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物探与化探  2025, Vol. 49 Issue (4): 826-837    DOI: 10.11720/wtyht.2025.1506
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基于叠前直接反演的页岩气储层脆性及裂缝参数预测方法
石学文1,2, 王畅1,2, 张洞君1,2, 冯艳雯1,2
1.中国石油西南油气田分公司 页岩气研究院, 四川 成都 610051
2.页岩气开发与评价四川省重点实验室, 四川 成都 610051
A method for predicting the brittleness and fracture parameters of shale gas reservoirs based on prestack direct inversion
SHI Xue-Wen1,2, WANG Chang1,2, ZHANG Dong-Jun1,2, FENG Yan-Wen1,2
1. Shale Gas Research Institute, Southwest Oil & Gasfield Company,PetroChina, Chengdu 610051, China
2. Sichuan Key Laboratory of Shale Gas Evaluation and Exploitation, Chengdu 610051, China
全文: PDF(13517 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

目前常规各向异性介质的反演容易受小角度入射、地层弱性质变化的假设条件限制,并且岩石弹性参数的预测多通过线性反演弹性参数进而间接拟合得到,使得各向异性地层的岩石物理参数反演结果的精度与可靠性较低。为此,本文推导了具有垂直对称轴的横向各向同性(transverse isotropy with vertical axis of symmetry,VTI)介质杨氏模量、泊松比以及裂缝参数的岩石物理模型,基于精确VTI反射系数方程,提出了一种L1范数约束的贝叶斯各向异性非线性直接反演方法,用于对页岩气储层的脆性及裂缝参数进行直接反演预测。该方法在西南页岩气工区取得了良好的应用效果,为页岩气的储层表征提供了新的方法。

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石学文
王畅
张洞君
冯艳雯
关键词 VTI非线性直接反演脆性参数裂缝参数    
Abstract

The conventional inversion of anisotropic media is often constrained by assumptions of narrow-angle incidence and weak changes in stratigraphic properties.Moreover,the prediction of rock elastic parameters typically involves linear inversion and indirect fitting,leading to less accurate and reliable inversion results of petrophysical parameters for anisotropic formations.Hence,this study derived the petrophysical models of Young's modulus,Poisson's ratio,and fracture parameters for vertical transverse isotropy(VTI) media.Based on the precise VTI reflection coefficient equation,this study proposed a Bayesian anisotropic nonlinear direct inversion method,constrained by the L1 norm,to predict the brittleness and fracture parameters of shale gas reservoirs through direct inversion.The proposed method yielded satisfactory application results in a study area of shale gas in Southwest China,offering a novel technique for characterizing shale gas reservoirs.

Key wordsvertical transverse isotropy(VTI)    nonlinear    direct inversion    brittleness parameter    fracture parameter
收稿日期: 2025-01-22      修回日期: 2025-05-09      出版日期: 2025-08-20
ZTFLH:  P631.4  
基金资助:中国石油天然气股份有限公司科技项目(2023ZZ21YJ04)
作者简介: 石学文(1982-),男,高级工程师,2005年毕业于西南石油大学资源勘查专业,2017年毕业于西南石油大学地质工程专业,获硕士学位,现从事页岩气勘探开发工作。
引用本文:   
石学文, 王畅, 张洞君, 冯艳雯. 基于叠前直接反演的页岩气储层脆性及裂缝参数预测方法[J]. 物探与化探, 2025, 49(4): 826-837.
SHI Xue-Wen, WANG Chang, ZHANG Dong-Jun, FENG Yan-Wen. A method for predicting the brittleness and fracture parameters of shale gas reservoirs based on prestack direct inversion. Geophysical and Geochemical Exploration, 2025, 49(4): 826-837.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2025.1506      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2025/V49/I4/826
E/GPa σ Vp/
(m·s-1)
Vs/
(m·s-1)
ρ/
(kg·m-3)
δN δT
上层页岩 21.28 0.272 3268 1829 2500 0.248 0.090
下层页岩 33.27 0.160 3678 2339 2620 0.056 0.024
Table 1  含气页岩双层模型1
E/GPa σ Vp/
(m·s-1)
Vs/
(m·s-1)
ρ/
(kg·m-3)
δN δT
上层页岩 17.47 0.256 2960 1695 2420 0.181 0.068
下层页岩 9.57 0.324 2430 1240 2350 0.104 0.032
Table 2  含气页岩双层模型2
Fig.1  基于含气页岩双层模型1的反射系数方程精度分析结果
Fig.2  基于含气页岩双层模型2的反射系数方程精度分析结果
流程 描述
步骤1 初始化算法,设置马尔可夫链的数量及每条马尔可夫链的最大循环数
步骤2 选择初始模型作为首次迭代的模型,并以此作为每条马尔可夫链的初始状态
步骤3 在每条马尔可夫链中,由特定均值和方差的建议分布生成一个新的候选模型
步骤4 根据所建立的后验概率目标函数,计算新的候选模型的接受概率
步骤5 以一定概率接受新的候选模型
步骤6 返回固定状态下的值作为单个马尔可夫链预测的结果,并以此计算每条马尔科夫链的候选模型及接受情况
步骤7 取多此循环后稳定的多条马尔科夫链的平均值作为最终的反演结果
Table 3  McMC算法非线性优化求解流程
Fig.3  待反演岩石物理参数模型
Fig.4  正演合成地震记录
Fig.5  无噪声合成地震记录反演结果
Fig.6  合成地震记录信噪比为10的反演结果
Fig.7  反演结果与真实模型误差绝对值
Fig.8  实际叠前过井地震资料剖面
Fig.9  实际地震资料叠前非线性反演(左)及常规线性反演(右)弹性参数间接拟合结果
Fig.10  实际地震资料叠前非线性反演脆性参数及裂缝参数结果沿层切片
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