地球物理解释基础.ppt
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1、地 球 物 理 解 释 基 础(2),第14章解释与盐构造有关的圈闭,许多重要油田 和盐圈闭联系在一起著名的墨西哥湾、美国几个洲、加拿大、北海、北非、德国、里海地区 都存在盐圈闭。塔里木盆地的克拉2气田也和盐圈闭有关盐与众不同 有较低的密度和较高的地震速度“漂浮”状侵入到沉积物之下侵入体产生各种盐体形状,盐体侧翼成倾斜状;盐侵入体之上形成断层圈闭;岩盖上呈垂直盐株状;古老的盐丘有厚层堆积物(石膏、碳酸盐岩)盐丘的地震勘探成像问题是关键盐丘的3D形状,通常需要3D偏移。盐通常具有比围岩要高很多的P-波速度,围绕盐和周围沉积之间横向速度差大成为成像主要问题速度横向变化、三维形状的盐丘和陡倾角足以值
2、得应用三维叠前深度偏移,Subslat imaging via target-oriented 3D prestack depth migration By D.Ratcliff,C.A.Jacewitz,and S.H.Gray 通过针对目标的3D叠前深度偏移盐丘成像(墨西哥湾Vermilion构造的盐丘),(引自Ratcliff 等人,1994),盐丘数据的叠前深度偏移剖面,112次覆盖,3D叠前深度偏移的必要性,(a)2D叠后时间偏移反映出一个不完整和畸变的TOS成像(箭头)(b)3D叠后时间偏移,3D偏移消除了畸变,盐顶清晰的成像(引自Ratcliff 等人,1994),2D、3D叠后
3、时间偏移的比较,(a)2D叠前时间偏移显示了不正确的盐底(BOS)位置,并缺少盐的反射(b)2D叠前深度偏移剖面,盐的成像有相当改进(引自Ratcliff 等人,1994),2D叠前时间偏移,与2D叠前深度偏移的比较,用3D叠后偏移建立3D速度场,(a)3D沉积层速度场横剖面,横向速度变化很小(b)3D叠后深度偏移第一次迭代盐的 成像(TOS以上正确像)(c)用TOS修正的3D速度场(d)3D叠后深度偏移第二次迭代(BOS以上正确成像)(e)用BOS修正的3D速度场(f)3D叠后深度偏移第三次迭代(盐下叠加后还保留的同相轴的正确成像),建立3D速度模型,应用井的信息、3D DMO(倾角动校正)
4、速度信息、2D叠前偏移速度分析信息和3D叠后深度偏移,来建立3D沉积层速度场用3D叠后深度偏移,应用3D设计软件来建立盐和沉积层的3D速度场,3D叠前深度偏移流程图(在建立了3D速度场后应用),野外数据 重采样和编辑 球面扩散校正 切除 反褶积 滤波 数据与导航数据合并 3D共炮检距选排 3D共炮检距偏移 输出纵、横测线子集,覆盖次数对比,3D叠前深度偏移(a)单次覆盖(1325m)(b)9次覆盖(1275-1400m)(c)47次覆盖(900-2100m)(d)112次覆盖(引自 Ratcliff 等人,1994),炮检距对比,3D叠前偏移,用以下列炮检距:(a)炮检距值范围1300-200
5、0m,(b)炮检距值范围375-2000m。包含了近炮检距,改进了TOS的成像(引自 Ratcliff 等人,1994),TOS面AVO合成记录,TOS交界面上的AVO合成记录。TOS的响应是来自所有炮检距;向右随炮检距增加振幅减小(引自 Ratcliff 等人,1994),(盐顶的反射能量大部分来自近炮检距),炮检距比较 3D叠前深度偏移,50次覆盖,比较炮检距范围对盐成像的影响,炮检距:(a)375-1600 m 和(b)375-3000 m(来自Ratcliff 等人,1994),2D、3D叠前深度偏移比较,2D叠前深度偏移,显示了剖面平面外的TOS,BOS不好,3D叠前深度偏移 TOS
6、和BOS都能正确成像钻井穿过清晰成像的盐背斜,第15章地 震 模 拟,地震模型和地震模拟的概念(Seismic Model、Seismic Modeling)Seismic Model是名词,Seismic Modeling是动名词模拟是去建立模型或模型响应的方式方法和过程模型“:它可以推演出能与观测结果比较效果的一种概念,用于更好地理解观测结果。分为概念模型、物理模型或数学模型。”(Sheriff,1991)地震模型能以一维(1D)、二维(2D)或三维(3D)形式变化。这些模型与实际情形的精确度取决与地质环境的吻合程度地震模拟试图模拟地下的岩石性质和波在地下传播时地震波的传播响应地震-模拟方
7、法除维数外还包括不同的方法地震模拟也可分为正演模拟和反演模拟模型的选择是在成本和模型的有效性之间取得平衡,模 拟 方 法,地震模拟的用途,设计激发-接收的观测系统,偏离盐丘两种炮检距的VSP反射模型(引自Whitmore 和 Lines,1986),地震模拟的用途,解释工作结果预测(用正演模拟和反演模拟)加强解释基础工作(合成记录)数据处理大量应用反演(反褶积、静校正和速度估算是1D 模型,层析成像速度分析方法,是通过2D或3D模型,地震偏移,可以认为它是一种构造反演)测试地震处理算法的正确性噪音影响测试,零偏移距波场映射(引自Whitmore 和 Lines,1986),波动方程全解可以逼真
8、地得到所有的波至,包括直达波、折射波、反射波和绕射波,所有的一次波和多次波,第16章地 震 反 演,正演模拟和反演的关系 正演模拟用一个数学关系式,对给 出的一组模型参数合成地下响应。反演或“反演模拟”与正演 模拟“相反”的过程。对一个给出的数据集,寻 求定义一个与观测数据相符的地质模型 从数学上讲,反问题由于比方程式更多 未知数的存在,能够引起不确定性,产生 多解,所以反演的多解性是固有的,反演的多解性(非唯一性、不确定性),(a)褶积模型的基本的数学多解性道(b)模型1:震源子波(左)和脉冲 响应(右)(c)模型2:虚反射震源子波(左)和 脉冲响应(右)噪音会引起大的变化或估算模型参数的不
9、稳定,破坏解答的正确性,1D 模型的地震反演,地震数据处理大部分的是基于近似水平层状地层1D模型的假设,包括动校正、水平叠加等,包括有密度、速度和厚度特征的一系列水平层的1D地质模型,反演技术,地震反演技主要分四类:(1)、基于地震数据的声波阻抗反演(2)、基于模型的测井属性反演(3)、基于地质统计的随机模拟与随机反演(4)、叠前地震反演,常用的反演地震波阻抗估算,算法:递归反演(早期的地震反演算法)可以从反射系数和上面层的阻抗推断下面地层的阻抗。这个反演常常叫作Seislog反演 也可用密度和速度之间的Gardner关系式 将密度替换为速度,反演结果就变成速度函数合成声波测井曲线 声波测井曲
10、线与合成声波测井曲线之间的主要差别,是地震数据中缺少低频带宽(典型的是0-5 Hz)另一个主要问题是缺少高频成分,这是因为地震数据也缺少高频(有代表性的是100 Hz至Nyquist频率)通常是用现有的声波测井信息或用估算的层速度来重新获得低频,声波测井曲线可表示成速度函数(0-5 Hz)和精细的速度函数(6-250 Hz)之和(引自 Lidseth,1979),从声波曲线上去除高频成分导致降低分辨率的例子(引自 Lidseth,1979),第17章地震旅行时层析成像,层析成像(tomography)“tomo”是希腊字,切片的意思,层析成像的意思是一个物体的切片图像医疗诊断的CT技术原理是通
11、过沿各个方向穿过人体的X射线,测量X射线的强度,确定人体不同部位的吸收性质地震旅行时层析成像是一种利用大量炮点和检波点综合观测结果求取速度与反射系数分布的方法层析成像技术有两个假定前提条件 假定物性是位置的连续函数 假定介质可离散化成有限数量均匀的面元在地震旅行时层析成像中,地下介质被分解为面元层析的目标是求解每个面元的速度,从炮点到接收点的射线路径是由位于不同面元中的射线段组成,根据各个面元射线段的长度和各个小面元的速度来计算旅行时,由初始模型计算波至时间与观测值进行对比(正演),根据两者的时间差对模型进行修改,模型正演、测量时间差、修改模型这一迭代过程一直到时差小于给定值(最小平方差),层
12、析成像技术,层析的目标是求解每个面元的速度层析成像方法的第一步是从未叠加的地震资料上或直接从野外观测值拾取旅行时 建立初始模型作射线追踪,由初始模型计算的波至时间与观测值进行比较根据模型值与观测值之差对模型进行修改拾取旅行时-建立模型-模型正演-测量时间差-修改模型这一迭代过程一直进行到时差最小(最小平方差)此时的速度就是要求取的速度,这个过程也是一个反演过程层析成像技术中既有正演也有反演,地震旅行时层析成像的应用,利用直达波和折射波的信息确定近地表速度结构,深度建立 速度模型 叠前深度偏移建立速度场 井间勘测,用地震旅行时井间层析成像估算井与井之间的地层的速度结构 垂直地震剖面法(VSP),
13、地面到井中的层析成像 天然地震学中也用广泛的应用,第18章 3D反射地震,解释过程建立3D空间概念的重要性,两个绕射点的绕射双曲线(引自Wu 等人,1996),(a)和(b)分别代表y=400m平面和 y=800m 平面,对两个点绕射模型2D偏移(上面)和3D偏移(下面)的对比(引自 Wu等人,1996),未偏移、2D偏移、和3D偏移剖面的比较 说明需要3D成像(引自Brown,1991),第19章介绍AVO方法,什么是AVO?研究CMP道集内相对振幅,称作振幅随炮检距变化的分析(AVO)。研究相对振幅随反射角的变化,这种方法称作振幅随入射角变化的分析(AVA)AVO分析能解决什么地质问题 碎
14、屑岩气藏直接烃类指示 在碳酸盐油藏中可能识别孔隙发育带 随炮检距变化的反射系数 AVO的计算,AVO、岩石物性和孔隙流体,弹性模量与岩石性质的相关性优于速度和岩石性质的相关性弹性模量与地震-波速度有关,由以下方程式表达式中的弹性模量:k是体积模量、是拉每常数(表示不可压缩性),是剪切模量(表示刚性),和 是密度泊松比是随P-波和S-波速度比函数变化而变化的一个重要的岩性参数,泊松比-,碎屑岩的AVO原理,当P-波以非法线入射到达岩石界面时,入射P-波能量的一小部份转换为S-波的能量。P-波和S-波速度的差别将会因含气砂岩/页岩接触和含气砂岩/含水砂岩接触引起不同的反射响应 泊松比是随P-波和S
15、-波速度比函数变化而变化的一个重要的岩性参数AVO依赖于炮检距的作用,它是一个附加的岩石物性的函数 在碳酸盐油藏中,没有证实AVO本身可识别孔隙流体,但可能识别孔隙发育带。充满气的多孔石灰岩相与含水的石灰岩相相比可能具有较低的Vp/Vs值 对碳酸盐油藏AVO的应用不能凭直觉进行的,其准确性取决于优质的井控制和该地区计算的S-波速度。,P-波和S-波对孔隙流体有不同的敏感度,少量的气体注入碎屑沉积岩孔隙空间中,岩石的P-波速度将剧烈减小S-波速度可以随气体进入孔隙空间而略有增加,(a)多孔固体注入少量气P-波速度迅速减小。S-波速度随含气饱和度增加呈线性增加关系。(b)泊松比随含气饱和度增加呈现
16、减小的效应(Allen 和Peddy,1993),非法线入射时界面上波的分离P波倾斜入射交界面上波型转换入射的P-波遇到两种介质的交界面时,分离成4个分量:反射P-波、反射S-波、透射P-波和透射S-波 分界面上入射角、反射角和透射角 符合Snell定理的关系,反射和透射系数随入射角变化(随炮检距)是AVO分析的基础,AVO和Zoeplpritz方程,AVO分析一般考虑若干形式的Zoeppritz方程 对一个入射到交界面的平面波,Zoeppritz方程描述反射和透射的P-波和S-波 许多研究推导出一些近似的Zoeppritz方程 Aki 和 Richard(1980);Shuey(1985);
17、Hilterman(1990);Smith 和 Gidlow(1987);Fatti 等人(1994)简化了反射系数和入射角之间的关系式 Shuey(1985)近似关系式是常用的 式中R0是法线入射P-波反射系数,或“截距”,G是“梯度”项。梯度的定义是入射角的函数,CDP道集上在每个时间样点振幅的变化率。梯度包含了全部的AVO效应,部分其它Zoeplpritz方程,Hilterman(1989)提出了Shuey(1985)关系式的近似方程式 式中NI=法线入射反射系数,=上下介质间的泊松比之差,=入射角P-波和S-波的通用关系式用P-波和 S-波反射系数表示的流体因子,AVO分析的陷阱产生的
18、因素,尽管如此,AVO在检测气藏,碳酸盐岩勘探中还是值得应用的技术,第20章油 藏 表 征,在21世纪,全世界多于95%的石油将来自现有的油田 通过有效的油藏表征增加产量是可能的油藏表征描述油藏和含有烃类的岩石特性油藏表征是多学科领域的,油藏表征依赖于油藏工程、地质和地球物理技术。综合研究来自这些领域有关油藏的各个方面的信息油藏表征项目组的构成需要工程师、地质家和地球物理家的相互协作 油藏表征的基本目标 烃类的存在 储层的孔隙度 储层的渗透率,岩石物理,什么是岩石物理学“用岩石、测井资料研究岩石物理性质它们的相互关系的科学”。(Robert E.Sherff,应用地球物理百科辞典孔隙度、渗透率
19、、密度、地层的有效压力及地震波速度等岩石特性和它们之间的关系是我们在储层地球物理领域关注的孔隙度是一个关键因素它将决定油藏在岩石中的补给。地震速度和孔隙度有关。通过应用穿过岩石骨架和充满流体孔隙的地震旅行时间平均值,Wyllie时间-平均方程使速度与孔隙度联系起来。Wyllie方程式对砂岩相当有效 最重要的物性参数渗透率,它与孔隙的连通性有关,渗透率与孔隙度通常有粗略的比例关系,有时可根据地震振幅和速度推断另外,裂缝和裂缝的方向性影响渗透率。,Wyllie时间-平均方程(地震振幅解释)速度-孔隙度转换方程V=整个岩石的速度,Vma=基质的速度,Vfl=孔隙流体的速度=孔隙度 t 表示相应的旅行
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- 地球物理 解释 基础

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