复杂储层孔隙度和渗透率反演研究

摘要

孔隙度和渗透率的反演是当前勘探的难点和热点，根据渗透率和孔隙度可以对储层进行定量解释和评价。针对这个难点和热点问题，结合海上复杂储层的勘探需求，采用BISQ、Biot理论模型建立了复杂储层地球物理模型，并提出了一种高效并具有强大搜索能力的基于模拟退火的混合粒子群优化算法(PSO-SA)，对实际地震资料反演求解得到孔隙度和渗透率，对储层作出解释和评价。
　　本文首先论述了孔隙介质理论、数值模拟方法和反演算法的国内外研究与进展，研究了弹性波传播理论以及BISQ、Biot理论模型，并建立了基于孔隙介质的复杂储层地球物理模型。接着，本文研究了孔隙介质中地震波的反射和透射关系，并进行了有限差分方法的波场模拟，讨论了孔隙介质中存在的慢纵波现象，说明了Biot理论的正确性;基于孔隙介质地震波传播理论，正演模拟研究了储层参数孔隙度、渗透率、饱和度、特征喷射流长度、频率与地震波速度、衰减的关系曲线，分析了各参数变化趋势和敏感程度，对储层参数的反演研究具有十分重要的指导意义。然后，本文研究了基于模拟退火的粒子群混合优化非线性反演算法，该算法相对于单个粒子群算法具有更高的收敛精度和收敛速率，稳定性也有较大的提高，对楔形模型进行了反演，并取得了预期效果。通过测试分析，PSO-SA优化算法计算成本会有所增加，但全局搜索能力与收敛精度却有很大提升，通过合理设置种群规模与模拟退火的扰动次数、退火次数以及波尔兹曼系数，可以使得混合优化算法具有强大的搜索能力。
　　本文优化了孔隙度和渗透率的反演方法，避免了十分复杂的矩阵梯度计算，建立了地震资料与孔隙度和渗透率的非线性映射关系，利用提出的粒子群混合优化非线性反演算法，对实际地震资料进行孔隙度和渗透率的反演求解，对反演结果绘制了孔隙率和渗透率的剖面图和平面图，反演结果与实际测井资料吻合程度较好，证明反演结果可信程度较高，取得了较好的应用效果。本文形成了一套基于孔隙介质理论的波场数值模拟与分析以及储层参数非线性反演方法技术。实际应用的效果说明了该方法技术对储层参数反演具有较高的可靠性，为油气预测提供了重要的准确的储层参数支持。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与技术路线

1．4 主要研究成果和创新点

第2章 孔隙介质理论与波传播特性

2．1．2 Gassman关系与不完全饱和问题

2．1．3 局部饱和对波衰减的影响

2．2 流体饱和孔隙介质高频范围内弹性波传播理论

2．2．1 旋转波(S波)的传播

2．2．2 膨胀波(P波)的传播

2．3 流体饱和孔隙介质低频范围内弹性波传播理论

2．3．1 应力与应变及耗散时动力学

2．3．2 弹性波的传播与性质

2．4 BISQ理论与模型建立

2．5 部分饱和孔隙介质理论

2．6 本章小结

第3章 基于孔隙介质的数值模拟

3．1．1 有限差分法原理

3．1．2 有限差分方法的稳定性和收敛性

3．1．3 边界条件与差分格式的实现

3．2 基于孔隙介质的波场模拟

3．3 基于部分饱和BISQ模型的数值模拟

3．4 本章小结

第4章 粒子群混合优化非线性反演算法

4．1 模拟退火算法介绍

4．2 粒子群算法

4．3 基于模拟退火的粒子群混合优化算法

4．3．2 PSO-SA协同搜索方法

4．3．3 PSO-SA混合优化算法测试与分析

4．3．4 地球物理模型反演

4．4 本章小结

第5章 储层参数反演方法与工区应用

5．1 孔隙度和渗透率反演方法

5．2 实际工区应用

5．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献