致密碳酸盐岩缝洞储层地震检测方法研究 ——以新疆托甫台油田下奥陶统一间房组储层为例

论文摘要

碳酸盐岩储层缝洞系统是一个复杂、非均质、非线性的系统。其缝洞检测是一个世界性的难题。但对碳酸盐岩储层来说,缝洞是其油气储存的主要空间,是储层评价的主要指标,缝洞的检测对指导油气勘探和开发具有重要的意义。论文以储层缝洞检测可行性分析到检测方法技术再到储层综合评价为主线,从分析目的层地质特征入手,通过数值模拟、物理模型超声波实验、理论模型正演响应分析探讨储层缝洞的地震响应特征,以此为基础,用多种方法对三维地震数据进行缝洞检测,最后进行储层的分级和评价。据Hudson裂隙理论,求出EDA介质的弹性参数,应用Christoffel方程求出的地震纵波相速度表达式,在此基础上进行的数值模拟表明,在裂隙介质中,地震纵波速度只具弱的各向异性,而对于同级别的裂缝密度,反射系数的变化量是其速度变化量的3倍左右;物理模型的超声波实验结果证明了介质存在裂缝与孔洞时将降低地震波传播速度和动力学参数值,而动力学参数值的变化率比速度变化率高出2～3个数量级。通过潜山顶和内幕含缝洞的理论模型正演和波场特征分析表明,振幅和频率的变化量大于速度的变化量。三种方式都揭示了地震波的动力学特征比其运动学特征对裂隙更敏感。同时模型正演表明,潜山顶面和潜山内幕缝洞介质的波场特征不一致,振幅对内幕裂缝的敏感性远大于其对潜山面裂缝的敏感性;缝洞发育带的中心位置与地震响应异常带中心位置相对应;多个缝洞组合体产生“串珠状”异常地震反射或杂乱反射特征,串珠的个数与长度可近似地表示出缝洞组合体的个数。由此证明了对碳酸盐岩储层的缝洞系统进行地震检测不仅可能而且可行。在上述研究基础上,建立了由小波分频相干处理进行裂缝检测;基于动力学参数综合法、基于波形态特征的波形分析法、基于边缘检测的二阶方向滤波法和广义希尔伯特变换法四种方法进行缝洞组合体检测;用“累计能量差法”进行溶洞检测所组成的致密碳酸盐岩储层缝洞检测方法体系。小波分频处理获得不同通道(频带)的数据体再进行相干处理,并对高频相干数据进行小波分解融合,其成果高质量地展示小断层和裂缝的平面发育特征。在理论模型正演响应的指导下,对多种地震波动力学参数进行融合,直接展示缝洞体的平面分布;通过模型正演响应证实了基于地震波形态参数的波形分析在缝洞检测上也具有明显效果,由此进行了波形分形法缝洞检测;引入并改进了以图像边缘检测理论为基础的二阶方向滤波、广义希尔伯特变换对缝洞体进行检测,它们对缝洞异常带有着较高的识别能力,获得了较好的检测效果;经过基于主成份分析的数据融合,把以上几种方法的检测结果融合成了一种综合参数,该综合参数准确地揭示了目的层缝洞的平面发育特征。溶洞在储层评价中具有重要意义。通过本文提出的“累计能量差法”对一间房组储层溶洞进行了检测,表明该区溶洞主要发育在储层上部,平面上具有分带性。受构造、断层的控制作用明显。该方法对井分析吻合度极高,效果良好,是一种创新的溶洞检测方法。综合小波相干裂缝检测、缝洞体综合检测和溶洞检测结果把研究区一间房组碳酸盐岩储层划分为四个等级,在平面上划分为五个区块。结合构造、断层等地质成果,对各区块储层进行了综合评价。在此基础上,指出小断层(裂缝)发育区、缝洞发育带与溶洞群发育但相对不集中的地区,是最有利的油气勘探靶区。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 引言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 缝洞储层地震检测国内外研究概况及发展趋势
• 1.2.1 人工物理模型实验与地震反射特征研究
• 1.2.2 理论模型、数值模拟与地震反射特征研究
• 1.2.3 地震缝洞检测方法研究
• 1.2.4 缝洞储层综合预测研究
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 1.4 主要研究成果及创新
• 第2章 托甫台油田碳酸盐岩储层地质特征
• 2.1 基本地质特征
• 2.1.1 地层发育特征
• 2.1.2 构造发育特征
• 2.1.3 断裂发育特征
• 2.1.4 沉积相平面展布特征
• 2.1.5 主要储盖组合
• 2.2 研究区储层地质特征
• 2.2.1 储集空间类型
• 2.2.2 储层物性特征
• 2.2.3 储层孔隙结构特征
• 2.2.4 储集空间组合类型
• 2.2.5 储层缝洞的空间赋存状态
• 2.2.6 储层发育的主控因素
• 2.3 本章小结
• 第3章 利用地震波进行缝洞检测的可行性分析
• 3.1 储层缝洞与缝洞发育带概述
• 3.2 裂隙介质中地震纵波传播特征的数值模拟
• 3.2.1 裂隙介质的各向异性与研究裂隙介质的基本理论
• 3.2.2 各向异性介质中地震波相速度计算
• 3.2.3 裂缝介质中地震波传播波场的数值模拟
• 3.3 缝洞储层物理模型超声波实验与地震响应特征
• 3.3.1 裂缝型物理模型测试的地震响应特征
• 3.3.2 孔洞型物理模型测试的地震响应特征
• 3.3.3 缝洞型物理模型测试的地震响应特征
• 3.4 缝洞储层理论模型正演的地震响应特征
• 3.4.1 潜山顶面裂缝模型正演的地震波场特征
• 3.4.2 潜山内幕裂缝模型正演的地震波场特征
• 3.4.3 潜山内幕缝洞组合模型正演的地震波场特征
• 3.4.4 潜山内幕缝洞发育带地震波场动力学特征分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 利用相干及小波相干检测裂缝发育带
• 4.1 利用相干技术检测储层裂缝发育带
• 4.1.1 相干技术基本原理简介
• 4.1.2 相干处理参数的选择
• 4.1.3 一间房组储层裂缝发育带相干检测效果分析
• 4.2 利用小波分频相干技术检测裂缝发育带
• 4.2.1 地震信号的小波变换及小波的选择
• 4.2.2 小波变换参数的选择
• 4.2.3 基于小波分频变换的相干计算
• 4.3 基于小波多尺度变换的相干图像的融合
• 4.3.1 图像融合技术概论
• 4.3.2 基于小波多尺度技术的图像融合原理简介
• 4.3.3 小波分频相干体图像融合步骤
• 4.4 一间房组多尺度小波相干裂缝检测结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 致密碳酸盐岩储层缝洞发育带地震检测
• 5.1 基于地震动力学特征综合参数检测缝洞发育带
• 5.1.1 地震动力学特征参数检测裂缝发育带基础
• 5.1.2 一间房组动力学特征参数平面分布特征
• 5.1.3 一间房组缝洞发育带的动力学特征综合检测结果
• 5.2 基于地震波几何形态特征的波形分析法检测缝洞发育带
• 5.2.1 描述波形形态的参数
• 5.2.2 缝洞介质中的波形参数特征
• 5.2.3 一间房组储层波形分析法缝洞检测结果
• 5.3 利用二阶方向滤波边缘检测法检测缝洞发育带
• 5.3.1 二阶方向滤波边缘检测法的基本原理
• 5.3.2 二阶方向滤波边缘缝洞检测结果分析
• 5.4 利用广义希尔伯特变换检测缝洞发育带
• 5.4.1 广义希尔伯特变换检测基本原理
• 5.4.2 一间房组储层GHT缝洞检测结果
• 5.5 利用累计能量差检测储层溶洞发育特征
• 5.5.1 地震波场累计能量差计算原理简介
• 5.5.2 溶洞理论模型的累计能量差计算
• 5.5.3 累计能量差溶洞检测结果对井分析
• 5.5.4 一间房组致密碳酸盐岩储层溶洞纵横分布特征
• 5.5.5 一间房组储层溶洞发育的主控因素分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 致密碳酸盐岩缝洞储层综合评价
• 6.1 数据融合方法的选择
• 6.2 基于主成分分析的数据融合方法原理及特点
• 6.2.1 基于主成分分析的数据融合方法原理
• 6.2.2 基于主成分分析的数据融合方法特点
• 6.3 一间房组碳酸盐岩缝洞储层分级评价
• 6.3.1 一间房组碳酸盐岩缝洞储层分级
• 6.3.2 一间房组碳酸盐岩缝洞储层综合评价
• 6.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果