AVO技術(shù)在致密砂巖氣藏預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

王錫文 （中石化中原油田分公司物探研究院，河南 濮陽(yáng)457001）

AVO技術(shù)是利用振幅隨炮檢距變化規(guī)律來(lái)獲得地下地層巖性及其孔隙流體性質(zhì)，從而直接預(yù)測(cè)油氣和估計(jì)巖性參數(shù)的一項(xiàng)技術(shù)[1，2]。鄂爾多斯盆地Z地區(qū)上古生界下二疊統(tǒng)山西組 （P1sx）含氣砂巖主要屬湖相三角洲平原分流河道沉積，是一種低孔低滲巖性氣藏。常規(guī)的處理解釋技術(shù)很難有效地識(shí)別含氣砂巖。為此，筆者根據(jù)該區(qū)沉積相和構(gòu)造特征等地質(zhì)研究成果和不同巖性泊松比差異所形成的AVO特征響應(yīng)，識(shí)別出有利的含氣砂巖，取得了較好的效果。

1 AVO預(yù)處理

AVO技術(shù)利用反射振幅隨炮檢距的變化特征進(jìn)行油氣檢測(cè)和油藏描述，疊前道集的振幅相對(duì)關(guān)系正確與否直接影響到分析的精度和正確性，任何與炮檢距有關(guān)的錯(cuò)誤振幅信息都會(huì)引起巖性分析和解釋的失敗。要從地震資料中得到與巖性、含油氣性有關(guān)的信息，必須保證疊前地震道集中反射振幅盡可能少地受非地質(zhì)因素的影響。因此，正確恢復(fù)反射振幅，特別是與炮檢距有關(guān)的振幅損失是AVO技術(shù)的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行地震油氣檢測(cè)的關(guān)鍵。

在AVO預(yù)處理階段，通過(guò)球面擴(kuò)散振幅補(bǔ)償和地表一致性振幅補(bǔ)償，較好地消除了地震波傳播中幾何擴(kuò)散、激發(fā)因素、接收因素等對(duì)振幅的影響，振幅特征可以滿足構(gòu)造成像和疊后振幅屬性研究的需要；通過(guò)疊前、疊后噪聲衰減有效地壓制了噪聲干擾，提高了地震資料信噪比；通過(guò)高精度靜校正和速度分析的迭代，較好地解決了長(zhǎng)短波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題，這些都為開(kāi)展AVO分析打下了良好的基礎(chǔ)。然而，研究區(qū)巖石壓實(shí)程度較高、巖層較薄并發(fā)育有煤層和碳酸鹽巖等特殊巖性，AVO響應(yīng)較為復(fù)雜，氣層反射信號(hào)的AVO特征較弱。為了確保后續(xù)AVO分析的可靠性，對(duì)常規(guī)處理之后的地震資料進(jìn)行了更精細(xì)的AVO預(yù)處理，主要包括：剩余振幅補(bǔ)償、疊前時(shí)間偏移、超道集和剩余時(shí)差校正。

在經(jīng)過(guò)各項(xiàng)預(yù)處理之后的道集具有共反射點(diǎn)、相對(duì)高信噪比的特點(diǎn)，為后續(xù)的AVO分析打下了良好的基礎(chǔ)。

2 AVO正演模型分析

AVO正演模型分析是應(yīng)用AVO技術(shù)進(jìn)行烴類檢測(cè)的基礎(chǔ)，在AVO技術(shù)中占有很重要的位置。利用AVO正演模型可以研究主要目的層AVO曲線的類型，建立地層組合和典型含油氣地層的AVO特征圖集，從而有效地開(kāi)展AVO處理和解釋工作。

結(jié)合該區(qū)氣層特征，主要針對(duì)下二疊統(tǒng)山西組底部山2段 （P1sx2）和本溪組 （P1bx）地層進(jìn)行了致密砂巖、含氣滲透性砂巖及特殊巖性體的AVO特征分析[3～7]，建立了相應(yīng)的AVO檢測(cè)標(biāo)志，為在實(shí)際地震記錄中識(shí)別氣層打下了基礎(chǔ)。

2.1 山2段 （P1sx2）含氣砂巖AVO特征分析

圖1顯示了Y133井的AVO響應(yīng)，可以看到，含氣砂巖的反射信號(hào)與相鄰的煤層和碳酸鹽巖反射完全調(diào)諧在一起。經(jīng)分析砂巖附近的一個(gè)正相位 （a1）和一個(gè)負(fù)相位 （a2），調(diào)諧后信號(hào)的特征表現(xiàn)為波谷和波峰的振幅絕對(duì)值隨炮檢距增加都呈現(xiàn)出增強(qiáng)的趨勢(shì)。

圖1 Y133井P1sx2AVO正演模型分析 （箭頭所指為含氣砂巖）

為了分析含氣砂巖對(duì)振幅特征的影響，以實(shí)測(cè)砂巖縱波速度代表中等含氣砂巖的速度，對(duì)圖1中箭頭指示的砂巖 （厚度為6.2m）進(jìn)行流體替換，分別求取致密干砂巖和高滲透性氣砂巖的縱波速度，并進(jìn)行了AVO正演模擬分析 （圖2）。

圖2 Y133井P1sx2砂巖 （圖1中箭頭所指）流體替換AVO響應(yīng)特征

由圖2可見(jiàn)，無(wú)論何種砂巖類型，其附近的正相位和負(fù)相位振幅絕對(duì)值都隨炮檢距的增加而增加，但3種砂巖響應(yīng)的正相位 （a1）變化特征基本一致，而負(fù)相位 （a2）的振幅變化特征存在不同，即隨著炮檢距的增加，含氣性好的砂巖負(fù)相位絕對(duì)值的增加更快一些。在AVO屬性里，可描述為負(fù)相位的AVO梯度存在差異，含氣性越好，AVO梯度絕對(duì)值越大。這為在地震資料中利用AVO現(xiàn)象檢測(cè)P1sx2的有利氣層提供了重要依據(jù)。

2.2 P1bx含氣砂巖AVO特征分析

圖3為Y133井P1bx的AVO響應(yīng)，同樣可以看到，含氣砂巖的反射信號(hào)與相鄰的煤層和碳酸鹽巖反射完全調(diào)諧在一起。經(jīng)分析砂巖附近的一個(gè)正相位 （a1）和一個(gè)負(fù)相位 （a2），調(diào)諧后信號(hào)的特征表現(xiàn)為波谷的振幅絕對(duì)值隨著炮檢距增加呈現(xiàn)出增強(qiáng)的趨勢(shì) （圖4（b）），而波峰變化不大。

采用同樣的方法對(duì)圖3中指示的砂巖 （厚度為3.1m）進(jìn)行流體替換和AVO正演模擬分析 （結(jié)果見(jiàn)圖4）。由圖4可見(jiàn)，對(duì)兩種砂巖類型而言，其附近的正相位振幅隨炮檢距的增加而增加，負(fù)相位振幅絕對(duì)值都隨炮檢距的增加而減??；兩種砂巖響應(yīng)的負(fù)相位變化特征基本一致，但正相位的振幅變化特征存在一定的差異，即隨著炮檢距的增加，含氣砂巖的正相位振幅的增加略快一些。用AVO的屬性則可描述為正相位的AVO梯度存在差異，含氣性越好，AVO梯度絕對(duì)值越大。

圖3 Y133井P1bx層段AVO正演模型分析 （箭頭所指為含氣砂巖）

圖4 Y133井P1bx砂巖 （圖3中箭頭所指）流體替換AVO響應(yīng)特征

由圖2和圖4也可看到，相對(duì)于P1sx砂巖而言，P1bx的砂巖厚度較薄，含氣砂巖的AVO特征也較弱，這表明預(yù)測(cè)P1bx氣層難度更大。

2.3 煤層AVO特征分析

特殊的巖性可能會(huì)對(duì)AVO特征產(chǎn)生影響，因此筆者對(duì)煤層進(jìn)行了AVO分析。首先分析了不含煤層的情況，圖5是根據(jù)Y143井的測(cè)井資料而獲得的不含煤層的簡(jiǎn)化正演模型及其AVO模擬結(jié)果，其中干砂巖和含氣砂巖橫波速度、密度、圍巖情況一致，二者差異主要在于縱波速度不同。由圖5可見(jiàn)，在分析砂巖附近的一正一負(fù)2個(gè)相位，二者正相位的變化特征基本一致；從負(fù)相位來(lái)看，干砂巖振幅變化總體不大，只是在大炮檢距才表現(xiàn)出振幅絕對(duì)值增加的趨勢(shì)，但含氣砂巖振幅絕對(duì)值隨炮檢距增加而增加的特征非常明顯。這表明，在沒(méi)有煤層影響的情況下，含氣砂巖具有明顯的AVO響應(yīng)特征，理論上能夠用AVO技術(shù)實(shí)現(xiàn)氣層的有效檢測(cè)。

圖5 Y143井正演模型及流體替換AVO響應(yīng)特征

為了分析煤層的影響，圖6在圖5模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)測(cè)井資料在所研究的含氣砂巖的上面增加了2層總厚度分別為10m （圖6（a））和5m （圖6（b））的煤層。由圖6可見(jiàn)，上覆煤層對(duì)含氣砂巖的AVO響應(yīng)產(chǎn)生了很大的影響，當(dāng)煤層厚度為10m時(shí)，圖6（a）中含氣砂巖的AVO特征完全消失；而當(dāng)煤層厚度為5m時(shí)，氣層的振幅變化也弱了很多，甚至接近圖5（a）中干砂巖的AVO響應(yīng)。

3 應(yīng)用效果分析

圖6 Y143井含煤層正演模型及流體替換AVO響應(yīng)特征

AVO正演模擬分析從理論上分析了該地區(qū)含氣砂巖的AVO響應(yīng)特征，這對(duì)于分析該技術(shù)在該地區(qū)的可行性和明確氣層檢測(cè)標(biāo)志具有重要作用。利用AVO技術(shù)檢測(cè)氣層還需要分析地震資料情況、檢查井旁地震資料與理論分析的一致性等，從而最終確定能否利用AVO技術(shù)來(lái)有效識(shí)別氣層。研究區(qū)僅有二維地震資料，測(cè)線較為稀疏，與測(cè)線距離小于500m的井只有5口，這對(duì)于利用實(shí)際地震資料分析該地區(qū)的AVO特征是一個(gè)不利的條件。為了提高AVO技術(shù)檢測(cè)氣層的精度，該次研究主要針對(duì)已經(jīng)通過(guò)沉積相和構(gòu)造分析所確定的有利區(qū)帶進(jìn)行，并為有利區(qū)帶評(píng)價(jià)提供依據(jù)。通過(guò)研究區(qū)的AVO正演模擬和實(shí)際井旁地震道集數(shù)據(jù)分析[8]，可以看到氣層在地震反射資料中具有一定的響應(yīng)。因此，可以依據(jù)研究區(qū)的正演模型和實(shí)際地震數(shù)據(jù)分析的含氣響應(yīng)模式在地震數(shù)據(jù)體中進(jìn)行含氣砂層預(yù)測(cè)。

該次研究筆者統(tǒng)計(jì)了距離測(cè)線較近的井的井旁道特征。圖7是Y143井附近地震測(cè)線的實(shí)際道集記錄，P1sx2含氣砂巖在地震數(shù)據(jù)上具有明顯的AVO響應(yīng)特征，并且與圖5中的含氣砂巖的理論AVO響應(yīng)特征接近。圖8是Y133井附近的實(shí)際地震道集記錄，P1bx含氣砂巖在地震數(shù)據(jù)上具有較明顯的AVO響應(yīng)特征，并且正相位同相軸與圖3中的理論AVO響應(yīng)特征接近。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)距離測(cè)線較近的井的井旁地震資料的振幅特征，可見(jiàn)該地區(qū)井旁道AVO響應(yīng)特征與理論分析總體符合較好，利用AVO技術(shù)在該地區(qū)檢測(cè)氣層是可行的。

圖9為含氣砂巖檢測(cè)剖面圖和含氣概率檢測(cè)曲線圖，由圖9可見(jiàn)，S200井在P1sx2含氣概率較高，S201井在P1sx2含氣概率中等，Y139井在P1sx2含氣概率低；S200井在P1bx含氣概率高，S201井在P1bx含氣概率較低，Y139井在P1bx含氣概率較高。電測(cè)解釋結(jié)論：S200井在P1sx2有15.9m氣層，日產(chǎn)氣18253m3，S201井在P1sx2有6.4m含氣層，日產(chǎn)氣3663m3，Y139井在P1sx2有2m含氣層；同樣地，S200井在P1bx有1.5m氣層，S201井在P1bx有2.1m含氣層，Y139井在P1bx有5.4m含氣層。由此可見(jiàn)，預(yù)測(cè)結(jié)果與井的電測(cè)解釋結(jié)果基本符合，這表明預(yù)測(cè)結(jié)果是較為可靠的。

圖7 Y143井P1sx2含氣砂巖井旁地震道集記錄及AVO響應(yīng)特征

圖8 Y133井P1bx含氣砂巖井旁地震道集記錄及AVO響應(yīng)特征

4 結(jié) 論

1）AVO正演分析表明，研究區(qū)的含氣砂巖有一定的AVO效應(yīng)：對(duì)P1sx2含氣砂巖而言，接近P1sx2的負(fù)相位同相軸振幅絕對(duì)值隨炮檢距的增加而增加；對(duì)P1bx含氣砂巖而言，P1bx對(duì)應(yīng)的正相位同相軸振幅隨炮檢距的增加而增加。

2）與P1sx2砂巖相比，P1bx砂巖厚度較薄，AVO特征較弱，氣層的檢測(cè)難度相對(duì)較大。

3）研究區(qū)的井旁實(shí)際地震數(shù)據(jù)的AVO特征與理論模擬結(jié)果較為一致，表明利用地震AVO屬性進(jìn)行有利含氣儲(chǔ)層檢測(cè)在該地區(qū)是可行的。

4）煤層對(duì)砂巖的AVO效應(yīng)有明顯的減弱或抵消效應(yīng)，增加了利用AVO技術(shù)識(shí)別氣層的難度。

5）在研究區(qū)利用AVO技術(shù)檢測(cè)有利含氣砂巖也存在著一定的多解性，因此，在實(shí)際中應(yīng)通過(guò)地質(zhì)綜合分析排除多解性，降低勘探風(fēng)險(xiǎn)。

圖9 P1sx2和P1bx含氣砂巖檢測(cè)剖面圖和含氣概率檢測(cè)曲線圖

本文為中國(guó)石化中原油田重大科技攻關(guān)項(xiàng)目 （P11045）。

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