编辑推荐
《页岩气地震勘探技术》基于国家自然科学基金委员会-中国石油化工股份有限公司石油化工联合基金资助项目(U1663207)和国家重点基础研究发展计划(973)课题(2014CB239104)联合资助。本书编著者在多年地震勘探技术研究和页岩气领域应用实践的基础上,结合近年来国内外页岩气地球物理技术的应用实例、发展现状和趋势,系统全面地总结提炼页岩气勘探开发中应用的有关地震技术,从基本概念、基本原理、关键技术、发展前沿和应用效果等不同角度介绍页岩气地震勘探技术。
《中国能源新战略——页岩气出版工程》策划于国家《能源发展“十二五”规划》及《页岩气发展规划(2011—2015年)》公布之时,跨越“十二五”到“十三五”,契合新发布的《页岩气发展规划(2016—2020年)》。这套丛书的出版希望能从国家层面为我国能源政策提供决策参考,为我国页岩气的大规模、高质量开发利用提供助推燃料,为中国能源生产与消费革命提供政策舆论支持。
丛书的出版得到了国内页岩气领域专家的支持,丛书编委包括:中国科学院赵鹏大院士、戴金星院士、金之钧院士,中国工程院康玉柱院士、胡文瑞院士推荐作序;张金川教授任丛书主编;张大伟、董宁、董本京任丛书副主编。丛书获国家出版基金年检“优秀”,得到上海市新闻出版专项、上海高校服务国家重大战略出版工程资助。
《页岩气地震勘探技术》一书为《中国能源新战略——页岩气出版工程》第07分册。
内容简介
《页岩气地震勘探技术》从地震采集、处理成像、岩石物理、地震解释与综合预测等方面全面阐述页岩气勘探开发中应用的地震技术,包括页岩气地震数据观测采集、保幅高分辨率处理与偏移成像、全方位各向异性成像与反演一体化、页岩气储层岩石物理建模与分析、页岩层埋深与厚度预测、脆性地震预测、裂缝地震表征、地应力地震预测以及TOC地震预测等技术。
《中国能源新战略——页岩气出版工程》包括页岩气地质理论与勘探评价、页岩气地球物理勘探方法与技术、页岩气开发工程与技术、页岩气技术经济与环境政策等4卷20分册。丛书对页岩气产业链相关理论、方法及技术等进行了全面系统的梳理、阐述与讨论。
作者简介
董宁教授,中国石化石油勘探开发研究院地球物理副总工程师。主持完成过多项重点科技攻关项目,获得国家、省部级科技进步奖6项,曾获全国“三八”红旗手等荣誉称号。
内页插图
目录
第1章 绪论 001
1.1 页岩气成藏特点与勘探开发概况 003
1.1.1 页岩气成藏特点 003
1.1.2 我国页岩气勘探开发概况 005
1.2 页岩气地震勘探技术需求 006
1.2.1 地震勘探技术概述 006
1.2.2 页岩气地震勘探技术面临的挑战 007
1.3 页岩气地震勘探技术进展 011
1.3.1 岩石物理技术 011
1.3.2 地震资料采集技术 012
1.3.3 地震资料处理技术 014
1.3.4 储层地震识别与综合评价技术 014
1.3.5 其他地震勘探技术 023
1.4 页岩气地震勘探技术展望 030
1.4.1 地震岩石物理技术 030
1.4.2 地震资料采集及特殊处理技术 032
1.4.3 各向异性成像与反演一体化技术 033
1.4.4 页岩气“甜点”地震预测技术 033
1.4.5 微地震压裂监测与裂缝综合评估技术 034
参考文献 035
第2章 页岩气地震勘探资料采集技术 041
2.1 页岩气地震勘探采集概述 044
2.1.1 页岩气勘探特点 044
2.1.2 页岩气勘探目标 044
2.1.3 页岩气勘探原则 045
2.1.4 页岩气勘探地震资料采集难点 045
2.2 页岩气地震勘探采集宽(全)方位观测系统设计 047
2.2.1 地震采集要素 047
2.2.2 观测系统定义 053
2.2.3 宽方位观测系统设计 054
2.3 页岩气地震勘探采集参数论证 059
2.3.1 采集参数 059
2.3.2 参数论证方法 060
2.4 提高地震资料品质的激发与接收方法 066
2.4.1 地震地质条件 066
2.4.2 激发条件与方式 070
……
前言/序言
过去的十多年以来,由于钻井和压裂改造技术的进步,泥页岩不仅被认为是传统意义的烃源岩和盖层,也是油气资源的重要储集层,特别是页岩气的开发,俨然可以看作一场新的化石能源革命。地球物理技术在页岩油气勘探开发的各种新技术集成与融合中发挥了不可替代的重要作用,从页岩油气开发核心区选区评价到钻完井设计,从测井识别页岩油气层到随钻测井,从地面三维地震“甜点”评价到微地震压裂裂缝监测,地球物理技术已经融入页岩油气勘探开发的各个阶段,成为页岩油气储层评价和增产改造不可或缺的技术手段。特别是地震勘探技术,在页岩气勘探开发中,能够发挥以下功能。① 了解页岩分布的形态:构造、断裂、埋深、厚度和岩性变化的空间分布等;② 地质“甜点”的预测:TOC、物性、保存条件、含气量、顶底板岩性物性与流体分布等;③ 可压性评价:脆性(矿物成分、岩石力学)、地应力、裂缝尺度和发育程度;④ 压裂监测:微地震压裂监测。由于页岩油气储层的微观复杂性(TOC、三孔隙、极低孔渗、脆性)、非均匀性和强地震各向异性,给宏观尺度地震表征微观储层属性(主要是脆性、裂缝、应力和TOC)带来了极大的挑战性(难度),页岩气地震技术的很多方法技术还在发展和探索中。
为满足广大读者了解和学习页岩气地震勘探技术的需要,本书编著者在多年地震勘探技术研究和页岩气领域应用实践的基础上,结合近年来国内外页岩气地球物理技术的应用实例、发展现状和趋势,系统全面地总结了提炼页岩气勘探开发中应用的有关地震技术,从基本概念、基本原理、关键技术、发展前沿和应用效果等不同角度,编写了一本适用于广大页岩气勘探开发领域的投资者、管理者和技术工作者阅读的技术普及性读物。
本书研究内容基于国家自然科学基金委员会—中国石油化工股份有限公司石油化工联合基金资助项目(U1663207)和国家重点基础研究发展计划(973)课题(2014CB239104)联合资助。
全书共分5章:第1章绪论分析了页岩气勘探开发对地震勘探的技术需求,页岩气地震勘探技术的进展和发展趋势,使读者有一个概括性的了解,其中VSP、井间地震、时移地震和微地震监测等技术将在本丛书其他专著中阐述;第2章页岩气地震勘探资料采集技术是地震勘探技术的基础,从页岩气地震勘探面临的主要问题谈起,阐述观测系统设计、参数论证、提高地震资料品质的激发和接收方法,最后给出实例;第3章页岩气地震勘探资料处理技术是地震勘探技术的关键,阐述了时间域保幅高分辨率预处理技术、叠前偏移成像技术、全方位各向异性成像与反演一体化技术,最后给出应用实例;第4章页岩气储层地震岩石物理技术是页岩气储层地震识别与综合解释的基础,阐述页岩气储层岩石物理性质和力学性质,给出岩石物理建模方法和敏感弹性参数、岩石力学参数、岩石物理分析方法;第5章页岩气储层地震识别与综合预测技术是页岩气地震技术的核心,从勘探与开发不同角度,系统阐述了地震方法技术与应用,包括常规解释与叠后反演页岩气储层厚度与埋深预测技术、地震叠前弹性参数反演脆性预测技术、地震叠前叠后多尺度裂缝预测技术、地震叠前弹性参数反演地应力预测技术、页岩气储层TOC地震预测技术等。
本书编写力求做到:针对页岩气特点,基础、全面又体现出技术特色与发展前沿,既能体现技术性,又具有实用性。
本书由董宁、刘喜武主持编写,各章节的主要执笔人如下:第1章,董宁、刘喜武、刘宇巍;第2章,刘喜武、刘宇巍;第3章,刘喜武、刘志远;第4章,刘喜武;第5章,董宁、刘喜武、霍志周、刘宇巍、周刚、刘志远。全书由董宁、刘喜武统稿定稿。
本书编写过程中,得到中国石化石油勘探开发研究院、中国石化江汉油田、中国地质大学(北京)、中国石油大学(华东)、中国石油大学(北京)、中国科学院地质与地球物理研究所等单位的大力支持和帮助,在此一并表示衷心的感谢。
感谢华东理工大学出版社的编辑同志的耐心和卓有成效的工作,使本书得以出版。
由于编著者水平有限,错误和不妥之处敬请批评指正。
好的,以下是一本关于海洋工程结构物与流体动力学相互作用的图书简介,旨在详细介绍该领域的核心内容,同时完全避开您提及的“页岩气地震勘探技术”相关主题。 --- 海洋工程结构物与流体动力学相互作用:前沿理论、数值模拟与工程应用 图书概述 本书深入探讨了海洋工程领域中一个至关重要且极具挑战性的交叉学科——海洋工程结构物与流体的动力学耦合作用。随着人类对海洋资源开发需求的日益增长,从深水油气平台、大型海洋风力发电基础到跨海通道结构,其设计、建造与服役安全越来越依赖于对复杂流场与结构响应之间相互作用的精确理解和预测。本书系统梳理了该领域的基础理论、先进的数值模拟方法,并结合大量的工程实例,为海洋工程、土木工程、流体力学及船舶与海洋工程等专业的研究人员、工程师及高级学生提供了一部全面且实用的参考著作。 全书结构严谨,内容涵盖了从基本流体力学原理在海洋环境下的应用,到先进的耦合分析技术,最终聚焦于实际工程中的关键问题,旨在提升读者对海洋环境下结构物可靠性与耐久性的认知水平。 --- 第一部分:海洋环境载荷与流体力学基础 本部分奠定理解流固耦合问题的理论基础,重点分析作用于海洋结构物上的各种自然载荷及其机理。 第一章:海洋环境参数与载荷特性 详细介绍了海洋工程结构物所面临的主要环境因素,包括风场、波浪场和海流场的统计特性与空间分布。重点阐述了不规则波浪谱(如JONSWAP、Pierson-Moskowitz谱)的建立及其在时域和频域内的应用。深入分析了风致载荷、波致载荷(包括绕射波、绕射波与透射波)和海流拖曳力在不同水深条件下的计算方法。讨论了极端环境载荷的评估标准,如100年重现期和1000年重现期事件的定义与建模。 第二章:经典流体力学与水动力学基础 回顾并深化了粘性流体动力学的基础理论,包括纳维-斯托克斯(Navier-Stokes, N-S)方程的推导与简化。针对海洋结构物周围的流动,重点讲解了边界层理论、分离流现象及其对结构物水动力系数的影响。详细分析了绕流体绕物体时产生的涡街脱落(Karman Vortex Street)现象及其对结构物疲劳寿命的潜在威胁。引入了势流理论在计算非粘性、不可压缩流体中物体运动时的应用,特别是围绕物体运动的格林函数法和边界元法(BEM)的基础。 第三章:结构动力学响应理论 本章聚焦于海洋工程结构物自身的动力学特性。系统介绍了单自由度、多自由度系统的自由振动与强迫振动分析。深入探讨了海洋平台、导管架、浮式结构(FPSO、TLP)的模态分析方法,包括质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的建立。详细阐述了随机激励下的结构响应分析方法,如谱密度函数法在计算均方根响应中的应用,以及阻尼形式(如瑞利阻尼、模态阻尼)对结构响应峰值的影响。 --- 第二部分:流固耦合作用机理与分析方法 本部分是全书的核心,旨在解析流体与结构相互作用的物理机制,并介绍当前最先进的数值模拟技术。 第四章:水动力作用的线性化模型 详细介绍了描述流体与结构相互作用的经典线性模型,特别是针对浮体的附加质量和辐射阻尼概念。通过势流理论,推导了Green-Stelling理论在计算作用于运动物体上的流体动压力(如波浪激振力)中的应用。重点讨论了流体惯性对结构固有频率和阻尼特性的影响,包括浅水效应和有限水域效应对这些水动力参数的修正。 第五章:非线性水动力与绕射效应 超越线性化的限制,本章探讨了在极端海况下或结构几何形态复杂时必须考虑的非线性效应。这包括:大变形浮体的流固耦合、非线性波浪作用下的载荷计算(如高阶波理论的应用),以及强非线性绕流体中产生的力,特别是针对钝体结构物(如导管架腿管)的局部冲刷与湍流分离效应。引入了基于动量守恒的更精确的载荷计算模型。 第六章:流固耦合(FSI)的数值模拟技术 本书花费大量篇幅介绍当前主流的数值模拟方法,以实现高精度的流固耦合分析。 1. 分离式(Partitioned)耦合方法:详细阐述了时间步长的选择、信息传递机制(如单向、双向耦合)以及迭代策略。对比了如Picard迭代和Newton-Raphson迭代在提高收敛性方面的优劣。 2. 整体式(Monolithic)耦合方法:介绍了将N-S方程与结构运动方程合并求解的数值框架,尤其适用于需要精确捕捉界面应力分布的强耦合问题。 3. 计算流体力学(CFD)的应用:重点介绍基于有限体积法(FVM)求解N-S方程的商用软件(如OpenFOAM, ANSYS Fluent)在模拟复杂湍流和流体分离方面的能力。 4. 有限元法(FEM)在结构分析中的应用:讨论了结构网格变形处理技术(如ALE算法)在处理剧烈流固界面运动时的关键性。 第七章:湍流模型在海洋流固耦合中的应用 海洋环境中的水流普遍表现为强湍流。本章聚焦于如何选择和实施合适的湍流模型来准确模拟流固边界处的应力与压力脉动。深入比较了雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)模型(如$k-epsilon$, $k-omega$ SST模型)与大涡模拟(LES)在预测结构物疲劳载荷方面的适用性与计算成本的权衡。特别分析了湍流脉动对结构物疲劳损伤累积速率的放大效应。 --- 第三部分:工程应用与关键挑战 本部分将理论与方法论应用于具体的工程案例,并展望未来研究方向。 第八章:固定式与浮式平台耦合分析实例 详细分析了固定式导管架平台在深水大浪条件下的动力响应,包括管桩与海底土体的相互作用(Pushover分析与动力反馈)。针对浮式生产储油卸装置(FPSO),重点阐述了系泊系统的水动力耦合分析,包括系泊缆索的非线性柔性动力学与浮体运动的耦合,以及在极端台风作用下保持系泊系统安全性的设计准则。 第九章:新型海洋结构物的流固耦合挑战 探讨了新兴海洋工程结构面临的独特流固耦合问题。例如,漂浮式海上风力发电机组的运动与塔筒、叶片的空气动力-水动力-结构耦合分析;海洋立管系统的涡激振动(VIV)抑制技术与柔性管线动力学分析;以及深海采矿设备在强流场中的定位与运动控制问题。 第十章:疲劳、腐蚀与服役安全评估 流固耦合分析的最终目标是确保结构物的长期安全。本章将流体力学计算结果(如应力谱)与材料科学相结合,详细介绍疲劳损伤累积的预测模型(如Miner准则)。讨论了海洋环境中的电化学腐蚀与疲劳的耦合作用(腐蚀疲劳),以及如何利用高保真FSI模拟结果来优化结构设计,延长海洋工程结构物的使用寿命,降低全生命周期成本。 --- 读者对象 本书适合于从事海洋工程、土木工程、航空航天工程结构动力学、水利工程以及相关领域的高级本科生、研究生、科研人员以及结构设计、水动力分析工程师。 ---