页岩储层地震响应特征分析

作     者：张晓语 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：杜启振

授予年度：2016年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：页岩气储层 等效介质模型 裂缝 脆性各向异性 响应特征 

摘      要：页岩气作为一种天然气资源,若能实现工业开发,将极大地缓解目前油气资源供需矛盾突出的问题。但是,适应国内页岩气储层勘探开发的特有地质和地球物理条件的地震技术还尚处起步阶段,特别是地震波在页岩气储层中的传播特征及其地震识别方法等页岩气储层地震波传播机理方面的研究还十分欠缺。为此,本文开展了页岩气储层地震响应特征分析的研究。在对比分析广泛应用的岩石物理模型基础上,本文从页岩气赋存、无机矿物和有机质方面讨论和分析了页岩气储层的地质特征,结合页岩气地质特征构建了纳-亚微米、亚微-微米以及毫米等多尺度下的等效介质模型。考虑到不同尺度的耦合问题,基于最小二乘多元线型回归方法构建出统计模型用于约束毫米尺度下的等效介质模型的建立。结合页岩气储层的地质特征重点针对有机质及成熟度、孔隙流体添加及岩石的各向异性特征进行了等效介质模型的分析。在此基础上,本文形成了多尺度页岩气储层等效介质模型建模思路,改进了常规基于DEM模型及Gassmann模型的建模流程,构建了页岩储层多尺度等效介质模型并实现了弹性参数的表征,并通过其在四川实际页岩工区井横波预测中的应用验证了该模型的适用性。基于构建的页岩气储层等效介质模型,通过分析选取能有效表征岩石脆性的弹性参数识别脆性页岩进而优选有利压裂区域;基于应力-应变关系引入方位角将脆性表征参数推导到各向异性表达式,实现不同地层应力情况下页岩脆性发育的数值模拟,发现平行于储层走向并垂直层理方向上脆性最大,垂直于储层走向且与层理呈45°时脆性最小,结合该页岩脆性各向异性特征可为页岩储层有利裂缝发育方向的预测提供理论基础。通过计算页岩储层等效介质模型中的理论相速度,分析了地震波传播速度随不同组分含量、不同裂缝参数的变化规律;基于构建的页岩储层等效介质模型,采用旋转交错网格有限差分法结合非分裂PML边界条件对各模型开展了地震波场正演模拟,分析了不同地质发育储层中地震波的传播特征,并结合AVO模拟对页岩储层的中AVO响应特征进行了分析。基于上述分析,认识到脆性页岩在高速背景下的呈现出反射轴振幅弱、底界面同相轴上提的地震响应模式;富有机质页岩则呈现出反射同相轴连续、振幅强、底界面同相轴下拉的响应模式;裂缝发育页岩储层体现为垂直裂缝面的观测面中陡倾角远偏移距振幅最强的响应模式。从而,建立出脆性页岩、富有机质页岩、裂缝发育页岩储层地震响应模式,为开展页岩气储层参数识别等研究奠定了理论基础。