頁巖油氣作為一種特殊的油氣藏,具有賦存方式多,儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,非均質(zhì)性較強(qiáng)等特點(diǎn)。與常規(guī)油氣藏相比,對(duì)頁巖油氣的探索和評(píng)價(jià)需要更高的要求。頁巖儲(chǔ)層中存在著許多的裂縫,受頁巖儲(chǔ)層復(fù)雜結(jié)構(gòu)等因素的影響,裂縫多呈現(xiàn)為垂直或者近似垂直的形態(tài)。頁巖中發(fā)育的裂縫能夠增加頁巖油氣儲(chǔ)層的有效孔隙度,改善儲(chǔ)集空間的連通性并提高儲(chǔ)層滲透率,還可為油氣的運(yùn)移提供重要的通道。因此,研究裂縫型頁巖儲(chǔ)層中地震波的傳播特征、利用地震資料反演裂縫參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層的地震預(yù)測(cè)具有重要意義。各向異性介質(zhì)中的彈性波理論是研究裂縫型儲(chǔ)層的基礎(chǔ),它能夠有效的探索地震波在各向異性介質(zhì)中的傳播特征。針對(duì)含垂直縫的頁巖儲(chǔ)層,在只考慮垂直裂縫對(duì)各向異性的影響時(shí),可將儲(chǔ)層等效為HTI(horizontal transversely isotropic,具有水平對(duì)稱軸的橫向各向同性)介質(zhì);若同時(shí)考慮垂直裂縫和水平層理對(duì)各向異性的影響時(shí),則可將儲(chǔ)層等效為正交各向異性介質(zhì)。本文針對(duì)這兩種介質(zhì)模型,并結(jié)合巖石物理論對(duì)各向異性參數(shù)地震AVAZ(amplitude variations versus azimuth,振幅隨方位角的變化)反演方法展開了研究。針對(duì)HTI介質(zhì)和正交各向異性介質(zhì)模型,本文介紹了相應(yīng)的PP波或PS波反射系數(shù)近似公式,并分析了反射系數(shù)隨入射角和方位角的變化特征。同時(shí)基于巖石物理理論,討論了裂縫屬性(裂縫方位、裂縫密度、裂縫流體等)對(duì)地震AVAZ響應(yīng)以及各向異性參數(shù)的影響,為后續(xù)頁巖儲(chǔ)層各向異性參數(shù)反演奠定了基礎(chǔ)。在只考慮頁巖儲(chǔ)層中發(fā)育的垂直縫時(shí),本文結(jié)合HTI介質(zhì)巖石物理模型,并基于PP波和PS波反射系數(shù)近似公式,提出采用SA-PSO(simulate anneal-particle swarm optimization,模擬退火粒子群優(yōu)化算法)反演裂縫儲(chǔ)層的Thomsen各向異性參數(shù)。同時(shí)在反演之前,先利用傅里葉級(jí)數(shù)方法估計(jì)裂縫方位,并用估計(jì)值對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行方位校正,以提供更準(zhǔn)確的輸入數(shù)據(jù)。在各向異性參數(shù)地震AVAZ反演理論中,利用Thomsen各向異性參數(shù)之間的相關(guān)性,或者采用PP波和PS波聯(lián)合反演的方法,可以提高待反演參數(shù)的敏感性,獲得更為準(zhǔn)確的裂縫儲(chǔ)層彈性參數(shù)。通過理論模型測(cè)試驗(yàn)證了地震AVAZ反演理論的有效性,并應(yīng)用實(shí)際地震數(shù)據(jù)中。計(jì)算結(jié)果表明,反演得到的Thomsen各向異性參數(shù)可用于評(píng)價(jià)裂縫發(fā)育程度,為頁巖儲(chǔ)層裂縫識(shí)別提供依據(jù)。在同時(shí)考慮頁巖儲(chǔ)層中發(fā)育的垂直裂縫和水平層理時(shí),本文結(jié)合正交各向異性巖石物理模型,研究了頁巖儲(chǔ)層裂縫參數(shù)地震AVAZ反演方法,預(yù)測(cè)含垂直縫的VTI(vertical transversely isotropic,具有垂直對(duì)稱軸的橫向各向同性)背景介質(zhì)下的頁巖儲(chǔ)層的彈性及裂縫參數(shù)。根據(jù)研究區(qū)頁巖氣儲(chǔ)層地質(zhì)構(gòu)造設(shè)計(jì)的單界面理論模型,驗(yàn)證基于VTI約束及貝葉斯框架的反演方法的有效性,并將反演方法應(yīng)用到龍馬溪組頁巖氣儲(chǔ)層實(shí)際方位地震數(shù)據(jù)。結(jié)合巖石物理理論分析可知,反演得到的裂縫參數(shù)不僅能反映裂縫的發(fā)育程度,還與礦物含量具有相關(guān)性,并且各向異性參數(shù)越大對(duì)應(yīng)石英等脆性礦物含量越高,表明脆性礦物與裂縫的發(fā)育存在相關(guān)型,與地質(zhì)基本理論一致,能夠?yàn)閮?chǔ)層裂縫、脆性等特征的分布提供依據(jù)。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P618.13;P631.4
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 選題目的與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 方位各向異性巖石物理研究現(xiàn)狀
        1.2.2 地震AVAZ研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
    1.4 本文創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 方位各向異性巖石物理理論
    2.1 各向異性介質(zhì)概述
        2.1.1 各向異性介質(zhì)的彈性系數(shù)
        2.1.2 各向異性介質(zhì)的基本類型
    2.2 HTI各向異性巖石物理理論
        2.2.1 Hudson理論
        2.2.2 Schoenberg線性滑動(dòng)理論
        2.2.3 Schoenberg模型和Hudson模型的關(guān)系
    2.3 正交各向異性巖石物理理論
    2.4 本章小結(jié)
第三章 裂縫型頁巖儲(chǔ)層方位各向異性地震響應(yīng)分析
    3.1 方位地震AVAZ響應(yīng)基本理論
        3.1.1 HTI介質(zhì)PP波反射系數(shù)近似公式
        3.1.2 正交各向異性介質(zhì)PP波反射系數(shù)近似公式
    3.2 HTI介質(zhì)地震AVAZ響應(yīng)模擬及分析
        3.2.1 裂縫方位對(duì)地震AVAZ響應(yīng)的影響
        3.2.2 裂縫密度對(duì)地震AVAZ響應(yīng)的影響
        3.2.3 裂縫縱橫比對(duì)地震AVAZ響應(yīng)的影響
        3.2.4 裂縫流體對(duì)地震AVAZ響應(yīng)的影響
    3.3 正交各向異性介質(zhì)地震AVAZ響應(yīng)模擬及分析
        3.3.1 裂縫方位對(duì)地震AVAZ響應(yīng)的影響
        3.3.2 裂縫柔度對(duì)地震AVAZ響應(yīng)的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 頁巖儲(chǔ)層垂直裂縫系統(tǒng)各向異性參數(shù)地震AVAZ反演
    4.1 基于傅里葉級(jí)數(shù)展開的裂縫方位預(yù)測(cè)方法
        4.1.1 任意各向異性介質(zhì)反射系數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)展開形式
        4.1.2 HTI介質(zhì)反射系數(shù)的傅里葉展開形式
    4.2 各向異性參數(shù)地震AVAZ反演理論
        4.2.1 基于PP波反射的地震AVAZ反演
        4.2.2 基于PP和 PS波聯(lián)合的地震AVAZ反演
        4.2.3 模擬退火粒子群優(yōu)化算法
    4.3 基于模擬退火粒子群優(yōu)化算法反演儲(chǔ)層各向異性參數(shù)
        4.3.1 PP波反演模型測(cè)試
        4.3.2 PP和 PS波聯(lián)合反演模型測(cè)試
    4.4 實(shí)際數(shù)據(jù)應(yīng)用
        4.4.1 研究區(qū)概況
        4.4.2 各向異性參數(shù)地震AVAZ反演
    4.5 本章小結(jié)
第五章 正交各向異性頁巖儲(chǔ)層裂縫參數(shù)地震AVAZ反演
    5.1 正交各向異性地震AVAZ反演理論
    5.2 貝葉斯反演框架
        5.2.1 無約束貝葉斯反演
        5.2.2 有約束貝葉斯反演
        5.2.3 理論模型試算與分析
    5.3 正交各向異性地震AVAZ反演方法測(cè)試
        5.3.1 實(shí)際測(cè)井反射率模型測(cè)試
        5.3.2 合成地震數(shù)據(jù)測(cè)試
    5.4 實(shí)際數(shù)據(jù)應(yīng)用及分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及攻博期間的科研成果
致謝

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本文編號(hào)：2833210