IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing |基于成像约束的一次波和层间多次波联合逆时偏移
层间多次波的存在给地震资料成像带来了很大的影响。在传统的地震资料处理中，层间多次波被视为噪声，需要在成像前进行压制。然而，现有的层间多次波压制方法往往精度低或计算成本高昂。考虑到层间多次波也是包含有地下丰富结构信息的来自界面的真实反射，RTM可以用来处理它们的成像，但在成像结果中会引入伪影。因此，为了避免压制层间多次波的高计算成本，同时消除层间多次波对地震资料成像的影响，本文对基于RTM的一次波与层间多次波联合成像进行了深入的研究。首先，本文分析了一次波与层间多次波联合成像中伪影的产生机理；然后，通过引入相似约束，提出了基于波场分离的伪影消除策略；最后，通过数值算例验证了该方法的可行性和有效性。该方法可以在图像域中实现图像伪影的消除，而不是在叠前数据域中压制层间多次波，可以有效降低计算成本，并且层间多次波的偏移结果可能为复杂地质情况下的成像带来潜在的优势。(a) (b)图1.从波传播路径的角度看图像(a)和伪影(b)示意图(a) (b)(c) (d)图2.通过不同的方法获得的RTM图像。传统RTM的全波(a)图像，传统RTM的上升波(b)图像，传统RTM的下行波(c)图像，提出的联合R
2024-10-23
Petroleum Science |横向各向同性地层井中偶极声源的辐射效率和能量分布
各向异性地层中声源的辐射与波传播问题一直是地球物理领域内十分重要的方向。特别是在井孔地球物理模型中，由于各向异性地层与充液井孔的共同作用，井中声源激发的弹性波场尤为复杂。随着非常规页岩油气勘探开发的进一步深入，研究井中声源在横向各向同性（VTI）地层中的辐射特性，对声波远探测技术中井外地质体的精确刻画具有重要意义。无限大弹性介质内的充液井孔属于圆柱形开波导,井中声源激发的导波能流分为井内、外两部分的贡献。能流密度是描述波场的关键物理量，表示弹性波在垂直于质点振速方向的单位区域内携带的能量。穿过指定表面的全部能量称为能流，可以通过对该表面的能量通量密度进行积分来实现。文中开发了一种快速解析方法来计算VTI地层井中偶极声源激发的能流和辐射效率，分析了地层各向异性对声能分布的影响，是设计VTI地层中声波远探测激励频带的关键步骤。图1.辐射图谱描述了SH波能流对各向异性参数和激发频率的敏感性具体来说，使用Umov-Poynting矢量和最速下降解推导了能流和辐射效率的表达式，对各向异性参数对能流和辐射效率的敏感性进行了全面评估，并详细展示了这些特性在频率和各向异性参数方面的变化。研究结果表明：
2024-10-18
Marine and Petroleum Geology |断陷湖盆页岩微米尺度流体示踪与演化：来自方沸石原位分析的证据和制约
渤海湾盆地的黄骅坳陷受始新世兰聊断裂活化及其随后的扩张作用发育大规模NNE-NE向断层，这些断层作为原生流体和岩浆流体的通道促成了复杂热液系统的形成。了解这些流体活动对于页岩内部的物质平衡和碳氢化合物迁移的研究至关重要。本研究以黄骅坳陷沧东凹陷孔二段页岩为目标层段，讨论了方沸石的来源和分布，将流体演化阶段与不同类型的方沸石联系进而构建了一个全面的水岩反应序列。研究根据产状差异将方沸石划分为6种类型（纹层型、裂缝充填型、生物介壳充填型、脉体边缘晶、胶结型）。根据主要元素指标（Si/Al和10K/（10K+Na））将上述六种类型的方沸石进一步划分为热液流体来源方沸石（胶结型、脉体边缘晶、裂缝充填型方沸石和生物介壳充填型方沸石）和原生流体来源方沸石（纹层型方沸石）。热液流体来源方沸石∑REE较低并与大离子亲石元素含量呈强正相关；原生流体来源方沸石∑REE较高且与大离子亲石元素含量呈弱正相关（图1）。图1.方沸石/黏土矿物 稀土元素及大离子亲石元素相对富集模式同类型方沸石与不同性质的流体及其运移阶段相关。热液流体来源方沸石在岩浆热液流体上升过程中形成。岩浆热液流体进入湖水并与湖水混合后，晶体颗
IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing |基于物理导向的半监督学习流体预测与储层识别方法
储层流体性质的准确预测是油气勘探与评价的重要环节。针对现有深度学习储层流体预测与油气识别方法受标签样本数据量限制以及地震不确定性的影响导致的储层流体识别不确定性强、稳定性差这一技术难题，本研究以深度学习算法为研究对象，以岩石物理理论、地震波传播理论为指导，结合地质先验信息，形成一种基于物理导向的半监督学习流体预测与储层识别方法。所提方法在岩石物理理论的支撑下构建“地震-流体-油气”标签样本数据集；以经典深度学习算法为基础，构建储层流体反演网络、弹性正演网络、油气识别网络；并在此基础上，通过构建物理驱动的半监督学习流体预测与油气识别协同学习架构，实现从标记数据中捕获显式物理知识的同时从大量未标记数据中挖掘隐式知识，将地球物理领域知识耦合至深度学习模型的学习过程中。实际资料应用结果表明所提方法能够有效提升储层油气识别精度。图1基于物理导向的半监督学习流体预测与储层识别方法图2储层流体与油气预测结果研究成果发表在地球物理领域国际重要期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing上，第一作者为中国石油大学（华东）博士研究生宋磊，通讯作者
IEEE Transcations on Geoscicence and Remote Sensing |具有非弹性变形的预应力多孔岩石中的三维Padé孔声弹性波传播模拟
在地球物理应用中，深入研究预应力孔隙岩石中波的传播具有重要意义，如用于原位应力的远程监测。传统的孔声弹性理论通常研究附加在静态变形物体上的小动态波场，通过结合Biot理论，将经典的固体声弹性扩展到多孔介质。随着预应力的增加，孔隙岩石的变形逐渐从线性弹性发展到超弹性（非线性弹性），最终达到机械破坏前的非弹性变形。传统的孔声弹性理论基于线性应变下有限预应力的三阶应变能函数的泰勒展开式，只能解释应力引起的超弹性，难以处理具有顺应性微结构的非线性应变下的非弹性变形。图1.理论速度与实测速度：(a)P波，(b)S波针对上述问题，本研究采用应变能函数的Padé展开代替泰勒展开，引入了与微观结构有关的Padé系数，构建了适用于大预应力下非线性变形的多孔声弹性方程。与传统声弹性理论、孔声弹性理论的预测结果对比显示了Padé孔弹性理论具有更高的精度，特别是对于较高的有效应力（图1）。通过高精度标准交错网格有限差分方法求解了Padé孔声弹性方程的一阶速度-应力格式，研究了在各向同性（围压）和各向异性（单轴和纯剪切）预应力下，预应力多孔介质中的弹性波传播，结果显示了应力引起的速度正交异性与预应力方向密切相关
Fractal Fract |基于希尔伯特变换的非均匀衰减介质稳态正演模拟方法
在地质勘探与波传播理论领域，特别是非均质衰减介质中，数值模拟的稳定性是实现有效衰减补偿策略的关键挑战。因此，开发和优化能够减轻数值不稳定性影响的算法和技术，对于确保衰减补偿方法的准确性和实际应用至关重要。刘红伟教授提出了一种精确的复数波动方程（CWE），分别考虑仅衰减和仅频散效应，并将其扩展为两个独立的方程。研究表明，CWE方程在利用解析信号时会生成并放大负频率分量，导致波场正演模拟中出现不稳定性。这种不稳定性是由解析信号在波场模拟过程中产生的负频率引起的。特别是在强衰减介质中，通过重新应用希尔伯特变换，可以有效解决不稳定性问题。本文提出了一种重新应用希尔伯特变换的稳定正演建模方法，以消除增加的负频率分量，并推导出一种稳定求解常Q粘声波方程的方法。在强衰减（Q=5）和弱衰减（Q=20）介质的情况下，其中1/Q=0表示无吸收介质，研究通过正演过程中重新应用希尔伯特变换，结果显示数值解与解析解高度吻合（图1），验证了该方程的准确性。将该方法应用于Chimney模型，在此模型中，Q值范围为20到120，整体显示出自上而下速度逐渐增加的层次结构，中部两侧各出现两个高速带，Q值与速度呈正相关，高
Advances in Geo-Energy Research | 粘土矿物和有机质的有机-无机相互作用：作用机制与分析技术
富有机质页岩是沉积盆地油气成藏的物质基础，其发育机制和成岩演化是石油地质学的重点研究领域。目前大多数研究多聚焦于单一的有机质或无机矿物，但自然界中这两者之间的相互作用是普遍存在且重要的。研究对有机质和粘土矿物在沉积和成岩过程中的相互作用进行了全面综述。在沉积过程中，气候和物源共同控制沉积物中的粘土矿物组成。同时，粘土矿物选择性吸附有机质，这影响了沉积物中有机质的丰度和类型。在现代海洋沉积环境中，有机质与粘土矿物的相互作用显著影响有机碳的整体活性和埋藏效率。在成岩阶段，有机质的存在极大地影响蒙脱石向伊利石的转化。反之，蒙脱石伊利石化也影响了烃类物质的生成。粘土矿物沉积和成岩过程中有机-无机相互作用示意图相关成果Organic-inorganic interactions of clay minerals and organic matter: Action mechanism and analysis technique在石油学科领域国际重要期刊Advances in Geo-Energy Research发表。论文第一作者为中国石油大学（华东）徐尚教授，合作者包括上海交通大学海洋学院崔
Petroleum Science |四川盆地五峰、龙马溪页岩碳酸盐矿物成因及对储层质量的影响
通过对四川盆地奥陶系-志留系五峰组和龙马溪组页岩的研究，分析碳酸盐矿物的成因、成岩演化及其对储层质量的影响。地球化学和岩石学分析结果显示，方解石颗粒具有负Ce异常，表明它们形成于氧化环境的海水中。结合盆地边缘高的碳酸盐矿物含量，方解石颗粒和白云岩颗粒的核心可能主要是碎屑来源。在硫酸根驱动的甲烷厌氧氧化作用下，形成了白云石颗粒的菱形环带和δ13C为-15.46‰、富含中稀土元素的白云石结核。放射虫中具有丰富的黄铁矿，其中方解石δ13C值为-11.34‰，指示放射虫中的方解石与微生物硫酸盐还原作用有关。方解石脉体中包裹体的均一温度范围为146.70℃至182.90℃，表明方解石脉体沉淀于深埋藏阶段沉淀。页岩中的孔隙主要为有机质孔隙，其孔隙直径主要分布在1-20 nm的范围内。碳酸盐矿物通过为有机质提供储存空间来影响孔隙的发育。当方解石含量在10%至20%之间时，方解石颗粒和胶结物可以作为刚性骨架保存原生孔隙。之后在原生孔隙中液态烃的热裂解会形成有机质孔隙。大多放射虫中部分充填的方解石与微晶石英结合可以保留较高的储存能力。图1 碳酸盐矿物对储层物性影响示意图研究成果近期发表在地学领域国际重要
Petroleum Science |声波方程显式有限差分系数优化策略综述
随着国家油气开采项目逐渐从东部转向西部，大尺度、大规模正演模拟就称为了地震数据处理中的必要环节，如何高效的进行正演模拟是地震数据处理问题的关键。有限差分方法由于其高效，简单的特性，成为了应为最为广泛的地震数值模拟技术之一。然而，当使用有限差分方法进行地震波传播模拟时，较大的空间或时间采样间隔可能导致频散误差和不稳定。在有限差分方法中，有限差分系数是决定频散误差和稳定性的关键因素。因此，如何获得适当的有限差分系数以保证最小的频散误差并确保数值模拟过程的稳定性是至关重要的本文综述了基于三种不同计算理念的有限差分系数计算策略：窗函数策略、优化策略和泰勒展开策略。每种策略都有其独特的优点和局限性。窗函数策略：通过截断伪谱方法的空间卷积序列来获取有限差分系数。尽管这种方法能够减少空间频散误差，但有限差分系数的带宽和频散误差难以通过输入参数控制。此外，窗函数策略主要关注空间频散误差，而不涉及时间频散误差。优化策略：通过优化算法求解最优问题来获取有限差分系数。这种策略可以在给定误差限制和固定阶数的有限差分算子下最大化覆盖带宽。例如，雷米兹交换算法可以最大化有限差分系数带宽。然而，这种方法的计算成本较
IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing |正则化双向反卷积在子波估计及其在CO2储存表征中的应用
在地震数据处理过程中，为了使模拟地震数据匹配观测地震数据，准确的地震子波尤为关键。地震子波的估计方法可以大致分为两种方法，第一是确定性方法，该方法需要测井信息作为约束才可以求解地震子波，在非井控区域，该方法的使用就受到了限制。所以我们一般使用第二种方法，即不需要测井信息的统计性方法，该方法可以通过地震数据的性质反演出地震子波。本文所用的盲反卷积方法就是一种统计性方法。传统的盲反卷积方法可以同时求解未知子波和反射率，但该方法容易陷入局部极小值且无法恢复子波的振幅信息。本文提出了一种采用混合范数的正则化双向反卷积方法。通过将地震数据的先验信息作为正则化项以避免局部极小。为了加速收敛，将具有先验信息的正则化项以预处理条件的方式进行计算，最后通过引入反射率以恢复地震子波的振幅信息。该方法还讨论了混合范数的阈值与地震子波的长度对估计精度的影响，并提供了选择适当输入参数的指导。通过对三个合成示例进行实验验证，证明了该方法可以准确的估计混合相位地震子波，并且证明了该方法能够准确地地下介质反射率模型。在复杂结构（如具有调谐效应的楔形模型）测试中，该方法也准确的恢复了地震子波的振幅和相位信息。进一步地，
