Marine and Petroleum Geology|松辽盆地南部德惠断陷火石岭组火山岩储层物性演化与成藏期匹配关系研究
随着常规油气产能的日益下降，全球油气勘探开发的目标开始向非常规油气转移，其中火山岩致密油气藏成为关注的主要目标之一。由于火山岩油气藏在油气地质条件和成藏模式等方面具有特殊性，使储层的成岩演化和成储-成藏耦合模式不明确，影响致密气藏的勘探与开发。本次研究以德惠断陷火石岭组火山岩致密气藏为研究目标，综合利用多种实验方法对火山岩致密储层的成岩作用、物性主控因素和成储-成藏模式进行综合研究。揭示了德惠断陷火石岭组的三大类成岩作用；根据薄片观察分析自生矿物、孔隙类型和成岩矿物间接触关系，结合碳氧同位素平均温度，建立德惠断陷火石岭组成岩演化序列；创新性地建立了“铸体薄片扫描+大视域拼接+人机交互识别”技术，结合面孔率-孔隙度模型，准确定量各种成岩作用对储层物性的影响，确定了储层物性主控因素。对地、热史及生烃史进行恢复，结合包裹体均一化温度，确定了生气、生油高峰期，同时结合建立的成岩演化序列、计算机图像分析技术和回剥反演法，建立了孔隙度演化史图，确定了德惠断陷火石岭组重点区块火山岩储层物性演化与成藏期匹配关系，为致密气藏下一步的勘探与开发提供了参考和指导。图1.德惠断陷火石岭组主要成岩作用大视域拼接
2025-11-07
中国科学：地球科学| 裂隙地层的弹性波反射“亮点”：理论分析和深井声波远探测例证
深层油气构造地震反射剖面中的高振幅事件是勘探的“亮点”，在近期的声波远探测应用中也被观测到。本文用孔、裂隙弹性波动理论分析了这一现象的成因。我们将储层模拟为层状孔裂隙介质，研究了岩石中多裂缝体系的波致挤喷流对声波反射的影响。将储层岩石描述为充流体并含有大小不一裂隙的孔、裂隙介质，裂缝孔隙度与纵横比之间存在普适的幂律关系。根据裂缝长度和宽度的幂律分布，进一步推导出总孔隙度和幂指数E的理论关系。如图1，实验室52个不同岩性岩样的超声波压力-速度数据的反演幂指数E及理论拟合曲线随孔隙度单调上升验证了该理论关系的普适性，其依据是自然界普遍存在的幂律分布。图1. 52个岩样E指数与孔隙度交会图以单个裂缝层为例，将其建模为含流体孔裂隙介质夹层，在层厚小于波长的条件下，使用线性滑移界面理论推导了垂直入射纵波的反射和透射系数。进一步模拟孔、裂隙介质夹层的反射特性，分析不同裂隙丰度（即裂隙密度）和流体饱和度对反射的影响。如图2，增加裂隙丰度（裂缝密度）和气体饱和度可以大幅提高反射率，从而在井筒声波反射测量中产生“亮点”现象。这一结果十分重要，原因有二：首先它表明，与传统的声阻抗变化引起的反射相比，孔、裂
Journal of Earth Science |压力与应力耦合：内涵与外延
在油气生产、二氧化碳封存、地热开发及地震孕育等过程中，孔隙压力与地应力的协同演化决定了地下介质的稳定性与渗流特征。传统理论常将压力与应力视为独立变量，难以解释储层破裂、断层再激活和诱发地震等复杂现象。该论文拓展“孔隙压力–应力耦合（Pressure–Stress Coupling, PSC）”概念，揭示孔隙压力变化可重新分配应力场，而应力演化又反过来影响孔隙压力，是贯穿储层演化与地质力学过程的重要机制（图1）。图1. 压力–应力耦合的概念模型与主要应用场景研究系统总结了PSC的物理本质、理论演进与应用场景。PSC广泛存在于从岩心到盆地的多尺度体系中，控制裂缝的起裂、扩展与方向变化。孔压升高降低有效应力、促进断层滑动，而PSC效应又可重新分配应力、延缓破裂发生。该机制能够解释油气开采、CO2注入与地热开发中常见的微震活动、断层稳定性变化及盖层封闭性演化。研究指出，PSC已成为地质力学与能源工程的关键控制因素。其在北海Visund气田、帝汶盆地及加拿大Duvernay地区的应用验证了PSC对断层再激活与渗漏风险的预测能力；在St. Lawrence盆地CO2封存中，PSC值维持在0.5–0
2025-10-14
Advances in Geo-Energy Research |多场耦合作用控制深部储层形成与演化
随着中浅层油气勘探逐渐成熟，深层-超深层已成为油气的重要接替领域。在深部高温、高压和高应力的条件下，深层储层仍然保持较高的孔隙度和渗透率，与传统的压实作用和岩石孔隙演化模型不符（图1）。图1. 中国典型盆地深层-超深层储层孔隙度与埋深的关系(修改自庞雄奇等，2020；操应长等，2022)该观点论文提出“多场耦合作用”视角，揭示温度、压力和应力之间的竞争与协同作用，共同塑造了深部储层的孔隙保存与裂缝演化。高温会加速矿物溶解，软化晶粒并促进蠕变，使体系逐渐表现出延展性；压力的升高降低了有效应力，有助于孔隙的保存，并在裂缝尖端放大拉应力，使脆性破裂更易发生；高应力则增强压实作用，抑制拉伸开裂，推动塑性流变。在此基础上，温度-应力耦合会促使颗粒压溶和蠕变，减少孔隙体积；压力-应力耦合则控制构造裂缝的起裂、发育方位与再激活，决定其是保持封闭还是演化为流体运移通道；温度–压力耦合能够促进溶解作用，抑制再沉淀，延长孔隙的保存时间并拓展有效储层的深度范围。多场耦合作用通过改变岩石物理性质，诱发脆性-韧性转换，形成高孔高渗透带，促进流体的渗流和运移（图2）。多场耦合作用为深层-超深层储层的形成与演化提供
Petroleum Science |CO2封存过程中储层物性与地震特性的表征及敏感性分析
近年来，地质封存被广泛认为是减少大气CO2浓度的有效途径，其中深部咸水层因具备巨大储存潜力和广泛分布，被视为理想的封存场所。然而，为确保其长期安全性，亟需深入理解储层物性及其对CO2运移的影响。为此，开展CO2饱和度与纵波速度（Vp）、衰减（Qp）的敏感性分析，有助于揭示关键参数对封存过程的控制作用；同时，时移（4D）地震监测可有效追踪CO2分布，评估储层完整性，为CO2封存的安全监测提供重要支撑。为此，研究团队针对CO2地质封存过程中储层岩石物理与地震响应的动态变化特征，选取油藏模拟时的四个关键参数（渗透率、孔隙度、地层压力和温度），分别对这四个关键参数与CO2饱和度进行敏感性分析。基于岩石物理理论，建立了CO2饱和度与地震属性Vp和Qp之间的关系，最终从这四个关键参数中选取出对Vp和Qp最敏感的参数。继而基于黏声波动方程生成时移地震数据，最后进行逆时偏移成像。研究结果表明：温度升高和渗透率增大显著促进CO2羽流的横向运移速度，缩短其穿越断层的时间；而高孔隙度和高形成压力则在一定程度上抑制迁移速率。地震响应方面，CO2饱和度的增加导致纵波速度降低，衰减增加。敏感性分析进一步揭示，渗透
Geophysics、IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing|基于解耦粘弹波动方程实现高效的衰减补偿最小二乘逆时偏移
弹性波最小二乘逆时偏移（ELSRTM）是一种利用多分量地震数据成像复杂地质构造的先进技术。然而，传统ELSRTM方法未能考虑地球介质固有衰减效应及弹性波场间的耦合作用。为突破这些限制，我们验证了新推导的解耦粘弹波动方程的正确性，并创新性地提出了粘弹性介质的解耦ELSRTM方法。该技术通过求解新构建的解耦正演及伴随粘弹波动方程，获得纯粘滞性纵波与横波，并利用这些纯粘滞波场分别构建PP波与PS波模式的梯度，以此迭代更新纵波与横波反射率图像。图1. 成像结果对比：解耦弹性波最小二乘逆时偏移（a）P波成像，（b）S波成像；衰减补偿弹性波最小二乘逆时偏移（c）P波成像，（d）S波成像；（a）波场分离的衰减补偿弹性波最小二乘逆时偏移（a）P波成像，（b）S波成像通过数值算例测试，本文提出波场分离的衰减补偿弹性波最小二乘逆时偏移方法可以消除介质的衰减效应和纵横波串扰问题。图1展示了不同情况下的成像结果，验证了本文方法的正确性。通常认为经过处理后的地震数据主要包括地下反射界面反射回地面的反射波。对反射波进行偏移成像，以期获得地下反射界面的空间位置。然而，目前成像精度最高的LSRTM则是把地震数据视作散
Geophysics |横向各向同性倾斜介质中采用有限差分求解的高效纯qP波模拟与逆时偏移方法
众所周知，各向异性是地下介质广泛发育的特征之一。准确描述各向异性介质中的地震波传播行为有利于明晰地下介质中的地震传播机理。传统弹性各向异性波动方程虽然可以准确描述复杂各向异性介质中的地震传播机制，但其需要进行纵横波分解，计算成本高。为了解决这一问题，基于声学假设的各向异性声波方程被提出用于波场模拟。然而基于声学近似的耦合拟声波方程具有参数限制，基于声学近似的纯qP波方程又需要计算成本高的傅里叶变换进行求解。本文提出了一种基于有限差分求解策略的各向异性纯qP波方程及其数值模拟方法，并实现了逆时偏移成像方法。图1. 不同方法数值模拟结果对比：（a）参考解；（b）Xu等2015方法；（c）本文方法通过数值算例测试，本文提出的有限差分求解策略可较好保证各向异性介质中波场传播的运动学精度，提出的逆时偏移成像方法可有效校正各向异性效应，较好恢复了实际介质的真实结构。图1和2分别展示了本文数值模拟方法与之前方法的对比逆时偏移偏移成像结果。图1显示，与参考解相比，本文方法模拟的波场比前人方法模拟的波场具有更为均衡的振幅，可以更好模拟各向异性介质下地震波传播的运动学特征。图2展示了Marmousi各向异
Computers & Geosciences |基于边缘引导的数字岩石图像分割：将预训练的边缘感知路径与主分割路径相融合
数字岩石物理（DRP）是连接岩石微观结构与等效物理性质的重要桥梁，能够有效构建岩石物理模板。其中，数字岩石图像处理是数字岩石分析的核心步骤，特别是对数字岩石图像的分割。图像分割旨在将CT图像中的像素分类为孔隙空间、基质或更细致的子相，这是DRP流程中的关键环节，直接影响后续参数计算与数值模拟的精度。传统深度学习方法通常依赖大量标注数据进行训练，而岩石样本获取成本高、标注困难，限制了数据集的扩展。此外，典型单一路径分割模型主要关注语义特征提取，对细小孔隙和边缘结构的识别能力有限。地球科学与技术学院曹丹平教授团队硕士生王子强提出了一种双路径深度学习数字岩石图像分割模型，以边缘特征作为引导和约束，旨在获得更精确的分割结果。本研究的创新之处在于：1）提出了一个双路径深度学习分割模型，通过引入一条独立的边缘感知路径，有效弥补了传统单一路径模型在边缘细节和细小孔隙分割上的不足；2）边缘特征图在模型中扮演双重角色：不仅作为先验信息与原始图像共同输入，以引导更有效的特征提取；还作为边界约束嵌入解码模块，为图像信息恢复过程提供支持；图1.双路径模型架构图: (a) Dual-SegNet; (b) Du
Marine and Petroleum Geology|湖相页岩页理缝成因、流体活动特征及其对页岩油成藏的控制
在经历强烈压实相对封闭的湖相页岩系统中，流体活动通道的形成机制长期未明。作为湖相页岩的主要裂缝类型，页理缝在流体活动过程中起着关键的控制作用。近日，中国石油大学（华东）操应长教授团队针对鄂尔多斯盆地延长组长73亚段湖相页岩中页理缝及共生的顺层方解石脉两类重要结构展开深入研究。通过两项互补性研究，系统性揭示了页理缝的成因、流体活动特征及其对页岩油成藏的控制作用，为湖相页岩油气资源勘探开发提供了重要科学依据。研究团队通过多尺度、多方法耦合研究发现纹层界面两侧矿物成分、排列及尺寸差异导致的力学各向异性是页理缝产生的必要地质前提。脉体微观结构和同位素地球化学分析结果表明顺层方解石脉记录了多期次流体活动，证明页理缝具有显著的幕式开启特征。由生烃超压所引起的垂直渗流力梯度会周期性地突破封闭页岩系统的压力阈值，从而导致薄弱界面的周期性开启，是页理缝的主要形成机制。相对封闭的湖相页岩系统中页理缝的幕式开启显著促进了流体流动和物质交换，影响了成岩演化和排烃，是对沉积盆地多尺度、幕式流体活动的重要响应。图1 鄂尔多斯盆地延长组长73亚段湖相页岩页理缝特征图2同期次顺层方解石脉主微量元素分布及87Sr/86
