页岩气储层岩石物理及其地震响应机理研究

Organic-rich shale is widely developed in China geological history, so shale gas exploration and development have promising prospect. The effective combination of rock physics and seismic technology can realize effective prediction of shale reservoir distribution, thickness and the physical properties. And it also can characterize reservoir fracture development, stress distribution, and design horizontal well trajectory using reservoir anisotropy, wave field data and other information. In the project, we will conduct systemic and scientific researches on shale gas reservoir rock physics and seismic response mechanism. Using electron microscopy and 3D imaging technology, the gas shale reservoir rock microstructure and pore feature is quantitatively characterized. Through rock physical elastic parameters measurement, CT imaging of fracture characteristics, as well as micro-seismic monitoring in the fracturing process of shale gas reservoir, we quantitatively analyze of rock structure and rock physical parameter variations in fracturing process of shale gas reservoir. By combinations of seismic physical model, seismic numerical simulation, and data analysis of S wave split and seismic data application, we can ensure seismic wave propagation characteristics and reservoir characterization mechanism of shale gas reservoir. This study will provide us with the direct basis for ensuring shale gas resource evaluation method and standards suitable for China geological conditions. This study is valuable for shale gas exploration and development in China since it is the theoretical experimental base for shale gas reservoir seismic identification, comprehensive evaluation and related novel technologies development.

我国地质历史时期富有机质页岩十分发育，页岩气勘探开发前景广阔。结合岩石物理与地震技术研究可以实现页岩气储层分布、厚度以及物性、含气性有效预测，并能利用储层各向异性和波场特征等信息表征裂隙发育及应力场分布，实现页岩气开发井轨迹设计。本项目针对页岩气储层岩石物理及其地震响应机理的科学问题开展系统科学的研究，利用电子显微镜与岩石孔隙三维成像等技术实现页岩气储层岩石微结构与孔隙特征定量描述；通过储层压裂过程岩石物理弹性参数实验测量、裂缝特征CT成像以及微震监测，定量分析储层压裂过程中岩石结构与岩石物理参数变化特征；综合地震物理模型、地震数值模拟、横波分裂分析和资料应用试验分析，明确页岩气储层地震波传播特征与储层表征机理。项目研究将为我国地质条件页岩气资源评价方法及标准形成提供可靠依据，为页岩气储层地震识别、综合评价及相关新技术开发奠定理论与实验基础，对推动我国页岩气勘探开发具有重要作用。

结合岩石物理与地震技术研究可以实现页岩气储层分布、厚度以及物性、含气性有效预测，并能利用储层各向异性和波场特征等信息表征裂隙发育及应力场分布，实现页岩气开发井轨迹设计。本项目针对页岩气储层岩石物理及其地震响应机理的科学问题开展系统科学的研究，利用电子显微镜与岩石孔隙三维成像等技术实现页岩气储层岩石微结构与孔隙特征定量描述；通过储层压裂过程岩石物理弹性参数实验测量、裂缝特征CT成像以及微震监测，定量分析储层压裂过程中岩石结构与岩石物理参数变化特征；综合地震物理模型、地震数值模拟、横波分裂分析和资料应用试验分析，明确页岩气储层地震波传播特征与储层表征机理。项目在页岩储层微结构与孔隙特征研究、页岩岩石物理实验、建模与数字岩心重建、页岩压裂实验与孔隙流体压力扩散模拟及波场模拟、页岩气储层地震波传播特征物理模拟、数值模拟及波场响应特征分析和页岩气储层表征方法与适应性研究等多个方面取得研究进展，建立了页岩气地震储层表征的岩石物理与地震传播理论基础；研究形成了一套数据库，包括页岩电子显微镜观测数据、岩石物理测量数据、地震物理模型和地震数值模拟数据；研究基于原有设备，建立了一套针对页岩气岩石人工样品制作、CT成像、岩石物理测试和地震物理模拟的实验设备和实验方法，为后期页岩气地球物理技术研究奠定了实验基础；项目基于针对页岩气岩石物理与地震响应机理研究，结合实际油田应用试验，开发了有效的页岩气地震储层表征方法，明确了针对页岩气地球物理技术研发下一步发展方向。项目组成员发表研究学术期刊论文35篇，其中在三大检索刊物上发表33篇，在SEG、EAGE等国内外地球物理年会上发表论文15篇，其中国际会议论文11篇；申请国家专利8项；培养博士研究生9人，硕士研究生19人。项目按照研究计划，完成了项目研究内容，获得了预期研究成果，达到了预期研究目标。