Remote Sensing |一种新的水平层状双轴各向异性地层中三轴感应测井响应逼近计算方法
地层各向异性在非常规储层中广泛存在，严重影响储层电阻率的测量精度。随着大斜度井和水平井逐渐成为主流钻井方式，传统感应测井工具响应在各向异性地层中产生明显偏差。三轴感应测井通过测量张量磁场能够获取更丰富的地层信息，但其响应在大斜度斜/水平井中呈现高度非线性，亟需高效、精准的正演方法支撑资料的快速反演。然而，现有数值方法虽能适应复杂结构，但计算效率低下；伪解析法受限于双重逆傅里叶变换的收敛性问题，尤其在水平井中难以有效处理。为此，本文提出一种结合一次场两级奇异性消除与二次场近似计算的水平层状双轴各向异性地层三轴感应测井响应逼近计算方法，旨在显著提升正演效率，为该类资料实时处理提供关键技术支撑。图1.不同井斜角α情况下，第一级奇异性消除前后谱域一次场收敛性效果对比：(a) α= 0°; (b) α= 30°; (c) α= 45°; (d) α= 60°; (e) α= 75°; (f) α= 90°图2.不同各向异性情况下，同轴与共面分量二次场逼近计算结果与严格计算结果（改进幅度传播矩阵方法，MAPM）的平均误差：(a) Sca_Hxx_case I; (b) Sca_Hyy_case I
2025-10-14
Geophysics|利用延迟拒绝自适应Metropolis-Markov链蒙特卡罗方法直接反演页岩脆性指数
储层脆性指数可以表征页岩油气储层的相对脆性，为油气勘探开发后期水力压裂提供指导，是评价油气储层“甜点区”的重要指标。目前，关于储层脆性指数的研究大多基于室内实验测量和岩石物理定量分析，而直接利用叠前地震数据预测储层脆性指数的研究较少。中国石油大学（华东）宗兆云教授团队提出了一种结合延迟拒绝自适应Metropolis (DRAM)策略的马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)概率算法，用于直接反演储层脆性指数。本文利用构建的页岩气勘探区岩石物理模型，对不同的脆性指数进行分析比较，以筛选出最敏感的脆性指数。基于所选取的脆性指标，推导了脆性指标的PP波反射系数近似方程，并通过理论分析表明了建模算子的正确性和可实现性。为了分析脆性指标的不确定性，提高计算效率，提出了一种改进的MCMC概率反演算法，该算法旨在通过延迟拒绝和自适应Metropolis策略优化通用MCMC算法的采样过程。研究发现，DRAM策略使算法效率提高了近30%。模拟算例和现场地震数据验证了该反演方法的适用性和有效性。图1 算法伪代码图2 反演结果切片（a）脆性指数切片结果；（b）泊松比切片结果；（c）密度切片结果研究成果发表在地学领域国
Geophysics |深地竖直裂缝诱导横波各向异性的频率响应特征：理论和现场应用
受上覆岩层压力和构造应力的作用，深层岩石通常发育竖直裂缝，产生著名的横波分裂现象，造成显著的横波各向异性和衰减，这在深井的声波各向异性测量中十分常见。研究裂缝引起的这些现象具有理论意义和实际重要性。通过将裂缝散射理论应用于含垂直裂缝的饱和流体岩石，本文研究了竖直裂缝对岩石介质中横波模量、各向异性和衰减各向异性的频率响应，包括裂缝-背景波致流体流动和裂缝面弹性散射两种机制。图1.（a）竖直裂缝导致横波分裂示意图；（b）深井声波测量实例结果表明：裂缝面弹性散射对横波模量和衰减各向异性有显著影响，与弹性散射的速度响应特征相比，瑞利散射增加了横波各向异性，而米氏散射则降低横波各向异性。弹性散射主导的横波各向异性和衰减各向异性显著受到裂缝密度和裂缝尺寸（直径）的影响。根据理论结果，对一口深井中获取的现场声波各向异性和衰减各向异性数据进行了分析和解释，理论预测与实测数据吻合。图2.两个重要参数：裂缝密度与裂缝直径对横波各向异性（a与b）及衰减各向异性（c与d）的影响图3.横波各向异性与慢横波相对（相对快横波）衰减理论图版研究成果近期发表在地球物理领域国际重要期刊Geophysics，通讯作者为中国
Geophysics、IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing|基于广义标准线性固体的新型解耦粘声波方程实现高效的Q补偿逆时偏移
地震衰减是地下介质的一种固有特性，在地震迁移过程中忽略这一效应会降低成像质量。要实现具有衰减补偿的地震偏移，一个能将振幅衰减和相位色散解耦的粘声波方程是必不可少的。然而，传统的解耦分数拉普拉斯（DFL）粘声波方程在数值模拟中需要计算成本高昂的快速傅里叶变换，这给大规模工业应用带来了挑战。相比之下，具有多重弛豫机制的广义标准线性固体（GSLS）粘声波方程可以通过有限差分（FD）方法高效求解。然而，它包含了耦合的衰减和色散项，因此不适用于实施Q补偿的逆时偏移成像（RTM）。因此，我们推导出一个能将振幅衰减和相位色散效应解耦的GSLS粘声波方程，该方程可以使用FD方法求解。为了在衰减补偿过程中保证数值稳定性，我们在衰减补偿的粘性声波方程中引入了一个正则化算子，并在衰减介质中实现了Q补偿的RTM方法。图1. 粘声波场解耦结果对比：（a）声波；（b）频散主导的粘声波方程；（c）振幅衰减主导的粘声波方程；（c）粘声波方程通过数值算例测试，本文提出粘声波方程可以有效解耦振幅衰减和相位频散特征，有利于实施衰减补偿逆时偏移。图1展示了不同粘滞波场，验证了本文粘滞波动方程可很好解耦振幅衰减和相位频散。图2
Petroleum Science |中国塔里木盆地顺北东部地区奥陶系受克拉通内超深走滑断层活动控制的差异性烃类富集过程
近日，郝芳院士团队在叠合盆地超深层走滑断层油气差异富集机理研究方面取得新进展，相关成果《中国塔里木盆地顺北东部地区奥陶系受克拉通内超深走滑断层活动控制的差异性烃类富集过程：来自原位方解石U-Pb定年和流体包裹体的约束》（Differential hydrocarbon enrichment in Ordovician strata controlled by intra-cratonic ultra-deep strike-slip fault movements, eastern Shunbei area, Tarim Basin, China: Constraints from in-situ calcite U-Pb dating and fluid inclusions）发表于石油工业领域重要期刊Petroleum Science。博士生柳卓为论文第一作者，田金强教授和郝芳教授为共同通讯作者，深层油气全国重点实验室为第一署名单位。本项研究得到国家自然科学基金企业创新发展联合基金、国家自然科学基金基础科学中心项目A类、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年科学基金项目、国
Petroleum Science、IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing|基于参数降维策略的正交各向异性介质五维地震数据反演方法
垂直横向各向同性（VTI）背景中发育单组垂直裂缝的油气储层通常可等效为正交各向异性介质。地震反演是获取地下介质参数的有效手段；五维地震数据多维度信息及其丰富，能为裂缝检测提供坚实的数据支撑。然而，受限于正交各向异性介质待反演参数多、反演不适定性强、稳定性差等因素，利用现有的五维地震数据反演方法开展正交各向异性介质裂缝预测仍面临严峻挑战。为此，研究团队在弱各向异性近似假设下，基于参数组合降维策略，分别推导了包含较少模型参数的正交各向异性介质地震反射系数近似方程，新方程与原方程具有几乎相同的精度，且方程中的每个组合参数均具有严格的物理意义。然后，为实现组合参数和裂缝参数的有效预测，分别发展了基于弹性阻抗二阶导数的五维地震数据分步反演方法和基于贝叶斯推断的五维地震数据反演方法，并通过模型测试和实际资料验证了方法的可行性和有效性；此外，基于实际资料，讨论了组合参数的地震可解释性。所提方法有助于缓解正交各向异性介质中多参数反演的不确定性，进而提高五维地震数据裂缝预测的可靠性和稳定性。图1.正交各向异性介质模型参数反演结果。（a）纵波模量，（b）各向异性剪切模量，（c）各向异性纵波模量，（d）密度
GSA Bulletin|结核岩相学及原位硫同位素特征示踪早志留纪扬子海古SMTZ内部OSR痕迹
生产力提供有机质来源，而浅埋藏带的生物地球化学过程决定其最终归宿，其相互作用机制是理解有机碳循环的关键。深时记录中，结核在富有机质页岩中广泛发育，成为示踪古海洋/湖泊演变、地球化学循环的重要窗口，也为追踪有机碳在浅埋藏带中的命运提供线索。硫酸盐-甲烷过渡带（SMTZ）是硫酸盐还原带（SRZ）与甲烷发酵带（MZ）间的缓冲区域，为硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化作用（AOM-SR）的进行提供场所，从而有效地限制甲烷泄露。SMTZ通过调控生物地球化学过程、改变介质条件，控制自生矿物沉淀/溶解，进而控制不同类型结核的形成与改造，也控制了有机碳的消耗与埋藏。中国石油大学（华东）操应长教授团队针对川南地区龙马溪组的两种典型结核类型：“均质”结构结核内部矿物种类及含量分布均匀；“圈层”结构结核则内部均质，边缘普遍发育针状过度生长区域。在此基础上，对结核进行原位黄铁矿硫同位素测试。结果表明，结核内成岩重晶石（粒径≈50μm）、34S-富集特征的块状黄铁矿的富集及重晶石假晶交代作用的普遍发生指示其与SMTZ密切相关。结核尺度下，结核边缘与中心处显著的δ34Spyr非均质性表明其源于多期次生长。图1 龙马溪组典型
Marine and Petroleum Geology |通过先进岩心数据增强技术提高储层参数预测的工作流
依赖岩心数据作为数据集标签的机器学习模型已成为预测储层参数的主流方法。然而，与岩心数据采集相关的高成本和空间采样密度不足往往导致这些模型的非线性表示较弱、泛化能力差和过度拟合。为了应对有限的岩心数据挑战，我们提出了一种可靠性分析驱动的工作流程，该工作流程优化选择多种岩心数据增强方法来增强储层参数预测（图1）。进而，为增强油气勘探小样本储层参数预测提供了可复现框架，进而证明合成数据增强能够有效缓解数据稀缺性，为地球物理数据分析提供一种借鉴思路。图1通过数据增强提高储层参数预测的工作流增强后数据集的可靠性是研究人员关心的问题，该工作的创新之处在于提出的工作流对多种前沿岩心数据增强技术进行了不同规模合成数据的可靠性分析（图2，3）。其次，该工作流将数据增强算法分别与机器学习、预训练语言模型集成在一起，通过开发和应用增强预测模型的多种组合，来实现实例井中的岩性分类和物性参数预测。图2小规模合成数据下不同岩性类别特征分布图3大规模合成数据下与原始数据集的特征分布可靠性分析结果表明，岩心数据增强中的表格变分自编码器（TVAE）、增量表格变分自编码器（DeltaVAE）和表格去噪扩散概率模型（Tab
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
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
