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地应力地震预测方法及应用研究

马妮  
【摘要】:近年来,由于常规油气资源的日益消耗,页岩气等非常规资源的勘探与开发逐渐成为人们研究的热点。页岩气藏具有低孔低渗特点,要开采一般需要对其进行水力压裂改造,使页岩形成大量的裂缝,地应力是决定所生成裂缝的形态、方位以及延伸方向的关键因素,可靠的估算页岩储层的地应力分布有利于选择容易压裂成网的区域,提高页岩储层的采收率和产量,是进行页岩气藏勘探开发的必要环节之一。本文从地应力基础理论和地震各向异性基本理论两方面出发,介绍了地应力的基本概念、构成、分布、影响因素及地应力对油气勘探的贡献,论述了弹性介质的本构方程,展示了表征各向异性介质弹性性质的刚度张量,总结了不同介质的各向异性参数及它们之间的转换关系,理清了不同各向异性介质的弹性刚度常数与各向异性参数的关系,同时对裂缝岩石物理参数及其与各向异性参数的关系进行了探讨,为后续地应力公式的推导奠定理论基础。从各向异性介质的本构方程出发,根据地震各向异性介质基本理论,本文明确了裂缝型储层的地应力指示因子,构建了地应力与弹性参数和各向异性参数的定量关系,推导了HTI介质和OA介质的地应力及水平应力差异比的精确公式,并将OA介质的水平应力差异比定义为ODHSR(Orthorhombic Differential Horizontal Stress Ratio)。同时,利用线性滑动理论对OA介质地应力精确公式进行了简化,研究了不同介质间地应力计算公式的关系,然后介绍了基本的岩石弹性参数,给出了非常规储层地震岩石物理模型构建过程,并分析了储层物性参数对DHSR(Differential Horizontal Stress Ratio)的影响。最后,利用岩石物理等效模型估计的测井曲线,从公式验证和模型试算两个角度出发,验证了本文推导的公式的合理性。在页岩储层地应力地震岩石物理参数定量表征的基础上,本文介绍了方位反射系数精确方程和近似方程的构建,给出了方位各向异性弹性阻抗方程,探索了基于叠前方位地震数据的各向异性参数反演方法,研究了利用方位地震数据估算地应力的地震预测方法,并根据正交各向异性介质的地应力近似公式,探讨了弹性参数和各向异性参数对估算的ODHSR的影响,以评价ODHSR估算的可信性和稳定性。本文利用基于正交各向异性介质的地应力反演方法对A工区页岩储层进行了应用研究。实际应用结果表明,基于正交各向异性介质理论的地应力反演方法估算的ODHSR反演剖面与方位地震数据同相轴相匹配,具有较好的分辨率和连续性,反演结果能够指示储层中易于压裂成网的区域,与钻井结果一致,符合实际地质情况,具有较好的应用效果,证明了该方法的可行性和有效性。


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