孔隙介质低频地震衰减与频散异常的识别机理及应用

Low-frequency seismic anomalies associate closely with the hydrocarbon reservoirs and fluid properties. Use of Low-frequency seismic information has an important potential for productive reservoirs imaging and fluid identification. However, low-frequency identification approaches have suffered from uncertainty and ambiguity due to lack of understanding of their identification mechanisms. Thus, this project focuses on the low-frequency effect identification mechanisms based on intrinsic low-frequency attenuation and dispersion anomalies in fluid-bearing porous media. This research is based on the rock physics experiments and analysis. We combine multi-discipline such as geology, rock physics, geophysics, modern signal processing and applied mathematics, and we integrate the numerical analysis of seismic response of reservoir models with real data. We establish new basic methods for numerical simulation of frequency-dependent seismic response. These methods to study the identification mechanisms of low-frequency anomalies involve diffusive-mobility-velocity dispersion wave equation, asymptotic representation of the frequency-dependent seismic reflection coefficients from multi-layer (including thin interbeds) media in the low-frequency domain and the numerical implementation of the frequency-dependent AVO. Furthermore, the goal of this project is to present the effective methods that are both more adaptive to real reservoirs and more definite in their mechanisms to identify low-frequency attenuation and dispersion anomalies, and to determine the applicable conditions, identification pitfall, feasibility, and the fluid-sensitive frequency or frequency band of the methods.

低频地震异常与油气储层及其流体特征存在着密切的联系，低频地震信息的利用对于有利储层的成像及流体识别具有重要的意义，但由于低频地震异常的识别机理不明确，识别方法存在不确定性和多解性，因此，本项目基于含流体孔隙介质存在的低频地震衰减和频散异常特性，从探索其识别机理出发，以岩石物理测试分析为基础，采用多学科（地质、岩石物理、地球物理、现代信号处理、应用数学等）结合、储层模型地震响应数值分析与实际资料相结合的研究思路，建立新的依赖频率的地震响应数值模拟基础方法，包括弥散－流度－速度频散波动方程、多层（含薄互层）介质依赖频率的低频地震反射系数渐近表示、依赖频率的AVO的数值计算方法，研究孔隙介质低频地震异常的识别机理，进而构建适用于实际储层的、机理更明确的低频地震衰减和频散异常识别的有效方法，确定低频地震异常识别方法在实际应用中的适用条件、识别陷阱和可行性，以及对流体敏感的频率或频带。

本项目基于低频地震异常与油气储层及其流体特征存在的密切联系，探索低频地震衰减和频散的机理及其异常的有效识别方法。主要研究了孔隙介质依赖频率的地震响应数值模拟与分析、低频地震衰减与频散异常的识别与提取方法，达到了预期研究目标和考核指标，取得了一系列研究成果。⑴ 在孔隙介质依赖频率的地震响应数值模拟与分析方面：建立了基于实际地震资料驱动和多源数据约束的地质模型建模方法，完成了非均匀弥散-粘度-频散波动方程的理论推导及依赖频率的地震响应数值实现、体现储层流体流度作用的依赖频率的AVO数值计算方法、温压条件下非均匀分布的多相流体饱和储层速度参数的计算方法，形成了多相流体饱和孔隙介质依赖频率的地震衰减与频散分析方法，这些工作为定性和一定程度定量研究含流体孔隙-裂缝介质在不同骨架特征和流体特征参数等对依赖频率的岩石弹性模量的影响、明确依赖频率的叠前叠后地震响应规律和低频地震异常的发生机理提供了基础方法，可为实际资料中低频地震异常识别方法的构建、适应条件、识别陷阱和可行性等提供更加可靠的依据。⑵ 在低频地震衰减与频散异常的识别与提取方法方面：构建了依赖频率的AVO反演前的地震道集动校拉伸校正预处理方法，提高后续的储层频散参数反演的精度和可靠性；实现了串联型地震信号优化时频变换方法，可作为提取低频地震衰减和频散异常的地震信号时频分析基础方法；推导了包含流体流度参数的AVO低频地震反射系数的渐近表示，建立了基于地震资料的叠前叠后储层流体流度反演方法；利用敏感弹性模量的组合构建含流体孔隙介质依赖频率的AVO线性近似理论公式和频散参数组合因子，完成了基于叠前地震资料的敏感弹性模量频散参数反演算法及应用，实现了低频地震异常的有效识别。⑶ 上述方法全部形成了具有自主知识产权的模块化程序集，有些已移植到现有地震软件平台上，实现了成果的转化与应用。