含平行裂缝储层中地震波频散、衰减、及频变各向异性*

裂缝厚度(张开度)对裂缝储层有效渗透率等起关键作用因而探测裂缝厚度对裂缝储层的勘探开发具有重要意义。针对此,该文主要介绍地震波在含平行裂缝储层中的频散、衰减及频变各向异性特征,及其与裂缝厚度的关系。重点探讨了流体运动与散射两种主要机制,并介绍了最新的理论模型研究进展。研究表明,裂缝厚度对流体运动与散射机制均会产生重大影响,主要影响频率范围为流体运动的高频区域和散射的低频区域。该频率范围常在地震频带内,故在实际地震勘探中应考虑裂缝厚度的影响,其同时为地震探测裂缝厚度提供了理论基础。最后,还探讨了流体运动与散射机制的耦合作用,并给出了相应的理论模型。结果表明,两种机制相互耦合时,地震波的频散衰减特征会发生明显变化,应予以考虑。     

发展储层声学理论，创新深部钻测技术 —— “储层声学论文专栏”主编序言

“储层声学”属于多相孔隙固体介质声学的研究范畴,它是研究声波在储层中的产生、传播、接收及声波与储层相互作用及应用等的一门学问。储层声学从提出到现在有十多年的发展历史,它虽是一个年轻的声学分支,但它是在面向地震勘探和地震储层预测等基础问题上发展起来的,且在实际需求的驱动下发展迅速。储层声学要回答以下问题:声波是如何在孔隙性、裂缝性及各向异性的多相储层介质中传播的,组成储层的各组分及特性等对声波的传播是如何影响的,如何利用这些声学特征来描述储层的组分和特性以及声波引起的各种物理效应与储层是如何相互作用的。     

改进的孔隙模型评价流体性质与裂缝孔隙度

随着勘探开发的不断深入,渤海油田面临越来越多的疑难储层,这类储层流体性质识别与裂缝孔隙度评价成为测井评价的难点。本文依据Biot理论,描述了存在裂隙条件下的含裂隙Biot理论,形成改进的孔隙介质模型。根据该模型利用阵列声波测井数据进行反演得到裂缝孔隙度,同时通过流体置换,得到不同流体对应的岩石体积模量,对其进行交会判别流体性质,实现了阵列声波测井裂缝孔隙度定量评价与流体性质识别综合应用。利用该模型对渤海油田十几口井进行计算,结果表明该方法对于常规砂泥岩和复杂岩性储层均能取得较好效果,本文提出的储层流体性质识别与裂缝孔隙度评价方法,有助于扩展阵列声声波测井的应用范围。     

各向异性扩散滤波远探测声波测井图像降噪方法*

声波远探测测井技术近年来在复杂油气藏的构造识别和储层评价中发挥着重要作用。该技术利用来自井外的反射波对井旁地质构造进行准确成像,但由于反射波具有幅度低、受幅度强的井孔直达波干扰等特点,实际数据提取到的反射波信噪比往往比较低,需要对反射波进行降噪处理。非线性各向异性扩散滤波能够在滤除图像噪声的同时保留图像边缘及细节等信息,在地震数据处理和医学图像去噪中都有广泛应用。该文从各向异性扩散滤波的基本原理入手,将提取到的井外反射波信号当作图像,采用不同扩散张量进行处理,通过含噪声的模拟数据处理验证了该方法的处理效果并建立起适合于远探测测井的数据处理流程,实际远探测数据处理结果进一步表明其具有较好的应用前景。     

关于岩石三阶弹性常数的超声测量方法

油气储层岩石的三阶弹性常数反映了该岩石的速度应力敏感性,是利用声波测井或地震资料进行原位地应力反演的基本参数。本文阐述了利用声弹性理论在实验室测量岩石三阶弹性常数的原理与方法,并给出了部分实验结果。这些参数将为研究声波在预应力声场中传播规律的提供基础数据,同时也为定量分析利用交叉偶极声波测井评价地应力的精度提供了依据。不同岩石的三阶弹性常数较大差异表明,通过速度各向异性进行应力反演时必须考虑岩石本身非线性的差异。     

储层声学

正储层声学在理论上属于多相孔隙固体介质声学的研究范畴,它是研究声波在储层中的产生、传播、接收及声波与储层相互作用和相关应用等的一门学问。在技术上它综合和涵盖了从地面地震勘探、井间地震、微地震、井中垂直地震剖面、单井成像、声波测井、岩石物理、数字岩心到岩石学中所涉及到的声学方法和手段。储层声学从提出到现在有近十年的发展历史,虽是一个年轻的声学分支,但在需求的驱动下,发展非常迅速。一般称能够存储油、气、水的岩层为储     

含三体相互作用的海森堡自旋链纠缠研究

研究了含三体相互作用的海森堡自旋链的能级和相应本征态的纠缠情况,详细分析了含有三个粒子的海森堡自旋链的纠缠,发现所有的纠缠态都为W态。给出三粒子海森堡自旋链在温度为零时的基态纠缠,发现反铁磁自旋链的基态不随各向异性、耦合强度等参数发生变化,铁磁自旋链的基态纠缠随各向异性因子和三自旋耦合项而改变。讨论了三比特自旋链在低温时的热纠缠,给出纠缠度表达式及其随温度、各向异性因子和耦合强度的变化关系。     

川西气田白云岩储层二维核磁共振测井气水识别方法

川西气田雷口坡组四段白云岩储层具有良好的天然气勘探开发前景,但是储层分布具有较强的非均质性,利用常规测井和一维核磁共振测井方法判断储层流体性质存在多解性．通过分析川西雷四段白云岩储层地质特征与测井响应特征,开展岩心二维核磁共振实验,明确了实验室分析与测井过程中环境、参数等影响因素,建立了岩心分析结果的校正方法,明确了钻井液、束缚流体、可动水与天然气信号在二维核磁共振测井中谱分布区间,建立了基于T₂-T₁、T₁/T₂（R）的白云岩储层二维核磁共振测井气水识别图版．利用图版对川西雷四段储层流体性质开展评价,二维核磁共振测井解释结论得到了实钻测试结果的验证,该气水识别方法填补了常规测井、一维核磁共振测井在评价储层气水关系中的缺陷,可有效解决白云岩储层流体性质判别难题．     

各向异性黏弹性介质伪谱法波场模拟

当地震信号通过复杂地球介质时，地层除了表现为各向异性，还表现为内在的黏弹性特征 因此，为准确描述地震波在地球介质中的传播特征，理想的地球介质模型应该能够模拟岩石 的各向异性特征和衰减特征.给出了各向异性黏弹性介质模型的波动方程，推导了伪谱法波场正演模拟的递推公式，并利用伪谱法实现了地震波波场数值模拟.表明了该介质模型中地 震波场特征与各向异性主轴方位和介质的黏滞性参数之间的关系. 关键词： 黏弹性 各向异性 伪谱法     

各向异性粘弹性孔隙介质地震波场伪谱法正演模拟

地球介质各向异性、粘弹性以及孔隙特征是地震资料描述油气储层时应综合考虑的. 建立了各向异性粘弹性孔隙介质模型，导出了各向异性粘弹性孔隙介质的弹性波波动方程，采用伪谱法正演模拟了各向异性粘弹性孔隙介质地震波，进行了其波场特征分析. 该研究有益于加深对地震波在实际地球介质中传播规律的认识.     

基于逆散射理论的地震波速度正则化反演

本文基于逆散射理论利用正则化有限差分对比源反演算法对地震波传播速度进行反演, 该方法是基于波动方程的频率域波形反演算法, 利用非线性共轭梯度法, 通过最小化目标优化函数不断迭代更新速度模型. 由于地球物理反演问题的病态性和不稳定性, 通过基于反演参数总变差的正则化处理, 使反演问题变为良性问题且算法具有较强的抗噪声干扰能力. 反演过程中使用了频率-空间域9点差分正演算子以及PML吸收边界条件. 与其他反演算法相比, 由于背景模型在反演迭代过程中保持不变, 可以避免在每次迭代过程中重新构造正演算子及矩阵分解等相关计算过程, 使得该算法非常适合于大规模三维反演计算. 此外, 本文采用基于MPI的并行计算, 进一步提高了反演计算的效率. 二维CSEG模型反演结果表明该方法可以反演得到高分辨率的地震波速度重建结果, 为地震勘探数据处理及解释提供准确的速度信息.     

2DNMR在泥页岩物性及流体评价中的应用探讨

纳米级孔隙、非达西渗流、自生自储是泥页岩油气层的主要特征,常规NMR技术难以检测到T2弛豫时间短于0.1 ms的纳米级孔隙,并难以准确评价泥页岩储层中的孔隙流体性质与含量.为了解决以上问题,以济阳坳陷下第三系沙河街组泥页岩油气主要勘探层段为研究对象,采用高分辨率2D NMR技术对采自3口井的11块泥页岩样品分别进行1D、2D NMR分析.结果表明,T2谱能够检测到泥页岩中的全部孔隙量;D-T2谱能够准确评价孔隙流体类型与含量,且核磁含油饱和度与石油的产液量、岩石热解的液态烃量具有可对比性.该项研究对精细评价泥页岩油气储层具有十分重要的意义,对进一步发展高分辨率2D NMR技术具有一定的促进作用.     

基于动电效应的震电测井方法研究进展*

与双电层和孔隙流体渗流有关的声波-电磁场耦合效应(动电耦合波)在油气储层勘探、地震电磁场等领域有着潜在应用价值。该文简述动电耦合波在理论模型以及井孔动电耦合波的实验测量、模拟计算方面的研究进展,并对油气储层测井领域进一步的动电耦合波研究进行了展望。基于动电信号的探测方法同时接收声波和电磁场两类信号,可避免单一类别信号方法的不足。实验获得了岩心的动电耦合系数,但其表征的孔隙岩石物理性质还有待进一步认识。基于耦合控制方程,开展了震电波场的计算和分析。结果表明,声源激发后,可接收到伴随声波的电磁信号和早于声波的电磁首波。这两类信号都既对影响声波特性的岩石模量、孔隙度和渗透率等参数敏感,又与电导率等岩石电学性质密切相关。非饱和岩石动电耦合波理论和基于动电耦合波的参数反演方法等问题有待进一步研究。     

2D NMR技术在石油测井中的应用

近几年,2D NMR技术得到迅速发展,特别是在核磁共振测井领域. 该文将主要介绍2D NMR技术的脉冲序列、弛豫原理以及2D NMR技术在石油测井中应用. 2D NMR技术是在梯度场的作用下,利用一系列回波时间间隔不同的CPMG脉冲进行测量,利用二维的数学反演得到2D NMR. 2D NMR技术可以直接测量自扩散系数、弛豫时间、原油粘度、含油饱和度、可动水饱和度、孔隙度、渗透率等地层流体性质和岩石物性参数. 从2D NMR谱上,可以直观的区分油、气、水,判断储层润湿性,确定内部磁场梯度等. 2D NMR技术为识别流体类型提供了新方法.     

横波速度径向层析成像方法及应用研究

近来三维声波成像技术的一个重要进展是利用偶极子弯曲波反演地层径向横波速度剖面。确定地层径向横波速度变化对评价井壁稳定性、估算地应力和优化油藏生产等有着重要的意义。偶极横波测井激发的弯曲波低频探测较深,高频探测较浅,本文根据偶极弯曲波的频散特征,采用约束反演的方法求取地层径向横波速度变化。在实际测井中,经常会遇到偶极子弯曲波的频散曲线在高频时缺失或者不准确的情况,这会使约束反演方法产生误差。针对这一现象,本文提出利用理论频散数据进行高频约束,并通过数值模拟验证了改进后约束反演方法的正确性。本文给出了一个致密气层的横波速度径向剖面综合应用实例,发现地层径向横波速度变化程度与岩石脆性有很好的对应关系,最终的压裂效果由压前、压后正交偶极横波各向异性的变化得到了印证,压裂后油气产量提高。     

井下核磁共振流体分析实验室及其应用

井下流体分析在储层实时评价有十分重要的应用. 该文介绍了NMR流体分析实验室的发展,并以哈里伯顿的井下NMR流体分析实验室为例, 详细讨论了其关键技术,包括探头结构、磁体结构和电路结构,探讨了获取流体核磁共振特性参数的测量方法. NMR流体分析实验室可以获取流体的多种重要参数,结合NMR测井能够进行综合解释,其实时评价性能实现NMR测量的优势.     

一种基于组分补偿的二维核磁共振测井数据高精度处理方法

二维核磁共振技术能够对储层中各类含氢流体进行无损、快速、定量的测量和表征，但受限于采集方式和参数，核磁共振设备在对页岩油等致密储层中的有机质、沥青等超快弛豫组分进行检测时，经常出现由于信号采集不完整所导致的二维谱中流体组分缺失或不准的问题.本文提出了基于超快弛豫组分补偿技术的T₂-T₁二维谱高精度反演方法，该方法将一维核磁共振前端信号补偿技术进行推广，通过在二维核磁数据反演前对回波数据进行组分补偿，能够有效解决二维核磁共振测井前端信号漏失的问题.实验及测井数据的应用表明，该方法在页岩油等富含快弛豫组分信号的储层中，可以得到更加精准和完整的储层信息.     

川西致密气藏二维核磁共振测井优化设计与应用

二维核磁共振（NMR）测井在储层参数计算与流体性质判别应用中的作用逐渐受到重视.然而在川西致密气藏开展二维NMR测井应用之初,遇到了现有观测模式下资料采集效率较低、测井结果与地质条件不匹配等难题.通过对比两种常用的二维NMR测井方法,开展致密气藏二维NMR测井观测模式设计方法研究,结合致密气藏实际应用效果分析,明确了横向弛豫时间-纵向弛豫时间（T₂-T₁）方法比横向弛豫时间-自扩散系数（T₂-D）方法更适用于致密气藏,总结了一套致密气藏二维NMR测井观测模式设计流程与参数取值方法,设计出了适用于致密气藏的观测模式TGR01（tight gas reservoir 01）.新设计的观测模式在致密气藏的应用效果优于现有的二维NMR测井观测模式,结合T₂-T₁方法可以有效识别储层中的流体信号,解决致密气藏综合评价难题.