基于HTI介质各向异性正演的裂缝预测属性优选

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基于傅里叶级数展开的纵波方位各向异性裂缝预测

基于傅里叶级数展开的纵波方位各向异性裂缝预测王康宁;孙赞东;侯昕晔【摘要】利用地震反射纵波的方位各向异性信息预测地下裂缝的发育和分布情况一直是地球物理学家研究的热点课题,常规方法是使用两项Ruger线性近似公式反演得到裂缝相对密度和走向,其计算结果存在多解性且只能计算入射角较小的情况.对任意对称面各向异性介质的纵波方位各向异性弱反射系数近似公式进行整理,结合Schoenberg线性滑移理论,得到纵波方位各向异性反射系数近似公式的傅里叶级数展开公式,给出了基于傅里叶级数展开的纵波方位地震数据裂缝预测方法.将该方法应用于辽河油田雷家地区沙河街组白云岩储层的裂缝预测,并与常规各向异性反演结果及实际成像测井数据进行对比,验证了方法的有效性.研究结果表明,该方法计算简单且不受入射角度的限制,预测的裂缝相对密度与常规反演方法预测的结果精度近似,与成像测井资料吻合,故可作为传统方法的验证和补充.【期刊名称】《石油物探》【年(卷),期】2015(054)006【总页数】7页(P755-761)【关键词】裂缝预测;傅里叶级数;各向异性;沙河街组;白云岩储层【作者】王康宁;孙赞东;侯昕晔【作者单位】中国石油大学(北京)地质地球物理综合研究中心,北京102249;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油大学(北京)地质地球物理综合研究中心,北京102249;中国石油天然气集团东方地球物理勘探有限责任公司,河北涿州072751;中国石油大学(北京)地质地球物理综合研究中心,北京102249【正文语种】中文【中图分类】P631天然裂缝对油气的运移和聚集有着重要的意义,因此裂缝预测逐渐成为油气勘探开发中越来越重要的研究领域。

目前裂缝预测的技术主要包含两大类:一是基于叠后数据的断裂检测技术,在宏观上间接地反映裂缝发育情况;二是基于叠前地震数据根据各向异性原理预测裂缝发育程度。

后者由于其预测结果的直观性以及随着地震数据处理能力的不断发展,已引起越来越多学者的重视。

基于贝叶斯理论和HTI介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法

许凯．基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法[J．石油物探,２０２３６２３５０７㊀Ｇ５１６X U K a i ．A n I n v e r s i o nm e t h o do f f r a c t u r ew e a k n e s s p a r a m e t e r sb a s e do nB a y e s i a n t h e o r y a n da z i m u t h a l s e i s m i ca m pl i t u d e Ｇd i f f e r Ｇe n c e i nH T Im e d i a [J ]．G e o p h y s i c a l P r o s p e c t i n g fo rP e t r o l e u m ,２０２３,６２(３):５０７㊀Ｇ５１６收稿日期:２０２３Ｇ０１Ｇ０８.作者简介:许凯(１９８８ ),男,硕士,高级工程师,主要从事地震储层预测与非常规地球物理一体化研究工作.E m a i l :x u k a i ．s w t y ＠s i n o p e c ．c o m 基金项目:国家自然科学基金企业创新发展联合基金项目(U １９B ６００３)和中国石化十条龙课题(P ２１０７８Ｇ４)共同资助.T h i s r e s e a r c h i s f i n a n c i a l l y s u p p o r t e db y t h eN a t i o n a lN a t u r a l S c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a (G r a n tN o ．U １９B ６００３)a n d t h eS i n o p e cK e y R e s e a r c h P r o j e c t (G r a n tN o ．P ２１０７８Ｇ４)．基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法许㊀凯(中石化石油物探技术研究院有限公司,江苏南京２１１１０３)摘要:在各向同性背景地层中发育有垂直裂缝的地层,其可以表征为具有水平对称轴的横向各向同性介质(H T I 介质),而裂缝弱度参数可用来表征岩石裂缝密度和识别流体.为了提升基于H T I 介质裂缝弱度参数反演的稳定性和准确性,提出了一种稳定㊁可靠的储层裂缝弱度参数反演方法.该方法以褶积模型和H T I 介质反射系数近似公式为基础,通过不同方位地震数据相减的方式,求取地震振幅差异,以减少待反演模型参数的数量,进一步基于贝叶斯反演理论,通过线性化反演算法求取裂缝弱度参数的最大后验期望和协方差,实现裂缝弱度参数反演.合成数据和实际资料的测试结果表明,裂缝弱度参数反演结果和测井数据具有良好的一致性,可有效表征储层裂缝发育特征,该方法在裂缝型储层预测和表征方面具有广泛的应用前景.关键词:裂缝弱度参数;贝叶斯方法;H T I 介质;各向异性;方位地震振幅中图分类号:P ６３１文献标识码:A文章编号:１０００Ｇ１４４１(２０２３)０３Ｇ０５０７Ｇ１０D O I :１０．１２４３１/i s s n ．１０００Ｇ１４４１．２０２３．６２．０３．０１２A n I n v e r s i o nm e t h o d o f f r a c t u r ew e a k n e s s p a r a m e t e r s b a s e d o nB a ye s i a n t h e o r y a n d a z i m u t h a l s e i s m i c a m pl i t u d e Ｇd i f f e r e n c e i nH T Im e d i a X U K a i(S I N O P E CG e o p h y s i c a lR e s e a r c hI n s t i t u t eC o ．,L t d ．,N a n j i n g ２１１１０３,C h i n a )A b s t r a c t :F o r m a t i o n sw i t h v e r t i c a l f r a c t u r e s d e v e l o p e d i n i s o t r o p i c b a c k g r o u n d f o r m a t i o n s c a nb e c h a r a c t e r i z e d a s t r a n s v e r s e l yi s o Ｇt r o p i cm e d i aw i t h a h o r i z o n t a l s y mm e t r y a x i s (H T Im e d i a )．F r a c t u r ew e a k n e s s e s c a nb e e f f e c t i v e l y u s e d f o r s e i s m i c f r a c t u r e d e n s i t y c h a r a c t e r i z a t i o n s a n d f l u i d i d e n t i f i c a t i o n s ．T o a c h i e v e s t a b i l i t y a n da c c u r a c y o f f r a c t u r ew e a k n e s s e s i n H T Im e d i a ,a r e l i a b l e r e s e r Ｇv o i r f r a c t u r ew e a k n e s s i n v e r s i o nm e t h o d i s p r o po s e dh e r e i n ．T h i sm e t h o d i s b a s e d o n t h e c o n v o l u t i o nm o d e l a n d t h eH T Im e d i a r e Ｇf l e c t i o n c o e f f i c i e n t a p p r o x i m a t i o n f o r m u l a ,a n d i t r e d u c e s t h en u m b e r o fm o d e l p a r a m e t e r s t ob e i n v e r t e db y t a k i n g th e d i f f e r e n c e s i na z i m u t h a l s e i s m i c a m p l i t u d e s ．R e l i a b l e f r a c t u r ew e a k n e s s i n v e r s i o n i s t h e nr e a l i z e db y e m p l o y i n g t h eB a y e s i a n t h e o r y u s i n g t h e m a x i m u ma p o s t e r i o r i e s t i m a t i o n a n d c o v a r i a n c e ．F i n a l l y ,t e s t r e s u l t s o b t a i n e d u s i n g s yn t h e t i c a n d r e a l d a t a r e v e a l t h a t t h e i n v e r s i o n r e s u l t s a r e i n g o o da g r e e m e n tw i t h t h e l o g g i n g d a t a a n d t h a t t h e i n v e r s i o n r e s u l t s o f f r a c t u r ew e a k n e s s p a r a m e t e r s c a n c h a r a c t e r i z e t h e r e a l r e s e r v o i r f r a c t u r e d e v e l o p m e n t c h a r a c t e r i s t i c s e f f e c t i v e l y ．T h e s e r e s u l t sd e m o n s t r a t e t h a t t h em e t h o dh a sw i d e a p p l i c a t i o n p r o s pe c t s i n t h e p r e d i c t i o na n d c h a r a c t e r i z a t i o nof f r a c t u r e r e s e r v o i r s ．K e yw o r d s :f r a c t u r ew e a k n e s s p a r a m e t e r ,B a y e s i a nm e t h o d ,H T Im e d i a ,a n i s o t r o p y ,a z i m u t h a l s e i s m i c a m p l i t u d e㊀㊀裂缝型储层是油气储集的主要储层类型之一.裂缝的发育使得储层具有高渗透性,储集空间具有储存优质油气资源的条件,因此具有经济效益的裂缝型储层成为地震勘探的有利目标之一[１].地下介质常发育具有定向排列特征的裂缝,在各向同性背景地层中发育有垂直裂缝的地层可以描述为具有水平对称轴的横向各向同性介质,即H T I介质[２].H T I介质中定向排列的垂直裂缝具有各向异性特征,而地震各向异性研究对于裂缝型储层的表征具有十分重要的意义.裂缝弱度参数与裂缝导致的各向异性直接相关,因而裂缝弱度参数可用于指示裂缝密度和裂缝中所含流体的信息,有助于储层表征和流体识别[３],因此,开展基于H T I介质的裂缝弱度参数反演方法研究具有重要意义.地震反演主要包括基于波动方程和基于褶积模型的两种反演方法.目前,主流的地震反演方法是基于褶积模型的反演,而地震振幅可以等效为地震子波与反射系数的褶积[４].S C HO E N B E R G等[５]对各向同性Z o e p p r i t z方程进行了拓展,提出了精确的各向异性Z o e p p r i t z方程,该方程可用来计算精确的纵波反射系数.基于弱各向异性理论假设,T HOM SＧE N[６]和T S V A N K I N[７]引入了各向异性参数来表征H T I介质.当地震波在弱各向异性介质(如H T I介质)中传播时,为了便于开展叠前反演,S H AW等[８]推导出了线性化的各向异性纵波反射系数公式;陈勇等[９]针对页岩气储层的地质特征,推导出了基于各向异性等效介质的纵波反射系数近似公式,基于贝叶斯反演理论实现储层弹性模量和裂缝弱度参数的分步反演;潘新朋等[１０]基于地震散射理论,推导出基于非均质H T I介质的含裂缝弱度参数的纵波反射系数方程,并提出一种基于H T I介质方位弹性阻抗的裂缝弱度参数反演方法.经过简化,H T I介质线性化纵波反射系数可以由各向同性背景介质与各向异性扰动的反射系数组成,为叠前地震反演奠定了基础.对于H T I介质来说,其地震振幅响应随偏移距和方位角变化,因此,基于叠前方位地震数据可以实现裂缝弱度参数的反演,许多学者对此进行了广泛的研究[１１].H T I介质反射系数中弹性参数表达式与裂缝弱度表达式存在量纲差异,可能会造成裂缝弱度参数反演的不稳定.P A N等[１２]将裂缝弱度参数化后,利用迭代重加权最小二乘算法实现了弹性模量㊁裂缝弱度组合参数的稳定反演;印兴耀等[１３]系统阐述㊁总结了基于椭圆拟合分析的叠前裂缝定性预测技术以及基于岩石物理模型驱动的叠前裂缝定量预测技术的研究现状与进展.除了确定性反演方法,贝叶斯反演方法也可用于有效求解反演问题[１４];B U L A N D 等[１５]提出了空间结构约束下的贝叶斯线性化A V O反演方法,实现了纵㊁横波速度和密度的反演.对于线性反演问题,贝叶斯线性反演方法可以得到模型参数的后验期望和后验协方差矩阵的解析表达式.本文针对H T I等效各向异性介质裂缝弱度参数反演的问题,提出了一种基于贝叶斯反演理论和H T I介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法.首先,基于H T I介质纵波反射系数近似式和不同方位地震数据相减的策略,构建反演目标函数;然后结合贝叶斯反演理论,实现裂缝弱度参数反演;最后,利用合成数据和实际数据进行测试与应用,以验证本文方法的有效性和准确性.１㊀方法与理论裂缝弱度参数δN,δT是描述储层裂缝特征的参数之一,有助于指导地下裂缝的识别.根据H S U 等[１６]对裂缝介质的定义,忽略裂缝的具体形状,假设裂缝是无限薄的平面,提出裂缝弱度的概念,具体表达式为:δN＝M b Z N１＋M b Z N(１)δT＝μb Z T１＋μb Z T(２)其中,M b和μb分别表示各向同性背景介质的纵波和横波模量,Z N和Z T分别表示裂缝法向柔度和切向柔度,δN和δT分别表示裂缝法向弱度和切向弱度.针对含垂直定向排列裂缝的地层,即H T I等效介质,开展基于叠前地震数据的裂缝弱度参数反演方法的研究.首先,根据地震弱各向异性理论和散射理论假设,推导出H T I介质的纵波反射系数线性近似公式,通过不同方位地震数据相减的方式,求取地震振幅差异,消除反射系数近似公式中的弹性参数,以提高裂缝弱度参数反演的稳定性.基于贝叶斯反演理论,利用线性化反演算法求取裂缝弱度参数的最大后验期望和协方差,实现储层裂缝弱度参数稳定㊁可靠的反演,获得的裂缝弱度参数即可对裂缝型储层进８０５石㊀油㊀物㊀探第６２卷行有效预测和表征.１．１㊀H T I 介质纵波反射系数线性近似公式推导根据散射理论和扰动理论,通过推导得到H T I 介质的纵波反射系数线性近似式,纵波反射系数近似式可以表示为各向同性背景项和各向异性扰动项的反射系数之和.H T I 介质的纵波反射系数近似公式为:R H T I P P (θ,φ)＝R i s o (θ)＋R a n i(θ,φ)(３)其中,纵波反射系数R H T IP P (θ,φ)是入射角和方位角的函数,R i s o(θ)＝αM (θ)ΔM b M b ＋αμ(θ)Δμb μb ＋αρ(θ)Δρ ρ(４)R a n i(θ,φ)＝αδN (θ,φ)ΔδN ＋αδT (θ,φ)ΔδT (５)式中:M b 表示各向同性背景介质纵波模量;μb 表示各向同性背景介质横波模量;ρ表示密度; M b , μb 和 ρ表示反射界面处的平均值;ΔM b ,Δμb 和Δρ表示反射界面之间的差值;θ表示纵波入射角;φ表示方位角;δN 表示裂缝法向弱度,其可以指示裂缝中所含流体情况;δT 表示裂缝切向弱度,其可以指示裂缝密度;αM ,αμ,αρ,αδN 和αδT 表示权重系数.αM (θ)＝１/４c o s ２θαμ(θ)＝－２g s i n ２θαρ(θ)＝１/２－１/４c o s ２θαδN (θ,φ)＝－１４c o s ２θ[２g (s i n ２θs i n ２φ＋c o s ２θ)－１]２αδT (θ,φ)＝g (s i n ２θc o s ２φ－s i n ２θt a n ２θs i n ２φc o s ２φ)g ＝ μ/ M ìîíïïïïïïïïïï(６)式中: M 表示反射界面处的纵波模量平均值; μ表示反射界面处的横波模量平均值.１．２㊀基于贝叶斯反演理论的裂缝弱度参数反演方法H T I 介质的反射系数可以表示为系数矩阵㊁微分矩阵和模型参数的乘积,而地震记录可以等效为子波和反射系数的褶积再加上噪声项.R H T IP P ＝A D L(７)d ＝W A D L ＋e(８)其中,W ＝W (θ１,φ１)⋱W (θn ,φn )éëêêêêùûúúúú(９)A ＝αM (θ１)αμ(θ１)αρ(θ１)αδN (θ１,φ１)αδT (θ１,φ１)αM (θ２)αμ(θ２)αρ(θ２)αδN (θ２,φ２)αδT (θ２,φ２)⋮⋮⋮⋮⋮αM (θn )αμ(θn )αρ(θn )αδN (θn ,φn )αδT(θn ,φn )éëêêêêêêùûúúúúúú(１０)L ＝[l n α,l n β,l n ρ,δN ,δT ]T(１１)式中:R H T IP P 是反射系数矩阵;d 是带有方位角和入射角信息的地震数据;W 可以表示为子波矩阵;A 是与方位角和入射角有关的系数矩阵;L 表示模型参数;D 是微分矩阵,对模型参数L 起到求导的作用;e 表示噪声项.假设噪声项e 和模型参数L 满足高斯分布假设.从公式(３)至公式(５)可知,纵波模量㊁横波模量和密度等弹性参数对反射系数的贡献大于法向裂缝弱度和切向裂缝弱度,即地震数据响应对弹性参数更敏感,这对于裂缝弱度的反演存在一定的影响.由于反演具有多解性和不确定性,并且反演的稳定性随着反演参数的增加会有所下降,因此为了保证裂缝弱度反演的稳定性和准确性,通过不同方位地震数据相减的方式,求取地震振幅差异,以消去反射系数近似式中的弹性参数项.除此以外,地震数据中含有固有因素造成的噪声,通过地震数据方位差反演也可以弱化地震数据噪声带来的影响.基于方位地震振幅差对公式(８)进行改写,得到:d ᶄ＝G m ＋e ᶄ(１２)其中,d ᶄ＝d (θ１,φ２)－d (θ１,φ１)⋮d (θn ,φ２)－d (θn ,φ１)⋮d (θ１,φn )－d (θ１,φn －１)⋮d (θn ,φn )－d (θn ,φn －１)éëêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúú(１３)９０５第３期许㊀凯．基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法G ＝W αδN (θ１,φ２)－αδN (θ１,φ１)αδT (θ１,φ２)－αδT (θ１,φ１)⋮⋮αδN (θn ,φ２)－αδN (θn ,φ１)αδT (θn ,φ２)－αδT (θn ,φ１)⋮⋮αδN (θ１,φn )－αδN (θ１,φn －１)αδT (θ１,φn )－αδT (θ１,φn －１)⋮⋮αδN(θn ,φn )－αδN(θn ,φn －１)αδT(θn ,φn )－αδT(θn ,φn －１)éëêêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúúD(１４)m ＝[δN ,δT ]T(１５)m ~N n m (μm ,Σm )(１６)e ᶄ~N n e ᶄ(０,Σd )(１７)其中,d ᶄ是不同方位所对应的地震振幅差,G 是地震数据方位差反演对应的正演算子,m 表示待反演的裂缝弱度,满足期望为μm ,协方差矩阵为Σm 的高斯分布,新构造的噪声项e ᶄ表示期望为０,协方差矩阵为Σd 的高斯分布.根据贝叶斯反演理论,裂缝弱度的后验分布可以表示为先验分布与似然函数的乘积:p (m |d ᶄ)＝p (d ᶄ|m )p (m )p (d ᶄ)ɖp (d ᶄ|m )p (m )(１８)其中,p (m )表示裂缝弱度的先验高斯分布,p (d ᶄ|m )为似然函数,p (d ᶄ)是归一化常数,p (m |d ᶄ)表示后验分布.由于噪声项e ᶄ和裂缝弱度m 遵循高斯分布,并且正演算子G 是线性的,因此,似然函数也遵循高斯分布.似然函数和先验概率表示如下:㊀p (d ᶄ|m )＝１(２π)N /２|Σd |e x p－１２(d ᶄ－G μm )T (Σd )－１(d ᶄ－G μm )éëêêùûúú(１９)㊀p (m )＝１(２π)N /２|Σm |e x p－１２(m －μm )T (Σm )－１(m －μm )éëêêùûúú(２０)其中,N 是输入数据采样点数.根据贝叶斯理论,求解裂缝弱度反演问题可以转化为求解后验概率最大值.求解后验概率最大值等效于后验概率对裂缝弱度m 导数为０,通过推导可得m 的解和后验协方差.μm |d o b s ＝μm ＋(G Σm )T (G Σm G T ＋Σd )－１ (d o b s －G μm )(２１)Σm |d o b s ＝Σm －(G Σm )T (G Σm G T ＋Σd )－１G Σm (２２)其中,μm |d o b s 为裂缝弱度m 的解,Σm |d o b s 为后验协方差,d o b s 为观测得到的地震数据.综上所述,基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法流程如图１所示.图１㊀裂缝弱度参数反演流程图１中步骤１)中的不同方位地震数据一般选择振幅差异相对较大的方位;步骤２)以H T I 介质理论假设为基础,构建裂缝岩石物理模型,结合成像测井解释成果,获得单井裂缝弱度参数.２㊀合成数据算例２．１㊀单井实测数据基于贝叶斯反演理论,利用合成方位地震数据对裂缝弱度参数反演方法进行测试,验证所提出方法的有效性与准确性.首先对实际测井数据进行平滑处理,处理后结果如图２所示.图２中,从左到右分别为纵波速度㊁横波速度㊁密度㊁法向裂缝弱度和切向裂缝弱度.纵㊁横波模量可由纵㊁横波速度和密度计算得到.利用主频为３５H z 的雷克子波与H T I 介质纵０１５石㊀油㊀物㊀探第６２卷波反射系数进行褶积,得到不同方位角的叠前角度道集.为了说明反演方法的抗噪性,对无噪声合成地震㊀㊀㊀㊀数据添加信噪比为５的高斯噪声,合成角度道集如图３所示.抽取入射角分别为１０ʎ,２０ʎ,３０ʎ,方位角㊀㊀㊀㊀图２㊀实际测井曲线平滑处理结果图３㊀理论合成的不同角度道集a 无噪声地震数据;b 信噪比为５的地震数据１１５第３期许㊀凯．基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法分别为２０ʎ,５５ʎ,９０ʎ的合成角度道集,通过不同方位地震数据相减的方式,求取地震振幅差异,并进一步开展裂缝弱度参数的反演.图４a 是无噪声情况下的裂缝弱度参数反演结果;图４b 是添加信噪比为５的高斯噪声后裂缝弱度参数反演结果.图４中黑色实线是真实值;红色实线是反演值;红色虚线表示９５％置信区间.由图４a 可知,法向裂缝弱度和切向裂缝弱度反演效果较好,反演值(红色实线)和真实值(黑色实线)有较好的一致性.由图４b 可见,当地震数据含有一定噪声时,裂缝弱度的反演效果有一定程度的下降,但是反演值与真实值仍然具有较好的相关性.图４㊀裂缝弱度参数反演结果a 无噪声的地震数据;b 信噪比为５的地震数据㊀㊀表１给出了不同信噪比条件下的裂缝弱度参数反演结果与测井数据之间的相关系数.无噪声条件下的法向裂缝弱度参数对应的相关系数为０．８７３７,切向裂缝弱度参数对应的相关系数为０．８７３４,反演值与真实值之间均具有较高的相关系数.合成地震数据添加噪声后,法向裂缝弱度对应的相关系数为０８５６４,切向裂缝弱度对应的相关系数为０．８５６０,进一步说明增加一定噪声后反演值与真实值仍具有较好的拟合性,验证了本文方法的可行性与抗噪性.表１㊀不同信噪比条件下的裂缝弱度参数反演结果与测井数据之间的相关系数法向裂缝弱度切向裂缝弱度无噪声地震数据０．８７３７０．８７３４信噪比为５的地震数据０．８５６４０．８５６０２．２㊀二维逆掩模型为了进一步验证基于贝叶斯反演理论和方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法在裂缝储层表征中的可行性与准确性,本文利用S E G /E A G E 二维H T I 介质等效模型(逆掩模型)进行反演方法测试.测试结果表明反演效果良好,验证了该方法的有效性.针对二维逆掩模型,首先,利用主频为３５H z 的雷克子波和反射系数褶积合成相应的地震数据剖面,地震数据剖面对应若干个不同的方位角,并且每个方位角对应近㊁中㊁远３个入射角,然后在无噪地震数据中添加高斯噪声,得到信噪比为５的合成地震数据.图５显示了逆掩模型的裂缝弱度参数真实值;图６是无噪声条件下逆掩模型裂缝弱度参数的反演结果.由图５和图６可见,反演获得的裂缝弱度参数与真实值十分吻合,边界刻画清晰,横向上也具有较好的分辨率.图７显示了添加噪声后逆掩模型裂缝弱度参数的反演结果.由图７可见,地震数据含噪声后,裂缝弱度参数的反演效果略有下降,其分辨率相较于无噪声的反演结果相对较低,但是含噪裂缝弱度参数反演结果与真实逆掩模型的趋势依然保持一致,边界刻画依然比较清晰.由图６和图７可见,裂缝弱度参数反演效果整体较好,验证了基于贝叶斯反演理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法的可行性与准确性.２１５石㊀油㊀物㊀探第６２卷图５㊀逆掩模型裂缝弱度参数真实值图６㊀逆掩模型裂缝弱度反演结果(无噪声)图７㊀逆掩模型裂缝弱度反演结果(信噪比为５的地震数据)３１５第３期许㊀凯．基于贝叶斯理论和H T I 介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法３㊀实际资料应用西南某工区存在大量的垂直或近垂直裂缝,因此,可将其地层等效为H T I介质.图８为该工区实际方位地震数据,图８中的３个方位角分别为２０ʎ,５５ʎ和９０ʎ,其中近㊁中㊁远叠加所对应的平均入射角分㊀㊀㊀㊀别为１５ʎ,２２ʎ和２９ʎ.地震剖面采样时间范围为１５８４~２７３４m s,C D P道集共有６３６道,X井位于C D P２０４处.通过不同方位地震数据相减的方式,求取方位地震振幅差,一方面可以减少纵㊁横波模量和密度等待反演参数,提高反演的稳定性;另一方面可以减少地震数据噪声带来的影响.图９是利用本文方法进行㊀㊀㊀㊀图８㊀方位观测地震数据a方位角为２０ʎ,平均入射角分别为１５ʎ,２２ʎ和２９ʎ;b方位角为５５ʎ,平均入射角分别为１５ʎ,２２ʎ和２９ʎ;c方位角为９０ʎ,平均入射角分别为１５ʎ,２２ʎ和２９ʎ４１５石㊀油㊀物㊀探第６２卷图９㊀裂缝弱度参数反演剖面a法向裂缝弱度;b切向裂缝弱度反演得到的裂缝弱度参数剖面,图中的黑色曲线为平滑处理后的实际测井曲线.从图９可知,在井位置C D P２０４处,反演获得的裂缝弱度参数在２２５０m s处值相对较高,指示该区域存在一定程度的裂缝发育.该工区储层为致密碎屑岩储层,反演得到的裂缝弱度参数具有成层性,与地质情况相符,裂缝弱度参数反演结果较好地揭示了相应的地质特征.除此以外,反演获得的裂缝弱度参数剖面与实际测井曲线在整体趋势上具有良好的一致性,验证了反演结果的准确性.为了进一步说明裂缝弱度参数反演的准确性,将井旁道反演结果与平滑处理后的实际测井曲线进行比较,结果如图１０所示.其中黑色实线是测井值,红色实线是反演值,红色虚线表示９５％置信区间.由图１０可见,反演获得的裂缝弱度参数与实际测井曲线吻合度较高,计算可得法向裂缝弱度参数与测井曲线的相关系数为０．８７２７,切向裂缝弱度参数与测井曲线的相关系数为０．８７６９.反演结果与实际测井曲线具有较高的一致性,表明基于贝叶斯反演理论和㊀㊀㊀㊀图１０㊀井旁道裂缝弱度反演结果(红色实线)与平滑后的测井曲线(黑色实线)５１５第３期许㊀凯．基于贝叶斯理论和H T I介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法H T I介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法具有较好的稳定性和准确性.４㊀结论针对裂缝型储层精细表征和裂缝预测的问题,提出了一种基于贝叶斯理论和H T I介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法,该方法可以有效提高裂缝弱度参数的反演精度.利用合成数据和实际工区资料进行了方法测试及应用,得到以下结论和认识.１)基于H T I等效介质纵波反射系数近似式,通过不同方位地震振幅相减的方式,求取方位地震振幅差,进一步开展裂缝弱度参数反演,不仅可以有效减少纵波模量㊁横波模量和密度等待反演参数,还可以降低地震数据噪声带来的影响.２)基于贝叶斯反演理论和褶积模型,获得了裂缝弱度参数的后验分布显式解析式,实现了裂缝弱度参数的稳定㊁准确反演,反演结果可以有效刻画裂缝型储层的裂缝发育特征.３)合成数据测试结果表明,本文方法具有一定的抗噪性,可有效应用于具有一定噪声的地震数据.实际资料测试结果表明,获得的裂缝弱度参数反演效果良好,通过与测井资料的比对验证了反演的准确性.因此,本文方法可以准确反演裂缝弱度参数,进一步表征研究区域储层裂缝发育情况,在裂缝型储层预测和表征方面具有广泛的应用前景.需要指出的是,本文方法也具有一定的局限性,所提出的反演方法需要假设裂缝弱度参数满足高斯分布.除此以外,基于H T I等效介质理论反射系数公式建立在弱各向异性和弱反射界面的假设之上,对于存在大裂缝密度的裂缝型储层并不适用,因此后续需要开展针对复杂地质条件下的裂缝储层参数反演方法研究.参㊀考㊀文㊀献[１]㊀S A Y E R SC M．S e i s m i c c h a r a c t e r i z a t i o no f r e s e r v o i r s c o n t a i n i n g m u l t i p l ef r a c t u r es e t s[J]．G e o p h y s i c a lP r o s p e c t i n g,２００９,５７(２):１８７Ｇ１９２[２]㊀B A K U L I N A,G R E C H K A V,T S V A N K I N I．E s t i m a t i o n o ff r a c t u r e p a r a m e t e r s f r o mr e f l e c t i o ns e i s m i cd a t a P a r t I:H T Im o d e l d u e t o a s i n g l e f r a c t u r e s e t[J]．G e o p h y s i c s,２０００,６５(６):１７８８Ｇ１８０２[３]㊀S C H O E N B E R G M,S A Y E R SC M．S e i s m i ca n i s o t r o p y o f f r a cＧt u r e d r o c k[J]．G e o p h y s i c s,１９９５,６０(１):２０４Ｇ２１１[４]㊀甘利灯,张昕,王峣钧,等．从勘探领域变化看地震储层预测技术现状和发展趋势[J]．石油地球物理勘探,２０１８,５３(１):２１４Ｇ２２５G A NLD,Z HA N GX,WA N GYJ,e t a l．C u r r e n t s t a t u s a n d d eＧv e l o p m e n t t r e n d so fs e i s m i cr e s e r v o i r p r e d i c t i o nv i e w e df r o mt h e e x p l o r a t i o n i n d u s t r y[J]．O i lG e o p h y s i c a l P r o s p e c t i n g,２０１８,５３(１):２１４Ｇ２２５[５]㊀S C H O E N B E R G M,P R O T A Z I OJ． Z o e p p r i t z r a t i o n a l i z e d a n dg e n e r a l i z e d t o a n i s o t r o p i cm e d i a[J]．T h e J o u r n a l o f t h eA c o u sＧt i c a l S o c i e t y o fA m e r i c a,１９９０,８８(１):４６[６]㊀T HOM S E NL．W e a ke l a s t i ca n i s o t r o p y[J]．G e o p h y s i c s,１９８６,５１(１０):１９５４Ｇ１９６６[７]㊀T S V A N K I NI．PＧw a v e s i g n a t u r e s a n dn o t a t i o n f o r t r a n s v e r s e l yi s o t r o p i cm e d i a:A no v e r v i e w[J]．G e o p h y s i c s,１９９６,６１(２):４６７Ｇ４８３[８]㊀S H AW R K,S E N M K．B o r n i n t e g r a l,s t a t i o n a r yp h a s e a n d l i nＧe a r i z e d r ef l e c t i o n c o e f f i c i e n t s i nw e a ka n i s o t r o p i cm e d i a[J]．G eＧo p h y s i c a l J o u r n a l I n t e r n a t i o n a l,２００４,１５８(１):２２５Ｇ２３８[９]㊀陈勇,孙振涛,许凯．面向页岩气储层的叠前多参数地震反演方法研究[J]．石油物探,２０２２,６１(６):１０１６Ｇ１０２７C H E N Y,S U NZ T,X U K．P r eＧs t a c k m u l t iＧp a r a m e t e r s e i s m i ci n v e r s i o n i ns h a l eＧg a sr e s e r v o i r s[J]．G e o p h y s i c a lP r o s p e c t i n gf o rP e t r o l e u m,２０２２,６１(６):１０１６Ｇ１０２７[１０]㊀潘新朋,张广智,印兴耀．非均质H T I介质裂缝弱度参数地震散射反演[J]．石油地球物理勘探,２０１７,５２(６):１２２６Ｇ１２３５P A N XP,Z H A N G GZ,Y I N X Y．S e i s m i c s c a t t e r i n g i n v e r s i o nf o r f r a c t u r ew e a k n e s s i nn e t e r og e n e o u sH T Im e d i a[J]．O i l G e oＧp h y s i c a l P r o s p e c t i n g,２０１７,５２(６):１２２６Ｇ１２３５[１１]㊀MA L L I C KS,C R A F TKL,M E I S T E RLJ,e t a l．D e t e r m i n a t i o n o f t h e p r i n c i p a l d i r e c t i o n s o f a z i m u t h a l a n i s o t r o p y f r o mPＧw a v es e i s m i c d a t a[J]．G e o p h y s i c s,１９９８,６３(２):６９２Ｇ７０６[１２]㊀P A N XP,Z HA N G G Z．M o d e l p a r a m e t e r i z a t i o na n dP PＧw a v ea m p l i t u d ev e r s u sa n g l ea n da z i m u t h(A V A Z)d i r e c t i n v e r s i o nf o rf r a c t u r e q u a s iＧw e a k n e s s e si n w e a k l y a n i s o t r o p i c e l a s t i cm e d i a[J]．S u r v e y s i nG e o p h y s i c s,２０１８,３９(５):９３７Ｇ９６４[１３]㊀印兴耀,马正乾,宗兆云,等．地震岩石物理驱动的裂缝预测技术研究现状与进展(Ⅱ) 五维地震裂缝预测技术[J]．石油物探,２０２２,６１(４):７１９Ｇ７３２Y I N X Y,MA Z Q,Z O N G Z Y．R e v i e wo f f r a c t u r e p r e d i c t i o nd r i ve nb y t h e s e i s m i c r o c k p h y s i c s t h e o r y(Ⅱ):F r a c t u r e p r e d i cＧt i o n f r o mf i v eＧd i m e n s i o n a l s e i s m i cd a t a[J]．G e o p h y s i c a lP r o sＧp e c t i n g f o rP e t r o l e u m,２０２２,６１(４):７１９Ｇ７３２[１４]㊀G R A N AD,F J E L D S T A DT,OM R EH．B a y e s i a nG a u s s i a nm i xＧt u r e l i n e a r i n v e r s i o n f o r g e o p h y s i c a l i n v e r s e p r o b l e m s[J]．M a t hＧe m a t i c a lG e o s c i e n c e s,２０１７,４９(４):４９３Ｇ５１５[１５]㊀B U L A N D A,OM R E H．B a y e s i a n l i n e a r i z e dA V Oi n v e r s i o n[J]．G e o p h y s i c s,２００３,６８(１):１８５Ｇ１９８[１６]㊀H S U CJ,S C HO E N B E R G M．E l a s t i cw a v e s t h r o u g has i m u l aＧt e d f r a c t u r e dm e d i u m[J]．G e o p h y s i c s,１９９３,５８(７):９６４Ｇ９７７(编辑:陈㊀杰)６１５石㊀油㊀物㊀探第６２卷。

HTI介质饱和流体特性和裂缝密度对方位反射系数的影响

HTI介质饱和流体特性和裂缝密度对方位反射系数的影响李春鹏;印兴耀;张峰【摘要】We build saturated fluid HTI medium elasticity matrix with e-quivalent medium theory and Thomsen fracture theory, and derivate elastic wave reflection-transmission equation of HTI media. Based on the equation, we discuss how fluid type and fracture density impact azimuth reflectivity. Model tests indicate that it is easier to distinguish differences of azimuth reflectivity between gas and water layer than that of oil and water layer. Furthermore, the larger incident angle causes the bigger reflectivity difference between gas and water layer and the larger azimuth angle causes the smaller that of difference. When fracture density increases, reflectivity decreases. The larger incident angle and the larger azimuth lead to the bigger reflectivity difference of different fracture density. The research can provide theory basis for fracture and fluid detection by azimuth seismic reflection characteristics.%结合等效介质理论和Thomsen裂缝理论构建了饱和流体HTI介质弹性矩阵并推导出HTI介质弹性波反射/透射方程,基于该方程讨论了流体类型及裂缝密度对方位反射系数的影响.模型试算结果表明:下伏HTI介质饱含气和饱含水之间的方位反射系数差异比饱含油和饱含水之间的明显,饱含气和饱含水反射系数的差异随着入射角增大而增大,随方位角增大而减小；裂缝密度越大反射系数越小,不同裂缝密度的反射系数差异随着入射角和方位角增大而增大.研究结果为利用方位地震反射特征检测裂缝密度和流体性质提供了理论依据.【期刊名称】《石油物探》【年(卷),期】2013(052)001【总页数】10页(P1-10)【关键词】HTI介质;弹性矩阵;反射/透射方程;流体类型;裂缝密度【作者】李春鹏;印兴耀;张峰【作者单位】中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;中国石油大学(北京)地球科学学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】P631.4HTI裂缝介质是指一组近垂直定向排列的裂缝地层，表现为方位各向异性，即反射系数随着观测方位的变化而变化。

基于碳酸盐岩裂缝岩石物理模型的横波速度和各向异性参数预测

基于碳酸盐岩裂缝岩石物理模型的横波速度和各向异性参数预测碳酸盐岩是一种常见的沉积岩，在地质勘探和地质工程中具有重要的应用价值。

了解碳酸盐岩的物理特性对于有效地预测地下构造以及进行油气勘探和地质工程设计具有重要意义。

在碳酸盐岩中，裂缝是一种常见的构造特征，对其造成的各向异性进行研究有助于了解岩石的力学性质和岩石构造。

碳酸盐岩中的裂缝对横波速度和各向异性参数的预测有着重要的影响。

首先，裂缝对横波速度的影响可通过理论模型进行预测。

一般情况下，裂缝的存在会增加岩石的孔隙度和有效应力，从而导致横波速度的降低。

根据裂缝的形态和排列情况，可以建立基于裂缝模型的横波速度预测模型。

常见的模型包括裂缝体积密度模型和水动力模型等。

这些模型通过考虑裂缝的体积和流体压力等因素，来预测横波速度的变化。

其次，裂缝对岩石的各向异性参数也具有显著的影响。

各向异性参数是描述岩石在不同方向上物理性质差异的指标，对地震波传播和地下介质特征的研究具有重要意义。

在碳酸盐岩中，裂缝的存在会导致岩石各向异性的增加。

裂缝的形态和排列情况，以及岩石内部的地应力状态等因素都会影响各向异性参数的变化。

基于裂缝模型的各向异性参数预测模型考虑了裂缝的几何形态和地应力等因素，通过数值模拟和实验验证，可以预测不同方向上各向异性参数的变化规律。

综上所述，基于碳酸盐岩裂缝岩石物理模型的横波速度和各向异性参数预测，可通过建立裂缝体积密度模型和水动力模型等来推导横波速度的变化规律。

同时，需要考虑裂缝的形态和排列情况，以及岩石内部的地应力状态等因素对各向异性参数的影响。

这对于有效地预测碳酸盐岩的物理性质，了解地下构造以及进行油气勘探和地质工程设计具有重要意义。

不同地震属性的方位各向异性分析及裂缝预测

不同地震属性的方位各向异性分析及裂缝预测王洪求;杨午阳;谢春辉;郑多明;王海龙;张喜梅;蒋春玲【摘要】通过对塔里木盆地热瓦普区块宽方位地震资料分析认为,在方位角划分时应尽可能多地利用远炮检距信息,有利于提高裂缝预测精度.通过计算和分析不同地震属性的各向异性表明:旅行时差相对于旅行时,其各向异性受上覆地层的影响更小,较真实地反映目的层裂缝发育情况;振幅的各向异性预测裂缝的规律性较好,且与区域断裂分布特征吻合程度高;AVO梯度的各向异性预测裂缝精度高于常规属性,且在串珠位置(即缝洞发育处)裂缝发育,与实际地质情况吻合.对旅行时差、振幅、AVO 梯度等有利属性的各向异性结果进行融合,可提高裂缝预测精度,有利于指导高产井的部署.【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2014(049)005【总页数】7页(P925-931)【关键词】方位角;裂缝预测;旅行时;AVO梯度;各向异性【作者】王洪求;杨午阳;谢春辉;郑多明;王海龙;张喜梅;蒋春玲【作者单位】中国石油勘探开发研究院西北分院,甘肃兰州730020;CNPC油藏描述重点实验室,甘肃兰州730020;中国石油勘探开发研究院西北分院,甘肃兰州730020;中国石油勘探开发研究院西北分院,甘肃兰州730020;中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;中国石油勘探开发研究院西北分院,甘肃兰州730020;中国石油勘探开发研究院西北分院,甘肃兰州730020;中国石油勘探开发研究院西北分院,甘肃兰州730020【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言在碳酸盐岩地层中，裂缝的存在有利于岩溶作用形成孔、洞、缝等储集空间，通过沟通周围的缝洞体，从而使储层在空间上连通范围更大，有利于井点油气的高产、稳产，因此裂缝预测显得非常重要。

利用地震资料进行裂缝预测的技术较多，包括相干分析、曲率分析、倾角检测、应力场分析等非常成熟的技术［1～4］，以及多波勘探、横波勘探、VSP地震、纵波勘探等技术［5～8］。

HTI介质地震波各向异性AVO反演

第46卷第6期 2021年 6月
煤炭学报 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY
Vol. 46 No. 6 Jun. 2021
HTI介质地震波各向异性AVO反演
李勤，王玮,王谕林
(西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054)
摘要：常规AVO反演主要针对各向同性介质进行，含有裂隙的地层实际上是各向异性的。地震反演问题是典型的不适定问题，各向异性参数的加入，使得地震反演问题的非线性程度显著
收稿日期：2021-02-03 修回日期：2021-04-20 责任编辑:黄小雨 DOI：10.13225/j. cnki.jccs. ST21.0246 基金项目：国家自然科学基金资助项目(41674135) 作者简介:李勤(1979-),女，湖南岳阳人，副教授，博士。E-mail：eriliqin@ 126. com 引用格式:李勤，王玮，王瀚林.HTI介质地震波各向异性AV0反演[J].煤炭学报,2021,46(6):1925-1935.
LI Qin, WANG Wei, WANG Hanlin. Anisotropic AVO inversion of seismic wave in HTI media [J]. Journal of China Coal Society,2021,46(6) -1925-1935.
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1926
分析流体因子对不同流体的响应关系，指出HTI介质中裂隙饱和水时，裂隙流体因子值偏小,趋近于0；郎玉泉等利用Gassmann方程进行流体替代，通过 AV0正演，估计顶板砂岩孔隙度和干湿性。AV0反演的基础是反射系数近似式,RUGER［⑷首先给出不同的横向各向同性介质的纵波反射系数近似公式,近似式精度较高，是目前AV0理论的基础〔331。利用

基于正交各向异性叠前地震反演的裂缝预测

摘要裂缝不仅是油气储集空间的一种重要类型，还是油气的主要运移通道。

随着非常规油气地震勘探开发的精细水平不断提高以及广泛应用的宽方位采集处理技术的迅速发展，储层裂缝描述在页岩气勘探中发挥着越来越重要的作用。

页岩储层发育高角度裂缝（垂直裂缝），利用叠前方位地震属性以及裂缝敏感弹性参数的地震反演方法，可以提高裂缝预测精细程度，为勘探开发提供可靠的依据。

本文从地震各向异性基本原理出发，将含高角度裂缝的页岩储层近似为OA介质，并将其作两个正交对称面内的分解。

对前人推导的正交各向异性介质的纵波反射系数近似方程进行整理，根据反射系数对方位角、入射角以及各个参数的敏感程度，将其展示为适于高角度裂缝的近似方程，计算获得裂缝发育的方位角、两个正交对称面内各向异性梯度，分析指出能够利用各向异性梯度来指示裂缝发育部位、程度。

以叠前地震反演理论为基础，依据正交各向异性纵波反射系数近似方程，利用岩石物理建模估算的纵横波阻抗以及裂缝各向异性参数，实现了参数去相关的线性反演方法，得到各向异性参数可以反映裂缝发育部位、程度，通过模型测试和实际数据处理，证实了提出的方法能取得较好的反演结果。

结合贝叶斯理论，研究了基于柯西约束的方位弹性阻抗反演方法，并利用正则化多元线性拟合求取裂缝各向异性参数。

模型测试结果和实际工区处理，都说明正交各向异性介质中基于柯西约束的方位弹性阻抗反演方法具有较高的准确性和稳定性，能较好反映页岩储层中的裂缝发育情况。

关键词：正交各向异性，敏感性分析，方位叠前属性分析，裂缝预测，方位弹性阻抗反演The Crack Prediction in Pre-stack Seismic Inversion Based onOrthorhombic AnisotropyWang Xiuwei (Geological Resources and Geological Engineering)Directed by Prof. Zhang GuangzhiAbstractThe fracture is not only the reservoir space in the underground reservoir, but also the main transport channel. With the improvement of meticulous standards of the seismic exploration and development of unconventional oil and gas, and the rapid improvement of the wide range acquisition and processing technology, the description of reservoirs fracture is playing an increasingly important role in shale gas exploration. For the high angle fracture (vertical cracks) of shale reservoir, it is necessary to do pre-stack azimuth seismic attributes analysis technology and study the azimuth pre-stack seismic inversion method, which can improve the fracture prediction accuracy and provide a reliable basis for the exploration.First, this paper introduces the basic theory of seismic anisotropy, and the shale reservoirs with high-angle fractures are approximately equivalent to orthotropic media. The vertical fracture is decomposed into two orthogonal symmetric planes. Sensitivity analysis is made on the formula of the approximate longitudinal wave reflection coefficient of the orthotropic media deduced by the predecessors. According to the sensitivity of the azimuth, the incidence and the parameters of the formula, the formula is further deduced into the expression of the approximate P-wave reflection coefficient for the high-angle fractures. And it is given the computing method of the azimuth of fracture, before the method of extraction of anisotropic gradient in two different symmetric surfaces of the orthotropic media, which explains the anisotropy gradient can be used to determine the degree of fracture development.Second, this paper introduces the basic theory of pre-stack seismic inversion. According to the orthogonal anisotropic P-wave reflection coefficient approximate formula, the linear inversion method of parameter de-correlation is realized by using rock physical model to estimate the vertical and horizontal wave impedances and the anisotropic parameters which can reflect fracture development. A single well test and a practical work area test have been carried it out successively.Then according to the orientation data of this area with bad quality, this paper proposed azimuth elastic impedance inversion with Cauchy-constraint, based on the Bayesian theory, and the anisotropic parameters related to the development degree of cracks are obtained by multivariate linear fitting. Both the well data test and the actual work area test are conducted successively to show that the inversion method of azimuth elastic impedance with Cauchy-constraint for orthotropic media has higher Stability and reliability, which can more accurately reflect the shale reservoir fractures.Key words: Orthorhombic anisotropy, Sensitivity analysis, Azimuth pre-stack attribute analysis, Fracture prediction, Azimuthal elastic impedance inversion目录第一章引言 (1)1.1研究目的与意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3论文主要研究内容 (4)第二章地震各向异性基本理论 (6)2.1各向异性的形成机理 (6)2.2各向异性介质弹性波的波动方程 (7)2.2.1几何方程 (7)2.2.2广义胡克定律 (7)2.2.3纳维尔方程 (8)2.2.4各向异性介质波动方程 (8)2.3各向异性介质的分类 (9)2.3.1各向异性介质的基本类型 (9)2.3.2地层中的各向异性介质 (11)2.4T HOMSEN各向异性参数 (14)2.4.1 VTI模型的Thomsen各向异性参数 (15)2.4.2 HTI模型的各向异性参数 (16)2.4.3 OA模型的各向异性参数 (17)2.5小结 (18)第三章正交各向异性反射特征及属性分析 (19)3.1正交各向异性介质的反射系数 (19)3.2正交各向异性反射系数敏感性分析 (24)3.2.1OA介质反射系数方程的方位特征分析 (24)3.2.2OA介质反射系数方程的参数敏感性分析 (27)3.3基于正交各向异性介质的叠前属性分析 (28)3.4小结 (36)第四章参数去相关的线性反演方法 (37)4.1正交各向异性介质的叠前线性反演 (37)4.1.1基于阻尼最小二乘的线性反演方法 (37)4.1.2参数去相关与协方差矩阵的建立 (38)4.2数据测试 (40)4.2.1模型测试 (40)4.2.2实例分析 (42)4.3小结 (44)第五章基于柯西约束的方位弹性阻抗反演方法 (45)5.1正交各向异性介质中的弹性阻抗及其标准化 (45)5.2贝叶斯基本理论 (47)5.2.1贝叶斯公式 (47)5.2.2高斯先验分布 (48)5.2.3稀疏解 (48)5.2.4柯西先验分布的解 (49)5.3弹性阻抗反演及其参数提取 (51)5.3.1弹性阻抗反演流程 (51)5.3.2岩性及其裂缝敏感性参数提取 (53)5.4数据测试 (54)5.4.1模型测试 (54)5.4.2实例分析 (63)5.5小结 (69)结论与认识 (70)参考文献 (71)攻读硕士学位期间取得的学术成果 (77)致谢 (78)中国石油大学（华东）硕士学位论文第一章引言1.1 研究目的与意义裂缝预测的主要方法有，基于叠后数据的断裂检测技术以及基于叠前数据拟合各向异参数识别裂缝发育强度。

基于各向异性梯度约束的裂缝弱度贝叶斯反演方法

基于各向异性梯度约束的裂缝弱度贝叶斯反演方法刘成芳;魏华动;刘瑞【期刊名称】《石油物探》【年(卷),期】2024(63)3【摘要】发育定向排列垂直裂缝的油气储层可以等效为具有水平对称轴的横向各向同性(HTI)介质,裂缝的发育程度可以用裂缝弱度参数来刻画。

在贝叶斯理论的框架下,利用方位地震振幅差异,提出了一种基于各向异性梯度的裂缝弱度AVAZ反演方法。

首先,基于线性滑动模型理论求取干裂缝的法向与切向弱度之间的相关性,推导了各向异性梯度与裂缝弱度的关系式。

其次,利用叠前地震数据提取HTI介质AVO各向异性梯度属性,构建了裂缝弱度参数的初始模型,为后续裂缝参数反演提供更加准确的先验约束信息。

为了提高储层的裂缝预测精度,利用方位地震数据振幅差异,消除了背景介质的干扰。

最后,开展基于贝叶斯理论的AVAZ叠前反演,实现了HTI介质储层裂缝弱度的估算。

该方法的优势在于能够获得较为准确的初始模型,突出裂缝参数在反演过程中的贡献。

模型和实际地震数据的应用结果与测井解释结果以及地质认识吻合较好,表明该方法具有良好的稳定性与可行性,是一种可靠的裂缝型储层预测方法。

【总页数】9页(P645-653)【作者】刘成芳;魏华动;刘瑞【作者单位】中国石油化工股份有限公司西北油田分公司【正文语种】中文【中图分类】P631【相关文献】1.基于贝叶斯框架的各向异性页岩储层岩石物理反演技术2.基于贝叶斯一稀疏约束正则化方法的地震波形反演3.基于贝叶斯理论的裂缝性介质叠前地震同步反演方法4.基于贝叶斯理论和HTI介质方位地震振幅差的裂缝弱度参数反演方法5.裂缝-孔隙型含气储层流体与裂缝参数贝叶斯地震反演方法因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

各向异性裂缝预测(石油勘探)

各向异性裂缝预测(石油勘探)物探技术资料2015年11月-2016年11月Wild Boar前言常规地震勘探中，地下介质总是被假设为各向同性介质，几乎所有的地震采集、处理和解释软件认定的介质模型都是各向同性介质。

例如地震资料处理中，地表高程静校正使用的近地表速度模型为常速度，是各向同性的；正常时差校正(NMO)，考虑的均方根速度场是随着深度的增加而增加的层状速度场，也就是说在同一个地层内的速度与地震波的传播路径无关，这样简化了时距曲线，同时确认了层内的介质速度是各向同性的；偏移和时深转换都没有考虑地震波沿着射线路径发生变化的过程。

可以说石油勘探目前使用的各种基础理论都是建立在各向同性介质上的，包括高程校正、剩余静校正、时距曲线方程、NMO、波动方程等等。

人们很早就观察到了介质的各向异性现象，从19世纪50年代，各向异性的研究形成了一些最基础的理论，这些理论主要是从数学的角度分析介质的属性，物理意义不是很明确，更不用说具体的行业应用了。

此后，多名地震勘探专业的数学家不断完善、扩充基础理论，先后发现了横波分裂现象；提出了各向异性的EDA模型，证实了横波分裂现象的存在性和裂隙引起的各向异性现象；最终Thomsen通过分析弹性系数给出了一套Thomsen各向异性参数，并于1995年提出了裂隙理论，分析了波在VTI介质中的传播特征。

可见，这套理论是数学理论+基础物理学+专业应用的产物，经历了约150年的发展历史，大约在老佛爷入宫那年老外就研究基础理论了，而那时中华帝国还沉浸在天朝四大发明的往事中。

相对于其它地震理论，各向异性的应用为什么如此滞后呢？俺认为主要是工业需求问题，既然常规的地震勘探理论和商业应用已经能满足绝大部分油气勘探的要求了，为什么还研究应用面狭窄、商业实现复杂、使用疗效未明的各向异性问题？理论发展来源于商业需求，如同没有买卖就没有杀戮一样。

那么，现在为什么在石油勘探领域开始注重各向异性研究了呢？主要有以下几个原因，首先是现有的计算机处理能力可以满足研究需求，全方位角大数据地震采集技术提供的海量数据中含有各向异性信息，这是各向异性研究的物质基础；其次，现在石油物探已经从粗糙的宏观介质属性研究转向了微观岩石物理结构的研究，需要揭示储层的成分、物理结构等特征，具体商业需求若此，特别是通过地震数据研究储层裂隙分布急需可靠的商业应用；最后，各向异性研究的理论基础已经完备，只需把数学物理公式转译为计算机算法，然后在软件上实现即可。

基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数反演方法研究

ａｒａｍｅｔｅｒｓｈｓｉｃｓｉｓｍｉｃｉｎｖｅｒｓｉｏｎｆｏｒｆｒａｃｔｕｒｅｒｏｃｋＳｅｐｐｙｕｓｉｎａｚｉｍｕｔｈａｌｌａｎｉｓｏｔｒｏｉｃｅｌａｓｔｉｃｉｍｅｄａｎｃｅｇｙｐｐ
３４３２
）地球物理学报（ｉｎｅｓｅＪ．Ｇｅｏｈｓ．Ｃｈｐｙ
５７卷
响应的桥梁．利用地震反演得到与裂缝特征相关的
１引言
地下裂缝系统是碳酸盐岩储层和非常规储层（页岩气、致密气和致密油储层）研究的重要部分．裂缝系统不仅可以连通孤立的孔隙，增加储层的有效孔隙度，而且可以为油气运移提供通道，提高储层的渗透率．当前基于地震各向异性理论识别地下裂缝研的技术已经取得了较好的应用效果（ｕ，２０１２）．Ｌｉ究表明，裂缝岩石物理研究为利用地震数据进行裂缝储层预测搭建了有效的桥梁，而且储层弹性参数和裂缝岩石物理参数的可靠获得对刻画裂缝具有重要意义．而叠前地震反演是获得裂缝储层弹性参数和裂缝岩石物理参数的有效途径．因此，本文主要探索了基于方位各向异性弹性阻抗的裂缝岩石物理参数地震直接反演方法，为储层裂缝的预测提供可靠的依据．关于裂缝岩石物理方面，国内外学者进行了大量研究，目前常用的两个模型为薄硬币形状裂隙模，，和线性滑移模型（型（ｄｓｏｎ１９８０）ｈｏｅｎｂｅｒＨｕＳｃｇ）两者的不同在于前者面向研究微裂隙对岩石１９８３．的影响，后者主要用于描述裂缝对岩石的影响．关于指出当缝隙两者的等价关系，ｈｏｅｎｂｅｒ１９８８）Ｓｃｇ等（面比较平缓、且缝隙包含物模量较小时，分别利用薄硬币形状裂隙模型和线性滑移模型计算的介质弹性模量相等．由于薄硬币形状裂隙模型考虑了缝隙形状、缝隙密度及缝隙充填物的影响，因此鉴于两个模型的等价关系，可以研究线性滑移模型中裂缝岩石物理参数与裂缝形状、裂缝密度及裂缝充填物的关分析了薄硬币形状模型的假设系．ａｖｋｏ等（２００９）Ｍ条件应用限制，指出在地震频带范围内应先计算含裂缝干岩石骨架的弹性模量，再利用流体替换方法计算饱和岩石的弹性模量．研究表明，定向排列的裂缝可以引起地震波传播的各向异性特征（ｕａｎｄＬｉ，），因此在裂缝型干岩石的流体替换Ｍａｒｔｉｎｅｚ２０１２过程中不能忽略岩石各向异性的特征．同时，ｖｋｏＭａ等（在岩石物理手册中展示了Ｇ２００９）ｓｓｍａｎｎａ（），１９５１各向异性岩石的流体替换方程该方程可以用来实现裂缝型饱和岩石弹性模量、裂缝岩石物理参数的求解．本文从岩石物理等效理论出发，选取线性滑移模型和各向异性岩石的流体替换方程实现裂缝型岩石物理等效模型的构建．裂缝岩石物理研究是联系裂缝特征参数与地震

非均质HTI介质裂缝弱度参数地震散射反演

非均质HTI介质裂缝弱度参数地震散射反演潘新朋;张广智;印兴耀【摘要】长波长假设下各向同性地层中发育的垂直排列裂缝可构成等效的具有水平对称轴的横向各向同性(HTI)介质.裂缝弱度是重要的非均质各向异性介质特征参数,弹性逆散射理论是非均质介质参数反演的有效途径.基于地震散射理论,首先推导了非均质HTI介质中含裂缝弱度参数的纵波散射系数方程,并通过裂缝弱度的参数组合,提出了一种新颖的HTI介质方位弹性阻抗(AEI)参数化方法.为了提高反演的稳定性和横向连续性,改进了贝叶斯框架下的HTI介质各向异性方位弹性阻抗反演方法,同时考虑了柯西稀疏约束正则化和平滑模型约束正则化,最终运用非线性迭代重加权最小二乘策略实现了裂缝弱度参数的稳定估算.模型和实际资料处理表明,反演结果与测井解释数据相吻合,证明利用该方法能稳定可靠地从方位地震资料中反演得到裂缝弱度参数.【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2017(052)006【总页数】10页(P1226-1235)【关键词】HTI各向异性;裂缝弱度;弹性逆散射;方位弹性;阻抗正则化【作者】潘新朋;张广智;印兴耀【作者单位】中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛266071;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580;海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛266071【正文语种】中文【中图分类】P631非均质HTI介质中地震波速度与波传播方向相关，即存在地震各向异性现象[1，2]。

在长波长假设条件下，各向同性背景地层中发育一组垂直排列的裂缝可等效为具有水平对称轴的横向各向同性(HTI)介质[3，4]。

连通的裂缝不仅能为油气储存提供孔隙空间，而且增加了岩石渗透率。

因此，利用岩石物理分析、地质、测井及地震资料综合预测地下裂缝，识别裂缝型储层的位置，估算裂缝特征参数，实现裂缝特征的有效描述，对裂缝储层的勘探和油气开发具有现实意义[5，6]。

基于正交各向异性介质频变AVAZ反演的裂缝含气性预测

基于正交各向异性介质频变AVAZ反演的裂缝含气性预测陈天杰;程冰洁;徐天吉;钱忠平;邹振【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2024(59)3【摘要】依赖频率的AVO反演方法(FDAVO)可以提取与流体有关的异常信息,但由于没有考虑实际储层中各向异性的影响,难以适用于裂缝性油气藏。

另外,各向异性通常与频率相关,这一特性有利于利用OVT域叠前地震数据识别有效裂缝。

为此,提出基于正交各向异性(OA)介质频率相关的AVAZ(OA-FDAVAZ)反演的裂缝含气性预测方法。

首先基于Chapman模型的数值模拟分析弹性参数随频率、入射角等参数的变化特征;然后基于OA介质纵波反射系数近似式推导出OA-FDAVAZ反演的目标方程,构建了新的频散属性Iani;最后利用最小二乘法反演正交各向异性频散属性。

模型试算表明:含气裂缝层的正交各向异性频散属性明显强于含水裂缝层,而不含裂缝的各向同性层频散响应微弱,验证了所提频散属性对流体的敏感性。

实际OVT域叠前地震数据应用结果表明:正交各向异性频散属性的预测结果与钻探结果吻合较好。

与传统方法对比,该方法受背景干扰小,可准确刻画储层中裂缝含气性的空间分布特征。

【总页数】14页(P567-580)【作者】陈天杰;程冰洁;徐天吉;钱忠平;邹振【作者单位】成都理工大学“地球勘探与信息技术”教育部重点实验室;电子科技大学资源与环境学院;电子科技大学长三角研究院(湖州);油气勘探计算机软件国家工程研究中心【正文语种】中文【中图分类】P631【相关文献】1.裂缝性孔隙介质频变AVAZ反演方法研究进展2.基于频变AVO反演的页岩储层含气性地震识别技术3.基于频变AVO反演的深层储层含气性识别方法4.基于叠前AVAZ反演的火山岩裂缝预测方法研究5.基于黏弹性Chapman-Kelvin模型的裂缝储层频变AVAZ反演研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

P波各向异性裂缝预测技术在ZY区碳酸盐岩储层中的应用

P波各向异性裂缝预测技术在ZY区碳酸盐岩储层中的应用孙炜;李玉凤;何巍巍;黑继虎;孔凯波【摘要】利用地震数据较为准确地预测碳酸盐岩中的裂缝发育区,是碳酸盐岩裂缝型储层预测的关键手段.文中介绍了基于HTI(具有水平对称轴的横向各向同性)介质P波各向异性裂缝预测方法的原理及思路流程,从ZY区成像测井及岩心资料的裂缝发育情况出发,以叠前地震数据为基础,进行研究区碳酸盐岩裂缝分布特征的预测.通过与衰减有关的P波各向异性得到研究区的裂缝发育特征,认为裂缝发育情况与断层展布特征关系密切,区内裂缝方向以北东向为主,北北东为辅.成像测井及岩心资料上的裂缝信息验证了预测结果的可靠性和准确性；在预测裂缝分布特征基础上设计的井位,试油也获得工业油流.以上理论和应用实践表明,P波方位各向异性裂缝预测方法能够准确预测碳酸盐岩储层裂缝的分布特征,有效提升油气预测的成功率.%One of the key technologies used to predict fractured carbonate reservoirs is to locate fractures with seismic data.The paper introduces an approach of fracture prediction based on P-wave azimuthal anisotropy of HTI medium and its application in the ZY block.Pre-stack seismic data were used to predict fracture distribution in carbonate reservoirs.P-wave azimuthal anisotropy in relation with attenuation reveals that the fracture growth in the study area is closely linked with the distribution of faults and the fracture azimuths are dominated by NE direction,followed by NNE direction.The prediction is confirmed by image logging and coredata.Industrial oil flow was successfully tested in wells emplaced according to the prediction results.The practice shows that the approach can be used to accurately predict the distribution of fractures and therefore it isconsidered an effective way to improve the prediction of fractured reservoirs.【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2013(034)001【总页数】8页(P137-144)【关键词】HTI介质;P波各向异性;叠前地震数据;裂缝预测;碳酸盐岩【作者】孙炜;李玉凤;何巍巍;黑继虎;孔凯波【作者单位】中国石化中原油田普光分公司天然气净化厂,四川宣汉636150【正文语种】中文【中图分类】TE122.2在碳酸盐岩裂缝型油气藏中，裂缝可以沟通溶孔和溶洞、有效提高储层的渗流能力，因此，裂缝发育带往往指示碳酸盐岩储层中的高产区。

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基于HTI介质各向异性正演的裂缝预测属性优选孙炜;何治亮;李玉凤;周雁【摘要】纵波方位各向异性裂缝预测方法应用较为广泛,通过对不同方位角地震数据的属性求取来拟合各向异性椭圆,从而预测储层裂缝的分布特征.为了优化目前方位各向异性裂缝预测方法应用中地震属性的求取和优选过程,提出了采用基于HTI 介质的各向异性正演来实现方位各向异性椭圆拟合地震属性优选的新思路.以测井裂缝信息为基础,进行井上各向异性正演;对正演模拟道集进行各种地震属性的求取和裂缝敏感性分析;将优选出的最佳敏感属性用于各向异性椭圆拟合和裂缝分布特征预测.松辽盆地南部某地区火山岩储层的实际应用试验结果表明,基于各向异性正演优选属性的裂缝预测结果与测井裂缝信息吻合较好,验证了该方法的合理性和有效性.【期刊名称】《石油物探》【年(卷),期】2014(053)002【总页数】9页(P223-231)【关键词】HTI介质;各向异性正演;各向异性椭圆拟合;地震属性优选;储层裂缝预测【作者】孙炜;何治亮;李玉凤;周雁【作者单位】中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院构造与沉积储层实验室,北京100083;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院构造与沉积储层实验室,北京100083;中国石油化工股份有限公司胜利油田物探研究院,山东东营257022;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院构造与沉积储层实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P631.4预测储层裂缝分布特征的最终目的是得到裂缝的发育程度和方向,从而指导后续的勘探开发工作。

目前,基于纵波方位各向异性的裂缝预测方法是能够解决裂缝预测难题的技术手段之一。

国内学者对此开展了较多的应用研究，如：曲寿利等[1]较早地论述了纵波方位各向异性裂缝预测在实际应用中的诸多技术细节;乐绍东[2]利用纵波方位各向异性裂缝检测技术较为准确地预测了川西坳陷上三叠统须家河组的裂缝分布特征;喻岳钰等[3]利用瞬时频域衰减属性的方位各向异性,在碳酸盐岩裂缝预测中取得成功;姜传金等[4]基于纵波阻抗、频率衰减的方位各向异性信息,准确预测了松辽盆地北部徐家围子断陷营城组火山岩的裂缝发育情况。

此外,尹志恒等[5]和刘振峰等[6]等对国内外纵波方位各向异性裂缝预测的科研实践做了详细的调研。

总体来看,纵波方位各向异性裂缝预测技术在不同岩性地层的裂缝预测研究中得到越来越广泛的应用[7-8]。

前人应用研究成果表明,利用纵波方位各向异性预测裂缝的发育特征是行之有效的。

但是,在选取用于各向异性椭圆拟合的地震属性时,研究人员往往采用两种思路:一是经验性的地震属性优选;二是计算出若干种地震属性数据体,分别进行各向异性椭圆拟合并求取出裂缝分布特征,再通过对比各种计算结果与测井裂缝信息的吻合度来确定合适的地震属性。

这两种方法中,第一种方法带有人为主观因素,第二种方法则会极大地增加科研工作量。

那么,如何合理、简便、有效地进行地震属性优选,成为影响方法应用效果的实际问题。

在地震储层预测研究中,人们经常通过正演模拟的方式来确定对储层最为敏感的地震属性。

相似地,针对裂缝的各向异性正演应当也同样可以进行裂缝敏感属性的优选。

但是,目前将各向异性正演与方位各向异性裂缝预测方法相结合的已发表文献尚不多见。

我们将各向异性正演引入方位各向异性裂缝预测中,解决该方法在实际应用中的地震属性优选问题。

首先,结合测井、试油信息进行基于HTI介质的正演模拟,得到含有方位各向异性信息的井旁地震道集;然后,对正演地震道集进行多种地震属性的计算和裂缝敏感性分析;最后,将优选出的最佳敏感属性用于各向异性椭圆拟合和研究区储层的裂缝预测。

实际数据的应用试验结果表明,基于HTI介质的各向异性正演能够有效指导用于各向异性椭圆拟合的地震属性优选,优化方位各向异性裂缝预测方法的应用过程。

1 原理及思路1.1 方位各向异性裂缝预测原理地层重力压实作用的存在,使高角度裂缝比低角度裂缝更容易保存下来,同时,高角度裂缝对裂缝型油气藏的贡献也远远大于低角度裂缝。

因此,与表征高角度裂缝的HTI介质的相关研究就变得意义重大。

Ruger[9-11]在HTI介质Thomsen系数的基础上,得到图1所示模型中纵波速度以及反射系数随方位角和入射角变化的公式:(1)式中:i为入射角;φ为方位角;RP(i,φ)为与入射角i和方位角φ相关的纵波反射系数;Z=ρα为纵波波阻抗(ρ为介质密度,α为纵波速度);为上、下地层波阻抗之差与平均波阻抗的比值;G=ρβ2为横波切向模量(β为横波速度);ε(V),δ(V)和γ为介质的各向异性系数;Δ[·]表示上、下界面物理量之差;表示上、下界面物理量之均值。

图1 Ruger[9-11]的公式(1)对应的地质模型当入射角较小时,(1)式中的最后一项可以略去。

略去最后一项并令(2)则(1)式变为(3)式中:Biso为各向同性项;Bani为各向异性项。

当地震数据包含3个或3个以上不同入射角、方位角振幅信息时,结合子波可以得到对应的不同入射角、方位角的反射系数。

此时,通过求解超定方程组可以得到Biso和Bani,然后利用Biso和Bani这两项实现方位各向异性椭圆的拟合。

Mallick等[12]认为,由各向同性项和各向异性项拟合出来的椭圆可以用来表征裂缝的发育特征,裂缝的发育程度由拟合椭圆的长、短轴之比来量化,裂缝的方向则由椭圆的长轴或短轴予以指示。

1.2 各向异性正演原理裂缝的地震特性受裂缝的倾角、开度、延伸和充填物等众多因素影响。

因此,当岩石含裂缝后其物理特性将变得更为复杂,选择合适的等效介质模型是进行各向异性正演的基础。

目前,关于裂缝的等效介质模型有Hudson模型[13]、Thomsen模型[14]以及Eshelby-Cheng模型[15]。

本文各向异性正演选用的是Hudson模型,通过对含有薄硬币状的椭球缝隙或包含物的弹性固体中的平均波长的散射理论分析得到。

其模型基于如下假设[16]:①从形状上,理想化的裂隙形状为硬币状,即高宽比要小,裂隙彼此之间是隔离的,隙间不存在流体流动;②介质包含裂隙半径及缝隙间距远小于地震波长的定向疏排列裂隙;③裂缝包体内所含气体、液体或其它物质的体积模量和剪切模量比围体的小。

其等效的刚度系数为(4)式中:为无裂缝均匀介质的弹性参数;为一阶校正量,即单个裂缝独立作用时对弹性参数影响的修正项;为二阶校正量,表示不同裂缝间耦合作用对弹性参数影响的修正项。

定向排列的裂隙组(EDA介质[17]),总体表现与HTI介质相似的横向各向同性,其和分别由和各参量的表达式请参见文献[17])表示。

由此导出Hudson定义的裂缝密度e为(5)式中:V为介质基质的体积;N为体积V内的裂缝总数,即体密度;a为裂缝半径;φ为裂缝孔隙度;α为裂缝扁率(纵横比)。

1.3 各向异性正演的思路与过程由于各向异性正演提供了裂缝在井旁地震道的地震响应,包括叠前各方位角的AVO 特征及在裂缝影响下的AVO特征随方位角的变化规律,因此,它可以为纵波方位各向异性裂缝分布特征预测提供基础信息。

由正演模拟得到的地震合成记录获得振幅、频率和相位等叠前地震动力学属性,通过计算这些动力学属性对于裂缝的敏感性,可以简便、有效地实现各向异性椭圆拟合的地震属性优选。

图2给出了本文各向异性正演的研究思路。

图2 各向异性正演研究思路基于HTI介质Hudson模型各向异性正演过程为:假设在井口布置如图3所示的观测系统,通过测井资料得到岩石的纵波速度、横波速度和密度,在给出裂缝所含流体性质及对应弹性模量的情况下,确定出Hudson等效介质模型的刚度系数及对应的各向异性系数;再根据Ruger的公式(1)计算出与入射角、方位角有关的反射系数;最后,通过与测井标定子波的褶积,得到不同入射角、方位角的地震波振幅信息。

图3 各向异性正演模拟观测系统图示2 实际应用试验2.1 研究区地质背景研究区位于松辽盆地南部北端某地区,目的层为白垩系营城组火山岩,地层厚度变化较大(钻井显示目的层厚度为350～900m)。

区内最早的探井为A井,于2007年开钻,并于同年在营城组目的层火山岩进行试油,使用50.8mm油嘴获产天然气592m3/d,水62m3/d。

一年后,在A井附近部署了另外一口探井B,在相近目的层使用12mm油嘴获天然气产量20.2464×104m3/d,展现了该地区良好的勘探潜力。

根据钻井资料分析,研究区火山岩储层由孔、洞、缝组成,裂缝类型主要包括构造缝和成岩缝,裂缝是保持该地区储层连通性和流体运移的主要通道。

如何利用地震数据准确有效地预测该地区火山岩裂缝的分布特征是亟待解决的问题。

2.2 正演井段选取为了检验用各向异性正演分析裂缝方位各向异性方法的有效性,需要选取合理的正演参数来分析不同流体和不同裂缝密度情况下的地层方位各向异性情况,并计算多种地震属性,分析各种地震属性的裂缝敏感性,从而指导后续的叠前方位各向异性裂缝预测。

研究区内有4口钻井,分别为A,B,C,D井,其中A井和B井资料较为完全,且有FMI(地层微电阻率成像)测井资料。

根据对FMI裂缝测井资料和试油结果的综合分析,选取A井的3个井段(自上而下依次命名为A1,A2,A3,其FMI井壁图像见图4)进行各向异性正演,具体参数见表1。

由表1 可以看出,所选井段的FMI裂缝密度、试气结果均有一定差异,可以进行正演模拟结果的对比分析。

图4 各向异性正演所选取A1，A2和A3井段的FMI井壁图像表1 各向异性正演选取井段参数及试气结果深度段/m厚度/mFMI裂缝密度∕(条·m-1)测井解释结论试气结果3147～3152(A1)50干层测井解释为干层,未试气3166～3172(A2)614高产气层产气1700m3/d3265～3271(A3)612含水气层产气592m3/d,产水62m3/d2.3 多属性敏感性分析优选在储层预测研究中,叠后地震属性是一种较常规的预测储层及流体分布特征的技术手段。

在火山岩地层中,流体及裂缝易引起地震数据的频谱发生变化,本次研究选取的属性为与地震频谱相关的一类属性,主要包括总能量、最大能量、65%衰减频率、85%衰减频率、35Hz能量比、起始衰减频率和相对波阻抗等7种地震属性。

研究中,首先利用正演出的道集在给定时窗内分别计算上述7种地震属性,并将计算出的数据导出为ASCII格式;然后以方位角0,入射角0时的属性值为参考基准值,针对所选取的A1,A2和A3 3个井段,结合矩阵实验室(Matlab)三维成图,分析各地震属性在入射角0≤θ≤30°,方位角0≤φ≤90°对裂缝的敏感性,如图5至图8所示。