碳酸鹽巖孔洞流體識(shí)別正演模擬

陳偉，李建浪，楊浪，張衛(wèi)，代倩倩

1.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 2.長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100

尋找碳酸鹽巖儲(chǔ)層的關(guān)鍵就是要找到充滿流體的大型孔洞。為此，許多地球物理學(xué)家都提出了直接尋找流體的新技術(shù)。關(guān)于如何識(shí)別孔洞內(nèi)流體，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都做了一些相關(guān)研究[1-3]，但是仍有很多難題沒(méi)有解決。對(duì)于如何分辨孔洞內(nèi)填充物，唐文榜等[4]認(rèn)為應(yīng)用頻率差異分析技術(shù)可以有效區(qū)分孔洞充填物的性質(zhì)。該研究指出，孔洞完全被流體充填時(shí)，反射波具有強(qiáng)振幅、低速度和調(diào)諧性的特征；當(dāng)孔洞被部分黏稠流體充填時(shí)，其調(diào)諧反射相當(dāng)于全反射的90%；當(dāng)孔洞被高孔隙沉積物充填時(shí)，其調(diào)諧反射相當(dāng)于全反射的77%；對(duì)主頻集中在20～30Hz的孔洞反射波，只要洞高在2～3m以上就能被識(shí)別。另外，蔡瑞[5]提出了基于譜分解技術(shù)的碳酸鹽巖孔洞的識(shí)別方法。該方法是基于地震波對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙度較敏感，從而可以將碳酸鹽巖目的層的振幅、相位信息與鉆井、測(cè)井、巖心等資料相結(jié)合進(jìn)行孔洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。近幾年，很多學(xué)者結(jié)合Biot理論和Gassmann方程，利用AVO(振幅隨偏移距的變化)技術(shù)進(jìn)行了孔洞流體的識(shí)別[6-10]。其后，韓革華等[11]針對(duì)塔河油田奧陶系儲(chǔ)層的特點(diǎn)，建立了以疊前時(shí)間偏移和目的層精細(xì)處理技術(shù)為核心的碳酸鹽巖孔洞型儲(chǔ)層成像技術(shù)，為孔洞型儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供了詳細(xì)的基礎(chǔ)資料；WANDLER等[12]利用物理模型技術(shù)證明了孔洞的AVO響應(yīng)可以作為流體識(shí)別的一個(gè)判別因子。

還有一些學(xué)者采用數(shù)值模擬方法對(duì)碳酸鹽巖孔洞儲(chǔ)層進(jìn)行了正演模擬。在孔洞地震波“串珠狀”特征的形成機(jī)理方面，胡中平[13]通過(guò)數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)不均勻地質(zhì)體正演模擬形成地震波場(chǎng)，并結(jié)合實(shí)際資料分析說(shuō)明地震剖面上的“串珠狀”地震響應(yīng)是地震波多次繞射成像后所形成的地震現(xiàn)象。在聲波數(shù)值模擬方面，葉勇等[14]應(yīng)用高階差分?jǐn)?shù)值模擬方法，對(duì)一系列不同尺度、不同填充物的孔洞模型進(jìn)行正演模擬，并分析了其地震反射特征及反射波振幅，得出了孔洞橫向尺度的變化對(duì)振幅影響較大的結(jié)論， 但該研究沒(méi)有涉及到孔洞AVO響應(yīng)的臨界尺度問(wèn)題。在彈性波數(shù)值模擬方面，姚姚[15]針對(duì)隨機(jī)介質(zhì)模型應(yīng)用非均勻介質(zhì)彈性波波動(dòng)方程對(duì)孔洞型油氣藏進(jìn)行了較為系統(tǒng)的正演模擬，并對(duì)其地震波場(chǎng)特征進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié)；吳俊峰等[16]采用非均勻介質(zhì)彈性波方程對(duì)塌陷洞、多洞組合孔洞模型進(jìn)行正演模擬，并對(duì)正演結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和總結(jié)；閔小剛等[17]對(duì)塔河油田的多個(gè)不同類型的孔洞模型儲(chǔ)層進(jìn)行了正演模擬，對(duì)孔洞在疊加、偏移剖面上的反射特征進(jìn)行了總結(jié)。

針對(duì)孔洞流體的識(shí)別問(wèn)題，筆者利用AVO技術(shù)研究了以下3個(gè)方面的問(wèn)題：①設(shè)計(jì)了一系列不同橫向尺度的孔洞模型，研究孔洞的AVO響應(yīng)特征與橫向尺度的關(guān)系；②設(shè)計(jì)了含不同縱橫波速度比流體的孔洞模型，分析其AVO響應(yīng)特征與斜率和截距的關(guān)系；③設(shè)計(jì)了含不同泊松比流體的孔洞油氣水模型，分析其AVO響應(yīng)特征與斜率和截距的關(guān)系。

1 AVO理論基礎(chǔ)

根據(jù)地震波的反射和透射理論[18,19]，當(dāng)一個(gè)平面縱波(P波)入射到具有不同彈性性質(zhì)的2種介質(zhì)的分界面時(shí)，會(huì)在第1種介質(zhì)中產(chǎn)生反射縱波和反射橫波(S波)，在第2種介質(zhì)中產(chǎn)生透射P波和透射S波(見圖1)，此時(shí)反射系數(shù)和透射系數(shù)與入射角和介質(zhì)的彈性參數(shù)之間存在著復(fù)雜的依賴關(guān)系。上述關(guān)系可以用Zoeppritz方程[20]來(lái)表示，即：

圖1 平面縱波入射到具有不同彈性性質(zhì)的2種介質(zhì)的分界面幾何示意圖 Fig.1 Schematic diagram of interface geometry of plane longitudinal waves incident on two media with different elastic properties

(1)

式中：RPP、RPS分別為反射P波、反射垂直偏振橫波(SV波)的反射系數(shù)；TPP、TPS分別為透射P波和透射SV波的透射系數(shù)；ρ1、vP1、vS1分別為上層介質(zhì)的密度、P波速度和S波速度；ρ2、vP2、vS2分別為下層介質(zhì)的密度、P波速度和S波速度；θ1為P波入射角；θ2為P波透射角；φ1為SV波反射角；φ2為SV波透射角。

Zoeppritz方程是以角度的函數(shù)來(lái)給出平面反射P波精確的反射系數(shù)和透射系數(shù)，但由于完整的Zoeppritz方程形式較復(fù)雜，且物理意義不明確，因此不能直觀地得到振幅與各種物性參數(shù)之間的關(guān)系。前人分別從不同的方面對(duì)Zoeppritz方程作了近似[19-22]，提出了不同的P波反射振幅的近似表達(dá)式，以求簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確地反映振幅與炮檢距之間的關(guān)系，從而可以從不同的方面理解巖性參數(shù)、P波速度、S波速度、密度和泊松比等對(duì)P波反射振幅的影響。最常用的Zoeppritz方程的近似公式有以下3種：

第1種，Aki&Richards近似方程[20]：

(2)

式中：R(θ1)表示入射角為θ1時(shí)的P波反射系數(shù)；ΔvP=vP2-vP1,ΔvS=vS2-vS1分別表示反射界面兩側(cè)的彈性參數(shù)的變化量。該近似式的假設(shè)條件是相鄰兩層介質(zhì)的彈性參數(shù)變化較小。

第2種，Shuey兩項(xiàng)近似方程[21]：

R(θ1)=P+G·sin2θ1

(3)

式中：P表示垂直入射時(shí)的縱波反射系數(shù)(即截距)；G表示振幅隨入射角的變換(即梯度)。該近似式的假設(shè)條件是入射角要小于25°。

第3種，Bortfeld近似方程[22]：

(4)

該近似式的假設(shè)條件是層間特性變化為微量。

該次研究所涉及的孔洞波場(chǎng)響應(yīng)的入射角均小于25°，因此筆者采用Shuey兩項(xiàng)近似方程，即式(3)。

2 數(shù)值模擬

2.1 數(shù)值模擬參數(shù)選擇

該次研究設(shè)計(jì)了3種孔洞模型，采用聲波方程的交錯(cuò)網(wǎng)格高階有限差分法求解一階速度壓力波動(dòng)方程并進(jìn)行波場(chǎng)模擬[23]：

(5)

式中：p為壓力；t為旅行時(shí)；x為水平距離；z為垂直距離；vx、vz分別為X、Z方向的質(zhì)點(diǎn)速度；ρ是介質(zhì)密度；vP是縱波速度。

圖2為二維情況下聲波方程速度與壓力交錯(cuò)網(wǎng)格分布圖。對(duì)于二維聲波方程，壓力場(chǎng)分布在各個(gè)整數(shù)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上，速度場(chǎng)分布在2個(gè)相鄰壓力場(chǎng)之間的半網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上。

圖2 二維聲波方程速度-壓力交錯(cuò)網(wǎng)格分布圖 Fig.2 The velocity-pressure staggered grid distribution of the two-dimensional acoustic wave equation

雖然有限差分法數(shù)值模擬方法計(jì)算效率高，但易發(fā)生頻散現(xiàn)象。其中網(wǎng)格距的大小是抑制頻散、增強(qiáng)模擬結(jié)果穩(wěn)定性的最關(guān)鍵的因素。另外，影響正演精度的重要因素是網(wǎng)格距、速度、聲波主頻等模擬參數(shù)之間的匹配關(guān)系。該次研究在具體選擇數(shù)值模擬參數(shù)時(shí)遵循了以下原則和步驟：

1)所建立的數(shù)學(xué)模型在縱向上不超過(guò)1000個(gè)節(jié)點(diǎn)，橫向上不超過(guò)2000個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣可以根據(jù)模型的深度和網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)來(lái)確定網(wǎng)格距的大小。在對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分時(shí)應(yīng)盡可能地選擇小網(wǎng)格距，以保證數(shù)值模擬結(jié)果的穩(wěn)定性并有效地避免頻散現(xiàn)象。如果模型較大，考慮計(jì)算的效率，選擇較大的網(wǎng)格距對(duì)模型進(jìn)行剖分時(shí)，模型中的質(zhì)點(diǎn)速度應(yīng)該適當(dāng)?shù)卦龃蠡蛘吒淖兟暡ㄖ黝l和采樣率等參數(shù)，以保證模擬結(jié)果的穩(wěn)定性和正確性。該次研究在對(duì)孔洞儲(chǔ)層進(jìn)行模擬時(shí)選用5～8m的網(wǎng)格距。

2)根據(jù)模型中各個(gè)地層的厚度和速度，按照波的傳播規(guī)律可以大致地計(jì)算數(shù)值模擬的時(shí)間步長(zhǎng)，從而大致地確定采樣率的取值范圍。該次研究在對(duì)孔洞儲(chǔ)層進(jìn)行模擬時(shí)選用的采樣率范圍是0.2～0.6ms。

3)在數(shù)值模擬時(shí)聲波的主頻也應(yīng)選定在合適的范圍之內(nèi)。由于網(wǎng)格距、速度、聲波主頻3個(gè)模擬參數(shù)之間并不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，在確定網(wǎng)格距、速度之后可以選擇幾組聲波主頻和采樣率的組合參數(shù)模擬單炮記錄，通過(guò)比較波形特征和波場(chǎng)快照來(lái)確定最優(yōu)化的模擬參數(shù)。該次研究在數(shù)值模擬時(shí)的聲波主頻在20～40Hz之間。

2.2 數(shù)值模型及觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模型1的設(shè)計(jì)用于研究具有不同橫向尺度的單孔洞的AVO響應(yīng)(見圖3)。模型中孔洞的周圍介質(zhì)(圍巖)的縱波速度為3200m/s，橫波速度為1930m/s，密度為2.4g/cm3；孔洞內(nèi)流體縱波速度為3100m/s，橫波速度為2100m/s，密度為2.4g/cm3。針對(duì)孔洞的橫向尺度，共設(shè)計(jì)了7個(gè)子模型，其中孔洞的橫向尺度分別為50、100、200、400、600、1000m和無(wú)限延展(即5000m)。模型的其他參數(shù)及數(shù)據(jù)采集示意圖如圖3所示。模型1的設(shè)計(jì)為后面研究流體的性質(zhì)作了較好的鋪墊。

圖3 模型1和模型2(孔洞橫向尺度=400m)示意圖 Fig.3 Schematic diagram of Model 1 and Model 2 (lateral scale of cavities=400m)

為了研究孔洞充填不同流體時(shí)的AVO響應(yīng)特征，設(shè)計(jì)了模型2(見圖3)，此時(shí)模型中所含孔洞的橫向尺度為400m。與模型1類似，只考慮單一因素變化對(duì)孔洞AVO響應(yīng)的影響，在其他條件都相同的情況下只考慮孔洞內(nèi)所含流體的彈性參數(shù)不同引起的AVO響應(yīng)的差異，該模型含不同流體的情況主要是通過(guò)泊松比的不同來(lái)反映，另外假設(shè)流體的密度一定，因此考慮泊松比的不同即可通過(guò)設(shè)置不同的縱橫波速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。模型2中孔洞及圍巖的縱橫波速度比及密度大小如表1所示。該模型中孔洞的幾何尺寸不變，但其中所含流體的縱橫波速度是變化的。模型1和模型2都是較理想的簡(jiǎn)單模型，只考慮了單一因素對(duì)孔洞的影響，對(duì)于其他因素，比如地層、邊界反射及繞射的干擾則不予考慮。

表1 模型2中孔洞內(nèi)不同流體的縱橫波速度及密度

為了與實(shí)際情況相比較，設(shè)計(jì)了第3個(gè)孔洞模型(模型3)，包含有3個(gè)水平地層和6個(gè)含不同流體、大小相同的孔洞。模型示意圖如圖4所示?？锥?、2、3中分別填充油、氣、水，橫波速度為0，泊松比均為0.5?？锥?、5、6中填充固體物質(zhì)，其中孔洞4充填硅橡膠，橫波速度為0，泊松比也為0.5。各孔洞內(nèi)所含流體的彈性參數(shù)見表2。

表2 模型3孔洞所含流體的彈性參數(shù)Table 2 Elastic parameters of the fluid contained in the holes in Model 3

圖4 模型3示意圖Fig.4 Schematic diagram of Model 3

3個(gè)模型對(duì)應(yīng)3次數(shù)值試驗(yàn)(數(shù)值采集)，模擬野外采集，單邊放炮。炮間距和道間距分別是40m和20m，總共進(jìn)行100次放炮，每炮120道接收。正演模擬時(shí)所用子波的主頻為40Hz，網(wǎng)格距為10m，采樣率為0.5ms。

2.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析

具有不同橫向尺度的單孔洞正演模擬單炮記錄如圖5所示。從單炮記錄可以看出，當(dāng)孔洞的橫向尺度為50m時(shí)，單炮記錄中孔洞的響應(yīng)為一條雙曲線，孔洞的兩端沒(méi)有明顯的繞射波出現(xiàn)。這是因?yàn)榇藭r(shí)孔洞的橫向尺度小于第一菲涅爾帶(80m)，因此可以將孔洞看成一個(gè)點(diǎn)繞射[24，25]。當(dāng)孔洞的橫向尺度增大時(shí)(孔洞的橫向尺度=100、200、400、600、1000m)，其兩端逐漸產(chǎn)生了明顯的繞射波。當(dāng)橫向尺度為無(wú)限大時(shí)(孔洞的橫向尺度=5000m)，孔洞的上表面成為一個(gè)地層界面，孔洞的AVO響應(yīng)又成為一條雙曲線，但是雙曲線的信號(hào)強(qiáng)度明顯大于橫向尺度為50m時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度。

圖5 模型1具有不同橫向尺度的孔洞正演模擬單炮記錄 Fig.5 Hole forward modeling with different lateral scales to simulate single shot records of Model 1

圖6是模型1地表處接收到的反射波的振幅隨偏移距的變化曲線圖，可以看出明顯的第3類AVO響應(yīng)特征，即出現(xiàn)了負(fù)的截距和負(fù)的斜率，并且隨著入射角的增大，截距和斜率的振幅的絕對(duì)值均逐漸增大。需要指出的是，從圖6中的7條振幅變化曲線并不能明顯區(qū)分出橫向尺度對(duì)AVO的影響，主要是因?yàn)槟Ｐ蛿?shù)據(jù)的振幅值較小，看不出明顯變化，但是將7個(gè)不同橫向尺度的孔洞的反射振幅隨入射角的變化信息提取出來(lái)放到一起對(duì)比，就能發(fā)現(xiàn)橫向尺度對(duì)AVO響應(yīng)是有影響的(見圖7)。從圖7中可以很明顯地看出，當(dāng)橫向尺度為50m時(shí)，相對(duì)于其他6個(gè)尺度的振幅變化曲線，其振幅變化十分平滑，幾乎是一條直線；當(dāng)橫向尺度增大到100m時(shí)，隨著入射角的增大其振幅的絕對(duì)值略微變化，但是變化不明顯；當(dāng)橫向尺度增大到200m(2.5倍波長(zhǎng))和400m(5倍波長(zhǎng))時(shí)，振幅隨入射角有較為明顯的變化；當(dāng)橫向尺度增大到600m(7.5倍波長(zhǎng))和1000m(12.5倍波長(zhǎng))時(shí)，其振幅的變化相對(duì)于前面4種橫向尺度非常明顯；當(dāng)橫向尺度擴(kuò)大到無(wú)限大時(shí)，其振幅變化與600m(7.5倍波長(zhǎng))和1000m(12.5倍波長(zhǎng))的尺度沒(méi)有明顯差異。從圖7中7條曲線的整體變化趨勢(shì)可以看出，孔洞的橫向尺度為400m(5倍波長(zhǎng))～600m(7.5倍波長(zhǎng))之間有很大的缺失，即橫向尺度為400m(5倍波長(zhǎng))和600m(7.5倍波長(zhǎng))之間的某個(gè)值很有可能成為振幅隨入射角變化的一個(gè)臨界值。圖8是將模型1中孔洞AVO響應(yīng)曲線的斜率和截距提取出來(lái)進(jìn)行對(duì)比分析，可以看出7種橫向尺度對(duì)應(yīng)的AVO響應(yīng)曲線的斜率沒(méi)有明顯差異，而截距隨橫向尺度的增加而明顯增大，也就是說(shuō)AVO曲線的斜率對(duì)橫向尺度不敏感，而截距對(duì)橫向尺度的變化非常敏感。當(dāng)橫向尺度為50m(0.625倍波長(zhǎng))和100m(1.25倍波長(zhǎng))時(shí)，AVO曲線的斜率接近于零。隨著橫向尺度的增加，AVO響應(yīng)曲線的截距變化越來(lái)越明顯。當(dāng)橫向尺度增大到一定值后，截距的變化趨于穩(wěn)定，而且能很明顯地看出在橫向尺度為400m(5倍波長(zhǎng))和600m(7.5倍波長(zhǎng))之間截距的變化也有一個(gè)很大的跳躍。上述特殊的變化通過(guò)斜率曲線基本看不出來(lái)。從波長(zhǎng)的角度來(lái)分析，可以得到如下結(jié)論：孔洞的AVO響應(yīng)的振幅或者截距變化在橫向尺度為波長(zhǎng)的5倍和7.5倍之間有一個(gè)較大的跳躍，而斜率的變化不明顯。通過(guò)模型一的分析可知，AVO響應(yīng)曲線的截距信息比斜率信息更有參考價(jià)值。

注：虛線是實(shí)際數(shù)據(jù)變化曲線，實(shí)線是對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)變化曲線進(jìn)行的多項(xiàng)式擬合結(jié)果。圖6 模型1不同橫向尺度的孔洞AVO響應(yīng)曲線Fig.6 AVO response curves of holes with different lateral scales of Model 1

圖7 模型1不同橫向尺度下振幅隨入射角的變化曲線Fig.7 Variation curve of amplitude with incident angle at different lateral scales of Model 1

圖8 模型1 AVO截距和斜率隨孔洞橫向尺度的變化曲線 圖9 模型2單炮記錄 Fig.8 Variation curve of AVO intercept and slope with the lateral dimension of the hole of Model 1 Fig.9 Model 2 single shot record

對(duì)于模型2，圖9是縱橫波速度比為1.5時(shí)單個(gè)孔洞的單炮記錄，其中上面2條強(qiáng)的傾斜直線是直達(dá)波(圖9中箭頭A所示)，其下出現(xiàn)的兩條雙曲線，其中上面的是縱波產(chǎn)生的反射雙曲線(圖9中箭頭B所示)，下面的是橫波產(chǎn)生的反射雙曲線(圖9中箭頭C所示)?？v橫波雙曲線附近均有很多凌亂的雙曲線，實(shí)質(zhì)為多次繞射波的響應(yīng)[26]。當(dāng)縱橫波速度比為其他情況時(shí)，單炮記錄與圖9類似。

圖10是模型2中孔洞含不同流體時(shí)的AVO響應(yīng)曲線，其中各曲線均具有負(fù)截距、正斜率的特點(diǎn)，振幅絕對(duì)值隨偏移距的增加而減小，且在一定角度后發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，具有第4類AVO響應(yīng)的特征。將6個(gè)不同縱橫波速度比的孔洞AVO響應(yīng)振幅信息放到一起進(jìn)行對(duì)比(見圖11)，可以看出，隨著縱橫波速度比的增加其截距的絕對(duì)值是減小的。當(dāng)圍巖參數(shù)一定而孔洞中所含流體的泊松比減小時(shí)，AVO曲線的截距絕對(duì)值明顯增大，斜率無(wú)明顯變化。當(dāng)孔洞中含氣時(shí)其縱波速度略有降低，橫波速度略為增大，因此縱橫波速度比減小，這符合Gassmann方程。同時(shí)，當(dāng)孔洞含氣后，孔洞與圍巖的反射系數(shù)將會(huì)增大，且AVO曲線的截距絕對(duì)值也會(huì)增大。上述特征可以作為識(shí)別孔洞內(nèi)不同流體的根據(jù)。

圖10 模型2中孔洞含不同流體(不同縱橫波速度比)時(shí)的AVO響應(yīng)曲線Fig.10 AVO response curves of pores containing different fluids in Model 2(different vP/vS)

圖11 模型2孔洞內(nèi)含不同流體(不同縱橫波速度比)時(shí)的振幅隨入射角的變化曲線Fig.11 Variation curve of amplitude with incident angle with different fluids (different vP/vS)in the holes of Model 2

圖12是模型3中地表接收到的反射波的振幅隨偏移距變化的AVO響應(yīng)曲線，從AVO曲線的形狀和趨勢(shì)來(lái)看，孔洞1～孔洞4的AVO響應(yīng)十分接近，孔洞5和孔洞6的AVO響應(yīng)曲線與孔洞1～孔洞4相比有一些變化。將6個(gè)孔洞的AVO響應(yīng)的振幅放在一起進(jìn)行對(duì)比(見圖13)，可以看出，前4個(gè)孔洞的AVO響應(yīng)曲線幾乎重合，而孔洞5和孔洞6的AVO響應(yīng)曲線與前4個(gè)孔洞有較大區(qū)別。從圖14所示的斜率和截距的變化規(guī)律也可以看出，泊松比相同的前4個(gè)孔洞，其斜率和截距幾乎相同，而孔洞5和孔洞6的截距有較大區(qū)別。

圖12 模型3中不同孔洞的AVO響應(yīng)曲線 Fig.12 AVO response curve of different holes in Model 3

圖13 模型3中不同孔洞的地震反射振幅隨入射角的變化曲線Fig.13 Variation curve of seismic reflection amplitude of different holes in Model 3 with incident angle

圖14 模型3中孔洞AVO響應(yīng)曲線的斜率和截距 Fig.14 Slope and intercept of AVO response curve of holes in Model 3

提取地震屬性是進(jìn)行流體識(shí)別的一種重要方法[27]，筆者針對(duì)模型3提取了瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)頻率以及“甜點(diǎn)”屬性并進(jìn)行了分析?！疤瘘c(diǎn)”屬性是利用地震資料識(shí)別砂體的一種技術(shù)[28]，它可用于識(shí)別孔洞和其他地質(zhì)體外形特征。圖15給出了上述3種屬性剖面與疊加剖面的示意圖，可以看出，瞬時(shí)振幅屬性剖面與“甜點(diǎn)”屬性剖面的分辨率較高，能夠分辨出各孔洞的頂部所在的位置以及各層的界面形態(tài)。由于所含流體泊松比較小，最后2個(gè)孔洞的位置難以確認(rèn)。為了作對(duì)比，圖15也給出了瞬時(shí)頻率屬性剖面，很明顯看出瞬時(shí)頻率屬性基本不能刻畫出孔洞的位置和各層界面的形狀。

圖15 模型3的地震剖面及其屬性剖面圖Fig.15 Seismic profile of Model 3 and its attribute profile

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)孔洞的AVO響應(yīng)具有橫向尺度限制。當(dāng)孔洞的橫向尺度為50m(0.625倍波長(zhǎng))時(shí)，相對(duì)于其他的6種尺度的AVO曲線，其振幅變化非常平滑，幾乎是一條直線；當(dāng)橫向尺度增大到100m(1.25倍波長(zhǎng))時(shí)，隨角度的增大其振幅的絕對(duì)值略微變化，但是不明顯；當(dāng)橫向尺度為200m(2.5倍波長(zhǎng))和400m(5倍波長(zhǎng))時(shí)，振幅隨入射角的增大而呈現(xiàn)出較明顯的增大趨勢(shì)；當(dāng)橫向尺度增大到600m(7.5倍波長(zhǎng))和1000m(12.5倍波長(zhǎng))時(shí)，其振幅的變化相較于前面4種橫向尺度的振幅變化非常明顯；再將橫向尺度擴(kuò)大到無(wú)限的時(shí)候，其振幅變化與600m(7.5倍波長(zhǎng))和1000m(12.5倍波長(zhǎng))兩個(gè)橫向尺度沒(méi)有明顯差異。

2)當(dāng)圍巖一定，而孔洞所含流體的泊松比減小時(shí)，AVO曲線的截距絕對(duì)值明顯增大，而斜率無(wú)明顯變化。根據(jù)Gassmann方程，當(dāng)孔隙含氣時(shí)其縱波速度略有降低，而橫波速度會(huì)變大，因此縱橫波速度比減小，同時(shí)含氣后，孔洞與圍巖的反射系數(shù)增大，這與本論文得到的結(jié)論一致。另外，孔洞含氣后AVO響應(yīng)曲線截距的絕對(duì)值也明顯增大。

3)從模型2和模型3的數(shù)值結(jié)果可以看出，當(dāng)圍巖相同時(shí)，AVO響應(yīng)曲線的斜率對(duì)巖性參數(shù)變化不敏感；在泊松比相同或者相近時(shí)，AVO曲線的斜率和截距變化不明顯；當(dāng)泊松比變化時(shí)，AVO曲線的截距變化非常明顯。

4)鑒于AVO研究流體時(shí)有橫向尺度限制，并且AVO曲線斜率對(duì)流體變化不敏感，而截距對(duì)流體的彈性參數(shù)變化(縱橫波速度比、泊松比等)較敏感，因此可以將AVO截距屬性與其他屬性結(jié)合起來(lái)，以便更高效地識(shí)別流體。

5)針對(duì)不同的地質(zhì)體應(yīng)該提取不同的地震屬性，或者提取幾種屬性進(jìn)行交會(huì)分析，才能更好地識(shí)別流體。