碳酸盐岩储层地震波数值模拟影响因素分析

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碳酸盐岩储层不同尺度溶洞地震属性分析

第ｌ５卷第５期
重庆科技学院学报（自然科学版） Βιβλιοθήκη ２０１３年１０月
碳酸盐岩储层不同尺度溶洞地震属性分析
彭达黑伟甘代福黄长兵赵虎陈祖银
（１．西南石油大学资源与环境学院，成都６１０５００；２．延长油田股份有限公司勘探部，陕西延安７１６０００；
天然气勘探与开发，１９９９，２２（３）：２９ — ３９．
［５］陈伟，段永刚．低渗气藏单井非稳态产能分析及控制储
量评价［Ｊ］．西南石油大学学报，２００７，２９（２）：３４ — ３６．
，
复杂多变的地质特征与成藏条件增加了此类油
气藏预测开发的风险。受到地貌、构造、成岩等地质因素的影响，碳酸盐岩油气藏中溶洞与裂缝的发育极其复杂，在现有条件下，这些地质结构的尺度，不
规则外形及填充物对油气藏预测造成了极大的阻碍。溶洞作为碳酸盐岩油气藏中重要的储集体，它
记录及不同横向尺度的单个模型进行实验后得出结些都可以从偏移剖面中所提取的地震属性上进一论：溶洞宽度的变化会引起溶洞反射特征 “ 串珠” 中
“ 珠” 的数目发生改变，在偏移剖面中 “ 串珠 ” 尺度与实际溶洞尺度之间存在较大差异，而溶洞偏移响应
缝洞型油气藏是重要的碳酸盐岩油气藏类型之

碳酸盐岩溶洞模型地震成像分辨率研究

成像横向分辨率与空间采样间隔和激发主频有关。小的空间采样间隔有利于提高溶洞的成像精度，减小空间但采样间隔并不能无限提高溶洞成像的横向分辨率。
关键词：碳酸盐岩溶洞储层；纵向分辨率；向分辨率；横数值模拟
Ｄ：０３６／．ｓｎ１０ —４１２１．６０４ＯＩ１．９９ｊｉ．００１４．０００．０ｓ中图分类号：６１４Ｐ３．文献标识码：Ａ
提高缝洞储层绕射波的能量，利于提高缝洞储有层的地震成像的分辨率。影响地震成像分辨率
（上的地震偏移成像横向分辨率理与地震波主频有关。
收稿日期：ＯＯ３—１；回日期：ＯＯ— ７２２ｌ —Ｏ２改２ｌＯ —２。
碳酸盐岩缝洞型油气藏是我国西部地区的重
要勘探目标。新疆塔河油田中、下奥陶系碳酸盐岩
方面分析和研究了影响溶洞成像纵、向分辨率横
的因素。
岩溶缝、储集体具有埋藏深、均质性强等特洞非点［］地震波场复杂，像难度大。针对这些问１，。成
绕射能量和绕射双曲线形状的影响规律；良国董等［研究了不同尺度溶洞的反射波最大振幅和频７
谱特征；佩等Ｌ利用各向异性弹性波波动方程交李８］
式中：为波长；为速度；７Ａｆ为地震波主频。从（）１
式可知，论的地震成像纵向分辨率只与主频理

碳酸盐岩储集层模型数值模拟与分析

对该类储集层多波地震资料的认知度，高精度数值模拟是行之有效的方法之一。这里在各向同性弹性波方程基础上，导了纵波、推横波分离方程，用高阶交错网格有限差分技术与Ｐ运ＭＬ边界
吸收技术，高精度模拟地震波在碳酸盐岩储层中的传播，得到了该类储层模型中的弹性波全波场，分离出纵波信息和转换波波场信息，也并保留了各自能量信息。同时结合ＡＯ技术分析了Ｖ
Ｏ＋）Ａｔ＋警＝Ａｍ＋）警
＋，
（１）
｛，：，｝即可实现完全弹性波波场分离。
２碳酸盐岩模型正演模拟与分析
（）型参数。碳酸盐岩储层模型（图１１模见）分为五层：一层碳酸盐岩厚度１００ｍ；二层第０第含气碳酸盐岩厚度为５０ｍ；三层含水碳酸盐岩０第
第３卷第１３期
物探化探计算技术
２１年１０１月
文章编号：１０一１４（０）１＿Ｏ０＿４０ｌ７９２１０＿０２－０１
碳酸盐岩储集层模型数值模拟与分析
周怀来李录明，，罗省贤，王明春２
基金项目：国家８３项目（０７Ａ６５５；６２０Ａ０００）高等学校博士学科专项科研基／（０７６６０）￣２００１０４，．
收稿日期：２１０００— ９—１７改回日期：２１００—１１１— ７

随机介质地震波正演模拟在碳酸盐岩储层预测中的应用

（９０发展了任意阶精度的交错网格差分算法等；１９）Ｊｓａａｔｍ等ｒ］ｒ１提出了单方向上的变网格计算方法，１牟永光口］２０）２（０５在对复杂介质三维地震波传播方
程数值模拟进行描述时也强调采用变网格计算技术；生旺等［（０７利用变网格进行了弹性波数朱５２０）］值模拟；超等［］２０）一步利用可变网格与黄１（０９进。局部可变时间步长的高阶差分进行了地震波数值模拟，有效提高了模拟的精度和效率。
第４卷第２９期２１００年３月
石
油
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
物
探
Ｖｏ＿９Ｎｏ２Ｉ４，．
Ｍａ．，００ｒ２１
ＧＥＯＰＨＹＳＣＡＬＩＰＲ０ＳＣＴＩＰＥＮＧ０ＲＥＴＲ０ＬＥＵＭＦＰ
文章编号：００４１２１）２— １３７１０ —１４（００００３ —０
随机介质地震波正演模拟在碳酸盐岩储层预测中的应用
刘春园，生旺魏修成徐胜峰。朱，，
（．中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，京１０８；．中国石油化工集团公司１北００３２国际石油勘探开发有限公司，京１０８）北００３
反射特征的影响，获得了规则孔洞尺度以及随机排列孔洞密度对地震属性的影响规律。对于单个的溶洞而言，
当溶洞横向尺度小于菲涅尔带半径，向尺度小于调谐厚度时，纵溶洞反射振幅与溶洞尺度成正比例关系；于随对机分布孔洞的碳酸盐岩储层而言，地震波能量与孔洞密度成正比例关系。关键词：随机介质；正演模拟；酸盐岩；碳孔洞

碳酸盐岩生物礁地震响应特征的数值模拟

碳酸盐岩生物礁地震响应特征的数值模拟但志伟;肖为;方中于;曾驿;汪瑞良;张宏兵;尚作萍【摘要】Based on the nonhomogeneous characteristics of carbonate reef reservoirs, seismic forward modeling was conducted to simulate the seismic responses of carbonate reefs and beaches using the pre-staek viscoelastic wave equation, in order to provide a basis for identification of carbonate reef reservoirs according to seismic data. The simulation results show that the superposed overtaking reflection occurred on two sides of the reef and the drape covering phenomenon appeared over the reef. S-shaped forward sedimentary, weak, and mussy reflections took place inside the reef. The outer shape of the ramp facies in the reef front-edge appeared wedgy and the overtaking reflection stopped at the bottom. Moreover, reverse polarity occurred between the top and bottom reflections inside the reef. The bottom reflection presented upward-convex or downward-concave characteristics. These could be eliminated in the depth image profile.%针对碳酸盐岩生物礁储层具有较强非均质性的特点,利用叠前黏弹性波动方程正演数值模拟方法,模拟了碳酸盐岩生物礁、滩的地震响应特征,为地震资料识别生物礁储层提供依据.模拟结果显示,在生物礁两侧出现上超反射,礁顶明显见披覆现象,在礁体内部产生S形前积反射、弱反射或杂乱反射,在礁前缘斜坡相外形呈楔状且礁底为下超反射终止.此外,礁体顶底界反射产生极性反转,底部反射同相轴可能出现上凸或下凹现象,而深度域成像剖面可以消除上凸或下凹现象.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(040)003【总页数】5页(P345-349)【关键词】碳酸盐岩;生物礁;叠前地震;黏弹性波动方程;地震响应【作者】但志伟;肖为;方中于;曾驿;汪瑞良;张宏兵;尚作萍【作者单位】中国海洋石油总公司能源发展股份有限公司钻采工程研究院地球物理研究所,广东湛江524000;中国海洋石油总公司能源发展股份有限公司钻采工程研究院地球物理研究所,广东湛江524000;中国海洋石油总公司能源发展股份有限公司钻采工程研究院地球物理研究所,广东湛江524000;中海石油(中国)有限公司深圳分公司研究院,广东广州510240;中海石油(中国)有限公司深圳分公司研究院,广东广州510240;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】P631.4波场数值模拟技术是研究各种地震地质条件下构造、物性和岩性等各种地质因素与地震波响应特征之间关系的一门技术,可以提高对复杂介质中地震波传播规律的认知,检验地震资料处理及解释技术的应用效果及适用范围[1-3].所以波场数值模拟技术一直是地震勘探领域的重要研究内容.正演数值模拟技术分为2个重要分支,一是求解偏微分方程的波动方程数值模拟,二是由积分方程以求解波场传播旅行时为主的射线追踪数值模拟[4-9].射线追踪数值模拟方法出现较早,在模拟相对简单的构造模型时快速高效,且提供的射线路径非常直观.射线追踪数值模拟方法又分为程函方程法、射线法和弯曲射线法等,国内外大部分地球物理软件公司早期推出的数值模拟软件大多采用射线追踪数值模拟技术.此外,出现了一些改进的射线追踪数值模拟方法,如由传统的射线追踪数值模拟方法改进的Gauss束法、射线法与Kirchhoff近似法相结合的快速算法、采用有限差分技术求解格林函数方法等.射线追踪数值模拟方法很难满足高精度模拟复杂地质模型地震波场动力学特征的要求,而波动方程数值模拟提供的波场快照图有助于细致分析地震波场在各种复杂介质内部的运动学和动力学特征.根据不同的模拟方程,波动方程数值模拟主要分为声波模拟、弹性波模拟、黏弹性波模拟以及裂隙和孔隙弹性的Biot模拟等[10-14].波动方程模拟有很多数值实现方法,如有限元、有限差分、Fourier变换、边界元、谱元、广义屏等,其中有限差分法是目前研究最多的波动方程数值模拟方法.为了克服频散和运算速度较慢等问题,有限差分已从早期的低阶发展到高阶,网格划分也从早期的规则网格发展到交错网格,直至可变网格.为此,本文基于交错网格有限差分技术的黏弹性波动方程,对几种典型的生物礁、滩地质模型进行模拟,分析不同生物礁、滩地质模型的地震反射波组特征,为根据地震资料有效识别生物礁、滩提供理论依据.1 地震正演数值模拟方法1.1 黏弹性波动方程由地震波在介质中传播的本构方程和动量守恒方程可得三维黏弹性介质中的一阶速度应力关系[11-13]为式中：xi,xj——笛卡儿坐标;t——时间;σij——第ij个应力张量;vi——i方向的速度;M,μ——限定参数(限定在参考频率ω0处纵、横波的相速度);τ——优化参数;下角标p和s分别代表纵波和横波.r ij是一个记忆变量,可以表示为式中τσ为优化参数.此外,动量守恒方程为式中：ρ——密度;f i——i方向的外力.1.2 数值模拟步骤针对黏弹性波动方程式(1),采用高阶交错网格差分技术进行离散处理,本文使用四阶中心差分来近似空间微分,二阶中心差分来近似时间微分.此外,常规处理和速度分析基于Focus处理系统,采用GeoDepth叠前深度偏移等模块进行叠前偏移处理.正演模拟步骤如下：a.采用人机交互的方法建立地震地质模型.b.进行地震地质模型网格离散化,离散网格的大小考虑背景速度、异常体最小尺度和收敛条件.c.进行常规地震资料处理,获取水平叠加时间剖面、时间/深度偏移剖面和保幅CRP 道集.本文正演数值模拟采用与野外采集接近的观测系统和采集参数,其中道间距25m,炮间距25m,最小偏移距0m,最大偏移距3000m,接收道数128道,采样间隔1ms,记录时间2.5s,雷克子波的主频分别为30Hz和60Hz.2 生物礁地质模型的地震反射响应特征从测井资料可以看出,即使在沉积环境不同,或成岩作用也不尽相同的情况下,碳酸盐岩都具有共同的特点：传播速度比较快,密度比较大,明显高于其上覆和下伏以砂泥岩为主的碎屑岩.碳酸盐岩的地震反射响应表现为强反射特征,碳酸盐岩顶界反射以强振幅波峰出现,而底界则往往以强振幅的波谷形式出现,这为在地震反射波记录上识别碳酸盐岩奠定了基础.碳酸盐岩因沉积环境的不同,分为生物礁相碳酸盐岩、生物滩相碳酸盐岩和泻湖相碳酸盐岩,尤以生物礁最为有利.典型生物礁的地震反射特征主要表现为：具有强反射外形、礁体内部杂乱反射、礁滩翼部周围有上超反射及前积现象、礁滩上覆地层存在披覆构造、礁体底部出现上凸或下凹现象等.生物礁在时间域成像地震剖面上的这些反射特征,可以帮助发现生物礁礁体.因此,建立不同形态,不同沉积相碳酸盐岩生物礁的地质框架模型,通过模型正演,分析不同类型碳酸盐岩生物礁沉积模型的地震响应特征,如振幅、频率、相位等方面的特征.本文涉及的几种类型生物礁都是从实际地震剖面中提取的结果.2.1 塔礁概念模型及地震响应特征图1为一个塔礁地质概念模型,由2个礁体上下叠置组合而成(孔隙均不发育).塔礁是在局部轻度隆起的碎屑岩上生长发育而成,最终被海平面快速上升而淹死,其围岩均为碎屑岩.该生物礁具有高速(2 850～5200m/s)、高密度(2.5～2.57g/cm3)的特征,围岩为低速(2300～2860m/s)、低密度(2.18～2.33g/cm3).模型横向长度为12km,纵向深度为2500m,中间2层为2个不同期次重叠的礁体,设计有隆起构造.数值模拟采用的观测方式为基于射线的零偏移距正演.图1 塔礁地质概念模型的参数模型Fig.1 Parameter model of geological conceptual model for a tower reef图2(a)为模型正演模拟时间域成像地震剖面.使用Ricker子波,其主频为60Hz.从图2可以见到明显的地震反射波组特征：礁体与围岩之间为强反射,礁体内部反射非常弱;礁体顶界为正反射,礁体底界为负反射,这种极性反转有助于识别礁体.此外,礁体中央部位呈现低频,向边缘频率逐渐升高.在生物礁的外围上超现象明显,生物礁顶上披覆现象明显,礁体下部及下伏界面反射呈现明显上凸特征.利用这些振幅反射特征可以区分碳酸盐岩和碎屑岩.图2(b)为使用相同子波模拟深度域成像剖面.对比深度域与时间域成像剖面可以发现,在深度域成像剖面中,礁体下伏反射层上凸现象得到消除,与设计模型一致.说明深度域成像效果优于时间域成像,为此对于碳酸盐岩生物礁储集层要求使用深度域成像结果.图2 模拟主频为60Hz的地震剖面Fig.2 Simulated seismic profile with peaKfrequency of 60Hz2.2 跨相带地质概念模型及地震响应特征参照巴哈马海湾南部的水下观测和取样对现代碳酸盐前斜坡的研究成果来设计碳酸盐岩跨相带模型.该模型以台地边缘礁为主体(以加积+进积的成礁模型构建),从右到左分别为台坪、滩、礁、礁前斜坡相,台地边缘礁向台地内有礁翼相滩和泻湖过渡,台地边缘礁向台地海盆方向有陡斜坡带向缓坡斜坡带过渡,以斜坡楔的形式终结.跨不同相带的地质框架模型如图3所示.跨不同相带地质框架模型数值模拟结果如图4所示.从图4反射波组特征可以发现,台地边缘礁相表现出礁顶为强振幅反射、碳酸盐岩厚度明显加大、底部反射上凸、内部出现S形前积现象和视频率变低等特征.滩相的顶部为强振幅反射,碳酸盐岩厚度无明显变化,内部反射连续,滩与礁相和泻湖相间有一渐变的能量减弱过渡现象.泻湖相的顶为强振幅反射,碳酸盐岩厚度逐渐变薄,其内部及底部有振幅减弱现象.礁前陡斜坡相范围很窄,反射特征呈台阶式陡倾反射,且强反射突然中断.缓坡斜坡相顶面反射为较强振幅特征,内部杂乱至断续状,上下层总的形态像喇叭状向斜坡楔收拢,最后变成强的复合波反射.图3 跨不同相带地质框架模型Fig.3 Geological frame model across various phases图4 跨不同相带地质框架模型模拟地震剖面Fig.4 Simulated seismic profileacross various phases2.3 复合生物礁地质框架模型及地震响应特征某生物礁是一个礁滩复合体,钻遇生物碳酸盐岩厚度达573.5m,其主体为台地边缘礁,发育多套高孔储层.在碳酸盐岩段的中下部也有多层孔隙发育层段,局部甚至孔隙、缝洞更为发育.经测井解释和测试,在该礁体上部获得高产油流,下部层段为水层.从孔隙发育程度来看,储层表现为孔隙发育、欠发育或致密层段相间出现且厚薄不均,该特征多次出现.岩性解释结果表明,曾有多次因海平面下降而暴露是引起上述现象的主要原因.为此,开展精细的模型正演研究,可以帮助对地震剖面中出现的反射特征做出合理的地质解释,预测储层发育的层位和具体位置.图5为该生物礁物理框架模型,其传播速度、密度值由某井的声波和密度测井分层数据提供.模型横向长度为10000m,纵向深度为3000m.按不同分辨率需求,模拟了2套数据(网格大小5m×2m,主频60Hz;网格大小5m×5m,主频30Hz).采用的观测方式为：中间放炮,两边接收.道间距25m,炮间距25m,偏移距-3175～3200m,接收道数256道,共200炮,64次叠加,采样间隔1ms,记录时间2.5s,第1炮的坐标位置为(1500,0).图5 某生物礁物理框架模型Fig.5 Physical frame model for a reef模型设计时考虑了多次海平面升降的生物礁成岩环境,按退积型、加积型、进积型和加积进积型的基本模型进行组合.模型正演结果如图6所示,图中碳酸盐岩顶界面强反射特征明显,可以清楚地区分碎屑岩与碳酸盐岩.此外,由于横向变速造成时间成像“构造假象”(或速度陷阱),不能正确反映地下构造形态.在分辨率方面,60Hz主频数据明显优于30Hz,薄层分辨率更高.图6 模拟时间域成像的地震剖面Fig.6 Simulated seismic profile imaging in time domain图7为深度域成像模拟地震剖面,主频为60Hz.从图7可以见到,礁翼附近的S形前积现象比较清晰,礁的多期次上超特点明显,礁内中间靠右的强反射同相轴表明,早期形成的礁核部位比塔礁所在位置更远离海盆方向.对比模型正演结果与实际地震记录,两者比较接近,表明复合礁体设计合理、正演模拟方法可靠.此外,叠前深度偏移的深度剖面外形特征与地质模型一致,说明正确的速度模型是恢复地质构造形态的关键.3 结论a.由于在生物礁、滩与上下围岩之间存在较大的波阻抗差异,其顶底分界面可以形成强地震反射以及产生极性反转,其内部产生S形前积反射、弱反射或杂乱反射,两侧出现上超反射及披覆现象.这些特征都有助于识别碳酸盐岩生物礁.b.在横向上,生物礁顶部强反射会导致其底部反射比周围反射弱.在纵向上,生物礁内不存在明显的波阻抗差异,其内部无法形成强反射,不利于分析生物礁内部纵向变化特征.此外,对于大孔隙度和致密碳酸盐岩(如礁相和台坪相),底部反射同相轴会分别出现下凹和上凸现象,并且随着孔隙度变化幅度加大下凹和上凸现象更加明显.c.碳酸盐岩从台坪相到滩相、台地边缘礁相及陆棚相,其底界地震反射能量逐渐增强,而顶界反射能量变化复杂.这种横向相带变化所引起的地震反射特征差异,有助于识别不同相带碳酸盐岩地层.d.对于碳酸盐岩生物礁储集层,高分辨率资料更能反映薄层的变化特征,深度域成像剖面优于时间域成像剖面,可以消除生物礁下伏地层地震反射上凸或下凹现象.为此,在地震资料处理阶段要提供高分辨率的深度域成像剖面,这也为后续的叠前或叠后波阻抗反演提供保障.图7 模拟深度域成像的地震剖面Fig.7 Simulated seismic profile imaging in depth domain【相关文献】[1]佘德平.波场数值模拟技术[J].勘探地球物理进展,2004,27(1)：16-21.(SHE De-ping.On wave field numerical modeling techniques[J].Progress in Exploration Geophysics,2004,27(1)：16-21.(in Chinese))[2]张永刚.复杂介质地震波场模拟分析与应用[M].北京：石油工业出版社,2007.[3]李三福,肖为,朱美娟,等.深水礁滩相储层地震模型的正演模拟及其地震响应特征分析[J].工程地球物理学报,2011,8(1)：91-96.(LISan-fu,XIAO Wei,ZHU Mei-juan,et al.Forward modeling and analysis of seismic response characteristic in the deep water reef-flat reservoirsmodel[J].Chinese Journal of Engineering Geophysics,2011,8(1)：91-96.(in Chinese)) [4]何建军,刘家铎,鲁新便,等.基于模型正演的地震属性分析技术识别和划分碳酸盐岩储层缝洞单元[J].石油地球物理勘探,2009,44(4)：472-477.(HEJian-jun,LIU Jia-duo,LU Xin-bian,etal.Recognition and delimitation of fracture and cave units of carbonate reservoir by using seismic attributes analytic techniquebased on forward model[J].Oil Geophysical Prospecting,2009,44(4)：472-477.(in Chinese))[5]贺振华,黄德济.复杂油气藏地震波场特征方法理论及应用[M].成都：四川科学技术出版社,1999.[6]董良国,马在田,曹景忠,等.一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法[J].地球物理学报,2000,43(3)：856-864.(DONG Liang-guo,MA Zai-tian,CAO Jing-zhong,et al.A staggered-grid high-order difference method of one-order elastic wave equation[J].Chinese Journal of Geophysics,2000,43(3)：856-864.(in Chinese))[7]奚先,姚姚.二维弹性随机介质中的波场特征[J].石油地球物理勘探,2004,39(6)：679-685.(XI Xian,YAO Yao.Wavefield characters of 2-D elastic random medium[J].Oil Geophysical Prospecting,2004,39(6)：679-685.(in Chinese))[8]白杰.射线追踪正演模拟及应用[D].北京：中国地质大学,2007.[9]BUBEK,WASHBOURNEJ.Wavetrace：ray tracingfor the propagation of band-limited signals.Part 1：Theory[C]//Expanded Abstracts of 71st Annual Internat SEG Mtg.San Antonio,USA：SEG,2001：1131-1134.[10]HOUSE L,LARSEN,MARTING,et al.2D and 3Delastic modelingwith shared seismic models[C]//Expanded Abstractsof 72nd Annual Internat SEGMtg.Oblahome City：SEG,2002：1975-1978.[11]张文忠.Biot介质的交错网格差分法波场模拟研究[D].北京：中国地质大学,2007.[12]雍运动.三维黏弹性随机介质地震波场并行模拟研究[D].吉林：吉林大学,2007.[13]ROBERTSSON JOA,BLANCH JO,SYMESW W.Viscoelastic finite-differencemodeling[J].Geophysics,1994,59(9)：1444-1456.[14]CARCIONE JM,KOSLOFF D,KOSLOFF R.Wavepropagation simulation in aviscoelastic medium[J].Geophys J,1988,95：597-611.。

碳酸盐岩储层预测中的若干岩石物理技术.

储层外部描述储层内部刻画
储层预测目标
“外部储层描述”是当前（90年代以来到现在）正在进行并卓有成效的研究，在四川礁滩储层的研究中，钻探成功率快速提高，由失败率高达90%（刘划一，1998）进展到成功率高达90%以上; “内部储层刻画”主要指储层结构、岩性识别和流体预测，是国内外学者正在探索（新世纪以来）、工业界迫切希望尽快突破的研究，具有前瞻性和探索性。
弥散黏滞型波动方程在常规波动方程的基础上，考虑了孔隙介质中流体的黏滞性、弥散性和储层的低Q特征。
波动方程
一维波动方程式
2 2u u 3u 2 u f 2 0 2 2 t t z t z
流体在岩石骨架中流动，要受流体的粘滞性和内摩擦等阻力的影响。
三维波动方程式
4 5
6
7 8 9 10 11 12
塔河（O）普光（g）
Kushk (o)
Sihil (o) Homa (g) Khvalynskoye (g) Rakushechnoye (g) Takhman (o) Day (g)
塔里木四川
扎格罗斯
坎佩切湾（墨西哥）扎格罗斯 Mangyshlak Mangyshlak （俄罗斯）阿拉伯扎格罗斯
陆棚台地边缘礁
点礁
例：基于三维地震的礁滩空间成图成像技术，确定储层外部形态
台地边缘礁
斜坡斜坡礁后滩台缘礁
陆棚
台内滩
开阔台地
5 确定沉积相带的空间分布
4 划分地震相
四川HC1地区目的层面的构造应力、应变场和曲率分析结果，较好地反映了构造与断裂的分布
（2）目的
玫瑰图：反映强应力的发育方向 J2曲率
J2应力

碳酸盐岩溶洞型储层VSP数值模拟及其波场特征

油气地球物理
２０１３年７月
・
ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳ
第ｌ１卷第３期
技术・方法・
碳酸盐岩溶洞型储层ＶＳＰ数值模拟及其波场特征
赵茂强，孙卫国
（胜利油田分公司物探研究院，山东东营２５７０２２）
摘要：碳酸盐岩储层中，溶洞型储层含油气性与储集性能极为优越，但其非均质性严重，用常规地面地震分辨率无法满足精细勘探的要求。ＶＳＰ技术作为一项高精度地球物理技术，可以更精细地刻画井周复杂构造、储层和流体
的空间展布。用交错网格高阶差分数值模拟技术对碳酸盐岩溶洞型介质模型进行ＶＳＰ数值模拟，有助于分析给
ＺＨＡＯＭａｏ — ｑｉａｎｇ，ＳＵＮＷｅｉ — ｇｕｏ
（ＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ疵ｕ把ｏｆＳｈｅｎｇｌｉＯｉ￣ｌｄＢｒａｎｃｈＣｏ．，ＤｏｎｇｙｉｎｇＳｈａｎｄｏｎｇ２５７０２２，Ｃｈｉｎａ）
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碳酸盐岩缝洞储层建模及其地震波场正演模拟的开题报告

碳酸盐岩缝洞储层建模及其地震波场正演模拟的开题报告一、选题背景及意义碳酸盐岩储层是世界上广泛分布的油气藏储层，具有储集烃类物质的良好性能，是长期以来石油勘探和开发的重要目标。

碳酸盐岩分布广泛，岩性复杂，缝洞类型多样，而岩体的局部构造和成分变化也常常影响到储层流体的运动规律和分布特征，因此强化对碳酸盐岩储层的研究和建模技术具有重要意义。

本文选取碳酸盐岩缝洞储层为研究对象，试图探讨缝洞特征对储层流体运动规律的影响，并基于三维地震数据进行波场正演模拟，以期为石油勘探和开发提供一定的理论依据和技术方法。

二、研究内容及思路1. 碳酸盐岩缝洞储层的特征通过对碳酸盐岩储层的地质学特征、物理学性质和流体运动规律的研究，探讨缝洞特征对储层渗流性质的影响，构建相应的储层模型。

2. 储层建模技术基于现有的储层建模技术和数据处理方法，建立碳酸盐岩缝洞储层的三维模型，包括岩性、孔隙度、渗透率等参数，并将其与现场实测数据进行对比分析，验证建模方法的准确性。

3. 地震波场正演模拟利用三维储层模型进行地震波场正演模拟，根据波场数据的分析结果评估碳酸盐岩缝洞储层的特征、结构和物理性质，并验证模型的准确性。

三、研究目标1. 探讨碳酸盐岩缝洞储层的特征和渗流性质，建立相应的三维模型，并验证模型的准确性。

2. 利用三维模型进行地震波场正演模拟，评估缝洞特征对储层渗流性质的影响，为油气勘探和开发提供可靠的理论依据和技术支持。

四、研究方法1. 地质学调查和采样分析，获取储层的地质学特征和物理学性质。

2. 基于现有的储层建模方法，构建碳酸盐岩缝洞储层的三维模型，并进行实测数据的对比分析。

3. 使用储层模型进行地震波场正演模拟，评估储层的物理性质、结构和缝洞特征对渗流性质的影响，并验证模型的准确性。

五、论文结构及内容安排1. 引言简要介绍碳酸盐岩缝洞储层的研究背景和意义，阐述研究内容、目标和方法，概括论文的主要结构和内容安排。

2. 文献综述回顾已有的关于碳酸盐岩储层和缝洞特征的相关研究成果，总结现有的储层建模方法和地震波场模拟技术，指出研究的创新点和不足之处。

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碳酸盐岩储层地震波数值模拟影响因素分析
通过对比分析已有井的钻测井资料，建立了基于单井的正演模型以及区域连井地质-地球物理模型，并且两者的储层正演响应特征规律性一致。

分析讨论了模型建立过程中需考虑的影响因素：子波选择与旁瓣，围岩的尺度、位置、形状。

揭示了发育不同厚度时的地震响应特征，进而正确认识了储层的地震相，在实际应用中取得了良好的效果。

标签：地震波数值模拟；有限差分法；碳酸盐岩储层；影响因素
1 概述
在地震勘探中，地震波数值模拟又称地震正演，可供正确认识储层的地震响应特征，为储层预测提供基础。

通过分析不同厚度、岩性组合对地震响应的影响，建立储层和地震响应特征之间的联系，為应用地震资料进行储层预测提供一定的依据。

地震波数值模拟方法主要分为射线追踪法和波动方程法两类，而其中波动方程法因其能够提供更丰富的波场信息而得到了更加广泛的应用。

基于波动方程的数值模拟按照算法不同又分为有限差分法、伪谱法、有限元法及谱元法等，其中有限差分法是最为流行的方法之一[1]。

文章采用地震波数值模拟的最常用的波动方程有限差分法正演模拟对下二叠统的储层特征进行了正演影响因素分析实验。

2 基本原理
3 储层正演影响因素分析
在研究区范围内，栖霞组以深灰色厚层状石灰岩为主，含泥质条带及薄层，具灰黑色生物碎屑灰岩、藻灰岩、藻团粒灰岩互层。

栖霞组与下伏梁山组黑色含煤岩系及上覆茅口组浅灰色块状灰岩均为整合接触。

结合区域地质认识、地震、钻井、测井资料及已有研究成果，建立如图1所示的正演模型。

茅口组整体发育大套灰岩，在茅口组底部普遍性发育的一套泥灰岩，由于物性差异较大，对实验结果影响较大。

模型仅在透镜体一侧设计了一定厚度的泥灰岩，从实验结果中可以得到效果对比。

储层发育在栖霞组上部，储层厚度透镜状变化由中间70米向两侧逐渐减薄，直至储层不发育。

在下伏地层中，梁山组黑色含煤系地层虽然很薄（十米左右），但地震波阻抗差异更大，同样不可忽视。

根据上述建立的地质-地球物理正演模型，选用接近实际地震资料的子波进行正演实验。

实验选用了30Hz理论Puzirov子波和Riker子波两种不同子波，其中，Puzirov子波波形与Riker子波波形相似均为零相位子波，但旁瓣能量较弱并且能量延续时间较短，具有更高的分辨率。

两种不同子波模型正演结果分别如图2所示，图2a是选用30Hz Puzirov子波的结果，图2b则是同一频率常用的Riker 子波的正演结果。

总体而言，选用Puzirov子波的正演剖面中，波形信息更加丰富，具有更高的分辨率。

在细节刻画方面，图2a中随着储层厚度增大，储层顶
部的波谷响应更具规律性，同时储层底部的波峰也发生的规律性变化。

在目的层的下部，图2a对煤系地层以上的刻画也更加清晰。

实验发现，茅口组底部非普遍性发育的一套泥灰岩是目的层段正演响应特征的重要影响因素。

对比模型与正演结果，图2b显示栖霞组内部不发育储层时，顶部表现为极弱波谷反射特征，底部逐渐出现弱波峰响应。

随着储层厚度增大，峰谷响应均变弱甚至空白反射。

图2中阶梯状的强能量同相轴代表茅口组的泥灰岩出现的强反射。

茅口组底部的泥灰岩与上覆大套的茅口组下段的纯灰岩之间存在较大的波阻抗差异，此处产生了强波峰反射。

对储层的响应而言，茅口组的泥灰岩的出现使储层段波峰中出现了波谷的特征，变化十分明显，也使得实验结果开始与实际勘探地震资料吻合。

所以，建立模型时应该综合考虑围岩的尺度和波阻抗差异分界。

为了进一步说明这一影响，在图1所示的模型基础上稍作改进，得到了图3所示的地层发育厚层泥灰岩的模型正演结果（30Hz雷克子波）。

当茅口组下段发育厚层泥灰岩并直接与栖霞组整合接触时，储层的波谷响应消失，底部的弱波峰反射也变的极弱接近空白反射。

4 结论与建议
文章围绕地震波场正演影响因素进行了实验分析，可以得出以下结论：子波旁瓣与考虑围岩的尺度对储层正演至关重要。

不同子波的旁瓣对储层正演的影响很大，井-震标定常用的是理论Riker子波，并且同一频率下Puzirov子波具有更高的分辨率。

同时，目的层上下围岩的尺度，包括细层的划分及层厚的延伸对结果也有较大影响。

由于碳酸盐岩储层正演需要解决的是分辨率附近薄层地震标定问题。

在分辨率附近讨论地震响应特征，某一峰谷同相轴的响应并不是单一地质界面或波阻抗界面，而是集合了围岩的厚度、形状、相对位置等几何参数和纵横波、密度等物性性质为一体的综合响应。

参考文献
[1]张永刚.地震波场数值模拟方法[J].石油物探，2003，42（2）：143-149.
[2]陆基孟，王永刚.地震勘探原理[M].北京：石油工业出版社，2009：276-286.
[3]马中高，管路平，贺振华，等.利用模型正演优选地震属性进行储层预测[J].石油学报，2003，24（6）：39-43.
作者简介：姜宁宁（1991-），男，成都理工大学在读硕士研究生，地球探测与信息技术专业，研究方向为地震资料解释与正演模拟。