(4)纵向隔夹层、横向的岩性变化会对压裂裂缝的延伸起控制和封隔作用,在很大程度上抑制了压裂裂缝延伸甚至无法形成裂缝,形成微地震事件在横向和纵向的不对称性;(5)当水平井与最大主应力方向不垂直时,微地震事件分布与水平段存在夹角,形成角度不对称。

关键词：微地震监测水力压裂人工裂缝裂缝特征不对称性

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基于不同尺度的储层裂缝建模方法对比

地球物理学进展 2023年第5期38卷 2071-2079页

作者：刘剑锋王鹏毛庆辉桂志先油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学地球物理与石油资源学院) 武汉430100 长江大学非常规油气省部共建协同创新中心武汉430100

裂缝是影响低孔低渗透储层产能的关键因素之一,相应的裂缝建模方法是国内外学者关注的重要领域.本文对近年来国内外主要的裂缝建模方法进行了分析,可基于裂缝尺度特征分为3类:叠前地震属性相比叠后属性包含地质信息更丰富,并可预测大尺... 详细信息

裂缝是影响低孔低渗透储层产能的关键因素之一,相应的裂缝建模方法是国内外学者关注的重要领域.本文对近年来国内外主要的裂缝建模方法进行了分析,可基于裂缝尺度特征分为3类:叠前地震属性相比叠后属性包含地质信息更丰富,并可预测大尺度裂缝的发育方向、强度和密度;基于微震事件的DFN建模方法在保证更多的中小尺度裂缝被检测到的情况下,模型更加贴近实际油气生产;计算机断层扫描技术可以定量表征微米级微小尺度裂缝,获得更为精确的小尺度裂缝信息.在实际储层中,其裂缝特征往往具有多尺度性,单一的裂缝建模方法不够全面.基于裂缝特征详细划分裂缝尺度,整合不同尺度裂缝信息进行建模成为了新的研究方向之一.多尺度裂缝表征为低孔低渗透储层裂缝的三维地质建模提供了重要的思路.

关键词：裂缝建模叠前地震属性离散裂缝网络计算机断层扫描

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信号自适应识别吸收补偿方法

石油地球物理勘探 2023年第5期58卷 1062-1071页

作者：马雄李国发刘立彬桂志先长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉430100 油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) 湖北武汉430100 中国石油大学(北京)地球物理学院北京102249 胜利油田分公司物探研究院山东东营257022

地下介质的吸收衰减效应严重降低了地震信号的探测深度,限制了高分辨率地震勘探的发展。反Q滤波技术是补偿地层吸收衰减、提高地震分辨率的重要手段。然而,传统的反Q滤波方法本身并不具备信号识别能力,在补偿地震信号的同时会放大噪声... 详细信息

地下介质的吸收衰减效应严重降低了地震信号的探测深度,限制了高分辨率地震勘探的发展。反Q滤波技术是补偿地层吸收衰减、提高地震分辨率的重要手段。然而,传统的反Q滤波方法本身并不具备信号识别能力,在补偿地震信号的同时会放大噪声干扰。为此,文中提出一种信号自适应识别的多道吸收补偿方法,其核心思想是利用地震信号的空间构造特征提升吸收补偿算法的稳定性和精度。该方法主要实施流程包括四步:首先,利用空间预测算子对反射信号的空间构造特征进行数学表达;再根据信号预测算子构造空间反射结构约束项;然后,将反射结构约束项加入多道吸收补偿目标函数,得到吸收补偿反演系统;最后,求解多道反演目标函数,得到吸收补偿结果。模型数据测试和实际资料应用结果表明:所提方法不仅能提高地震资料的分辨率,还可保护补偿结果的空间构造特征和信噪比,具有较强的稳定性和一定的实用性。

关键词：信号识别吸收补偿正则化约束黏弹性反演系统反射构造特征