苏里格地区含气储层AVO特征研究

王若沣 ，瞿 璇 ，冉 辉 ，宋 健 ，黄同祥 ，张 岄

（1.中国石油长庆油田分公司第五采气厂，陕西西安 710018；2.中国石油长庆油田分公司长实集团，陕西西安 710065；3.中国石油川庆钻探工程技术研究院，陕西西安 710018）

苏里格地区含气储层AVO特征研究

王若沣1，瞿 璇2，冉 辉1，宋 健1，黄同祥1，张 岄3

（1.中国石油长庆油田分公司第五采气厂，陕西西安 710018；2.中国石油长庆油田分公司长实集团，陕西西安 710065；3.中国石油川庆钻探工程技术研究院，陕西西安 710018）

AVO技术是一种非常实用有效的地球物理方法，对于寻找天然气藏有着独特的优势。本文以AVO技术的基本理论为基础，结合实际地质情况，应用Zoeppritz方程进行了苏里格地区的正演模拟，并与实际道集资料、分偏移距叠加资料进行对比，结果显示对于分布稳定，厚度较大的含气储层而言，III类AVO为最主要类型，对于厚度较小的储层而言，因受到地震复合反射等因素的影响，也可能出现其他AVO类型。

苏里格气田；AVO；Zoeppritz方程

AVO技术首次出现于20世纪80年代，主要以分析CRP道集上的地震波振幅变化为主，勘探范围仅限于低阻抗砂岩天然气储层[1-3]。随着计算机技术近年来的快速发展，各国地震勘探学家提出了多达40余种直接探测天然气的碳氢检测因子，AVO技术已成为天然气勘探不可缺少的技术手段[4-6]。本文通过正演模拟及实际地震资料分析，希望找到苏里格地区含气储层AVO变化规律，为今后该地区的天然气勘探提供帮助。

苏里格气田地表主要为沙漠及黄土，以往地震资料品质较差，信噪比低且分辨率低，给地震勘探工作带来了很大的难度。但随着全数字地震勘探技术的攻关和规模化应用，该区已获得了高品质、信息丰富的地震资料，实现了岩性体刻画到薄储层预测与流体检测的重大突破。

1 地质背景

苏里格气田上古生界二叠系下石盒子组盒8段及石炭系山西组山1段为典型的陆相致密储层，岩性主要为石英砂岩、岩屑石英砂岩及岩屑砂岩，以中-粗粒结构为主，主要粒径区间分布在0.3 mm～1.0 mm范围内，结构成熟度和成分成熟度较低。孔隙类型以次生溶孔和晶间孔为主，原生粒间孔基本遭到胶结作用及压实作用而破坏殆尽，含少量收缩孔和微裂隙。该区储层物性普遍较差，非均质性较强，纵向上砂体叠置发育，横向上连通性较差，但总体延伸范围较广。单砂体厚度较薄，平均6 m左右。总体上说，苏里格地区储层受构造因素控制较少，其分布与沉积相、成岩作用、烃源岩及盖层关系较为密切。

2 AVO原理

AVO（Amplitude versus offset）即振幅随偏移距变化的特征，它可以反映地下储层岩性及其孔隙流体的性质，目前使用AVO方法进行油气预测和岩性解释较为流行[7-9]。该技术以弹性波理论为基础，主要研究地震波的动力学特征规律以及相对应的地层岩性关系，其分析基础为平面波在水平分界面上的反射和透射理论，完全形式的Zoeppritz方程详细表达了地震波的反射振幅随着偏移距变化而变化情况，充分考虑了地震波入射分界面两侧的密度、纵横波速度以及入射角的变化对反射系数的影响[10]。

当地面激发所产生的弹性波非垂直入射时，弹性分界面上将会产生反射纵波、反射横波、透射纵波以及透射横波（见图1）。假设此时反射纵波的反射角为θ1，反射横波的反射角为φ1，透射纵波的透射角为θ2，透射横波的透射角为φ2。

因为波在介质中传播射线参数P满足Snell定律：

根据两侧介质中质点所受的正应力、切应力、法向位移和切向位移相等，代入虎克定律和Snell定律，可以得出描述上述动力学过程的Zoeppritz方程组：

图1 地震波在弹性界面上的反射和透射

式中：Rpp为纵波反射系数；Rps为横波反射系数；τpp为纵波透射系数；τps为横波透射系数；α1、β1、ρ1及α2、β2、ρ2分别为分界面两侧的纵波速度、横波速度及介质密度。

由此可以推导出此时P波反射系数的解析式为：

式中：

Richards 和 Frasier[11]、Shuey[12]之后对 Zoeppritz 方程组进行了简化，其中Shuey近似式考虑了泊松比对反射系数的影响，更为直观的将地震属性与岩石特征相联系；Aki-Richard近似式较为强调P波、S波和密度相对变化量表示反射系数，常用于弹性参数反演中定性岩性分析。

3 AVO正演模拟

Ostrander（1984）最早提出了一种简单的地质模型，即在上下两层高阻抗、高泊松比的泥岩中间夹一层低阻抗、低泊松比的砂岩，并说明了其中的AVO异常。后来许多学者针对砂岩气藏AVO异常类型进行了研究，并且对其进行分类。目前，最受认可并且已成为工业标准的为Rutherford和Williams的AVO异常分类[13]（见图2）。

图2 Rutherford和Williams的AVO异常分类

苏里格地区致密储层普遍厚度较小，因此本次研究选取45 Hz主频，180°相位，128 ms长度的子波制作正演模型，偏移距范围为0 m～5 000 m，选取的入射角计算公式为Aki-Richard近似式。

S1井盒8段位于3 578.8 m～3 636 m，共57.2 m，其中含气砂岩4.9 m。由该井正演模型可以看出（见图3），盒8段负高阻抗差含气砂岩段（gas1）位于零拐点位置，对应波谷振幅随偏移距的增大而减小，属于第IV类AVO。该井山1段位于3 636 m～3 678.8 m，共42.8 m，其中含气砂岩共4 m，含气砂岩段（gas2）位于弱波峰位置，振幅随偏移距的增大而减小，属于第II类AVO。

图3 S1井正演模型

图4 S2井正演模型

S2井盒8段共64 m，其中含气砂岩共10.6 m。由该井正演模型可以看出（见图4），盒8下段5.4 m含气储层位于上峰下古的零拐点谷位置，振幅绝对值随偏移距增大而增大，为典型III类AVO。

总体上说，尽管砂岩含气后速度稍大或接近于上覆泥岩，但由于苏里格地区上古生界气层较薄，且不同地区河流相砂岩在纵向上出现于不同地震相位，因此在地震波干涉与复合反射影响下，出现了众多AVO响应类型。只有当辫状河砂岩相位稳定，砂层厚度较大（大于10 m）时，根据含气砂体与其上下地层的波阻抗差异特征判断AVO类型结果较为可靠，苏里格地区盒8与山1气层最主要和最常见的AVO类型应为振幅绝对值随偏移距增大而增大的III类。

4 实际资料AVO特征

在理论分析和利用实际测井资料作AVO正演的基础上，对井旁地震道的实际AVO响应进行对比分析，有利于更好的分析研究区的AVO特征及该技术的应用效果。

4.1 过井道及井旁道集分析

叠前道集相对于全叠加剖面包含了更丰富的流体信息，直接观察含气层所在地震同相轴的叠前变化规律是最为直观的AVO检测方法。由过S2井的CRP道集可见，同相轴振幅随着偏移距的增大而逐渐增大，这是典型的III类AVO特征，在地震剖面上为“亮点”显示（见图 5）。

4.2 部分叠加数据分析

图5 S2井叠前CRP道集剖面

图6 S2井近、中、远道叠加剖面

苏里格地区地震资料信噪比、分辨率普遍不高，并非所有叠前道集都能满足AVO分析的需要，为此根据AVO正演结果，选取一定的偏移距范围作共偏移距叠加，然后观察不同偏移距范围的叠加剖面，分析其AVO特征。由过 S1井近（0 m～1 500 m）、中（1 300 m～3 000 m）、远（2 700 m～4 500 m）偏移距剖面进行观察（见图6），远偏部分盒8顶部反射振幅明显较近偏强，实钻该井盒8段获得工业气流，为典型的III类AVO响应。

5 结论

（1）苏里格地区厚度大于10 m，分布稳定的含气砂岩储层在地震反射轴上普遍为振幅绝对值随偏移距增大而逐渐增大的III类AVO特征，剖面上为“亮点”显示。

（2）对于厚度较薄的含气砂岩储层，其反射受地震波干涉与复合反射等因素的影响，可能出现II类、IV类等其他类型AVO异常。在判断它们的具体特征时，应结合波阻抗信息，通过其波阻抗与上覆泥岩关系来进行准确判断。

［1］杨华，付金华，刘新社，等.苏里格大型致密砂岩气藏形成条件及勘探技术［J］.石油学报，2012，33（s1）：27-36.

［2］杨华，刘新社，杨勇.鄂尔多斯盆地致密气勘探开发形势与未来发展展望［J］.中国工程科学，2012，14（6）：40-48.

［3］苏海，李宏伟.苏里格气田含气储层地震AVO特征［J］.西安石油大学学报（自然科学版），2012，27（3）：21-24.

［4］潘仁芳，赵玉华.苏里格庙气田盒8段砂岩AVO正演模型研究［J］.天然气工业，2002，22（5）：7-10.

［5］赵玉华，李坤白，张杰，等.鄂尔多斯盆地中部下古生界白云岩含气性地震检测［J］.地质科技情报，2015，（3）：191-197.

［6］王卫红，姜在兴，潘仁芳.AVO交会分析及其应用［J］.西安石油大学学报（自然科学版），2003，18（2）：5-8.

［7］赵玉华，张盟勃.鄂尔多斯盆地盒8段气藏烃类检测技术研究［J］.天然气工业，2005，（5）：40-42.

［8］石玉梅.弹性参数在岩性油气藏勘探中的应用-以苏里格气田为例［J］.中国石油勘探，2006，（4）：80-84.

［9］部新宁，孙卫.盒8地层岩石物理参数及地震响应模型研究［J］.中国石油大学学报（自然科学版），2006，30（2）：21-25.

［10］Zoeppritz K.On the reflection and penet ration of seismic waves through unstable layers［J］.Goettinger Nachrichren，1919，（1）：66-84.

［11］Aki K，Richards P G.Quantitative seismology［M］.W.H.Freeman and Co，1980.

［12］Shuey R.A simplification of Zoeppritz equations［J］.Geophysics，1985，50（4）：609-614.

［13］Rutherford S，Williams R.Amplitude-versus-offset variations in gas sands［J］.Geophysics，1989，54：680-688.

Researching on AVO characteristics of gas bearing reservoirs in Sulige area

WANG Ruofeng1，QU Xuan2，RAN Hui1，SONG Jian1，HUANG Tongxiang1，ZHANG Yue3
（1.Gas Production Plant 5 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.Changqing Industrial Group Company PetroChina，Xi'an Shanxi 710065，China；3.Engineering Technology Research Institue of Chuanqing Drilling Engineering Company Limited PetroChina，Xi'an Shanxi 710018，China）

AVO is a practical and widely used geophysical method to seek gas reservoir with distinctive advantage.A simulation is made in this article by using the Zoeppritz equation based on essential theory and actual geological situation in Sulige gasfield.The comparison between the simulation and practical data proves that type III AVO is mainly existed in steady thickness reservoir,and for the thin stratum,other types can appear in it by the influence of complex reflection.

Sulige gasfield；AVO；Zoeppritz equation

TE132.14

A

1673-5285（2017）11-0107-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.025

2017-10-10

王若沣，男（1990-），助理工程师，2014年毕业于新南威尔士大学石油工程专业，现主要从事苏里格气田天然气开发方面工作，邮箱：wangruofeng5363@foxmail.com。