Biot系数和岩石弹性模量的实验研究

对济阳坳陷古近系地层87块砂岩样品进行了模拟地层条件(温度、压力)的实验测试,结合岩心薄片分析资料,分析研究了有效压力、岩性对Biot系数和弹性模量的影响.结果表明,Biot系数随着有效压力和钙胶结物增加而减小,随着孔隙度增加而增大;体积模量随着有效压力增加而增大;建立了Biot系数模型和岩石弹性模量与孔隙度关系模型;利用该模型确定的岩石弹性模量或速度上限更接近实验测量数据,可为油田开发提供更合理的岩性模型参数.     

利用岩石弹性模量定量评价潜山储层产能的方法

渤海油田潜山储层岩性复杂、孔隙结构复杂、非均质性强,导致测井响应特征复杂,而DST测试一般都是对潜山井段进行大段合试,因此潜山产出层段的划分缺乏可靠的依据。针对该难点,对基质孔隙和裂缝同时存在的双重孔隙介质Biot理论进行推导,并模拟双孔介质情况下岩石的弹性模量与裂缝孔隙度的关系,发现弹性模量随裂缝孔隙度的增大而减小,而裂缝孔隙度是影响潜山裂缝性储层产能的关键参数。因此,应用弹性模量进行潜山储层产能评价具有坚实的理论基础,进而建立弹性模量与产出剖面测井的关系,然后利用这一关系评价潜山储层的产能。文中提出的这种潜山储层产能评价的方法在渤海锦州南油田多口井潜山储层评价中取得了较好的应用效果,证实了该方法的有效性,同时也扩展了阵列声波测井的应用范围。     

结合地层元素测井和密度测井提高孔隙度评价精度

岩性较复杂的储层中,由于矿物组分及含量的复杂性,利用常规解释方法不能准确计算地层孔隙度。为此,结合地层元素测井和地层密度测井提高孔隙度计算精度。采用基于多目标规划的最优化新方法,将地层元素测井直接测量的元素含量反演得到高精度的矿物含量。根据地层矿物含量准确计算骨架密度值,结合密度测井资料,获取精确的地层孔隙度测井评价结果。将该方法应用到实际测井资料中,并与岩心分析结果对比验证计算结果的准确性。该方法的计算结果与岩心分析结果的相关系数,高于仅利用密度测井以及中子密度测井交会等常规解释方法,证明了该方法提高地层孔隙度评价精度的实用性。     

由核测井推导横波和纵波测井曲线

横波和纵波测井曲线由与岩性特性相对应的核测井响应推导来的,推导过程如下,中子—密度交会图确定岩性、孔隙度和气体含量,自然伽码测井确定泥质量含量。已发表的文献中提出了岩性—孔隙度—泥质含量和横波—纵波速度两者之间的关系。以前,岩性、孔隙度和泥质含量是由核测井确定的,而横波和纵波速度则由计算得到。这项技术有两项重要的应用,测井资料与地震资料的结合,并扩大了地层评价的能力。声波测井并不适用于所有的井,这就很需要由其它测井精确地推导出声波速度来。当能够测得声波测并资料时,把计算得到的速度与实测的声波测井速度作比较,这两者差别反映了次生孔隙度(裂缝、晶簇等等),或泥质分布状态(分散的、层状的等)。值得注意的是该技术具有与声波测井一样的精度,它能预测出四个参数,即岩性、孔隙度、泥质含量和泥质种类。由于要用四个参数来计算横波和纵波速度,仅用横波和纵波测量值评价地层变就得困难。     

TI介质多波AVA联合反演岩性参数方法及应用

AVA岩性参数反演方法大都是基于各向同性理论的近似公式利用P-P波单分量资料来反演。对于大角度入射的地震资料，基于各向同性理论的AVA近似公式与基于各向异性理论的AVA精确公式的计算结果存在较大差异。仅利用P-P波振幅反演地层岩性参数无论在理论基础还是反演精度上都存在不足，而同时用P-P波和P-SV波振幅联合反演岩性参数，可增加约束条件，提高反演结果的可靠性。以TI介质中的振幅特征方程为理论基础，进行多波AVA联合反演纵、横波速度、地层密度和地层各向异性系数。实际资料计算结果表明，此方法不仅能够可靠的求取地层岩性参数，还能得到与地层裂缝有关的各向异性系数。联合反演结果比单分量反演的结果更稳定可靠，是一种行之有效的叠前弹性阻抗参数反演方法。用反演得到的岩性参数求取对油气反应敏感的弹性阻抗，进而可以利用不同角度弹性阻抗的梯度变化进行油气水的识别。     

四川盆地涪陵地区龙马溪组页岩横向各向同性地应力测井评价方法

页岩由于矿物的定向排列等因素呈现出各向异性,基于各向同性模型的地应力计算方法已不适用。综合测井、岩心实验、压裂施工等数据建立涪陵地区龙马溪组页岩横向各向同性地应力测井评价方法,主要包括：建立垂向有效压力与横波速度关系模板,预测地层压力;利用通过岩石物理建模的方法计算求取目的层的Biot系数;采用速度回归拟合的方法求取页岩横向各向同性介质6个刚度系数,计算横向、垂向杨氏模量及泊松比。应用结果表明横向各向同性模型能更好地反映实际地层情况。     

碳酸盐岩超压岩石物理模拟实验及超压预测理论模型

碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是超压研究的难点问题，常用的碎屑岩地层超压预测方法是建立在Terzaghi有效应力理论基础上的、经验性的、且需要有明确响应超压的测井和地震参数（主要是纵波速度）。这些经验性的方法不适用于岩性致密且物性极不均一的碳酸盐岩地层的超压预测。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验剖析岩石弹性性质与孔隙流体压力和有效应力的关系，基于含流体岩石多孔介质弹性理论和广义胡克定律，从分析碳酸盐岩地层应力-应变-孔隙压力本构关系着手，建立表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的超压预测理论模型（超压预测量化模型）。利用实测碳酸盐岩样品矿物组分含量并结合Voigt-Reuss-Hill模型计算岩石基质弹性模量，利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体弹性模量，然后再利用碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验得到的实际有效应力与岩石骨架弹性模量相关关系，根据Biot有效应力定律，计算得到岩石样品的等效骨架弹性模量。利用上述获得的碳酸盐岩样品各弹性参数，通过超压预测量化模型计算碳酸盐岩超压，并与碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验加载的孔隙流体压力进行对比，验证了超压预测量化模型的合理性，提出了基于实测资料的模型校正方法。该超压预测理论模型所需的岩石弹性参数也可通过研究测井和地震资料计算获得，并可利用地震资料实现碳酸盐岩地层的超压钻前预测。     

用于计算火成岩储层基质孔隙度的首选测井曲线

火成岩储层具有岩性复杂、储集空间复杂、孔隙结构复杂和蚀变程度高等特征,使得其声波、中子、密度、核磁和地层元素测井的响应与沉积岩有较大的差别,通常适用于沉积岩基质孔隙度计算的测井曲线并不完全适应于火成岩储层,为此进行了深入研究。结果表明:火成岩储层具有孔径差异大,孔隙分布不均匀、各向异性强的显著特征,理论分析得知该类储层的声波测井值往往偏低,同时,大量实际测井资料也揭示声波对火成岩岩性反应不敏感;火成岩蚀变程度高,蚀变后的一些矿物含氢指数高,使补偿中子测井值显著增加;对理论模拟、测井资料和实验资料进行综合分析后认为,火成岩的强磁化率特征使岩石孔隙内部产生强磁场梯度,使T2谱前移明显、幅度降低,核磁孔隙度明显偏低;地层元素测井孔隙度在部分井误差大,反映该方法在火成岩地层中使用的局限性;而密度测井却能有效反映地层的总孔隙度,实际资料显示密度孔隙度与岩心分析孔隙度误差较小。因此,火成岩储层基质孔隙度的计算应首选密度测井曲线。     

四川盆地致密砂岩储层测井评价方法

四川盆地陆相碎屑岩地层埋藏深、岩性致密,为典型的低孔、低渗储层。针对其储层岩性复杂、测井环境影响因素较多、储层评价较困难等问题,利用岩心实验、物性分析、薄片鉴定、FMI成像及核磁共振等资料,结合测试资料,与测井信息建立转换关系,研究致密砂岩储层的孔隙度等参数计算方法;利用核磁测井对储层质量进行综合评价,在致密砂岩储层的有效性评价和孔径分析的过程中起到了较好的作用,并建立了陆相致密砂岩储层测井评价方法。该方法的解释结果与现场测试结果相符合。     

砾岩地层电阻率与孔隙度和孔隙形状关系数值模拟

砾岩储层岩性复杂,电阻率测井响应受岩石骨架和孔隙结构影响严重。建立各向异性砾岩地层模型,研究恒定电场中砾岩地层电阻率的三维数值计算方法及复杂砾岩地层模型网格剖分方法,分析各向异性砾岩地层中的电流分布,揭示了砾岩地层电阻率与孔隙度和孔隙形状的关系,给出了由地层因素和孔隙度数值拟合后确定各向异性砾岩地层岩性参数的方法,为砾岩油藏的评价和解释提供依据,扩展对各向异性的认识。     

鄂尔多斯盆地苏里格气田地震转换波解释

钻井表明高能水道的分布是控制苏里格气田有效储层分布的最主要因素。指出由于高能水道沉积的粗砂岩具有较高的横波速度,且与泥岩的横波速度差较大,使得转换波剖面出现较强的反射振幅,故利用转换波资料可以很好地刻画高能水道的分布,这是在苏里格气田利用多波多分量解释气层最为重要的基础。利用模型证明含气砂岩和泥岩的转换波反射系数是致密砂岩和泥岩反射系数的4倍左右,同时还证明在苏里格地区纵波和转换波具有180°的相位差,认为在解释时应把转换波剖面相位调整到和纵波剖面一致,这样解释的结果与井的吻合度较高。     

椭圆各向异性介质中SH波波场模拟

在二维椭圆各向异性介质条件下,各向异性波动方程可以分解为一个独立的 SH 波波动方程和一个 P-SV 波波动方程组。本文用褶积求微分的有限差分方法实现了二维椭圆各向异性介质中 SH 波的共炮点记录的模拟。模拟结果的成败在于求解 SH 波波动方程时对边界条件的处理,文中分别给出内边界及边界端点的吸收公式;同时给出多种各向同性和椭圆各向异性介质中的共炮点记录和波场切片图(Snapshot),展示了椭圆各向异性 SH 波波场的特性。从中可以看出:①反射 SH 波的时距曲线并非双曲线;②各向异性波在界面上的反射和透射仍满足Snell 定律;③各向异性介质中的 SH 波和各向同性介质中的波型是完全对应的,只是两种介质中的同一类型的波在传播时间、传播速度和同相轴的形态及能量分布有所不同。     

软地层中声波测井的波形特征

讨论了在软地层中声波测井的波形特点,重点介绍了一系列不同软地层中横波和弯曲波的波形和特点,说明在软地层井中应当用偶极声源激发的弯曲波估计地层的横波速度,同时也详细介绍了软地层斯通利波的波形和频散特性,强调它的速度与硬地层大不相同.     

弹性地层充流体井中的纵波和横波

针对目前人们对声波全波列测井中的纵波和横波存在的两种看法(一种认为是共振波,另一种认为是衰减波),分别用支割线积分和留数定理计算纵波和横波的频串响应曲线,得到相同的共振频率,认为由留数定理计算得到的共振纵波和横波对应于测井中的滑行纵波和横波,由支割线积分得到的衰减纵波和横波包括共振波,其衰减部分是由泄漏模式波引起的,这一结果对利用纵波和横波的能量具有指导意义。     

泥饼对声波全波波形确定渗透率的影响

根据Biot提出的孔隙地层的波动理论,采用Johnson动渗透率模式,针对测井中泥饼问题,计算出声波全波列的合成波形。由合成波形可以看出,井壁上的边界条件对声波波形影响很大,由此产生的斯通利波的幅度变化并不完全代表地层渗透率的变化。当泥饼层薄时,可用斯通利波的幅度衰减量来估算地层的渗透率,但要作一些必要的校正;当泥饼层较厚时,用斯通利波幅度衰减量来估算地层渗透率及提取的横波时差是错误的。高频伪瑞利波爱瑞相(低速)也是地层渗透率很好的指示标志,但要考虑环境条件的影响;低频伪瑞利波(高速)能很好的估算原状地层的横波衰减量,进而估算地层的渗透率。     

用环形声波理论证明沿套管环形传播的波近似为板波

本文应用环形声波理论对自由套管中的波动方程进行求解,得到自由套管的波函数,并对其作了近似分析,得出沿套管环形传播的波近似为板波的结论。     

一种简便的海洋P-SV转换波叠前偏移成像处理方法

在莺歌海盆地,地震模糊区的成像一直是勘探工作中的一大难题,1998年在该地区采集了多波地震资料,通过对P-SV波的处理,在模糊带成像方面取得了较好的处理效果[1]。在对常规P-SV波处理中的偏移技术等存在的特殊问题进行分析的基础上,提出了一种P-SV波叠前偏移处理的方法,该方法将输入道分选成共转换散射点道集(CCSP),在CCSP道集中,双程旅行时和等效炮检距之间满足双曲线关系,故而使得常规处理P-P波的Kirchhof叠前偏移在此也可以运用,至于速度分析它也可以运用P-P波的速度分析方式来进行,因此采用该方法简化了转换波的处理,同时也提高了P-SV波的成像效果。     

电磁波拟地震波波动方程理论及正演模拟

本文根据波动理论,论证了电磁波与地震波的统一性。基于非周期信号与周期信号数学上的变换关系,从电磁场理论出发,用映射和变换技术,将扩散电磁场变换成满足声波波动方程的波场,电磁场问题便可化为类似于地震波场问题,而扩散场实质上是波动场的叠加。文中还以变换得到的电磁波波动方程为基础,用有限元法正演模拟了二维电阻率分布响应(即电磁波场视剖面),表明电磁偏移可以类比地震偏移技术,从而证实电磁波拟地震波波动方程理论的正确性。     

高精度地震纯波震源数值模拟

为了提高纵波震源和横波震源计算机数值模拟的精度,提出了高阶高精度纯纵波震源和纯横波 震源的网格配置方法,对比分析了多种震源网格配置方案,从理论上分析了新震源配置方法的准确性。通 过对各向同性弹性介质复杂模型波场分离的数值试算,指出常规纯波震源的设置方法存在阶数较低和残 留波场等问题。改进后的仿真结果所引入的干扰波场能量较弱,数值模拟精度较高,因此,该方法能够再 现野外纵波震源和横波震源的地震勘探模拟,并可以观测到利用常规数值模拟方法难以获得的特殊波 场,有利于地震波波动理论的验证和完善,可用来指导地震资料的采集、处理和解释。     

多极子阵列声波(MAC)在油田生产中的应用

MAC-多极子阵列声波技术是目前较先进的测井技术。高质量的数字阵列声波提供纵波、横波和斯通利渡时差具有十分重要的作用，通过综合处理，可以得到各种岩石强度参数和岩石的破裂压力等，为油层的改造和油田的生产提供准确的参数。