页岩气可改造性叠前地震AVO反演预测方法研究

Considering the effect of heterogeneity and anisotropy of shale gas and focusing on the seismic forecasting of alterability of shale gas, the model parameterization method of shale gas is initially studied by taking the heterogeneous shale gas as the superposition of perturbed elastic and anisotropic parameters with the homogeneous background elastic parameters, and the relationships between formation brittleness and stress with elastic and anisotropic parameters are further established with the guide of rock physics model. And then, we plan to formulate the analytic solution of seismic scattering wave and azimuthal AVO forward equations by taking the seismic wavefield of the shale as the superposition of homogeneous background wavefield, elastic perturbed wavefield and anisotropic perturbed wavefield. Finally, with rock physics relationship as prior information, considering the influence of seismic wavelet, we plan to develop the iterative perturbed inversion method under Bayesian theory with pre-stack azimuthal seismic data. With the relationships between formation brittleness and stress with elastic and anisotropic parameters, the formation brittleness and stress are predicted to guide the evaluation of the alterability of shale gas.

针对页岩气储层非均匀、各向异性等特征，聚焦非均匀页岩气储层可改造性地震反演预测这一关键科学问题，将非均匀页岩气储层作为均匀背景介质与弹性模量扰动、各向异性扰动的叠加，研究非均匀页岩气储层模型参数化方法；结合岩石力学理论，建立脆性及地应力与弹性模量、各向异性参数间量化关系。从地震波散射理论出发，将页岩气储层地震波场作为均匀背景波场与弹性、各向异性等扰动波场的叠加，利用微扰理论和稳相法，研究非均匀页岩气储层地震波散射正问题解析方法，推导非均匀页岩气储层地震波散射系数及AVO正演方程。结合裂缝发育方向和岩石物理先验信息，利用方位地震资料，在贝叶斯反演框架下，研究页岩气储层弹性模量及各向异性参数非均质反演方法，根据脆性及地应力与弹性模量、各向异性参数间量化关系，形成以先反演获取扰动参数，后与背景叠加为特色的非均匀页岩气储层脆性及地应力逐级扰动地震反演预测方法，指导非均匀页岩气储层可压裂性评价。

随着油气勘探深入细化和能源需求加大，以非均匀页岩气储层等为代表的非常规油气储层逐渐成为油气勘探开发的重要目标。针对非均匀页岩气储层裂缝发育、各向异性、分布不均匀等特征，需要进一步利用地震数据方位信息和叠前地震AVO反演方法预测地层脆性、地应力等表征储层可改造性的特征参数。然而，现阶段针对非均匀页岩气储层及可改造性参数化方法，地震波正问题解析方法和叠前地震反演方法研究工作相对不足，脆性及地应力模型参数化方法有待进一步深化，正问题与反问题欠缺地震岩石物理基础的指导以及对介质非均匀、各向异性等特征的考虑。. 本项目以非均匀页岩气储层为研究对象，将非均匀页岩气储层作为均匀背景介质与弹性模量扰动、各向异性扰动的叠加，主要研究内容包括：（1）通过考虑页岩气储层各向异性等特征，结合岩石力学理论，研究了脆性及地应力与弹性模量、各向异性参数间的量化关系，在地震岩石物理指导下，提出了非均匀页岩气储层模型参数化方法；（2）从地震波散射理论出发，将页岩气储层地震波场作为均匀背景波场与弹性、各向异性等扰动波场的叠加，提出了非均匀页岩气储层地震波散射系数方程建立方法；（3）结合裂缝发育方向和岩石物理先验信息，利用方位地震资料，在贝叶斯反演框架下，发展了页岩气储层弹性模量及各向异性参数非均质反演方法。最终，通过脆性及地应力与弹性模量、各向异性参数间量化关系，预测了页岩气储层脆性及地应力，指导了页岩气储层可改造性评价。. 本项目考虑了非均匀页岩气储层非均匀及各向异性等特征，在地震岩石物理指导下，开展了非均匀页岩气储层可改造性地震反演预测方法研究，提高了页岩气储层可改造性评价精度，对指导页岩气高效勘探开发具有重要的理论意义和实际应用价值。