裂缝型页岩储层方位各向异性地震正反演研究

论文摘要

页岩油气作为一种特殊的油气藏,具有赋存方式多,储层结构复杂,非均质性较强等特点。与常规油气藏相比,对页岩油气的探索和评价需要更高的要求。页岩储层中存在着许多的裂缝,受页岩储层复杂结构等因素的影响,裂缝多呈现为垂直或者近似垂直的形态。页岩中发育的裂缝能够增加页岩油气储层的有效孔隙度,改善储集空间的连通性并提高储层渗透率,还可为油气的运移提供重要的通道。因此,研究裂缝型页岩储层中地震波的传播特征、利用地震资料反演裂缝参数对储层的地震预测具有重要意义。各向异性介质中的弹性波理论是研究裂缝型储层的基础,它能够有效的探索地震波在各向异性介质中的传播特征。针对含垂直缝的页岩储层,在只考虑垂直裂缝对各向异性的影响时,可将储层等效为HTI（horizontal transversely isotropic,具有水平对称轴的横向各向同性）介质;若同时考虑垂直裂缝和水平层理对各向异性的影响时,则可将储层等效为正交各向异性介质。本文针对这两种介质模型,并结合岩石物理论对各向异性参数地震AVAZ（amplitude variations versus azimuth,振幅随方位角的变化）反演方法展开了研究。针对HTI介质和正交各向异性介质模型,本文介绍了相应的PP波或PS波反射系数近似公式,并分析了反射系数随入射角和方位角的变化特征。同时基于岩石物理理论,讨论了裂缝属性（裂缝方位、裂缝密度、裂缝流体等）对地震AVAZ响应以及各向异性参数的影响,为后续页岩储层各向异性参数反演奠定了基础。在只考虑页岩储层中发育的垂直缝时,本文结合HTI介质岩石物理模型,并基于PP波和PS波反射系数近似公式,提出采用SA-PSO（simulate anneal-particle swarm optimization,模拟退火粒子群优化算法）反演裂缝储层的Thomsen各向异性参数。同时在反演之前,先利用傅里叶级数方法估计裂缝方位,并用估计值对实际数据进行方位校正,以提供更准确的输入数据。在各向异性参数地震AVAZ反演理论中,利用Thomsen各向异性参数之间的相关性,或者采用PP波和PS波联合反演的方法,可以提高待反演参数的敏感性,获得更为准确的裂缝储层弹性参数。通过理论模型测试验证了地震AVAZ反演理论的有效性,并应用实际地震数据中。计算结果表明,反演得到的Thomsen各向异性参数可用于评价裂缝发育程度,为页岩储层裂缝识别提供依据。在同时考虑页岩储层中发育的垂直裂缝和水平层理时,本文结合正交各向异性岩石物理模型,研究了页岩储层裂缝参数地震AVAZ反演方法,预测含垂直缝的VTI（vertical transversely isotropic,具有垂直对称轴的横向各向同性）背景介质下的页岩储层的弹性及裂缝参数。根据研究区页岩气储层地质构造设计的单界面理论模型,验证基于VTI约束及贝叶斯框架的反演方法的有效性,并将反演方法应用到龙马溪组页岩气储层实际方位地震数据。结合岩石物理理论分析可知,反演得到的裂缝参数不仅能反映裂缝的发育程度,还与矿物含量具有相关性,并且各向异性参数越大对应石英等脆性矿物含量越高,表明脆性矿物与裂缝的发育存在相关型,与地质基本理论一致,能够为储层裂缝、脆性等特征的分布提供依据。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题目的与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 方位各向异性岩石物理研究现状
•     1.2.2 地震AVAZ研究现状
•   1.3 本文的主要研究内容
•   1.4 本文创新点
• 第二章 方位各向异性岩石物理理论
•   2.1 各向异性介质概述
•     2.1.1 各向异性介质的弹性系数
•     2.1.2 各向异性介质的基本类型
•   2.2 HTI各向异性岩石物理理论
•     2.2.1 Hudson理论
•     2.2.2 Schoenberg线性滑动理论
•     2.2.3 Schoenberg模型和Hudson模型的关系
•   2.3 正交各向异性岩石物理理论
•   2.4 本章小结
• 第三章 裂缝型页岩储层方位各向异性地震响应分析
•   3.1 方位地震AVAZ响应基本理论
•     3.1.1 HTI介质PP波反射系数近似公式
•     3.1.2 正交各向异性介质PP波反射系数近似公式
•   3.2 HTI介质地震AVAZ响应模拟及分析
•     3.2.1 裂缝方位对地震AVAZ响应的影响
•     3.2.2 裂缝密度对地震AVAZ响应的影响
•     3.2.3 裂缝纵横比对地震AVAZ响应的影响
•     3.2.4 裂缝流体对地震AVAZ响应的影响
•   3.3 正交各向异性介质地震AVAZ响应模拟及分析
•     3.3.1 裂缝方位对地震AVAZ响应的影响
•     3.3.2 裂缝柔度对地震AVAZ响应的影响
•   3.4 本章小结
• 第四章 页岩储层垂直裂缝系统各向异性参数地震AVAZ反演
•   4.1 基于傅里叶级数展开的裂缝方位预测方法
•     4.1.1 任意各向异性介质反射系数的傅里叶级数展开形式
•     4.1.2 HTI介质反射系数的傅里叶展开形式
•   4.2 各向异性参数地震AVAZ反演理论
•     4.2.1 基于PP波反射的地震AVAZ反演
•     4.2.2 基于PP和 PS波联合的地震AVAZ反演
•     4.2.3 模拟退火粒子群优化算法
•   4.3 基于模拟退火粒子群优化算法反演储层各向异性参数
•     4.3.1 PP波反演模型测试
•     4.3.2 PP和 PS波联合反演模型测试
•   4.4 实际数据应用
•     4.4.1 研究区概况
•     4.4.2 各向异性参数地震AVAZ反演
•   4.5 本章小结
• 第五章 正交各向异性页岩储层裂缝参数地震AVAZ反演
•   5.1 正交各向异性地震AVAZ反演理论
•   5.2 贝叶斯反演框架
•     5.2.1 无约束贝叶斯反演
•     5.2.2 有约束贝叶斯反演
•     5.2.3 理论模型试算与分析
•   5.3 正交各向异性地震AVAZ反演方法测试
•     5.3.1 实际测井反射率模型测试
•     5.3.2 合成地震数据测试
•   5.4 实际数据应用及分析
•   5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介及攻博期间的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 罗腾

导师: 冯晅

关键词: 页岩储层,裂缝,各向异性,地震,反演

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地质学,地球物理学,石油天然气工业,矿业工程

单位: 吉林大学

分类号: P618.13;P631.4

总页数: 119

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