元壩地區(qū)含氣砂巖AVO正演模型研究
——以元壩地區(qū)須二段儲(chǔ)層為例

王鳳波，潘仁芳 （油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （長(zhǎng)江大學(xué)），湖北 武漢430100）

劉珊祿 （中石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院，河南 南陽(yáng)473132）

余翠明 （中石化中原油田分公司采油四廠，河南 濮陽(yáng)457001）

研究地震反射特征與巖石物性之間的關(guān)系是應(yīng)用地球物理資料進(jìn)行精細(xì)油氣藏描述的關(guān)鍵。而基于巖石物理的AVO正演模擬可以深入認(rèn)識(shí)地震反射的過(guò)程以及地震反射特征與巖石物性之間的關(guān)系［1］。AVO正演模型研究是AVO方法在烴類檢測(cè)應(yīng)用中的基礎(chǔ)，通過(guò)AVO正演研究可以把巖石物理參數(shù)跟AVO響應(yīng)聯(lián)系起來(lái)。在正常反射狀況下，由于衰減和頻散作用，隨著炮檢距的加大，非含油氣地層的反射振幅未發(fā)生明顯變化；但當(dāng)儲(chǔ)層的孔隙中含油氣時(shí)，地震反射振幅會(huì)有明顯的變化。地震資料的AVO異常響應(yīng)與砂巖的含氣性密切相關(guān)，這種相關(guān)性一方面表現(xiàn)在砂巖的含氣飽和性，另一方面則表現(xiàn)在限定含氣總體積的孔隙性方面。下面，筆者主要研究須二段儲(chǔ)層中不同含氣飽和度以及孔隙度的變化在AVO正演模型中所引起的異常響應(yīng)。

1 AVO技術(shù)

AVO技術(shù)是通過(guò)建立儲(chǔ)層含流體性質(zhì)和AVO的關(guān)系，通過(guò)AVO的屬性參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層的含流體性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)典Zoeppritz方程是AVO技術(shù)最核心的部分，Shuey的簡(jiǎn)化公式是目前使用最多的Zoeppritz近似方程［2］：

R（θ）＝P＋Gsin2θ

式中，R為反射系數(shù)；θ為入射角；P為AVO截距；G為AVO斜率。

AVO正演模擬是AVO方法的基礎(chǔ)，一般用于定性的油藏描述，是以測(cè)井資料為基礎(chǔ)，基于地震反射原理通過(guò)AVO正演模擬來(lái)研究含氣儲(chǔ)層的AVO異常響應(yīng)特征，并以此為依據(jù)指導(dǎo)對(duì)基于疊前地震數(shù)據(jù)反演AVO異常屬性的解釋。所謂正演方法就是利用測(cè)井資料來(lái)創(chuàng)建模型產(chǎn)生合成記錄，正演模擬AVO現(xiàn)象，來(lái)觀察巖石物理參數(shù)條件下AVO響應(yīng)［3］。

隨著AVO技術(shù)的提出和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究對(duì)含氣砂巖進(jìn)行分類。筆者所用的是對(duì)Castagna改進(jìn)后的含氣砂巖的分類方法，如表1所示。

2 實(shí)例分析

元壩2井在須家河組須二段發(fā)育了多套氣層。根據(jù)測(cè)井資料，筆者以須二下亞段的4605～4609．5m井段氣層為例，分析其變含氣飽和度及變孔隙度正演模型特征［4］。所選層段及其上覆泥巖的測(cè)井曲線特征如圖1所示。

表1 4類含氣砂巖的AVO屬性參數(shù)特征

由圖1可以看到，密度曲線值、縱橫波速度曲線值在2349．18～2351．54ms氣層處均出現(xiàn)減小現(xiàn)象。由于天然氣的時(shí)差很大，比油、水時(shí)差大的多，在相同條件下含氣砂巖大于油水層砂巖時(shí)差，因此在聲波曲線上含氣砂巖出現(xiàn)降速現(xiàn)象。砂巖密度小于泥巖，含氣之后砂巖密度再降低，即含氣砂巖密度小于上覆泥巖蓋層，因此在曲線上可以明顯看到氣層密度的降低。含氣砂巖的巖石物理參數(shù)值為：孔隙度5．3%，含氣飽和度67．4%，縱波速度4451．24m／s，橫波速度2622．67m／s，密度2．6018g／cm3，其上覆泥巖縱波速度4729．05m／s，橫波速度2642．67m／s，密度2．6588g／cm3。

根據(jù)含氣砂巖的原始巖石物理參數(shù)，在元壩2井合成地震記錄層位標(biāo)定的基礎(chǔ)上，通過(guò)Hampson Russell軟件的modeling模塊對(duì)須二下亞段的儲(chǔ)層進(jìn)行正演模擬。其原始模型及流體替代為含氣飽和度分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%時(shí)的模型如圖2所示，反射振幅隨炮檢距的變化趨勢(shì)圖如圖3所示。從圖3中可以看出，以上各模型的反射振幅隨炮檢距變化趨勢(shì)明顯，反射振幅都為負(fù)極性，而飽含水時(shí)的模型反射振幅隨炮檢距增大呈正向增大的趨勢(shì)，含氣時(shí)的模型反射振幅隨炮檢距增大呈負(fù)向增大的趨勢(shì)。由此可知，隨著含氣飽和度的增加，含氣砂巖類型由第Ⅳ類向第Ⅲ類轉(zhuǎn)化。

圖1 元壩2井4605～4609．5m段密度、縱橫波速度曲線值

圖2 須家河組2349．18～2351．54ms段變含氣飽和度正演模型

圖4顯示了以上不同含氣飽和度正演模型在AVO屬性參數(shù)PG交會(huì)圖上的變化趨勢(shì)情況。隨著含氣飽和度增加，AVO截距（P）值呈減小趨勢(shì)，AVO斜率（G）值也呈減小趨勢(shì)，飽含水的PG交會(huì)點(diǎn)接近第2象限，而含氣時(shí)的PG交會(huì)點(diǎn)卻位于第3象限，也很明顯看出隨著含氣飽和度的增加，含氣砂巖類型由第Ⅳ類向第Ⅲ類轉(zhuǎn)化。

對(duì)孔隙度分別為2%、4%、6%、8%、10%和12%的正演模型 （見圖5、圖6）及反射振幅隨炮檢距變化趨勢(shì)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)與變含氣飽和度的模型具有類似特征。由圖6可以看出各模型的反射振幅都為負(fù)極性，而含氣孔隙度小于4%的模型反射振幅隨炮檢距增大呈正向增大的趨勢(shì)，大于或等于4%的模型反射振幅隨炮檢距增大呈負(fù)向增大的趨勢(shì)。由此可知，隨著含氣孔隙度的增加，含氣砂巖類型由第Ⅳ類向第Ⅲ類轉(zhuǎn)化。

圖3 不同含氣飽和度反射振幅隨炮檢距的變化趨勢(shì)

圖4 不同含氣飽和度正演模型PG交會(huì)圖

圖5 須家河組2349．18～2351．54ms段變含氣孔隙度正演模型

圖7顯示了不同含氣孔隙度正演模型在AVO屬性參數(shù)PG交會(huì)圖上的變化趨勢(shì)情況。隨著孔隙度增加，P值呈減小趨勢(shì)，G值也呈減小趨勢(shì)，含氣孔隙度小于4%的PG交會(huì)點(diǎn)均位于第2象限，而大于或等于4%的PG交會(huì)點(diǎn)卻位于第3象限，也很明顯看出隨著含氣孔隙度的增加，AVO異常特征由第Ⅳ類向第Ⅲ類轉(zhuǎn)化。

圖6 不同含氣孔隙度反射振幅隨炮檢距的變化趨勢(shì)圖

圖7 不同含氣孔隙度正演模型PG交會(huì)圖

3 結(jié) 論

1）從實(shí)際井的流體替代變飽和度模型的AVO響應(yīng)特征可以看出，在須二段的砂巖儲(chǔ)層段，隨著含氣飽和度的增加，P值減小，G值也減小，且G值的變化幅度比P值要大。此外，在P值大的時(shí)候，G值減小的快；相反在G值大的時(shí)候，P值減小的快。

2）在變孔隙度模型中，隨著孔隙度的增加，P、G值的變化也都呈減小趨勢(shì)，且P值的變化幅度比G值要大。

3）隨含氣飽和度、厚度和孔隙度的增加，P值減小，G值減小。此外，隨含氣飽和度和孔隙度的變化，還存在含氣砂巖類型的轉(zhuǎn)換，可由第Ⅳ類向第Ⅲ類轉(zhuǎn)換，發(fā)生極性反轉(zhuǎn)以及變化趨勢(shì)相反。

［1］張玉華 ．基于巖石物理的AVO正演模擬研究 ［D］．東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)，2007．

［2］Shuey R T．A simplication of the Zoeppritz equation ［J］．Geophysics，1985，50 （4）：609-630．

［3］鄧友茂，李錄明 ．含氣砂巖AVO正演模型研究 ［J］．內(nèi)蒙古石油化工，2007（10）：86-89．

［4］夏紅敏，王尚旭，李生杰 ．含氣地層的AVO響應(yīng)分析——以蘇井為例 ［J］．石油物探，2006，45（4）：360-361．