川东南区块有利储层AVO应用的可行性研究

于静芳,赵宪生,施泽进,曹 健

(成都理工大学,四川成都 610059)

川东南区块有利储层AVO应用的可行性研究

于静芳,赵宪生,施泽进,曹 健

(成都理工大学,四川成都 610059)

研究区位于川东南地区飞仙关组、嘉陵江组和须家河组,对已有的AVO采集资料处理研究表明,研究区AVO特征并不明显。根据已知测井资料及野外采集参数,应用R·T·Shuey近似公式,有针对性地建立了研究区含气和非含气条件下的AVO特征曲线及二维模型模拟,提取了AVO属性参数。对在川东南地区飞仙关组、嘉陵江组和须家河组应用AVO进行油气预测的可行性进行了分析和总结,提出了在研究区应用AVO进行气藏检测的依据和方法。

川东南;AVO;正演模拟;属性参数

0 前言

利用AVO技术预测含气储集层是一种很有效的方法,但该方法的应用必须满足一定的条件,其主要与野外采集因素、储层埋深、岩石的物性等有关。通过对川东南须家河组、嘉陵江组和飞仙关组各测井资料的统计分析,利用以上参数,可设计出该地区各种储层的物性参数,进而由AVO理论计算得到储层的AVO特征曲线。本区地震采集的排列长度在3 000m～3 500 m范围,飞仙关组的埋深约在4 466m,嘉陵江组埋深约在3 852m,须家河组埋深约在3 241 m。根据已知井资料及野外采集参数,可以引用zoepp ritz方程的简化Shuey方程,作研究区AVO特征正演计算。

AVO技术研究的是地震记录的反射振幅与炮检距之间的关系,通过这一关系可来检测气藏的存在。但由于在实际地震记录中,地震波振幅受多种因素的影响,如地震波的激发接收因素,波的吸收衰减,透过损失,薄层调谐,层间多次波和组合效应等,都会使反射地震波的振幅、频率及相位发生畸变。因此,应用AVO技术从地震记录中提取AVO属性参数的风险很大,使其广泛应用也受到了限制。

为了确保AVO属性参数的准确性,要求做好针对AVO分析的野外采集和AVO特殊处理的设计工作,这样AVO技术才能收到预期的效果。根据对川东南不同储层层位的AVO特征正演分析,在研究区进行AVO资料的气藏预测是可行的。

1 理论基础

AVO技术的理论基础,是描述反射系数随入射角及地层岩性参数变化关系的Zoepp ritz方程。当反射波地震勘探使用主要产生纵波的震源,接收的是反射纵波时,Zeopp ritz方程可以被大大简化,即只考虑平面纵波入射产生的反射振幅,随入射角的变化情况。这样一方面可以节省计算工作量,另一方面更有利于AVO技术的研究和应用。其中R·T·Shuey[1]给出的简化公式,是目前人们使用最多的Zoepp ritz近似方程。Shuey方程如下:

式(1)中 R(θ)为反射系数;θ为入射角与透射角的平均值;Vp为界面上、下岩层纵波速度的平均值;Vs为界面上、下岩层横波速度的平均值;ΔVp为界面上、下岩层纵波速度之差;ΔVs为界面上、下岩层横波速度之差;ρ为界面上、下岩层密度的平均值;Δρ为界面上、下岩层密度之差。

由界面二边纵波速度Vp1、Vp2和横波速度Vs1、Vs2,可计算出相应岩层的泊松比σ1或σ2,即:

泊松比是判别储集层含气异常的一个重要参数。

2 AVO正演特征

2.1 含气储层的AVO正演特征

根据川东南须家河组、嘉陵江组和飞仙关组各测井资料的统计分析,以及已知井资料和野外采集参数,储集层岩的速度主要分布在5 400 m/s～6 300m/s范围,密度值分布在2.74～2.87之间。由VSP测井资料可知,含气储层泊松比约为0.21,非含气储层的泊松比约为0.3。排列长度设计在3 000 m～3 500 m范围,飞仙关组的埋深在4 466m,嘉陵江组埋深在3 852m,须家河组埋深在3 241m,这样可分别计算得到各组反射层反射波近似入射角最大为21.4°、24.4°,以及28.2°(符合Shuey方程的使用条件)。根据以上参数可设计该地区各种储层的物性参数,利用Shuey方程进行本区AVO特征的正演计算,可以得到储层的AVO特征曲线。

因为在油气储层的AVO分析中,油气储层的AVO响应常被看作是由于下部储层特性变化引起的,一般假设上覆盖层的弹性参数为稳定的常数,所以图1中的各小图内四条曲线中盖层的弹性参数均一致,速度为6 100m/s,密度为2.78 g/cm3,岩石的泊松比为0.3。分析图1可以看出:

(1)在图1(a)中,储集层的波阻抗小于上覆介质的波阻抗,其反射振幅随入射角的增大是以负极性增大。在垂直入射时振幅较大,随着入射角的增加,振幅略有减小。当入射角足够大到45°以上时,反射振幅迅速增大。

(2)在图1(b)中,当纵波垂直入射时,反射振幅最小;随着入射角的增加,反射波振幅迅速增大。该储层的波阻抗小于上覆介质的波阻抗,振幅呈负极性,幅度又明显增大,在地震剖面上很容易识别这类储层。

(3)图1(c)中表明,在垂直入射时,反射波振幅具有极小值,幅度接近为零。随着入射角的增加,反射波振幅随之增大。在CM P道集上可以看到浅部和远炮检距时较大的振幅值,在深部表现为最小值,该储层在地震剖面上表现为负极大值,在叠加剖面上出现极性反转的强振幅是气层的反射。

(4)图1(d)曲线表明,储层的波阻抗大于上覆介质的波阻抗。当纵波垂直入射时,有一定反射波正极性振幅,在临界角附近,反射波振幅为零。随着入射角的增加,反射波振幅缓慢增大,但极性出现反转。在CM P道集上可见到振幅随入射角既有增大又有减小,同时也有极性反转的现象。在叠加剖面上,由于负极性与正极性波场叠加而抵消,使该类储层在叠加剖面上表现为较弱的振幅,较难识别。

图1 不同岩性组合的AVO正演理论曲线(含气储层)Fig.1 AVO forw ard calcu lation theo retic curve for different litho logic association(gas reservoir)

2.2 非含气储层的AVO正演特征

图2中的各小图内四条曲线中盖层的弹性参数与图1一致,储层的各项参数如图2所示。

(1)将图2(a)与图1(a)相比可以看到,当储层不含气时,随倾角的增大,振幅基本不变。只有在倾角大于40°时,振幅才有最大变化,而研究区目的层段的倾角均小于40°。

(2)在图2(b)中可以看出,当入射角在45°以内,反射波振幅都极小,这在CM P道集上大都表现为弱振幅,在叠加剖面上同样表现为弱振幅。

(3)图2(c)曲线表明储层不含气时,均表现为非常弱的反射振幅。在入射角小于50°范围内,其振幅基本保持不变。而在CM P道集上以及叠加剖面上,振幅都较弱,也没有明显的变化。

(4)图2(d)曲线的振幅在入射角较小时,有一定的反射波振幅能量,随入射角增加略有减小,在CM P道集及叠加剖面上都表示有一定的振幅值。

图2 不同岩性组合的AVO正演理论曲线(非含气储层)Fig.2 AVO fo rward calculation theoretic curve for different litho logic association(non-gas reservoir)

从图1、图2中的八条AVO曲线可以看出,含气储层反射波振幅在不同入射角时,都大于非含气储层反射波振幅。随着入射角的增加,含气储层反射波振幅明显增大。综合考虑飞仙关组、嘉陵江组和须家河组的埋深、岩性,以及野外采集时的排列长度等因素,使用AVO技术判别飞仙关组和嘉陵江组含气储层的难度大。而须家河组埋藏较浅,井的最大深度约为3 260m,其野外采集按3 000m～3 500m的排列长度观测,入射角在24.5°～28.2°以内。由图1(b)、图1(c)可知,在大多数地区都可以用AVO特征识别含气储集层。

上述的AVO特征正演分析表明,研究区储层主要位于图1(b)、图1(c)及图1(d)的模型范围内。接下来,选用前模型图1(b)～模型图1(d)进行了AVO叠前模型模拟,以及属性参数剖面的计算与分析。

3 AVO属性参数剖面

3.1 AVO正演模拟

根据研究区野外采集因素及观测参数,选取道间距Δx为30 m,炮间距为60 m,最小偏移距为150m,排列长度为96道单边激发,单边观测,复盖次数为十二次,激发炮数为20炮,采样间隔Δt为2m s。根据研究区储层埋深选取三个不同的储层层位,其中第一层深度为3 260m,第二层深度为3 852m,第三层深度为4 466m。为避免层间调谐的影响,储层的厚度为30m,模型的纵波速度,横波速度,密度与图1(b)、图1(c)及图1(d)相同。

图3是层状模型三层单炮地震记录,在图3中有三个明显的反射波双曲线同相轴。

(1)第一条双曲线表征了须家河组储层的反射波。由于储层波阻抗小于上覆盖层波阻抗,剖面呈现负极性高振幅,储层下伏介质高波阻抗呈现正反射系数,呈现为正极性高振幅。随着入射角(远炮检距)的增加,储层顶底反射明显增强。

图3 共激发点AVO地震记录Fig.3 Common sho tpointAVO seism ic records

(2)第二条双曲线是嘉陵江组储层的顶底反射,顶面波阻抗为负,呈现负极性,底面波阻抗为正,呈现正极性。在垂直入射角附近,反射波振幅很弱,随着入射角的增加,振幅略有增强。

(3)第三条双曲线是飞仙关组储层的顶底反射。在垂直入射角附近,反射波有一定振幅,随着入射角的增加,振幅相应减弱。由于深层入射角很小,在双曲线同相轴见不到极性反转和振幅增强的现象。

3.2 AVO叠加及属性参数剖面

图4是由前层状模型,经抽道集、动校正、叠加处理得到的纵波叠加剖面。由于储层顶、底时差最大为10 m s,在叠加剖面上可识别储层的时间厚度。图4中浅层具有高强度的反射波振幅,而中深部信号较弱。飞仙关组反射由于倾角很小,极性转换部份的波并未参加叠加,其振幅并未明显减弱。

图5是模型储层包络剖面,浅层能量最强,中深层能量中强。

图4 叠加剖面Fig.4 Stacking p rofile

图5 包络剖面Fig.5 Envelope p rofile

图6是动校后的CDP道集作拟合得到的P波剖面,该剖面更接近零炮检距剖面。从图1(c)可以看出,在零炮检距入射时,剖面上振幅接近于零。因此,嘉陵江段储层在满足第二种物性参数,且厚度为30m的情况下的垂直叠加剖面,表现为非常弱的负极性振幅。但储层在第三种物性条件下,小倾角入射时也有相应的振幅(见图1(c)),在剖面上可见到正极性的弱振幅。

图6 P剖面Fig.6 P p rofile

图7是动校后的CDP道集作拟合得到的G剖面。该剖面反映了反射振幅随入射角的变化率或变化梯度,含气储层表现为较大的变化梯度值。

图8是经AVO处理得到的S波剖面。该剖面表明了横波波阻抗的变化,可与P剖面对照解释储层的顶面和底面。

图7 G剖面Fig.7 G p rofile

图8 S波剖面Fig.8 S p rofile

图9是泊松比差异剖面。剖面上正值表示泊松比的增加,负值表示泊松比的减小。在储层顶面表明了泊松比的减小,这是气层的主要特征。

图9 泊松比差异剖面Fig.9 Poisson ratio difference p rofile

图10是经处理得到的限制梯度剖面。该剖面反映了反射振幅的绝对值,随入射角的变化梯度。从前面AVO正演特征曲线可知,含气储层反射波振波有时为正,有时为负。该剖面表示了P剖面与G剖面的符号剖面;当P剖面反射极性与G剖面一致时为正;当P剖面与G剖面异号时为负。前二层储层表现为正异常,第三层储层表现为负异常。

图10 限制梯度剖面Fig.10 Restricted gradientp rofile

4 结论

(1)川东南地区嘉陵江组和飞仙关组的AVO异常是弱反射,在须家河组是强反射。因此,川东南地区须家河组可用AVO特征进行油气检测,而对嘉陵江及飞仙关组不适合用AVO检测储层气。同时也要指出,在嘉陵江以上的储层,由于埋深小于3 260m,同样可以应用AVO属性剖面特征识别含气储集层。

(2)利用AVO属性反演,可以得到多种属性参数剖面,这些剖面对不同层位的储层气有着不同的响应,这为检测气藏提供了多种分析途径。在众多属性参数剖面中,S波剖面和泊松比剖面对气层的识别尤为明显。

(3)在对AVO属性剖面的解释中,还要正确识别调谐厚度及其它因素引起的振幅变化与AVO振幅变化的差异,避免落入对资料解释和应用的“陷阱”。本研究区由于储层速度偏高,剖面地震波频率也偏高,因此调谐厚度较薄。

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P 631.44

A

1001—1749(2010)06—0578—05

国家自然科学基金委员会与中国石油化工股份有限公司联合基金资助项目(40739903)

2010-06-01

于静芳(1986-),女,新疆昌吉人,硕士,从事地震勘探方面的研究。