IEEE Transcations on Geoscicence and Remote Sensing |基于梯度分解的层析分量增强全波形反演
众所周知，全波形反演(FWI)梯度包含层析分量和偏移分量。首先利用层析成像分量建立背景速度模型，然后利用偏移分量恢复模型接口，是FWI成功实现的关键之一。因此，有必要在FWI梯度中分离这两类组分。本文提出了一种梯度分解FWI方法(GFWI)，该方法利用层析分量为FWI提供了一个良好的初始速度模型。首先基于一阶应力-速度声波方程推导出FWI梯度，然后采用加权Poynting矢量分离方法将其分解为层析分量和偏移分量。由于波场前向外推和后向外推都可以直接得到Poynting矢量，因此分离算法增加的额外计算量很小。为了更好地恢复模型的低波数部分，在早期迭代中仅使用层析成像分量进行背景速度更新，以恢复模型的低波数部分。最后，我们执行标准FWI以获得最终的反演结果。对灵敏度核测试的分析表明，所提出的梯度分解算法在分离层析和偏移分量方面是有效的。图1和图2分别显示了常规FWI和本文提出的FWI结果。在Marmousi模型上的数值算例表明，该反演方法在地震数据信噪比很低的情况下也能成功地恢复Marmousi模型的中深部结构。图1.常规的FWI结果图2.本文FWI结果研究成果近期发表在在遥感和地学领域权
2024-10-18
Marine and Petroleum Science|塔里木盆地塔中西部断裂控油气作用：来自地震、地化、流体包裹体和U-Pb定年的证据
近日，郝芳院士团队在叠合盆地深层断裂与油气运聚关系取得新进展，相关成果《Fault characterization and its significance on hydrocarbon migration and accumulation of western Tazhong Uplift, Tarim basin: Insight from seismic, geochemistry, fluid inclusion and in situ U-Pb dating》发表于石油地质学领域重要期刊Marine and Petroleum Science。博士生袁飞飞为论文第一作者，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创新研究群体项目、国家自然科学基金面上项目和中石油重大科技专项项目联合资助。图1.基于包裹体及同位素定年的塔中隆起西部奥陶系油气成藏期次厘定深层断裂体系发育特征及其与油气运聚关系对于塔里木盆地塔中隆起是一个关键且研究薄弱的问题。近年来，不少学者对断裂的几何学形态及其结构特征进行了深入研究，但对于不同断裂对油
2024-10-09
Petroleum Science |有机地球化学筛选数据和孔隙结构特征对页岩基质中油赋存特征的实验研究
页岩油是指在富含有机物的页岩地层中，没有自然生产能力或低于工业用油生产下限，需要特殊技术措施才能获得工业用油产量的油品。页岩油的赋存态可分为游离态、吸附态和少量互溶态（溶于天然气、干酪根、残水等）。吸附油主要是指附着在矿物颗粒或有机物表面的油。解释这部分页岩油几乎是不可能的，而且以目前的开发技术来说，它几乎被认为是不可移动的。游离油主要发生在矿物基质的孔隙和裂缝中。它是自然弹性能回收法下页岩油生产率的主要贡献者，这意味着页岩油的赋存状态是影响页岩油流动性的重要因素。此外，页岩油的成分非常复杂：它通常由 50% 以上的饱和烃组成，还含有一定含量的极性化合物和芳香烃;因此，评价页岩油含量（即吸附油和游离油）和不同赋存状态下的比例，对于确定页岩油的流动性和生产潜力具有重要意义。图1.饱和烃组分 m/z 85气相色谱图本研究通过有机地球化学和微观孔隙结构表征实验，定量评价了苏北盆地阜宁组页岩页岩基质中油的赋存特征。多等温阶段热解 （MIS） 实验结果表明，页岩中总油、吸附油和游离油的含量分别为 3.15–11.25 mg/g、1.41–4.95 mg/g 和 1.74–6.51 mg/g。其中
Geoenergy Science and Engineering |基于核磁共振的动态水自吸过程纳米孔-缝中页岩油流动机理及剩余分布
页岩油气藏具有低孔隙度、低渗透性的特点，因此，页岩油通常是通过水力压裂人工增产页岩地层。一旦基质的裂缝密度得到提高，建立了石油流向井筒的有效途径，自发渗吸就成为细粒页岩采油的重要机制。自发渗吸过程是指主要在毛细管力，特别是对于孔喉较小的非常规页岩油和煤层气藏，毛细管力效应突出。因此，了解自发渗吸过程中油流的机制具有重要意义。一般认为，自发渗吸行为主要受润湿性和孔隙结构。润湿性是指某种流体在多种不混溶流体存在下在固体表面上的膨胀趋势。页岩的成分很复杂，包括亲脂性和亲水性成分，如矿物质和有机物。因此，页岩的润湿性通常分为三种类型：水润湿、中性（混合）润湿和油润湿，目前，岩石润湿性有多种测量方法，如阿莫特润湿性指数或美国矿业局润湿性指数、毛细管压力法、浮选法、核磁共振法，等。由于不同方法之间的检测原理和样品要求不同，很难对检测结果进行有效的比较，而这些方法通常对整体页岩进行评估，而缺乏对页岩中不同孔隙润湿性的系统研究。因此，需要进一步改进以准确评价页岩的润湿性。此外，页岩储层微观孔隙结构是评价页岩储层的基础研究之一，主要包括孔隙形态、不同孔径及其相互连通性等参数，这些参数是决定页岩油运移的关
Remote Sensing|基于统计学优化采样的压缩感知离群噪声压制方法
噪声压制是提高地震资料信噪比的重要步骤之一，针对不同噪声的压制方法也是层出不穷。反射地震数据的深部有效弱信号和噪声干扰频带差异较小、难以区分，传统去噪方法的应用受到限制，弱信号提取算法的研究也成为深层勘探和隐藏油气藏勘探所面临的的共同问题。压缩感知理论突破了奈奎斯特采样定理的限制,利用有效地震信号的可压缩性和稀疏性,提供了从不可压缩随机噪声中进行有效信号分离的数据原理，有效提升了强背景噪声地震数据的弱信号信噪比。然而，当数据中存在离群噪声时，强振幅能量破坏了信号的稀疏性，使迭代反演稀疏出现异常值，严重影响了稀疏反演噪声压制过程。图1.异常值掩码替换策略。红点表示异常值道位置，蓝点表示正常采样道，空心点表示未采样位置。异常值噪声通常是指在幅度上与有效信号显著不同的一个或一组波形。在地震数据处理中，离群点的出现会导致数据的总体统计误差很大，且地震数据不同于图像，常规反演去噪方法无法对存在异常值噪声的数据进行有效压制。为了解决这一问题，中国石油大学（华东）杨继东教授团队系统开展了一种基于统计学优化的离群噪声压制方法，并将其结合到压缩感知（CS）框架中。首先利用地震数据振幅标准差的均质性统计，
IEEE Transcations on Geoscicence and Remote Sensing |基于快速自适应高维经验模态分解的字典学习噪声压制方法
在地震数据采集中，噪声干扰是不可避免的，包括来自自然环境、人类活动、复杂的近地表结构以及与震源和检波器的相关因素。这使得噪声压制成为地震数据处理中的关键环节。与能量均衡的图像处理不同，地震信号在时间和空间上表现出显著的能量变化，且地震波的非平稳性特性在传播过程中动态地反映了地质结构的特征，这对于地质研究具有重要意义。因此，当处理强吸收衰减地震数据时，传统的去噪技术可能会损害深层地震有效反射信号的完整性，导致地质信息的丢失。图1.基于FABEMD的快速字典学习噪声压制示意图字典学习是一种比较有效地去噪的方法。然而，不断更新稀疏系数和字典需要大量奇异值分解的迭代过程，计算量巨大。对于强噪声掩盖的深层弱地震信号来说，信号的稀疏性较弱，单一字典学习压制很可能损伤信号成分。中国石油大学（华东）SWPI课题组杨继东团队创新了一种结合快速字典学习和自适应高维经验模态分解（FABEMD）的噪声压制方法（图1）。该方法利用FABEMD在高维多尺度信号分解中的优势，充分考虑地震波传播的物理规律，对地震信号进行高维自适应分解，从而提高空间相关性。为了降低计算成本，采用极值滤波代替了传统的三次样条插值法来构建
2024-10-01
Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources|基于核磁共振和岩石力学实验的致密砂岩储层抗压强度计算方法
抗压强度是重要的岩石力学参数，对于复杂及非常规储层的井眼稳定性和可压性评价具有重要意义。传统的评价方法主要依靠岩石力学实验，在实验的基础上通过岩石物理模型和测井刻度，建立基于测井参数的抗压强度模型，计算结果受实验数据精度等影响。此外，由于岩石力学实验对样品具有破坏性，无法大规模推广应用。本文针对我国西部盆地某致密砂岩储层样品开展了核磁共振、岩石力学、矿物组分等配套实验，从孔隙结构的角度阐述了岩石的力学性质与核磁共振响应的关系，系统分析了抗压强度与核磁共振T2谱特征参数的关系，建立了基于核磁共振T2几何平均值和核磁共振孔隙度二元回归的抗压强度计算模型，与实测结果吻合度高。研究表明：岩石的抗压强度与核磁共振T2几何平均值和孔隙度均呈反比关系，即岩石中的大孔部分越多，平均孔隙半径越高，岩石的抗压强度越小。与传统方法相比，本研究的创新和特色在于引入了核磁共振方法，从微观角度建立了孔隙结构与岩石力学性质的联系，充分应用了核磁共振的无损快速检测、且能从井下实时测量的优点，对于岩石矿物组分差异小的致密储层，具有明显的优势。图1.单轴抗压强度与核磁共振T2谱参数的关系图2.基于核磁共振的抗压强度计算结
2024-09-19
Petroleum Science | 塔里木盆地塔北隆起深层天然气成因机制：来自瞬时和累积效应的启示
近日，郝芳院士团队在叠合盆地深层天然气形成机制研究方面取得新进展，相关成果《The generation mechanism of deep natural gas in Tabei uplift, Tarim Basin, Northwest China: insights from instantaneous and accumulative effects》发表于石油地质学领域重要期刊Petroleum Science。博士生刘鑫为论文第一作者，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面上项目、国家自然科学基金创新研究群体项目、国家自然青年科学基金项目和中石油重大科技专项项目联合资助。图1.轮南地区天然气成因图深层天然气的形成机制对于塔里木盆地塔北隆起是一个关键但有争议的问题。近年来，不少学者通过气体碳-氢同位素、包裹体观察和测温等手段探究了其运移、充注过程及其经历的化学改造，但这仍无法解释其在较低烃源岩成熟度下生成现今异常天然气性质的原因。本次研究对塔里木盆地塔北隆起奥陶系天然气和岩心进行系统取样，在通过研究天然气充
2024-09-14
Marine and Petroleum Geology | 储层沥青热演化差异及其指示意义
有机质成熟度是评价烃源岩热演化程度和生烃史的重要参数，温度和时间是影响有机物质及其次生烃类产物（即石油、天然气、沥青和固体沥青）热演化的两个最关键因素，而其他因素如烃源岩有机质的类型、蚀变反应和流体压力演变等也会影响有机质的热演化程度。储层沥青作为海相碳酸盐岩地层的热成熟度指标得到广泛应用，传统观点认为，来自同一烃源岩的固体沥青在经历相同的温度演化史后应表现出相似的成熟度。然而，目前对于其他可能影响固体沥青成熟度演化的因素还不够充分了解，特别是水-岩作用以及有机-无机相互作用的影响还有待深入研究。因此，针对沥青体系开放与否对固体沥青热演化和成熟度影响的探讨十分必要。图1.四川盆地中部磨溪地区储层固体沥青特征及其拉曼谱图差异四川盆地中部地区安岳气田储层固体沥青含量丰富，分布广泛。中国石油大学（华东）陈勇教授团队以川中磨溪地区寒武系龙王庙组（Є1l）和震旦系灯影组四段（Z2dn4）碳酸盐岩储层中孔隙和包裹体内的固体沥青为研究对象，系统开展了岩相学和固体沥青拉曼光谱、反射率及电子探针等分析工作，结果显示同源固体沥青在经历了相同的最高地温后，其成熟度存在显著差异（图1和2）。具体来说，根据岩石
