三參量非線(xiàn)性AVO分析方法在蘇里格氣田的應(yīng)用

余鴻飛，李 瑞（）

楊 孛 成都理工大學(xué)地球探測(cè)與信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059

康 坤 （中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司，四川成都610213）

三參量非線(xiàn)性AVO分析方法在蘇里格氣田的應(yīng)用

余鴻飛，李 瑞（）

楊 孛 成都理工大學(xué)地球探測(cè)與信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059

康 坤 （中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司，四川成都610213）

蘇里格氣田具有低孔、低滲、低豐度、低飽和度、低壓等特點(diǎn)，其有效儲(chǔ)層厚度變化大、連續(xù)性差、非均質(zhì)性嚴(yán)重，常規(guī)AVO分析方法在該區(qū)難以有效區(qū)分孔隙流體。針對(duì)該問(wèn)題，根據(jù)儲(chǔ)層段巖石物理參數(shù)與測(cè)井資料，研究分析了AVO方法及含不同流體砂巖的AVO響應(yīng)特征，設(shè)計(jì)了新的表征縱、橫波速度和密度變化率特征的三參量非線(xiàn)性AVO分析方法。實(shí)際地震資料分析表明，利用三參量非線(xiàn)性AVO分析方法在蘇里格氣田取得了良好的應(yīng)用效果，該方法精度高，能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)流體。

非線(xiàn)性AVO分析；巖石物理參數(shù)；響應(yīng)特征；密度；變化率

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地西北側(cè)的蘇里格廟地區(qū)，是一個(gè)世界級(jí)大氣田。蘇里格氣田具有低孔、低滲、低豐度、低飽和度、低壓等特點(diǎn)，其有效儲(chǔ)層厚度變化大、連續(xù)性差、非均質(zhì)性嚴(yán)重，地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大。地震資料上主要表現(xiàn)為不同類(lèi)型的儲(chǔ)層在波阻抗上存在很大的疊置區(qū)間，疊后波阻抗反演結(jié)果無(wú)法有效地識(shí)別儲(chǔ)層，也無(wú)法識(shí)別氣層。疊前資料保留了大量未被過(guò)濾或疊加的有用信息，因而需要利用AVO技術(shù)開(kāi)展疊前資料分析工作，但是常規(guī)AVO分析方法在該區(qū)難以有效區(qū)分孔隙流體［1～4］。為此，找到新的適合蘇里格氣田流體識(shí)別的AVO新方法就顯得尤為必要。筆者根據(jù)儲(chǔ)層段巖石物理參數(shù)與測(cè)井資料，研究分析了AVO方法及含不同流體砂巖的AVO響應(yīng)特征，設(shè)計(jì)了新的表征縱、橫波速度和密度變化率特征的三參量非線(xiàn)性AVO分析方法。

1 三參量非線(xiàn)性AVO分析方法

AVO（Amplitude Versus Offset）技術(shù)通過(guò)研究地震記錄的反射振幅與炮檢距的關(guān)系來(lái)檢測(cè)油氣，其理論基礎(chǔ)是Zoeppritz方程。常規(guī)的疊加資料掩蓋了這一重要信息，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及開(kāi)展巖性地震學(xué)研究的需要，人們希望從豐富的地震資料中提取盡可能多的地下信息用于碳?xì)錂z測(cè)，這就不僅需要研究疊后資料，也需要研究疊前資料，AVO方法就是目前備受重視的一種分析和應(yīng)用疊前資料預(yù)測(cè)油氣的方法。

1.1 蘇里格氣田儲(chǔ)層段三參量關(guān)系分析

Zoeppritz方程證明在不同偏移距接收到的反射系數(shù)與密度、縱橫波速度有關(guān)，因此其成為AVO分析的基礎(chǔ)。由于Zoeppritz方程過(guò)于復(fù)雜，多年來(lái)，諸多學(xué)者推導(dǎo)了其近似表達(dá)式，先后有Bortfeld［5］、Aki ＆Richards［5］、Shuey［6］、Hilterman7［7］和Mallick［8］等簡(jiǎn)化關(guān)系式，極大地推動(dòng)了AVO技術(shù)的研究和應(yīng)用。

隨著流體的變化，介質(zhì)的縱波速度和密度也會(huì)隨之變化［9］，因此研究地震縱波振幅隨偏移距的變化規(guī)律就不能忽略密度的變化特征，這就需要尋找一種表達(dá)方式來(lái)表述巖層的縱、橫波速度和密度的變化特征。

蘇里格氣田儲(chǔ)層段主要分布在盒8段，通過(guò)su5－10－27井、su5－2－29井、su5－12－31井、su5－14－26井等井的測(cè)井資料提取的儲(chǔ)層段縱、橫波速度比曲線(xiàn)（圖1），顯示縱、橫波速度比的值在1.7左右。蘇里格氣田盒8段縱、橫波速度及密度變化率曲線(xiàn)（圖2）表明，在砂巖段其密度變化遠(yuǎn)小于速度變化，而在泥巖段則差異不大；相對(duì)速度變化率而言，含氣砂巖段的密度變化率較低，據(jù)此提出了新的包含速度變化特征的AVO近似方程。

圖1 蘇里格氣田盒8段縱、橫波速度比曲線(xiàn)

1.2 方法原理

常規(guī)資料處理得到CMP（共中心點(diǎn)道集）記錄是炮檢距的函數(shù)，對(duì)于同一記錄道而言，其不同時(shí)間深度處接收到的反射波偏移距相同，但入射角不同（圖3（a））；而AVO需要分析的是地震反射振幅隨入射角的變化，這就必須把固定炮檢距的道集記錄轉(zhuǎn)換成固定入射角的道集記錄——角道集［10，11］（圖3（b））。

圖2 蘇里格地區(qū)盒8段縱、橫波速度及密度變化率曲線(xiàn)

隨著流體的變化，介質(zhì)的縱波速度和密度會(huì)隨之變化。為此，結(jié)合蘇里格氣田致密碎屑巖儲(chǔ)層的特點(diǎn)，整理了Aki ＆Richards方程［12～15］，得：

式中，R（θ）為反射系數(shù)；θ為反射波的入射角，（°）；Vp、Vs分別為地下分界面上下兩層的縱波、橫波的平均速度，km／s；ρ為地下分界面上下兩層的平均介質(zhì)密度，g／cm3；ΔVs為橫波波速的絕對(duì)變化量，km／s；ΔVp為縱波波速的絕對(duì)變化量；Δρ為上下兩層的平均介質(zhì)密度之差，g／cm3；γ為橫、縱波速度比。

式（1）中密度項(xiàng)的系數(shù)（1－4γ2sin2θ）不僅與入射角有關(guān)，也與橫、縱波速度比γ有關(guān)，而γ難以準(zhǔn)確判定，亦即無(wú)法獲得密度項(xiàng)的準(zhǔn)確系數(shù)。由于密度變化較小，為此在密度的系數(shù)項(xiàng)（1－4γ2sin2θ）進(jìn)行近似處理，即假設(shè)橫、縱波速度比γ為0.5，則有：

將式（2）代入式（1），三參量非線(xiàn)性AVO方程為：

三參量非線(xiàn)性AVO方程與Aki ＆Richards方程近似的誤差為ε＝（4γ2－1）sin2θ。可以通過(guò)角道集曲線(xiàn)擬合，就可以得到地下介質(zhì)兩側(cè)的橫、縱波速度和密度的變化率，進(jìn)而進(jìn)行流體的判別。

根據(jù)三參量非線(xiàn)性AVO方程，結(jié)合該區(qū)巖心資料實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果，可得該區(qū)流體因子F為：

該區(qū)流體因子F的地球物理含義為：

1）當(dāng)F＜0時(shí)，表明儲(chǔ)集層內(nèi)的流體為氣的可能性較大；

2）當(dāng)F≈0時(shí)，表明儲(chǔ)集層內(nèi)的流體可能為水，也可能是氣；

3）當(dāng)F＞0時(shí)，表明儲(chǔ)集層內(nèi)的流體為水的可能性較大。

圖3 角道集分選示意圖

圖4 盒8段流體因子平面分布圖

2 應(yīng)用實(shí)例

三參量非線(xiàn)性AVO分析方法為進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油氣檢測(cè)提供了一種新的思路，研究人員可以通過(guò)流體因子的分布情況來(lái)預(yù)測(cè)流體性質(zhì)，降低油氣田勘探開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。以蘇里格氣田儲(chǔ)層盒8段為例，圖4為盒8段流體因子平面分布圖。從圖4中可以看出，研究區(qū)東南部、中部偏西部位和西南部有明顯的F＜0的黑色聚集區(qū)，表明該區(qū)域內(nèi)含氣的可能性很高。事實(shí)證明，研究區(qū)東南部su5－16－31井區(qū)、中部偏西部位su5－11－24井區(qū)預(yù)測(cè)含氣區(qū)域與實(shí)鉆井符合較好，西南部su5－16－24井區(qū)預(yù)測(cè)的可能含氣區(qū)域?qū)嶃@為富含氣，東北部su5－9－30井區(qū)預(yù)測(cè)的可能含氣區(qū)域?qū)嶃@為含氣，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆結(jié)果基本符合。

3 結(jié) 語(yǔ)

由于蘇里格氣田盒8段儲(chǔ)層為薄互層，單砂層厚度薄，頻率低，現(xiàn)有地震資料條件下，常規(guī)AVO分析方法在該區(qū)難以有效區(qū)分孔隙流體。為此，筆者提出了新的反映速度和密度變化特征的三參量非線(xiàn)性AVO方程，根據(jù)該方程，結(jié)合該區(qū)巖心資料實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果，可得到該區(qū)流體因子來(lái)預(yù)測(cè)流體性質(zhì)。預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆結(jié)果符合較好，表明該方法精度高，能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)流體，在蘇里格氣田取得了良好的應(yīng)用效果。

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［編輯］ 龍 舟

65 Application of Nonlinear Three Parameter AVO Analysis Method in Sulige Gas－field

Y
U Hong－fei，LI Rui，YANG Bei，KANG Kun

（First Authors Address：Key Laboratory of Earth Exploration and Information Technologies of Ministry of Education，Chengdu University of Technology，Chengdu610059，Sichuan，China）

Sulige Gas－field had the characteristics of low porosity，low permeability，low abundance，low saturation and low pressure，its effective reservoir thickness was greatly changed with poor continuity and serious heterogeneity，conventional AVO analysis method was difficult to be used for distinguishing pore fluid.In allusion to the problem stated above based on reservoir rock physical property and logging data，AVO method and AVO response features containing different sandstones were studied.A new characterization of p－wave and s－wav velocity and density variation characteristics of AVO analysis method was designed.The data analysis indicates that the method of three parameters AVO analysis based on nonlinear relation is used in Sulige Gas－field and good effect is achieved.

nonlinear AVO analysis；rock physical parameter；response characteristics；density；variation

book=187,ebook=187

P631.44

A

1000－9752（2012）06－0065－04

2012－02－20

余鴻飛（1982－），男，2005年電子科技大學(xué)畢業(yè)，博士生，現(xiàn)主要從事物探方面的研究工作。