基于多尺度随机建模的潜山裂缝储层预测技术

桩海潜山演化历史长、地层结构破碎、埋藏深,加之碳酸盐岩裂缝型储层自身的特点,岩石物理性质呈跳跃性变化,储集体形态变化也较剧烈,地震以杂乱发射为主,有效储层预测难度大。在混合型自相关函数的基础上,通过引入方向因子发展成新的矢量自相关函数,使产生的随机介质具有一定的方向性,在此基础上采用阈值截取法,结合研究区实际钻井、地震资料及测井解释结果来给定缝洞发育的长、短半轴及局部发育密度构造,建立符合研究区实际地层结构的叠加型双孔介质模型,采用非均匀介质地震波场正演模拟技术,研究了不同参数情况下潜山储层的地震响应特征。正演模拟结果表明:研究区下古生界裂缝储层发育尺度越大、发育密度越高、充填速度及发育角度越小,对应地震剖面上异强反射能量越强,这为潜山裂缝储层的波场特征识别及预测提供了依据。基于此,融合研究区裂缝储层敏感的倾角及能量类属性,有效预测了桩海潜山下古生界裂缝储层的平面分布特征,为下一步研究区潜山油气的勘探提供了技术支撑。     

层状介质二维井间电磁成像

根据分层介质中波的传播规律,利用均匀介质中的三维张量格林函数推导出二维情况下分层介质的张量格林函数,它是一个对kx的一维Sommerfeld积分。准确求取这一积分后,可以方便地利用迭代等方法反演出井间的电导率。给出了利用上行波和下行波方式表达的界面反射和折射张量函数及其各分量。通过积分方程方法对埋置于有8个分层的两个垂直方向电导率异常体模型进行了计算,反演结果与原模型基本吻合,有效地实现了层状介质中二维井间电磁成像。     

层状介质中三维物体重构的对比源反演算法

对比源反演(CSI)算法将反演问题转化为求解成本泛函的极小值问题,从而形成重构对比源和对比度的迭代序列.开发了一种三维CSI算法对层状介质中的三维物体进行重构,该算法是对二维对比源反演算法的推广.该算法无须正演计算,亦无须人为地选择正则化参数,反演过程更稳定.CSI的每一次迭代过程均采用快速Fourier变换技术计算并矢Green函数算子及其共轭算子,确保了该算法在三维层状介质情况下的高效率.复杂模型的反演结果说明,CSI算法对重构层状介质中的任意三维异常体是非常有效的.     

层状介质中三维物体重构的对比源反演算法

对比源反演（CSI）算法将反演问题转化为求解成本泛函的极小值问题,从而形成重构对比源和对比度的迭代序列。开发了一种三维CSI算法对层状介质中的三维物体进行重构,该算法是对二维对比源反演算法的推广。该算法无须正演计算,亦无须人为地选择正则化参数,反演过程更稳定。CSI的每一次迭代过程均采用快速Fourier变换技术计算并矢Green函数算子及其共轭算子,确保了该算法在三维层状介质情况下的高效率。复杂模型的反演结果说明,CSI算法对重构层状介质中的任意三维异常体是非常有效的。     

多孔介质中固体体积分数与颗粒尺度对流体绝对渗透率的影响

多孔介质渗透率是影响流体流动的重要因素,对多孔介质渗透率的研究在油气开采、地下水文学等工程技术领域具有实际的应用价值。本文通过在立方体空间中随机填充球形固体颗粒生成不同固体体积分数和颗粒半径的三维多孔介质数值模型。利用格子玻尔兹曼法模拟流体在这些模型中的流动并计算得到不同固体体积分数和颗粒半径下多孔介质模型的渗透率,分析了多孔介质中固体颗粒半径和体积分数对渗透率的影响,并通过数据拟合得到了渗透率关于固体颗粒半径和体积分数的函数关系。通过与二维多孔介质中渗透率关于孔隙率和固体颗粒粒径的函数关系对比,发现在三维多孔介质中,渗透率与固体体积分数和粒径之间具有与二维情况下类似的幂律指数关系。     

层状介质二维井间电磁成像

根据分层介质中波的传播规律，利用均匀介质中的三维张量格林函数推导出二维情况下分层介质的张量格林函数，它是一个对kx的一维Sommefield积分。准确求取这一积分后，可以方便地利用迭代等方法反演出井间的电导率。给出了利用上行波和下行波方式表达的界面反射和折射张量函数及其各分量。通过积分方程方法对埋置于有8个分层的两个垂直方向电导率异常体模型进行了计算，反演结果与原模型基本吻合，有效地实现了层状介质中二维井间电磁成像。     

随机孔隙介质中地震波衰减分析

地震波在岩石中传播衰减问题一直是研究的热点之一,目前的岩石孔隙介质模型都无法全面解释地震波在岩石中的强衰减现象.根据Biot孔隙弹性理论和一般随机过程理论设计了随机孔隙介质模型来研究地震波在复杂地层岩石中的传播规律.为确保模型与地球浅层的岩石实际状况相符,模型中岩石的晶粒密度、孔隙度、渗透率与骨架模量均被设置为空间随机分布的参数,在仅考虑一种流体浸润的情况下,对随机孔隙介质进行了地震波的数值模拟.并采用两种衰减估量方法（时间域的振幅衰减法和频率域的谱比法）对波场中虚拟检波器的合成记录进行了衰减估算,给出了基于不同方法得到的两种快纵波衰减的逆品质因子.将随机孔隙介质中快纵波衰减结果与均匀孔隙介质的快纵波衰减结果对比,结果显示：均匀孔隙结构中的地震波衰减远低于随机孔隙结构,而且,在随机孔隙结构中若不均匀程度提高,则地震波的衰减会进一步加强,当不均匀程度达到σ=0.15时,快纵波的衰减因子与实际观测的经验值符合.由于数值实验的中心频率（50Hz）位于地震频段,因此我们的结果无疑进一步证实了不均匀孔隙结构是中、低频段地震波在实际地层发生强衰减的重要原因之一.     

运用极值搜索法模拟地震勘探中的二维随机溶洞介质

缝洞型储层是一种很重要的油气储层,但其非均质性很强,目前的随机介质理论已经无法描述缝洞型介质,需要进一步发展缝洞介质建模理论。首先给出了极值搜索法建立二维随机溶洞介质的基本理论;其次,以目前常用的4种随机介质为基础,运用极值搜索法构造了4种二维随机溶洞介质模型;最后,以高斯型随机介质为例,通过建立几种二维随机溶洞介质模型来讨论自相关长度、孔隙度、分区边长对模型的影响。模拟的结果表明,通过选择不同的参数,极值搜索法可以更加方便、灵活、完整地模拟复杂溶洞介质模型。针对渤海某地区浊积扇非均质性强的特点,利用极值搜索法建立了随机溶洞介质,对浊积扇的非均质性进行精细刻画。正演模拟结果表明,浊积扇地震剖面上的反射特征与物源的距离关系密切,从而为浊积扇的识别提供了一定的参考依据。     

基于支持向量机的顾北煤矿北一矿区三维地质模型构建

三维地质模型是表征地下地层分布和地质构造的有力工具,可以简单有效的帮助地质解译和空间分析工作,但由于传统三维地质建模方法建模过程复杂、人为干扰影响大,非专业人士短时间内很难掌握并且建模质量难以保证。为满足矿山智能开采对高精度地质模型的需求,提高三维地质建模与可视化的高效性和直观性,提出一种基于支持向量机的三维地质建模方法,将地质体划分为大小均匀的栅格单元,根据栅格单元的属性类别构建三维地质体模型,并使用基于RBF核函数的支持向量机分类器对顾北煤矿北一矿区进行了实例验证,将模型进行开挖显示,与实际钻孔数据构建的地质剖面图进行对比,结果表明,该方法具有很大的适用性,并且可以很好的处理尖灭地层,建模效率以及准确率较高。     

基于地震属性建模的数值模拟及其应用

为了解决花岗岩潜山储层内部结构复杂、非均质性强、在数值模拟建模过程中模型参数填充误差大的问题,本文提出了一种基于地震属性建模的数值模拟技术.该技术首先优选地震属性建立储层模型;然后采用波动方程的数值模拟方法对模型进行“正演+偏移”计算,并对比分析模拟得到的偏移剖面与原始地震剖面,逐步修正观测系统参数,直至两者的主要特征一致;最后,结合其他地震属性(如裂缝检测属性),综合分析目的层的地震响应特征.对渤海某区花岗岩储层的数值模拟结果表明,该方法有效地刻画了花岗岩“溶蚀孔隙+高角度裂缝”所形成的“率珠状”反射特征,为该区后续的勘探研究奠定了基础.利用本文提出的方法综合分析储层结构的地震波场特征是一种可行的方法,该方法除了应用于花岗岩储层的数值模拟外,还可以应用于其他复杂储层的数值模拟.     

二维粘弹介质五点八阶超紧致有限差分声波方程数值模拟

本文首次将五点八阶超紧致有限差分格式(CCD8)用于粘弹介质声波方程的数值模拟中。此文根据泰勒级数展开粘滞声波方程,建立了位移场时间二阶离散格式,将CCD8用于对位移场空间导数的求取。然后,对CCD8格式进行稳定性研究,频散的压制效果对比分析,及截断误差对比。将CCD8格式运用于均匀介质模型以及水平层状介质模型中进行数值模拟,最后运用于对Marmousi模型的数值模拟中。研究结果表明：(1)CCD8与普通八阶紧致差分相比,具有更小的截断误差、更高的模拟精度以及低数值频散的优势;(2)CCD8具有较高稳定性;(3)采用完全匹配层(PML)对人工边界进行处理后对均匀介质、含有层状介质以及Marmousi模型进行粘弹声波方程的数值模拟,发现模拟效果不错,从而验证了方法的实用性和有效。     

基于VTK和QT的层状地质体三维建模及可视化研究

地质体三维可视化是科学计算可视化研究领域的重要分支。如何把地下无法透视的构造信息,进行三维可视化,一直是地学领域的热点和难点之一。基于此,针对层状地质体的结构特征和三维建模方法进行了研究,在此基础上运用开源可视化工具包(VTK)和应用程序开发框架QT,完成对层状地质体的三维建模及可视化。最后结合兴城深部探测野外示范与实验基地的实际地震勘探数据,实现了对该区域的地质模型构建及立体展示。实践表明,使用VTK和QT作为层状地质体三维可视化的开发工具是可行的,完成了该区域6个地层地质体三维建模以及结合地震数据的综合三维可视化。     

序贯指示模拟法夹层模型建立

油田开发后期,夹层对剩余油分布有着重要影响。为搞清沙二段1-3 砂层组夹层空间分布状况,在对其岩
性、物性和电性特征精细描述的基础上,利用随机模拟中的序贯指示模拟方法,选择不同变差函数长、短变程建立夹层
的三维空间分布模型,之后在同一长、短变程下采用不同随机种子建立夹层的三维空间分布模型。最后对所有模型进
行检验,优选出各项指标预测值与实际值最为接近的夹层模型。沙二段1-3 砂层组夹层最终建模结果表明：在相同
随机种子下,过大或过小的长、短变程都会导致模拟结果的不连续,降低模拟结果的精确度;在井网较密的情况下,在
同一长、短变程下,不同随机种子对模拟结果的影响极其微小。沙二段1-3 砂层组夹层模型的建立对其空间分布状
况落实具有重要的现实意义。     

基于序贯高斯模拟法的水利工程坝址区速度建模

水利工程坝址的选取不仅关系着安全性,也影响着后期的投入使用以及稳定运行。通常坝址区选择需要对区域的速度和岩性进行分析,其中高精度的速度建模至关重要。针对水利坝址选取,提出了一种地震信息约束的地质统计学建模方法对坝址区进行高精度速度建模,在此基础上分析坝址选取的安全性及合理性。通过地质统计学理论,分析坝址区速度的区域变异性,利用地震层位的横向信息以及测井资料的纵向信息联合进行序贯高斯模拟,从而建立速度模型,建模结果更加符合实际情况,能有效反映速度的空间分布情况。最后通过建立的速度模型合成地震记录,与实际地震记录相对比,吻合程度较高,表明建立的模型能反映坝址区的速度分布情况,能基于此圈定出有利于修建坝址的区域,验证了方法的可行性。     

电导率连续变化大地电磁无网格法数值模拟

针对地下空间目标体多为电性参数连续变化且分布形态复杂等特点,结合无网格法物性参数加载方便、计算精度较高、自适应分析便利等优势,基于径向基函数构造了连续导电模型下的形函数,推导了等价线性方程组,进行了电导率连续变化的二维大地电磁数值模拟,给出了形状参数最优值.通过电导率连续变化的水平层状模型验证了算法的正确性,计算结果均方根相对误差不超过0.36%,精度优于有限元法.讨论了电导率连续变化的水平模型与均匀分块模型的电磁响应差异,对连续变化的地堑模型和不同倾斜角度下油藏注水模型进行了数值模拟.研究表明:连续变化模型和均匀分块模型差异明显,在实际反演解释中采用连续变化模型有利于提高反演的精度;TM模式的观测方式对于异常体的倾斜分布具有更好的分辨能力;无网格法避免了复杂的模型输入和网格的生成,更适合计算电性参数连续变化和复杂分布的异常体响应,将成为复杂电性和分布形态下电磁探测高精度数值模拟新方法.     

三维固流耦合相似模拟理论与方法

从固流耦合的理论出发，通过建立的三维固流耦合数学模型，运用相似理论推导了三维固流耦合作用下的相似模拟准则。并通过大量相似材料配制试件的力学与渗透特性的实验，主要是其强度、渗透性、隔水性等，得出了几种典型的隔水层与含水层的相似材料配比，为今后真实再现工程实际中的固流耦合问题的研究提供模拟的理论依据及材料配比，同时介绍了作者单位研制的大型三维固流耦合相似模拟实验设备及其测试系统。     

碳酸盐岩小缝洞群储集体地震表征方法研究

塔里木盆地北部奥陶系储层为碳酸盐岩岩溶缝洞型储集体,储集空间尺度差异和结构变化大,非均质性强。随着勘探开发的不断深入,开发目标由大尺度溶洞向小尺度缝洞、孔洞集合体转移,以杂乱反射、连续波谷反射等地震反射特征为主的该类储集体的有效识别和精细表征是油田持续增储上产的关键。基于地震数值模型和物理模型模拟,针对小尺度缝洞储集体开展了多种地震表征方法的试算与地震属性敏感性分析;对于杂乱弱反射小尺度缝洞体,利用振幅曲率横向变化率属性能够较好地反映该类型缝洞储集体的空间展布;针对小尺度溶孔、裂缝型储集体,利用反射强度调谐累计频率衰减属性能较有效刻画储集体的边界轮廓。实际资料的预测结果与实钻井特征、成像测井资料相吻合,验证了小尺度缝洞储集体表征方法的有效性。     

采用Matlab的六自由度机器人三维运动学仿真

对SA1400型六自由度工业机器人进行三维的运动学建模与仿真,建立机器人的正逆运动学方程,并得到正逆解.为验证方程及所求解的正确性,首先,使用Solidworks建立机器人各个部件三维模型;然后,用Matlab将所求得的正逆解编写为程序,导入机器人各部件,利用Matlab的三维绘图功能,以显示机器人的三维模型,并对机器人按轨迹运动的过程进行动态仿真,记录运动过程中机器人各关节角度值的变化,提示求解得到的不合理角度值和奇异点.结果表明:仿真过程较真实地模拟了实际机器人的运动情况,仿真结果达到预期目标,证明根     

基于压缩感知的地震观测系统设计及数据重建

在陆上油田,受地表障碍物限制,常规的基于规则采样理论的地震数据采集越来越难以实现,同时为了解决越来越复杂的地质问题,需要更密集的空间采样,造成地震勘探成本急剧上升。为了适应复杂的地表条件和节省勘探成本,本文研究基于压缩感知理论设计随机地震观测系统,利用高维空间低秩约束算法完成随机地震数据的高密度规则化重建,通过理论模型对方法进行了验证,结果表明在同样采样密度下,该方法能获得比规则采样更好的成像效果,为当前东部老油区的高效高密度地震勘探探索一条新途径。