致密儲(chǔ)層敏感彈性參數(shù)疊前同步反演方法

桂金詠,高建虎,雍學(xué)善,李勝軍,李海亮

(1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院,甘肅蘭州730020;2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司油藏描述重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅蘭州730020)

致密儲(chǔ)層敏感彈性參數(shù)疊前同步反演方法

桂金詠1,2,高建虎1,雍學(xué)善1,李勝軍1,李海亮1

(1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院,甘肅蘭州730020;2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司油藏描述重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅蘭州730020)

楊氏模量和泊松比是表征致密儲(chǔ)層脆性的重要彈性參數(shù),而Gassmann流體項(xiàng)則是地震流體識(shí)別中常用的流體因子。利用疊前地震反演方法從疊前地震資料中同步獲取此類參數(shù)是可行且有效的途徑。為此,針對(duì)致密儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及流體識(shí)別的需要,提出了一種致密儲(chǔ)層敏感彈性參數(shù)疊前同步反演的新方法。在孔隙彈性介質(zhì)反射系數(shù)近似方程的基礎(chǔ)上,通過(guò)重新組合變化,推導(dǎo)出包含楊氏模量、泊松比、Gassmann流體項(xiàng)及密度參數(shù)的縱波反射系數(shù)方程,建立起了楊氏模量、泊松比、Gassmann流體項(xiàng)及密度反射率與縱波反射系數(shù)間的線性關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，采用基于貝葉斯理論的彈性阻抗反演技術(shù),提出了楊氏模量、泊松比、Gassmann流體項(xiàng)及密度參數(shù)的疊前同步反演方法。模型數(shù)據(jù)試算和實(shí)際資料測(cè)試結(jié)果均表明,所提出的方法能夠從疊前地震資料中穩(wěn)定地獲取致密儲(chǔ)層的敏感彈性參數(shù),為此類儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)及流體識(shí)別提供了一種可靠的技術(shù)途徑。

致密儲(chǔ)層；楊氏模量；泊松比；流體項(xiàng)；疊前同步反演

彈性參數(shù)(如縱、橫波速度,拉梅參數(shù),泊松比以及楊氏模量等)在地球物理勘探中具有極其重要的作用。不同巖石以及同一種巖石含不同流體時(shí)的彈性性質(zhì)不同,反映在地震剖面上則是振幅響應(yīng)不同。Zoeppritz方程的提出,建立起巖石彈性參數(shù)與地震振幅之間的聯(lián)系,是疊前地震反演與流體識(shí)別的理論基礎(chǔ)[1-2]。由于Zoeppritz方程高度非線性,求解極不穩(wěn)定,Bortfeld[3]首次給出了Zoeppritz方程的近似方程,使得Zoeppritz方程中所暗含的振幅與巖石彈性性質(zhì)間的關(guān)系更加明確。Aki等[4]給出了包含縱、橫波速度和密度項(xiàng)的近似方程,是目前疊前地震反演中最為常見(jiàn)的Zoeppritz近似方程。Shuey[5]進(jìn)一步研究了泊松比對(duì)反射系數(shù)的影響,首次提出了反射系數(shù)的AVO截距和梯度的概念,并證明了反射系數(shù)隨入射角的變化梯度主要由泊松比的變化來(lái)決定,給出了用不同角度項(xiàng)表示的反射系數(shù)近似方程。Smith等[6]在Castagna泥巖基線的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)組合后的縱、橫波速度反射率參數(shù)對(duì)流體極為敏感,首次提出“流體因子(fluid factor)”概念。Fatti等[7]重新組合了Aki-Richards近似方程,利用加權(quán)疊加的方法反演出了縱、橫波阻抗反射率,并改進(jìn)了Smith-Gidlow流體因子,使流體指示效果更穩(wěn)定。Goodway等[8]提出了流體識(shí)別領(lǐng)域具有重大意義的LMR法,通過(guò)縱、橫波阻抗轉(zhuǎn)化計(jì)算得到拉梅參數(shù)和剪切模量與密度的乘積作為流體識(shí)別的指示工具。Gray[9]重新推導(dǎo)了Zoeppritz近似方程,提出了包含拉梅參數(shù)、剪切模量以及體積模量的縱波反射系數(shù)方程,無(wú)需縱、橫波阻抗轉(zhuǎn)化計(jì)算,可以直接同步反演出拉梅參數(shù)、剪切模量、密度等彈性參數(shù)。宗兆云等[10]利用疊前AVO反演方法得到了楊氏模量、泊松比參數(shù)作為儲(chǔ)層預(yù)測(cè)參數(shù)。Russell等[11]基于孔隙彈性介質(zhì)理論,提出了用于流體檢測(cè)的Gassmann流體項(xiàng)的定義公式。后續(xù)學(xué)者研究認(rèn)為Gassmann流體項(xiàng)作為新的流體因子較常規(guī)流體因子具有更高的流體敏感度[12-14]。

Connolly[15]提出了具有里程碑意義的彈性阻抗(Elastic Impedance,EI)反演理論。彈性阻抗反演結(jié)合了疊前AVO反演與疊后波阻抗反演的優(yōu)點(diǎn),基于抗噪性更好的疊前角度部分疊加道集、考慮了子波隨炮檢距的變化,利用傳統(tǒng)疊后反演的方法即可得到對(duì)巖性以及流體更為敏感的彈性阻抗數(shù)據(jù)體[16-17]。在彈性阻抗數(shù)據(jù)體本身用于流體檢測(cè)的同時(shí),更多的是基于不同角度的彈性阻抗數(shù)據(jù)體同步反演出縱、橫波速度以及密度等彈性參數(shù)。大量的理論研究與實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,這種方法能夠提供更為可靠的彈性參數(shù),能定量地反映儲(chǔ)層信息,比傳統(tǒng)疊前AVO反演方法得到的結(jié)果更精確、可靠且效率更高[13-20]。

隨著油氣勘探領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,全球油氣勘探拓展到了非常規(guī)油氣領(lǐng)域。致密油氣,如致密砂巖油氣、頁(yè)巖油氣等,作為全球重要的儲(chǔ)備資源,其勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)成為目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。致密油氣是指存在于致密儲(chǔ)層中的非常規(guī)油氣,具有強(qiáng)烈的低滲透特征,脆性較大,易壓裂。地震巖石物理實(shí)驗(yàn)與勘探實(shí)踐均表明,楊氏模量和泊松比能夠較好地表征巖石的脆性,脆性較大的致密砂巖、頁(yè)巖儲(chǔ)層具有較高的楊氏模量和較低的泊松比特征[21]。本文推導(dǎo)出了一種新的縱波反射系數(shù)方程,利用該方程并采用彈性阻抗反演技術(shù)不僅可以有效地同步反演出楊氏模量、泊松比等致密儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中較為敏感的彈性參數(shù),而且能同步反演出近年來(lái)流體檢測(cè)領(lǐng)域備受關(guān)注的Gassmann流體項(xiàng)參數(shù)。以期在預(yù)測(cè)易脆儲(chǔ)層的同時(shí),檢測(cè)出儲(chǔ)層所含流體的類型。

1 反射系數(shù)方程

1.1 新的反射系數(shù)方程推導(dǎo)

Russell等[11]基于孔隙彈性介質(zhì)理論,推導(dǎo)出了包含流體項(xiàng)(f)、剪切模量(μ)與密度(ρ)的AVO近似方程：

(1)

式中：θ為入射角度；γdry,γsat分別表示干巖石、飽和巖石縱橫波速度比；Δf/f,Δμ/μ,Δρ/ρ分別表示流體項(xiàng)、剪切模量和密度的反射率。

流體項(xiàng)f與孔隙流體關(guān)系密切,與縱、橫波速度及密度的關(guān)系為：

(2)

剪切模量μ與介質(zhì)抗剪切性和剛度直接相關(guān),與橫波速度vS及密度ρ的關(guān)系為：

(3)

在各向同性介質(zhì)中,楊氏模量E、泊松比σ與剪切模量μ的關(guān)系為：

(4)

(5)

兩邊除以剪切模量可得：

(6)

又因：

(7)

式中：σ1,σ2分別表示上、下層介質(zhì)的泊松比。

由于σ1=σ-Δσ/(2σ2)=σ+Δσ/2,則：

(8)

在各向同性介質(zhì)中,泊松比σ與縱橫波速度比γsat的關(guān)系為：

(9)

將(4)式至(9)式代入(1)式,得到：

(10)

方程(10)即為推導(dǎo)得到的新的反射系數(shù)近似方程,該方程成功地建立起了楊氏模量、泊松比以及流體項(xiàng)與反射系數(shù)間的關(guān)系。

1.2 近似精度分析

常規(guī)方法對(duì)于楊氏模量、泊松比及流體項(xiàng)的獲取主要利用Aki-Richard近似方程建立反射系數(shù)與彈性參數(shù)間的關(guān)系,在反演得到縱、橫波速度及密度之后,利用關(guān)系式轉(zhuǎn)化為楊氏模量、泊松比及流體項(xiàng)等其它參數(shù)[18]。為了驗(yàn)證新的近似方程能否準(zhǔn)確反映反射系數(shù)隨偏移距變化的關(guān)系,利用Goodway等[8]提出的頁(yè)巖與含氣砂巖3層模型對(duì)新的反射系數(shù)方程近似精度進(jìn)行分析,模型參數(shù)如表1所示。

表1 Goodway模型參數(shù)

模型飽和巖石縱橫波速度比γsat=3.790,干燥巖石縱橫波速度比γdry=2.333。利用(2)式、(4)式和(9)式將vP,vS,ρ轉(zhuǎn)化為f,E,σ。利用精確Zoeppritz方程、Aki-Richard近似方程以及新推導(dǎo)的近似方程分別計(jì)算模型頂、底界面的反射系數(shù),結(jié)果如圖1和圖2所示。從圖1和圖2可以看出,采用新近似方程與Aki-Richard近似方程計(jì)算的反射系數(shù)誤差曲線,在入射角小于50°時(shí)幾乎重合,差異極小。隨著角度的增大,采用近似方程與精確Zoeppritz方程計(jì)算的反射系數(shù)誤差逐漸增大。由圖1b和圖2b可以看到,大角度入射時(shí),新近似方程計(jì)算的誤差要小于Aki-Richard近似方程計(jì)算的誤差。因此,利用新推導(dǎo)的反射系數(shù)方程計(jì)算的反射系數(shù)精度較高,能夠適用于大角度入射情況下反射系數(shù)的求解,符合實(shí)際應(yīng)用要求。另外,需要注意,同Russell近似方程一樣,新的近似方程的近似精度也受γdry影響,實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)儲(chǔ)層巖石的物理性質(zhì)確定合適的干巖縱橫波速度比γdry[11]。

圖1 頂界面反射系數(shù)(a)及其誤差(b)隨入射角的變化

圖2 底界面反射系數(shù)(a)及其誤差(b)隨入射角的變化

2 彈性參數(shù)反演

2.1 彈性阻抗方程

為了能穩(wěn)定、高效地反演出與巖石脆性密切相關(guān)的楊氏模量、泊松比以及與流體密切相關(guān)的流體項(xiàng),本文將新反射系數(shù)方程(10)進(jìn)一步推導(dǎo)為彈性阻抗方程形式,基于彈性阻抗理論反演出此類參數(shù)。

依據(jù)Connolly[15]的彈性阻抗思想,反射系數(shù)與彈性阻抗的關(guān)系為：

(11)

代入到方程(10)有：

(12)

又Δx/x=Δlnx,則：

(13)

取積分并指數(shù)化,有：

(14)

其中,

(15)

同Connolly的彈性阻抗方程一樣,方程(13)需要進(jìn)行歸一化處理,使不同角度彈性阻抗體量綱與聲波阻抗一致[22],則有：

(16)

式中：I0為歸一化因子；f0,E0,σ0,ρ0分別為目的層段流體項(xiàng)、楊氏模量、泊松比以及密度的平均值。其中,

(17)

方程(16)即為包含流體項(xiàng)、楊氏模量、泊松比以及密度的新彈性阻抗方程。

2.2 彈性阻抗反演

基于信噪比更高的角度部分疊加道集,利用彈性阻抗方程(16),采用傳統(tǒng)疊后波阻抗反演方法即可得到新彈性阻抗數(shù)據(jù)體[18-20]。本文采用貝葉斯反演理論,通過(guò)求解最大后驗(yàn)概率密度來(lái)進(jìn)行彈性阻抗反演。

與聲波阻抗類似,給定角度θ,對(duì)反射系數(shù)r進(jìn)行積分可以得到彈性阻抗：

(18)

式中：t是時(shí)間樣點(diǎn)；t0是起始時(shí)間。

按照地震褶積模型：

d=Gr+n

(19)

式中：d=[d1,d2,…,dN]T是觀測(cè)得到的地震數(shù)據(jù)；r=[r1,r2,…,rM]T是反射系數(shù)序列；G是N×M維子波矩陣；n=[n1,n2,…,nN]T表示觀測(cè)噪聲。

由貝葉斯公式可得以下近似式：

(20)

式中：P(r|d)表示反射系數(shù)的后驗(yàn)概率密度信息；P(r)表示反射系數(shù)先驗(yàn)概率密度信息；P(d|r)表示似然函數(shù)。

一般地面地震觀測(cè)數(shù)據(jù)的噪聲服從零均值、協(xié)方差矩陣為CS的高斯分布[23]。當(dāng)給定反射系數(shù)r后,則觀測(cè)數(shù)據(jù)與模型參數(shù)之間的似然函數(shù)P(d|r)可以通過(guò)該觀測(cè)方式下噪聲的分布特征來(lái)表示,即：

(21)

(22)

根據(jù)貝葉斯反演框架,后驗(yàn)概率分布表達(dá)了從觀察數(shù)據(jù)中獲得的對(duì)未知量的認(rèn)知程度：

(23)

由貝葉斯理論可知,使(22)式取最大值的解為反射系數(shù)的最優(yōu)解,即對(duì)模型參數(shù)的最大后驗(yàn)概率密度解。對(duì)(22)式兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù),整理后即可得到目標(biāo)反演函數(shù)：

(24)

反演問(wèn)題就變成了通過(guò)選擇合適的r=[r1,r2,…,rM]T,使得目標(biāo)函數(shù)為最小的過(guò)程。通過(guò)對(duì)(24)式求導(dǎo),采用迭代重加權(quán)最小二乘算法即可對(duì)目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu),從而得到最佳的反射系數(shù)。將反射系數(shù)代入到(18)式,可得到最終的彈性阻抗數(shù)據(jù)。

2.3 敏感參數(shù)提取

彈性阻抗方程中有4個(gè)未知彈性參數(shù),因此需要4個(gè)不同角度的彈性阻抗數(shù)據(jù)體參與提取。 對(duì)方程(16)兩邊取對(duì)數(shù),得到：

(25)

給定角度θ,利用測(cè)井曲線擬合即可得到4個(gè)與角度有關(guān)的系數(shù)項(xiàng)a(θ),b(θ),c(θ),d(θ)。這樣,對(duì)于4個(gè)不同角度的彈性阻抗數(shù)據(jù)I(θ1),I(θ2),I(θ3),I(θ4),可得到16個(gè)與角度有關(guān)的系數(shù)項(xiàng)。

在得到4個(gè)不同角度的彈性阻抗體和16個(gè)系數(shù)項(xiàng)后,根據(jù)方程(25),可以得到如下矩陣方程：

(26)

至此,將4個(gè)不同角度的彈性阻抗體和16個(gè)系數(shù)項(xiàng)代入方程(19)后,利用桂金詠等[25]提出的高穩(wěn)健線性回歸方法求解該線性矩陣方程,即可得到楊氏模量(E)、泊松比(σ)、流體項(xiàng)(f)和密度(ρ)。

3 反演效果測(cè)試

3.1 理論模型測(cè)試

利用實(shí)測(cè)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)(圖3)作為模型測(cè)試數(shù)據(jù)。利用方程(16)以及模型數(shù)據(jù)合成角度分別為0,10°,20°,30°的4個(gè)彈性阻抗曲線(圖4),通過(guò)添加不同程度噪聲來(lái)測(cè)試方法的有效性。

圖5為無(wú)噪聲反演結(jié)果。從左到右,藍(lán)色虛線為由測(cè)井曲線計(jì)算得到的流體項(xiàng)、楊氏模量、泊松比以及密度曲線,紅色實(shí)線為本文方法反演曲線。由圖5可以看出,在無(wú)噪聲情況下,反演結(jié)果與原始模型曲線重合,說(shuō)明方法在理論上完全可行。

對(duì)圖4中彈性阻抗曲線添加隨機(jī)噪聲。圖6為信噪比10∶1時(shí)的反演結(jié)果。圖7為信噪比為5∶1時(shí)的反演結(jié)果。

圖3 測(cè)井曲線

圖4 不同角度的彈性阻抗曲線

圖5 無(wú)噪聲反演結(jié)果

由圖6可以看到,在存在隨機(jī)噪聲的情況下,本文方法仍然能較高精度地反演出流體項(xiàng)、楊氏模量、泊松比和密度。比較圖6和圖7可以發(fā)現(xiàn),隨著噪聲的增加,反演得到的流體項(xiàng)、楊氏模量、泊松比與密度的噪聲也會(huì)增加,楊氏模量、泊松比、流體項(xiàng)、密度的反演精度會(huì)逐次降低。但是,即使在信噪比為5∶1的情況下,楊氏模量曲線同模型曲線的吻合度仍然較高,流體項(xiàng)曲線與泊松比曲線趨勢(shì)與模型曲線也大致相同,精度在可接受范圍內(nèi)。與其它常規(guī)疊前地震反演方法一樣,本文方法密度項(xiàng)的反演結(jié)果與模型差異較大,主要是因?yàn)樵谌肷浣禽^小(偏移距較小)的情況下,密度對(duì)反射系數(shù)的影響較小,易受噪聲影響[26]。常規(guī)方法中,楊氏模量、泊松比、流體項(xiàng)的獲取通常是利用疊前地震反演得到縱、橫波速度以及密度項(xiàng)后,間接轉(zhuǎn)化計(jì)算得到楊氏模量、泊松比及流體項(xiàng)。因此,在縱、橫波速度和密度(尤其是密度)存在較大誤差的情況下,常規(guī)方法轉(zhuǎn)化計(jì)算得到的楊氏模量、泊松比及流體項(xiàng)勢(shì)必會(huì)造成誤差的累積。圖8為信噪比10∶1時(shí)采用常規(guī)方法得到的反演結(jié)果。對(duì)比圖6和圖8 可以發(fā)現(xiàn),同樣是在信噪比為10∶1的情況下,常規(guī)方法反演結(jié)果較本文方法反演結(jié)果誤差大,明顯偏離真實(shí)值。其中,流體項(xiàng)與楊氏模量反演結(jié)果又較泊松比反演結(jié)果差,原因在于常規(guī)方法在對(duì)流體項(xiàng)、楊氏模量進(jìn)行轉(zhuǎn)化計(jì)算時(shí)有密度項(xiàng)參與,而密度項(xiàng)易受噪聲影響,誤差較大。

3.2 實(shí)際資料測(cè)試

實(shí)際資料來(lái)自某致密砂巖天然氣藏研究區(qū)的一條二維測(cè)線。輸入的4個(gè)不同角度的疊加道集地震剖面如圖9所示,圖中橢圓區(qū)域?yàn)閮?chǔ)層發(fā)育區(qū),可以發(fā)現(xiàn),不同角度疊加道集振幅存在一定差異。利用本文方法進(jìn)行二維剖面反演測(cè)試,得到的楊氏模量、泊松比、流體項(xiàng)剖面分別如圖10,圖11和圖12所示。圖中,投影曲線為相應(yīng)的楊氏模量、泊松比、流體項(xiàng)測(cè)井曲線,虛線橢圓區(qū)域、實(shí)線橢圓區(qū)域試氣結(jié)果分別為含水儲(chǔ)層以及含氣儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。

圖6 信噪比為10∶1的反演結(jié)果

圖7 信噪比為5∶1的反演結(jié)果

圖8 常規(guī)方法信噪比10∶1的反演結(jié)果

由圖10至圖12可以看到,剖面圖中異常區(qū)域與楊氏模量、泊松比、流體項(xiàng)測(cè)井曲線異常區(qū)域均對(duì)應(yīng)較好。其中,從圖10中可以看到,楊氏模量高值異常區(qū)域與儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)域吻合較好,但含水與含氣儲(chǔ)層均呈高值異常,二者楊氏模量差異較小,不利于區(qū)分；圖11中,泊松比低值異常區(qū)域與儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)域基本吻合,剖面上含氣儲(chǔ)層與含水儲(chǔ)層泊松比值稍有差異,含氣儲(chǔ)層泊松比稍低于含水儲(chǔ)層,但不明顯；圖12中,流體項(xiàng)雖不能完整地反映出上覆含水儲(chǔ)層的分布,但能明顯地指示出含氣儲(chǔ)層。因此,綜合利用楊氏模量、泊松比以及流體項(xiàng)參數(shù),可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)域,同時(shí)又能有效地識(shí)別出儲(chǔ)層所含流體特征。

圖9 不同角度疊加地震剖面

圖10 楊氏模量反演剖面

圖11 泊松比反演剖面

圖12 流體項(xiàng)反演剖面

4 結(jié)束語(yǔ)

楊氏模量和泊松比能夠較好地反映巖石的脆性,是致密儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的重要敏感參數(shù),而Gassmann流體項(xiàng)對(duì)流體具有較高的敏感性,是儲(chǔ)層流體檢測(cè)中的重要流體因子。本文考慮到致密儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及流體識(shí)別的需要,基于Russell提出的Zoeppritz近似方程,推導(dǎo)得到了包含Gassmann流體項(xiàng)、楊氏模量、泊松比及密度的新Zoeppritz近似方程,建立起了疊前地震振幅與Gassmann流體項(xiàng)、楊氏模量、泊松比等致密儲(chǔ)層敏感彈性參數(shù)間的直接聯(lián)系。在新近似方程的基礎(chǔ)上,采用基于貝葉斯理論的彈性阻抗反演方法,得到包含Gassmann流體項(xiàng)、楊氏模量及泊松比參數(shù)的彈性阻抗方程,利用4個(gè)不同角度的彈性阻抗數(shù)據(jù)直接反演出Gassmann流體項(xiàng)、楊氏模量、泊松比等致密儲(chǔ)層敏感彈性參數(shù),能有效克服常規(guī)方法依靠轉(zhuǎn)化計(jì)算容易造成誤差累積的缺點(diǎn)。模型數(shù)據(jù)試算及實(shí)際資料測(cè)試結(jié)果證明了該方法的有效性。

[1] Zoeppritz K.On the reflection and penetration of seismic waves through unstable layers[J].Goettinger Nachr,1919,1(7B):66-84

[2] Hilterman F J.Seismic amplitude interpretation:2001 distinguished instructor short course[M].Huston:Society of Exploration Geophysicists and European Associationof Gcostientists & Engineers,2001:3-4

[3] Bortfeld R.Approximation to the reflection and transmission coefficients of plane longitudinal and transverse waves[J].Geophysical Prospecting,1961,9(4):485-502

[4] Aki K,Richards P G.Quantitative seismology:theory and methods[M].USA:W H Freeman & Co Ltd,1980:123-192

[5] Shuey R T.A simplication of the Zoeppritz equations[J].Geophysics,1985,50(4)：609-614

[6] Smith G C,Gidlow P M.Weighted stacking for rock property estimation and detection of gas[J].Geophysical Prospecting,1987,35(9):993-1014

[7] Fatti J L,Smith G C,Vail P J,et al.Detection of gas in sandstone reservoirs using AVO analysis:a 3-D seismic case history using the Geostack technique[J].Geophysics,1994,59(9):1362-1376

[8] Goodway B,Chen T,Downton J.Improved AVO fluid detection and lithology discrimination using Lamé petrophysical parameters[J].Expanded Abstracts of 67thAnnual Internat SEG Mtg,1997,183-186

[9] Gray D.Bridging the gap:using AVO to detect changes in fundamental elastic constants[J].Expanded Abstracts of 69thAnnual Internat SEG Mtg,1999,852-855

[10] 宗兆云,印興耀,張峰,等.楊氏模量和泊松比反射系數(shù)近似方程及疊前地震反演[J].地球物理學(xué)報(bào),2012,55(11):3786-3794 Zong Z Y,Yin X Y,Zhang F,et al.Reflection coefficient equation and pre-stack seismic inversion with Young’s modulus and Poisson’s ratio[J].Chinese Journal of Geophysics,2012,55(11):3786-3794

[11] Russell B H,Gray D,Hampson D P.Linearized AVO and poroelasticity[J].Geophysics,2011,76(3):C19-C29

[12] Feng H,Russell B H,Bancroft J C.A comparison of hydrocarbon indicators derived from AVO analysis[J].Consortium for Research in Elastic Wave Exploration Seismology Research Report,2007,19:1-9

[13] Zhang S,Yin X,Zhang F.Fluid discrimination study from fluid elastic impedance (FEI)[J].Expanded Abstracts of 79thAnnual Internat SEG Mtg,2009,2437-2441

[14] 印興耀,張世鑫,張峰.針對(duì)深層流體識(shí)別的兩項(xiàng)彈性阻抗反演與Russell 流體因子直接估算方法研究[J].地球物理學(xué)報(bào),2013,56(7):2378-2390 Yin X Y,Zhang S X,Zhang F.Two-term elastic impedance inversion and Russell fluid factor direct estimation method for deep reservoir fluid identification[J].Chinese Journal of Geophysics,2013,56(7):2378-2390

[15] Connolly P.Elastic impedance[J].The Leading Edge,1999,18(4):438-452

[16] Cambois G.AVO inversion and elastic impedance[J].Expanded Abstracts of 80thAnnual Internat

SEG Mtg,2000,142-145

[17] Mallick S.AVO and elastic impedance[J].The Leading Edge,2001,20(10):1094-1104

[18] 王保麗,印興耀,張繁昌.彈性阻抗反演及應(yīng)用研究[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2005,20(1):89-92 Wang B L,Yin X Y,Zhang F C.Elastic impedance inversion and its application[J].Progress In Geophysics,2005,20(1):89-92

[19] Baoli W,Xingyao Y,Fanchang Z.Lamé parameters inversion based on elastic impedance and its application[J].Applied Geophysics,2006,3(3):174-178

[20] 桂金詠,印興耀,曹丹平.基于彈性阻抗反演理論的泊松比反演方法研究[J].石油物探,2011,50(5):463-469 Gui J Y,Yin X Y,Cao D P.Poisson’s ratio inversion method based on elastic impedance inversion theory[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2011,50(5):463-469

[21] Sena A,Castillo G,Chesser K,et al.Seismic reservoir characterization in resource shale plays:stress analysis and sweet spot discrimination[J].The Leading Edge,2011,30(7):758-764

[22] Whitcombe D N.Elastic impedance normalization[J].Geophysics,2002,67(1):60-62

[23] Downton J.Seismic parameter estimation from AVO inversion[D].Calgary:University of Calgary,2005

[24] Youzwishen C F.Non-linear sparse and blocky constraint for seismic inverse problems[D].Alberta:University of Alberta,2001

[25] 桂金詠,印興耀,高建虎,等.基于修正柯西分布的彈性參數(shù)反演方法[J].石油物探,2013,52(6):609-616 Gui J Y,Yin X Y,Gao J H,et al.The elastic parameters inversion based on modified Cauchy distribution[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2013,52(6):609-616

[26] Lines L R.Density contrast is difficult to determine from AVO[J].Canadian Journal of Exploration Geophysics,1998,47(1):1-8

(編輯：顧石慶)

A prestack simultaneous inversion method for sensitive elastic parameters of tight reservoir

Gui Jinyong1,2,Gao Jianhu1,Yong Xueshan1,Li Shengjun1,Li Hailiang1

(1.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development-NorthWest,Lanzhou730020,China;2.ReservoirDescriptionKeyLaboratory,CNPC,Lanzhou730020,China)

Young’s modulus and Poisson’s ratio are the important elastic parameters representing the brittleness of tight reservoir rock,and Gassmann’s fluid item is regarded commonly as a fluid factor in seismic fluid identification.Prestack seismic inversion is a feasible and effective way to obtain such parameter from prestack seismic data.For the tight reservoir prediction and fluid identification,a new prestack simultaneous inversion method for sensitive elastic parameters of tight reservoir is proposed.Based on the pore elastic reflection coefficient approximate equation,we derive a P-wave reflection parameter equation of Young’s modulus,Poisson’s ratio,Gassmann’s fluid item and density.On this basis,a prestack simultaneous inversion method for sensitive elastic parameters of tight reservoir is constructed using the elastic impedance inversion technique based on Bayesian inversion framework.Model and actual data tests show that the newly proposed prestack simultaneous method can robustly obtain sensitive elastic parameters of tight reservoir from prestack seismic data,which offers a reliable technical approach for the tight reservoir prediction and fluid identification.

tight reservoir,Young’s modulus,Poisson’s ratio,fluid item,prestack simultaneous inversion

2014-11-20;改回日期：2015-02-10。

桂金詠(1986—),男,碩士,工程師,主要從事疊前地震反演及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等方面的研究工作。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田與煤層氣開(kāi)發(fā)”專題(2011ZX05007-006)資助。

P631

A

1000-1441(2015)05-0541-10

10.3969/j.issn.1000-1441.2015.05.007