非均质地层地球物理响应特征研究(2007年度总结报告)
一、研究工作概述
1.课题研究任务与目标
按照课题计划任务书的要求,本课题总体目标为:通过高低频岩石物理实验、地震物理模型实验、数学正演模拟,建立非均质油气藏地震响应特征、测井数据与地震数据之间的关系模型,为解决“地球物理响应、波场传播过程和信息融合”三个科学问题提供基础实验数据和初步理论框架,初步建立基于“横向非均质模型”的油气藏地球物理探测理论。
在课题总体目标的指导下,厘定2007年度主要研究任务为:①调研岩石物理理论模型,相关算法研究,制定研究区不同类型岩芯取样方案、实验测试计划;②分别在塔中油田和辽河油田进行岩芯描述、取样以及初步加工;③研究不同尺度缝和洞型非均质地震物理模型建模制作技术;④设计、制作和采集不同类型的尺度缝洞物理模型;⑤缝洞非均质地质数学模拟方法研究和计算。
2007年度研究工作的目标为:①建立不同类型岩石典型岩芯样品及测试方案;②获取并加工碳酸盐岩与非均质砂岩典型岩芯样品;③建立不同流体、不同孔隙度岩心在不同频率下的岩石物理参数测试方法;④几种不同类型的尺度缝洞物理模型数据;⑤几种不同尺度单洞数学模拟数据。
2.整体思路与技术路线
在系统调研国内外非均质地层响应研究现状和发展方向的基础上,结合我国油气勘探的实际情况和需求,确立本课题的整体研究思路:以非均质碳酸盐岩缝洞型油气藏为研究对象,以岩石物理参数测试为基础,通过实验测试和理论研究,确定不同类型岩石弹性性质的变化规律及其影响因素,指导不同类型储层地震物理模拟实验与数学模拟的模型参数设计,建立相应的地质与储层地球物理模型,借助物理实验与数学模拟手段,分析岩石物理性质与地球物理场特征的相互关系,获取对岩石物理参数表征储层地质特征的深入认识,建立非均质储层中地球物理响应的有效表达,形成碳酸盐岩缝洞型油气藏有效探测的理论方案;以“地质模型–物理实验–理论方法–实践验证”的学术思想为指导,通过对地质模型的地球物理响应特征分析及上覆非均质地层对地震波传播过程影响的揭示,为发展保结构的地震成像理论与地震子波保真估计方法提供实验数据和理论基础。
所采取的技术思路如下:
本课题以塔中油田实际储层作为研究目标,选择不同类型储层、孔隙度、胶结类型、深度或地层等岩芯进行加工、备制;模拟实际地层温、压以及孔隙流体状态等条件进行声学参数测试;对典型样品进行物性参数、矿物及其结构形态等岩石物理参数测试与分析;选择典型岩石样品,采用声共振谱法研究不同岩石在饱和不同流体的情况下的低频声学特性,确定储层岩性和孔隙流体的特性与其弹性波速度、衰减之间的关系。根据上述测试结果,结合岩石物理理论模型,从岩石的微观孔隙结构等微观现象出发,研究影响岩石物理场测量值的微观机理,发展和提升研究区岩石物理参数模型有效表征。
通过物理模型实验与数学模拟,研究地震波在非均匀介质中的传播过程;分析地质体纵向尺度、横向变化及储层流体性质对地震“子波”结构及地震记录属性的影响;深化对非均质储层地球物理响应特征的认识并建立有效表达;明确非均质储层的几何效应,揭示含流体储层的地球物理场变化特征,为非均质油气储层的预测与含流体类型的判识提供科学依据。
数学模拟和物理实验相结合,研究地震探测和声波测井频段的岩石物理性质及不同尺度地球物理信息的相容性,提出非均质油气藏地震探测和声波测井响应相协调的定量解释方法。
岩芯测量、地质分析可为物理模型和测井研究提供基础数据。通过物理模型实验和数学模拟,研究地质目标的几何尺度对地震响应的影响,为非均质储层预测与油藏表征提供理论依据。
3.课题组织实施与落实情况
本课题主要由中国石油大学(北京)承担。为确保研究计划的顺利实施,课题组采取了以下运行方式:
1)根据研究特长,科学分解任务
中国石油大学(北京)具有大型物理模型实验设备和岩石物理试验与测井响应研究专家,根据各研究骨干的专业特长,将课题研究工作分为非均质地质体地震响应研究与非均质地层岩石物理特征研究两个工作组。二者统一的基础是非均质体地球物理参数有效表达研究。在实际执行过程中,物理模型研究与岩石物理分析工作组互相提出要求和建议,确保成果的统一性和方向一致性。
2)定期交流,及时调整
项目组平均每季度交流一次研究进展,对好的成果和苗头予以优先支撑,对研究过程中可能出现的误区或不足予以及时纠正或调整。以确保课题研究的进度和项目运行的效率。
3)聘请项目专家组,协助指导项目研究
采用专家组跟踪指导,以确保研究的学术水平和运行质量。
4.计划任务完成情况
按照课题计划任务书的要求,2007年本课题主要研究任务包括:①、调研岩石物理理论模型,相关算法研究,制定研究区不同类型岩芯取样方案、实验测试计划;②、分别在塔中油田和辽河油田进行岩芯描述、取样以及初步加工;③、研究不同尺度缝和洞型非均质地震物理模型建模制作技术;④、设计、制作和采集不同类型的尺度缝洞物理模型;⑤、缝洞非均质地质数学模拟方法研究和计算。
课题在上述研究思路和技术路线指导下,通过严密、科学的组织实施,现已按期完成了设计的研究任务和工作量,并取得了预期的进展。并在原研究方向的指导下,研究领域有所拓宽。
5.预期目标实现情况
本年度研究的预期研究目标为:①、建立不同类型岩石典型岩芯样品及测试方案;②、获取并加工碳酸盐岩与非均质砂岩典型岩芯样品;③、建立不同流体、不同孔隙度岩心在不同频率下的岩石物理参数测试方法;④、几种不同类型的尺度缝洞物理模型数据;⑤、几种不同尺度单洞数学模拟数据。
实际开展的研究工作包括:①、开展了相关研究方向文献调研、并对国外研究机构进行了参观与交流,根据课题研究总目标与当前试验设备能力,初步确立了岩石物理参数试验测试方案,包括不同孔隙饱和状态下、超声波、低频(5Hz–5000Hz)及温压条件下碳酸岩盐样品的测试方案;②、针对塔里木油田塔中地区油气储层进行了大量文献调研,实际考察、岩芯描述以及与油田专家广泛交流,获取并加工碳酸盐岩与非均质砂岩典型岩芯样品15块、设计碳酸岩盐缝洞地层模型与理论模型若干;③、制作了不同类型缝洞模型模型若干,并采用物理模拟与数学正演方法对缝洞模型地震响应特征开展了研究了,重点对缝洞地异常地质体引起的地震响应特征及动力学参数进行了探索研究,取得初步研究成果。④、针对地震–测井频段岩石物理性质关系,开展了高频条件下温度与压力、孔隙流体等速度的影响试验与分析,并对一维条件下非均质测井–地震波长尺度关系进行初步研究;⑤、在非均质体岩石物理参数描述方面,开展了数字岩心模拟方法研究,取得初步结果。
6.发表论文情况
在遵守国家有关科技成果保密制度的前提下,项目组有选择地在核心刊物和国际会议上发表了一些理论和应用研究方面的学术论文10篇,部分论文已得到积极的反馈和良好的评价,并有力地促进了与国外相关研究机构的交流与合作。