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《盆地火山岩储层地震预测理论与方法》作为盆地火山岩油气藏地震预测的专著，从火山岩储层地质特征、形成机理到地震理论、实验与识别方法进行了详尽的论述，主要适合从事油气勘探地球物理预测理论、方法研究及火山岩油气勘探地震地质研究的人员阅读。
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| 目錄：
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丛书序
前言
第一章 绪论
第一节 盆地火山岩油气藏地球物理研究现状
一、国内外研究现状
二、火山岩油气藏分布特点
三、盆地火山岩油气藏基础研究的重要意义
第二节 火山岩储层与其他储层的差异
一、火山岩与沉积岩的差异
二、火山岩与岩溶型岩的差异
第三节 火山岩储层预测的难点与对策
一、火山岩储层反射地震学研究及预测的难点
二、火山岩储层研究及预测的技术思路与方法
第二章 火山岩储层预测的理论基础
第一节 孔隙型介质的弹性参数
一、弹性模量
二、密度
三、孔隙度
第二节 广义胡克定律
一、应力与应变及其状态描述
二、胡克定律的各向同性弹性体表示
三、胡克定律的各向异性弹性体表示
第三节 地震波的传播特征
一、地震波速度
二、地震波的传播特征
三、AVO和反射率
第四节 常用的岩石物理模型
一、Voigt-Reuss-Hill平均线
二、Kuster-Toks-z模型
三、微分等效介质模型
四、颗粒介质的接触模型和有效模量
五、Wyllie时间平均方程
六、Wood平均（等效）方程
七、Biot-Gassmann方程
第三章 火山岩储层实验岩石物理特征
第一节 岩石样品的实验室弹性参数测定
一、火山岩岩石样品的选择
二、岩石样品的加工制备与常规测量
三、岩石物理参数测量误差讨论
第二节 火山岩的岩石物理特征
一、火山岩样品弹性参数敏感因素分析
二、火山岩弹性参数组合分类
三、火山岩岩性敏感参数分析
四、火山岩储层含流体敏感参数分析
第三节 小结
第四章 火山岩储层测井岩石物理特征
第一节 火山岩测井响应特征
第二节 基于岩石物理分析的横波预测技术
一、横波预测研究
二、估算干岩石体积模量的经验公式
三、干岩石体积模量和剪切模量间的经验公式
四、横波速度预测
五、火山岩横波速度预测实例
第三节 流体置换和岩石物理解释模板
第四节 测井信息的交会图版研究
一、弹性参数区分岩性
二、储层弹性参数敏感性分析
三、流体弹性参数敏感性分析
第五节 小结
第五章 火山岩数字化模型建立与地震波场模拟
第一节 火山岩地质建模
一、火山岩地质模型的设计
二、火山岩地质模型的数字化
第二节 火山岩地震波场正演模拟与地震响应分析
一、复杂介质弹性波场数值模拟理论研究
二、火山机构模型的地震波场正演模拟方法与地震响应分析
三、复杂火山岩地层模型的地震波场正演模拟与响应分析
四、火山岩储层、裂缝和流体的综合特征的地震波场模拟与响应分析
第三节 小结
第六章 火山岩及其储层分布特征与地震识别
第一节 火山岩及其储层发育特征与分布规律
一、区域构造及断裂对火山岩活动的控制作用
二、火山岩岩性与岩相
三、火山岩储集空间
第二节 火山岩地层、机构特征与地震识别
一、火山岩地层特征及旋回、期次
二、火山岩地层分期次地震解释
三、火山岩机构类型、特征与地震识别
第三节 火山岩相的划分及地震特征
一、火山岩相划分
二、火山岩相地震反射特征
第四节 小结
第七章 火山岩储层地震预测
第一节 火山岩储层地震预测思路
一、火山岩储层预测的难点
二、火山岩储层地震预测思路
第二节 火山岩储层地震预测
一、基于地震属性火山岩储层定性预测
二、基于地震叠后反演火山岩储层预测
三、基于地震叠前反演火山岩储层预测
第三节 火山岩储层裂缝特征与地震预测技术
一、火山岩裂缝形成机理
二、火山岩叠后地震裂缝预测技术
三、叠前地震裂缝预测技术
第四节 小结
第八章 火山岩储层预测的井震联合新技术探索
第一节 徐深21-1开发区块概况
第二节 3D-VSP+全方位地面地震资料采集
一、井-地联合地震观测方法技术优势
二、井-地联合地震采集系统设计
第三节 3D-VSP+全方位地面地震资料联合处理
一、零井源距VSP+全方位地面地震资料的处理
二、零井源距VSP、非零井源距VSP和3D-VSP资料的联合处理
三、针对各向异性的地震成像技术
第四节 火山岩储层3D-VSP+全方位地面地震联合预测及应用前景
一、井-地联合解释预测火山岩储层
二、3D-VSP+全方位地面地震联合火山岩预测应用前景
参考文献
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第一章绪论
第一节盆地火山岩油气藏地球物理研究现状
目前，全球主要含油气盆地多数已经进入高勘探成熟期，总的趋势是逐渐向深层和非常规储层发展。火山岩作为盆地早期充填的重要组成部分，火山岩油气藏已在世界20多个国家300余个盆地或区块中被发现。但是，由于火山岩储层成因复杂，分布规律性差，已发现火山岩油气储量只占世界总储量的1%，因此，火山岩油气藏在世界范围内没有引起足够重视，尤其在基础地质研究方面相对薄弱，基本上借鉴常规沉积岩油气藏的研究思路。但是，随着能源需求的不断攀升与石油工程技术的日益进步，尤其是近10年来国家层面组织重大基础研究计划973项目的实施以及中国东部松辽盆地火山岩勘探和西部准噶尔、三塘湖火山岩油气藏勘探的突破，火山岩油气藏必将成为油气资源勘探开发的一个新领域（图1-1）。
图1-1全球火山岩油气显示及火山岩油气田分布图（Schutter，2003，修改）
一、国内外研究现状
1 国外火山岩油气藏研究历程
自1887年在美国加利福尼亚州的圣华金盆地首次发现火山岩油气藏，至今已经过120多年的勘探历程。火山岩油气藏勘探分为三个阶段。
第一阶段（1950年以前）：在浅层勘探其他类型油气藏时偶然发现火山岩油气藏，但未对其进行关注及评价研究。
第二阶段（1950～1970年）：1953年，委内瑞拉勘探并发现了世界上首个火山岩油田——拉帕斯火山岩油田，标志着火山岩油气藏的研究认识上升到一个新的阶段，开始在局部地区进行有目的的火山岩油气藏勘探。
第三阶段（1971年至今）：局部地区进入规模勘探开发阶段。在美国、墨西哥、古巴、委内瑞拉、阿根廷、原苏联、日本、印度尼西亚及越南等国家相继发现了多个火山岩油气藏。其中较著名的有美国亚利桑那州的比聂赫-比肯亚正长岩油气藏，格鲁吉亚的萨姆戈里-帕塔尔祖里凝灰岩油气藏，印度尼西亚的贾蒂巴朗安山岩油气藏，日本的吉井-东柏崎流纹岩油气藏等。作为油气勘探的新领域，火山岩油气藏目前已引起全球石油界学者的普遍关注。
截至目前，国外火山岩研究具有下述特点。
（1）局部发现，研究程度较低。目前全球火山岩油气藏探明储量仅占总储量的1%左右，尚未作为主要领域进行全面勘探及深入研究。有关火山岩油气藏的论著较少，缺乏权威性观点和认识。
2日本对于火山岩储层形成机制研究相对较早且比较深入，但是多为描述性研究。
3各国火山岩勘探方法仅限于宏观寻找火山岩体，主要综合应用重力勘探、磁法勘探、声频磁场法、复合道的振幅、相位及频率分析等技术进行火山岩厚度分布、岩相及物性的研究。
4各个油气公司大多是利用上述勘探技术，从几何形态角度寻找火山口，在其分布区进行钻探，而针对火山岩这种特殊油气藏的地震特征分析和储层预测研究经验较少。
5国外对火山岩成藏进行了初步探讨，认为其成藏主要取决于近油源、有利岩相带及有利裂缝发育区三项因素。
6国外学者更关注现代火山地质研究，目前应用地震资料解释识别火山岩及有利储层仍是世界性难题。
2 国内火山岩油气藏研究历程
国内火山岩油气藏勘探尽管起步较晚，但是投入系统研究较早，在进入21世纪后发展迅猛，目前我国陆上几乎所有的含油气盆地内都发现了火山岩油气藏（图1-2）。自20世纪50年代至今，大致可以分成以下四个阶段。
第一阶段（1950～1990年偶然发现阶段）：1957年在准噶尔盆地西北缘首次发现火山岩油藏。从20世纪70～80年代开始，在渤海湾盆地辽河、济阳等凹陷相继发现火山岩油气藏。
第二阶段（1991～2001年局部勘探——“九五油储”启动实施阶段）：随着地质认识的不断提高和勘探技术的日益进步，20世纪90年代相继在渤海湾发现红山嘴火山岩油藏，在准噶尔盆地的西北缘发现车排子火山岩油藏、石西火山岩油藏，至此，开始对火山岩油气藏开展有针对性的勘探研究。
图1-2中国含油气盆地火山岩分布图（据邹才能，2008）
此阶段也是“陆相油储地球物理理论及三维地质图像成图方法”（简称“九五油储”）启动实施的重要阶段。1998年大庆油田与国家自然科学基金委员会联合资助“九五油储”重大项目，以深层火山岩、砂砾岩等非常规油气储层为主要目标，开展地质、地球物理一体化的研究，提出地质框架模型、地震波场构造模型、综合地球物理场参数模型和地质地球物理填图综合模型的地质地球物理高层次综合的地球物理油储刻画的科学思路。“九五油储”现场实验基地位于大庆油田长垣东部的徐家围子地区，旨在开展针对火山岩非常规油气储集体的各级储量规模及圈闭状况研究，提炼出了以构建“四个模型”为中心的研究流程：初始宏观地质模型、精细构造波场成像模型、综合地球物理模型和地质图像成图。最终针对徐家围子火山岩研究取得了下述重要的成果（李幼铭，2006）。
1建立了徐家围子地区深层三维层序地层框架，应用地球物理方法对火山岩岩相、喷发期次、旋回变化、储层层位和发育规模等进行开拓性研究。
2开展了我国东部火山岩几何形态、尺度规模、内部结构和时空逻辑关系的量化表达，并首次提出我国陆相断陷火山岩油储地球物理模型。
3提出地震波传播的辛几何算法和波场延拓的李群算法，研制成功三维波动方程叠前深度偏移软件，形成一套完整的复杂构造地震波叠前成像理论与技术系列。“油储”联合研究组对徐家围子断陷采集的150km二维地震测线，采用二维波动方程叠前深度偏移辛几何算法软件进行处理，在82测线的深度域剖面上，准确识别出“凹中隆”的内部复杂反射结构和断裂特征及地层接触关系，为大庆徐深1井的部署奠定了坚实的技术基础。
4总结了徐家围子地区不同火山岩地层的测井响应，建立了火山岩地层岩性识别方法。基于QAPF多矿物模型进行储层参数评价和岩石定名，为火山岩气藏的储量计算提供基础数据。
5论证了位场对油气储层的刻画能力，研究发展了填图式位场参数反演、高精度有限差分法MT偏移成像、由MT数据同时反演介质电阻率和磁化率等方法，发展了储层预测的综合地球物理方法。
6针对升平2井区首块经过三维波动方程深度偏移处理和火山岩内部结构处理的研究区，基于模型约束下的火山岩地震波阻抗反演研究方法，实现了火山岩体内部储层的横向预测及火山岩含气范围预测，为认识火山岩复杂结构油气藏进行了开创性探索。
第三阶段（2002～2008年技术应用重大突破阶段——大庆火山岩预测技术探索与实践阶段）：在此期间，松辽盆地、渤海湾盆地和准噶尔盆地等全面开展火山岩油气藏的勘探部署，取得重大进展和突破。2002年以后，我国几乎所有的主要油气盆地内都发现了火山岩油气储层。
此阶段为大庆火山岩预测技术探索与实践阶段。2002年5月7日在松辽盆地徐家围子断陷完钻的徐深1井，钻遇火山岩气层厚度达198m，获得了自然产能53 9×104m3d，无阻流量超百万立方米的高产工业气流。由此发现了东部最大火山岩天然气藏——庆深气田，从而拉开中国火山岩大规模勘探开发的序幕。随着火山岩油气藏勘探开发的不断研究与实践，在三维地震叠前深度偏移、火山岩地层对比、水平切片、相干体及趋势面分析法识别火山岩机构、层序结构约束岩性密度反演预测储层等方面取得了重要技术突破。
1陈树民、张尔华在“九五油储”项目研究的基础上，建立了火山岩地震特征识别和提取方法，形成了适合火山岩复杂结构的小波分频、分频Q补偿、广义S变换方法；陈树民、姜传金等研究了频谱成像解释方法、地震岩性反演方法和相干体、水平切片火山机构异常提取方法，实现了火山岩储层有效识别，经已钻探的40口探井和开发井验证，其火山岩预测的符合率高达90%以上。
2张殿成等2000在松辽盆地汪家屯地区火山岩储层预测中，根据火山岩的地震反射特征（包括顶面反射特征、内部反射结构特征），水平切片上火山岩的反射特征识别火山岩。通过地震岩性地层模拟、地震相解释、合成记录反射特征、瞬时信息特征、储层反演、三维可视化、属性聚类分析、层位综合标定、协调振幅和瞬时振幅等地震技术识别“高波阻抗”火山岩相与“低波阻抗”陆源沉积相。
3陈建文等2000对松辽盆地徐家围子断陷营城组火山岩相和火山机构进行了分析，识别出五种火山岩相和三种火山机构。徐正顺等（2006）总结了火山岩气藏储集层的特征及识别与评价方法。
4王璞珺等2003a，b从储层地质角度将火山岩相划分为五种相和十五种亚相，总结归纳了松辽盆地露头区和钻井取心火山岩不同相、亚相的特征和识别标志，并着重探讨了火山岩相与有利储层之间的关系，使火山岩相研究更加贴近油气藏勘探与开发的实际。唐华风等（2007;2011;2012）根据火山机构的内部结构和构造不随火山锥体形状变化而改变的特征，利用倾角和相干属性识别遭受严重剥蚀的隐伏火山机构。
5陈树民等2011、张尔华等2010通过开展徐家围子6000km2三维地震资料连片叠前时间偏移处理解释，系统开展了盆地演化、深大断裂作用和火山岩时空分布的关系研究，并根据火山活动特征和火山机构的叠置关系，实现了火山口叠合发育区单个火山机构的地震识别。姜传金等（2007;2010a，b）根据井-震联合储层反演和地震衰减属性进行含气性检测，有利储层预测结果与后期钻探成果符合率达到75%，进一步提高了地震资料的解释精度。
6陈树民等2010依托中国石油天然气股份有限公司物探技术攻关项目，从岩石物理、地震处理和解释等方面，进行了系统的研究。在充分应用经过优化处理后的地震道集资料基础上，进行基于岩石物理理论基础的叠前反演研究，以突破火山岩有效储层预测的技术瓶颈。针对徐家围子火山岩地震储层预测的需求，开展岩石物理建模和弹性属性正演研究，应用岩石物理解释模板对地震反演成果进行定量解释，成功雕刻出了火山岩有利储层含气储层在空间上的展布，与实际钻探对应较好，表明叠前同步反演技术在火山岩储层预测中具有较好的应用效果。
上述研究成果的实践应用，使得火山机构符合率达到80%以上，为徐深气田的快速探明发挥了关键作用。
第四阶段（2009年至今深化勘探阶段——国家973项目基础研究与理论创新和技术升华阶段）：松辽盆地、准噶尔盆地和三塘湖盆地均发现了多个亿吨级油气当量的火山岩油气藏，目前已经建成一大批具有一定储量和产量规模的火山岩油气田，逐渐成为油气资源勘探开发的重要接替新领域。随着火山岩油气藏勘探的不断深入，“火山岩岩性圈闭和油气藏的准确地球物理刻画”日益成为勘探研究重点，气田开发也提出识别火山岩有效储层技术迫切要求。同时伴随国内其他盆地火山岩油气藏的相继发现，火山岩储层预测技术如何更具有普遍适用性成为需要迫切解决的重要技术课题。
通过调研表明火山岩岩石物理基础研究及地震响应机理研究薄弱，严重制约了火山岩储层内部结构的刻画和火山岩气藏描述的方法和技术的创新。国家重大基础研究计划973项目“火山岩油气藏的形成机制与分布规律”瞄准国家日益紧张的能源需求，旨在通过火山岩油气成藏模式、形成机理和分布规律等理论研究与实践应用，开拓油气勘探新领域，从而提供大型油气田后备基地。其中火山岩油气地球物理响应特征研究是解决上述重大科学问题的重要技术支撑。由于火山岩成分、成因和分布规律都较沉积岩复杂，导致火山岩地震响应特征十分复杂。因此，设立“火山岩及油气藏地球物理响应和评价技术”课题，通过地质、岩石物理、地球物理等多学科交叉和复合尺度解析研究，以解决火山岩油气藏地球物理响应科学问题和预测技术的创新。
历时五年，在原有火山岩勘探开发技术应用的基础上，开展了大量的基础实验、理论模型试算、实际生产区块的验证等，从理论上搞清了火山岩油气藏的地球物理响应规律，在应用方面形成了火山岩地层、岩性、岩相和储层预测的技术系列，并在勘探实践中见到了明显的效果。中国东部松辽盆地以及西部准噶尔等盆地火山岩油气勘探取得了突破性的进展，形成了三项创新认识：一是细分期次的火山口-近火山口爆发相、广泛分布的基性岩、酸性岩溢流相均可为致密火山岩优质储层；二是岩相和喷发界面、喷发间断期控制的火山岩风化壳致密储层；三是“相面控储、断壳运移、复式聚集”的甜点富集规律。建立了基于细分喷发期次和层控的岩石物理特征的火山机构和火山岩相、岩性地震解释方法，创新
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