Geophysics|大井眼中偏心偶极子测量超软地层横波慢度
准确获取浅层超软地层横波时差对地震勘探与油气储量评价具有重要意义。偶极子声波测井是测量软地层横波时差的常用方法（Tang和Cheng，2004），但在海底或者陆上浅层大井眼、超疏松软沉积环境下（通常具有超低声速与超高波衰减特征，并且由于地层松软，钻井后易形成超大井眼，直径最大可达32英寸），常规居中的偶极测井往往难以测量到足够幅度的地层横波信号。为此，本文创新提出了偏置偶极仪器测量地层横波时差的方法，并给出了相应的理论依据。研究采用双柱坐标系结合柱面贝塞尔函数平移加法定理（Ji等，2021；饶博等，2023），推导了偏心偶极子声场的解析解，分析了仪器偏心与地层弹性参数等对井中接收波场的影响。结果表明，在超软地层环境下，仪器偏心可显著增强偶极子模式波振幅，有效支撑了地层横波时差的提取。甚至可将仪器贴靠井壁进行测量。在此基础上，通过在浅层超大井眼试验井中对居中与偏心测井效果开展对比测试，发现偏心测井获得的横波信号幅度显著增强，地层横波时差测量精度明显提高，为陆上浅层或者浅海软沉积地层横波时差获取提供了有效解决方案。图1 传统和新型四分量偶极测量模式对比超软地层大井眼偶极测井建模. （a）源
2025-10-14
Computers & Geosciences| 基于安全Ⅰ型安德森加速梯度优化的最小二乘逆时偏移
最小二乘逆时偏移（LSRTM）可以为复杂介质生成更好的图像，但在实际数据应用中面临着巨大的计算挑战。为了解决这一问题，人们提出了许多优化算法，其中，安德森加速法是一种流行的梯度优化算法，由于其能够大大加快不动点迭代的收敛速度，大大降低计算成本，在许多领域得到了广泛的应用。根据Broyden的方法，安德森加速分为Ⅰ型安德森加速（AA-Ⅰ）和Ⅱ型安德森加速(AA-Ⅱ)，由于AA-Ⅰ在数据残差最小化过程中观察到残差扰动问题，大多数实现倾向于AA-Ⅱ。为了解决AA-I的残差扰动问题，加快LSRTM的收敛速度，我们将一种安全I型安德森加速方法（安全AA-I）应用于LSRTM，该方法包括Powell型正则化、重新启动检查和安全防护步骤。Powell型正则化保证了AA-I的非奇异性，而重新启动检查保持了AA-I的强线性无关性，都有助于AA-I的稳定性。安全防护步骤检查数据残差减少，加快收敛速度。我们的分析表明，安全AA-I方法的最佳步长大约是初始最速下降法（SD）迭代的5倍或10倍。我们还推导了安全AA-I步长的指数标度定律。此外，与SD、共轭梯度法（CG）、AA-II和有限内存BFGS法（LBFG
2025-09-19
IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing |基于新型非线性弹性阻抗反演的流体模量和孔隙度预测方法
识别地层流体对于提高储层预测准确性具有重要意义。然而，当前方法的准确性和分辨率往往因依赖于线性 AVO 近似反演而受到影响。这些反演所产生的流体指标容易受到诸如孔隙度和岩石模量等多种因素的影响。为了克服这些挑战，我们认识到孔隙流体的体积模量包含了孔隙流体的基本特征，能够有效减少混合效应引起的干扰，并实现高度精确的流体识别。与此同时，认识到引入L0和L1范数作为稀疏正则化项对于提高反演分辨率至关重要。为此，基于精确Zoeppritz方程，我们推导了孔隙流体体积模量直接表征的新的非线性弹性阻抗方程，之后，我们开发了一种新的非线性弹性阻抗反演方法，该方法结合了 L0 和 L1 范数约束，并基于非平稳卷积模型。该方法不仅突破了线性近似的局限性，而且显著提高了识别储层流体的分辨率和描绘能力。该方法的有效性通过方程的精确分析和现场数据反演得到了证实，突显了其在地球物理勘探和储层预测中的实际应用潜力。所推导的非线性反射系数方程的创新之处在于将孔隙流体的体积弹性模量纳入反射系数中，从而将地下介质的假设范围扩大到包括被流体充满的多孔介质，能够更准确地反映砂岩储层的地震反射特征（图1）。图1.反射系数方程
Marine and Petroleum Geology|利用流体包裹体和方解石U-Pb定年重建四川盆地西北部二叠系成藏史与埋藏史
近年来在四川盆地西北部的油气勘探取得了许多重要突破，但关于其油气成藏历史与埋藏演化过程仍存在诸多不确定性。为此，本研究采用流体包裹体测温与同位素定年技术，重建了川西前陆盆地的埋藏史与油气成藏过程，并针对川西北地区不同构造位置栖霞组储层的成岩作用、成藏期次及其差异性开展了系统研究。本研究选取川西北双鱼石地区（隐伏前缘带）与龙门山山前带（逆冲推覆带）作为对比研究对象。结果表明，双鱼石地区栖霞组上部储层以亮晶白云质灰岩为主，成岩矿物序列依次为：（1）早期微晶方解石；（2）重结晶方解石；（3）围岩中的石英、钠长石及孔隙沥青；（4）裂缝充填的白云石与方解石。而龙门山山前带栖霞组露头则以白云质灰岩为主，其成岩序列表现为：（1）微晶方解石；（2）重结晶方解石；（3）石英与沥青；（4）孔隙与裂缝中的方解石充填。图1川西北地区栖霞组储层白云质灰岩岩相学特征在成藏历史方面，双鱼石地区栖霞组储层经历了中三叠世至中侏罗世两期原油充注，以及晚白垩世的天然气充注，并于晚白垩世（81.2±8.4 Ma）发生天然气藏的破坏与调整。相比之下，龙门山山前带栖霞组露头记录了晚三叠世（217.1±0.9 Ma）来自下寒武统烃
2025-09-15
Rock Mechanics and Rock Engineering |热-流-固耦合介质弹性波传播的双温双弛豫热孔弹动力学理论
储气（CO2、氢、天然气等）封存、地热循环开采、超深油气储层等流固耦合系统对温度变化极其敏感，固体骨架与孔隙流体之间往往存在巨大的温度与热物性差异，这种强烈的流固热耦合效应，显著影响弹性波的耗散与衰减，如何科学介入流固耦合系统的热效应迄今缺乏理论探索。本文提出一种双温度双相滞后（TT-DPL）热孔隙弹动力学理论，其解析解揭示了多孔岩石内流-固热交换机制对波传播的影响（图1），甘油饱和砂岩超声测量实验数据（圆点）验证：TT-DPL模型预测（红色实线）明显优于忽略流固热膨胀差异的单温模型（ST-SPL和ST-DPL），建立的热-流-固耦合地震模型，为储气（CO2、氢、天然气等）封存和地热循环开采的地震波长期监测，以及超深油气储层地震探测奠定了理论基础。图1.ST-SPL模型与TT-DPL模型预测的弹性波速度随频率的变化。（a）快P波；（b）慢P波；（c）T1波；（d）T2波图2. TT-DPL/ST-SPL/ST-DPL三种模型的P波速度理论预测与实验测量结果的对比研究成果近期发表在岩石力学领域国际权威期刊Rock Mechanics and Rock Engineering（中科院一区T
2025-09-11
Geological Society of America Bulletin等|挤压构造背景下页岩内近正交型天然水力张性裂缝的开启为天然气排逸提供通道
在低孔低渗的富有机质页岩中，天然形成的水力压裂张性缝被认为是影响烃类流体运移和聚集的关键。目前，在特定的应力状态下，超压流体压裂形成的不同走向的裂缝组是如何相互协同配合，共同影响天然气运聚，仍存在诸多的不确定性。四川盆地东北部五峰-龙马溪组富有机质页岩内部发育有大量的天然裂缝网络，本研究以该套地层为研究对象，揭示了在区域构造压应力场与超静岩流体压力场共同作用下，近正交型天然水力张性裂缝（即顺层裂缝与垂直层理裂缝）同时开启的机制，并探讨了其对天然气快速排逸的意义。图1 川东北地区五峰-龙马溪组内正交型张性裂缝岩相学特征基于裂缝岩相学、胶结序列、流体包裹体研究结合盆地模拟等综合分析，本研究明确了这两组近正交型裂缝是在裂解生气阶段受控于区域构造压应力与超静岩流体压力叠加的条件下近乎同步张开的。裂缝内发育的块状胶结物在生长过程中广泛捕获单相甲烷流体包裹体，且这些包裹体记录了该时期页岩内部超静岩流体压力的存在，并指示了两组裂缝的开启与胶结作用过程的伴生。值得注意的是，裂缝开启时期，该区域受大巴山冲断带西南向挤压与雪峰山冲断带西北向推进的共同影响，形成了区域性的近正交构造压应力场。这种构造背景为两
2025-07-16
中国科学：地球科学|井中偶极横波远探测方位180°不确定性问题的求解：理论、方法和实验
声波远探测成像测井技术是近年来不断发展且在缝洞型非均质储层中被广泛应用的井筒探测新技术，其在溶洞、裂缝等地质异常体的探测中获得了较好的应用成效，是非常规隐蔽性油气藏勘探开发的利器。唐晓明（2004）提出的偶极横波远探测方法具有裂缝探测方位灵敏度高、井外探测距离远、直达信号干扰少等优势，在业界得到了广泛应用。该技术的进一步发展是要解决偶极声源（及接收器）对称性导致的方位180°不确定性问题，如何唯一地确定方位，是本文主要讨论的问题，这对深层油气的开发和施工（如侧钻）至关重要。为消除传统偶极四分量测量模式固有的180°不确定性，我们创新地提出了一种基于井中多方位组合接收消除方位多解性的全方位偶极测量新模式（详见图1），打破了传统的对称接收模式，使得区分方位成为可能。图1 传统和新型四分量偶极测量模式对比自主研制的新型全方位偶极横波远探测仪器（详见图2）在塔里木油田一口水平开发井中成功应用。结果显示，声波远探测成像清晰指示水平井穿过了约30米厚的断溶体，井外探测范围达到65米，并通过对新模式数据的反射波幅度和相移进行分析，获得了断溶体产状的准确信息（实测结果详见图3），为井中深地声波方位远探
2025-07-10
Marine and Petroleum Geology|华南奥陶-志留系界线海相泥岩中黄铁矿的形态和原位硫同位素特征：对沉积环境的指示意义
黄铁矿是一种重要的金属硫化物矿物，常见于页岩中，可在沉积和成岩过程中形成。在沉积或早期成岩阶段形成的黄铁矿的形态和硫同位素特征与其沉积环境密切相关。随着埋藏过程的进一步推进，地温梯度或小规模热液活动驱动的热化学硫酸盐还原会改变黄铁矿的形态和同位素特征。此外，地质事件和局部环境变化也会间接影响黄铁矿的形态和硫同位素特征，由于多种重叠过程可能会影响黄铁矿的形成和同位素特征，导致利用沉积黄铁矿重建沉积和早期成岩环境变得更为复杂。图1 华南威远地区五峰-龙马溪组页岩中草莓状黄铁矿粒度分布箱线图中国石油大学（华东）梁超教授团队以中国南方威远地区的五峰-龙马溪组中的黄铁矿为研究对象，系统开展了岩相学、地球化学研究。通过对共计9732个草莓状黄铁矿进行了粒度统计，初步恢复威远地区五峰-龙马溪组同沉积时期水体含氧量演化过程（图1）。综合一系列地球化学分析手段，明确沉积水体动力学变化对草莓状黄铁矿粒度分布的影响，将该时期氧化还原过程划分为五个阶段。并利用NanoSIMs原位硫同位素测试分析草莓状黄铁矿颗粒硫同位素分布趋势，以及其对同时期海平面波动的响应。明确海平面波动可通过调节沉积速率和陆源输入影响黄铁
2025-07-07
中国科学: 地球科学|莺歌海盆地超压形成演化过程与控藏作用
目前全球已发现发育有大约180个异常压力盆地，其中绝大多数为超压含油气盆地。莺歌海盆地是在世界范围内比较典型的高温高压富气盆地, 盆地内发育的高温高压含油气系统引起诸多学者的关注。前人对于天然水力破裂风险评价和圈闭封闭潜能已经开展了大量研究，但针对流体充注与调整过程的研究还相对薄弱，储层超压演化过程研究往往缺乏与油气充注和成藏期次的联系，而储层内超压的发育则往往依赖于油气充注过程中发生的压力传递。因此，研究天然气充注历史对于分析压力演化过程就显得尤为重要。图1.莺歌海盆地超压形成演化过程与控藏作用文章首页截图中国石油大学（华东）郝芳院士团队以莺歌海盆地为研究对象，开展了盆地数值模拟和流体包裹体捕获压力计算, 重建了地层压力演化过程，并探讨超压对天然气成藏的控制作用。明确了超压形成演化过程，揭示了高温高压环境对优质储层的保存起控制作用；阐明了强超压控制底辟、断层及水力裂缝等高效输导体的发育是中深层天然气成藏的关键；确定了超压发育控制流体周期性累积与释放, 与油气幕式充注和天然气快速成藏联系密切, 是天然气成藏的重要动力来源。图2. 莺歌海盆地中央坳陷A1-1底辟带超压作为动力的天然气成藏
2025-07-02
Journal of Earth Science | 低-中成熟度湖相页岩储层孔隙系统研究
湖相页岩油资源是非常规油气勘探的重要组成部分，对于保障国家能源安全与推动经济发展具有重要意义。由于低-中成熟度页岩中储集空间的识别难度大、岩相类型多样，其孔隙系统特征与控制因素亟需厘清。本研究以渤海湾盆地沧东凹陷古近系孔店组为例，结合岩石学、地球化学及多种孔径定量表征技术，构建了不同岩相类型下的孔隙系统模式，并探讨了储层品质的主控因素。研究识别出五类主要岩相类型。结果表明，不同岩相均发育多种类型孔隙，尤其以矿物颗粒间无机孔为主，且脆性矿物含量、纹层发育程度和有机质含量是影响孔隙系统的主要因素。其中，富有机质纹层状长英质页岩和富有机质纹层状灰云质页岩的储集性能突出，不仅具备良好生烃潜力，还富含脆性矿物，是该区页岩油勘探的优选目标。研究成果近期发表在地学领域国际重要期刊《Journal of Earth Science》。论文第一作者为博士后辛碧霄，通讯作者为田金强教授和郝芳院士，深层油气全国重点实验室为第一署名单位，合作者包括中石油大港油田公司韩文中以及中国石油大学（华东）许启鲁。图1不同岩相孔隙系统模式图论文信息：Bixiao Xin, Fang Hao, Jinqiang Tian,
2025-06-24
