AVO技术在固安地区浅层天然气藏的有效检测-.pdf

D OI10．3969／j．issn．1672- 7703．2012．06．014 AV O技 术 在 固 安 地 区 浅 层 天 然 气 藏 的 有 效 检 测 赵学松1崔立叶2赵伟森1 闫福旺z蒋东坤郑璐z麦毅军 1中国石油华北油田公司勘探部，河北省任丘市062552；2潜能恒信能源技术股份有限公司， 北京100107 摘 要固安地区是华北油田的勘探老区，勘探难度越来越大。但近年通过引进多种新技术，探井成功率得到明 显提高。AV O技术是气藏直接检测的重要技术手段，尤其对于浅层高孔隙砂岩检测效果更为明显。文章就AV O技术在 固安浅层气勘探的成功应用进行了详细阐述，通过对地震属性和AV O 正反演分析，证实固安地区浅层气藏具有明显的 亮点和II I 类A VO特征。在此基础上，在应用振幅属性、AVO 反演、AV O弹性波反演等多种技术手段的同时，对含气 敏感的多种属性进行综合分析，预测了固安地区浅层气分布特征。实钻结果证实了上述方法的有效性，形成了一套针对 固安浅层气层勘探配套技术和思路。 关键词叠前地震数据处理；AV O属性反演；多参数综合分析；A VO正演模拟；岩石物理分析；固安地区 中图分类号P631．4文献标识码A 固安地区位于廊固凹陷大柳泉构造带西南部，是 华北油田的重要勘探领域，已经历了40余年的勘探历 程。目前勘探目标越来越复杂，其难度也越来越大。根 据各种资料的分析，油气资源仍十分丰富，且处于十分 重要的地理位置，一直备受广大油气勘探工作者的密 切关注。 近几年，在改善地震数据成像效果的基础上，科学 地应用A V O技术进行油气信息检测，在固安地区古近 系沙河街组三段浅层气藏勘探中取得成功并获得巨大 的勘探效益。根据应用A VO 技术确定的3口探井，均 获得高产气流，焕发了老油田老地区油气勘探的活力， 并建立了该地区典型气藏的识别标志，为该区今后浅 层气藏的预测和识别提供了有效依据，创造了有利的 条件。 1 A V O分析的近似计算公式和含气砂岩 的A V O 特征 A VO 技术是一项众所周知的用于油气信息检测的 有效技术。方法原理简单，算法简捷，但要应用获得 成功却是一件很难的事。为了取得AV O 的应用效果， 人们不得不花几十倍甚至上百倍于AV O分析自身的 工作量，用于AV O分析的前期处理和后续的分析与 解释工作。 A VO 分析的理论基础是Zoepprit z方程，以及由 此方程推导出的十几个近似计算公式。Zoeppri t z方程 本身就有多个假设条件，而每一个近似公式又是根据 目标的不同需求进一步假设近似推导出来的，因此应 用时必须考虑这些近似条件。近似式虽有十几个之多， 但常用到的只是A 虹和Ri char ds推导的纵波反射系数 RP∽近似表达式【11 蹦9，碍吉14蔷sin28净去等 -4乓sinz8盟1 v‘ P V s 第一作者简介赵学松，男，高级工程师，1986年毕业于长春地质学院应用地球物理专业，现从事石油地质综合研究与管理工作。 收稿日期2012-0918 73 N o62012Chi na Pet r ol eumExploration腻 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 式中R P 臼 反射系数； 唧纵波速度； 魄横波速度； p密度； 臼入射角。 式1又可以改写为 琊0*A Bsi n2 0Ctan20sin20 2 其中 一2等V竺P] IPJ 嘎1可Avp一4㈨等一2㈦丝PB一4f坚1盟一2I坚1丝 2 y，I咋J V 。I％J c坐 3 2 V P 通常把A 视为小角度项，Bsin20视为中角度项， Ctan20sin20视为大角度项来进行处理。 另一个基础问题是含气砂岩的A V O特征，Rut herford , nw i niam s于1989年Ⅲ首先提出了AV O 异常的分类方 案，后来Ross*N K i nm an于1995年[3】以及Cast agna于 1997年[41分别进行了修改，最终将含气砂岩的地震反射 响应特征分为4类图1。通常I 类称为正高阻抗差 含气砂岩；Ⅱ类为近零阻抗差含气砂岩；Ⅲ类为负高阻 抗差含气砂岩AV O 梯度小于零；Ⅳ类为负高阻抗差 含气砂岩A VO 梯度大于零。 图1含气砂岩的A V O 类型 Fi g．1 A V Ot ypesof gasbear i ngsandst one 哆∥中国石油勘探20l2年第6期74 2 A V O 分析技术应用的基本思路及其 要点 应用A VO 分析技术进行油气信息检测，已经由来 已久，要想一项应用了几十年的老技术获得成功，并在 勘探上有所突破，就必须拥有适应于地质目标特点要 求的应用思路和针对性很强的处理解释技术来做保 障。因此，在有效应用Aki R i char ds近似式以及 Rut herf ord等人对含气砂岩A V O特征分类的基础上， 十分强调 1AV O 分析前高质量的叠前数据处理，这既是 基础又是技术保障； 2 建立在A VO 分析基础上的A VO属性反演、叠 前弹性参数同步反演以及多属性的综合分析和综合地 质解释，直到最终的油气信息检测，这是A V O分析中 十分重要的几项技术。 图2展示的是A V O气藏检测的技术流程简图。 从图2可以看出 1叠前单道集分析 C R P道集，可以快速扫描 振幅随炮检距变化的情况，从而快速定性判断A V O 异 常的类型； 2通过流体替换的A VO 正演模拟，可以确定含 气、含水情况下的地震响应特征，这是A VO 含气性检 测的基础； 3利用岩石的物理分析，计算相应的岩石物理属 性，优选对含气性较敏感的岩石物理属性，并映射成地 震属性，进行含气性检测； 4对A VO 属性进行交会分析和多属性平面展布 分析，进一步落实A V O 异常类型、分布范围及几何形 态，从而实现含气性的有效检测。 3 A V O叠前高保真的地震数据处理 上面已经提到，高质量的叠前数据处理，既是A V O 分析的基础，又是AV O分析取得期望效果的技术保 障。因此在常规叠前数据精细处理的基础上，进一步加 强3个方面的工作第一，振幅相对保持处理技术更加 严格，既要做到科学的补偿，又不能出现振幅的失真； 第二，强调地表一致性处理技术，包括地表一致性的静 校正、振幅补偿、反褶积和相位校正，其目的是消除非 地质因素导致的信号特征的纵、横向上的变化；第三， 认真做好AV O 信息提取、异常显示、检测和增强的特 殊处理。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 综合研究 太少 气藏分布预测 图2A V O 气藏检测技术流程图 Fig．2Flow chart of gas r eser voi rA V 0det ect i on 整个数据处理采用W EFO X 成像处理系统进行，不 仅保证了叠加前道集数据的质量，而且大大改善了叠 加和偏移的成像效果图3，从而满足A VO 分析和反 演对数据的要求。 固40固42 ≥j’{；≤羹妻囊爹萋越 ，■-、毫三孟善去_～．2≤乏≤萄鋈羹憋蕙 妻毒零霎攀一羹一． 二～一一少t芝⋯乏二二杂惑j一一。’17’ 誉彳二簇篆妻蓥慧i≥三≥． 妻意≤喜萋未圣霉薹萋雩雾姜蕊≤攀 季耋爹差篓喜萋；主饕；～ 毒蓉每警毳姜主三 耋≤萎量兰喜 4固安地区A V O 可行性分析 固安地区浅层储层主要为沙三段的扇三角洲前缘 分流河道和河口坝沉积。根据已有的钻井资料和测试 资料，油气资源丰富，在固安柳泉北背斜固13井1612- 1623m 获日产气4．5210hn3的工业气流，随后钻的 75 N o62012Chi naPet r ol eumExplor ati on、N 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 固26井、固131井均获高产气流，具有丰富的天然气 资源。根据对固13井等高产气井资料的分析，气藏在 叠加剖面上表现为“亮点”特征，速度谱上叠加速度明 显降低。 A VO 模型正演模拟方法常见的有3种Zoepprit z 方程法、A ki --Ri chards近似法和波动方程法。通过 实践试算，选择采用Zoeppri t z方程法，对固安地区8 口井数据进行模拟分析，其结果基本一致，气藏顶界 面的振幅极性为负，振幅绝对值随入射角的增大而增 大，属性反演结果与正演结果相一致 图4 ，由此可 见，该气层属于Ⅲ类含气砂岩AV O响应特征。同时 也说明该区具备应用AV O分析技术进行气藏分布预 测的可行性。 正演道集与实际遭集对比 正演道集气层处A V 0特征曲线 i臀乏焉 鼍黧 州厂赢 司厂面 习『 丽司 堇l潍 1200 1300 ◆ 1400 一 1500 宦 瑙 殛 1600 1700 1800 19∞ 嗣 峨 亘蠢 越 鹾 ．．．．．．．．．．．．。，．，．周 ＼ 05．0lO 015．020．0 入射角℃ 气层处实际A V O 特征曲线 o．．．p，。一‘．．1’，。-．‘pp’‘一，’一 一。l 气层顶I‘。～⋯⋯⋯～⋯⋯一⋯ j爵“⋯～～．．⋯ ⋯⋯．⋯．．．． ⋯．⋯ 010002000300040∞5000 偏穆距 实际道集A V O 截距与梯度交会图 3咖O 20000 趟10000 答 。 ， 一10000 20∞0 3∞00 - ●●- -．．’． ◆．．‘0‘’≤ ta彳 [圃 J 一气层底 7S∞-5000-2500025005000750010000 A V O 截距 图4固13井AV O 正演和A V O属性反演分析 Fig．4A V Of or w ar dsi m ul at i onandA V Oatt r ibut esi nversi onanal ysi sf orG u13W ell 5固安浅层天然气A V O 预测 利用图2展示的技术流程，对固安地区浅层天然气 进行了精确预测。主要应用了3类，即测井、 地震叠前道集和叠加，以及4项技术，包括 彳刍矿中国石油勘探2012年第6期76 A VO 正演模拟技术、A V O属性反演技术、叠前弹性参 数同步反演技术和多属性综合分析技术。 5．1 A V O 芷演模拟 前面已经提到，通过AV O 正演模拟，可以确定含 一 _|燃熬 O O 0 O 咖 蜘 湖 5 2 2 9 ● 2 4 6∞ m 堪 ” ” 躬 孔 “∞ 两 蛇 ∞ 毗 吣 帅 吨 m吨 吨 吨 吨 吨 吨 吨 吨 吨 吨 叱 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 气、含水情况下的地震响应特征；同时还有助于建立 该地区岩性组合和典型含气储层AV O特征曲线及判 别气藏的A V O 类型；为A V O 属性反演技术应用提供 依据，同时为AV 0属性反演结果质量评估提供理论 上的支持。 工区没有横波资料，模拟中用到的横波速度是根 据G reenberg--Cast agnat 51针对水饱和的砂岩和泥岩的 纵波速度 唧一横波速度 h 转换经验公式计算而 得到的。 对于水饱和砂岩 V s-8560．804唧 对于水饱和泥岩 V s-8670．770V p 5．2A V O 疆性反演 对AM Ri char ds近似式 2 ，略去第3项 大入 射角项，就有 Rp 0 一ABsi n204 这是一个直线方程式。在RP0和sin20坐标域 内，A为直线的截距，B 为直线的斜率梯度 。所谓 A VO 属性反演是在以入射角0为位置变量的道集内， 拾取反射信号的振幅值 反射系数，并将其投影到Rr ∽和si nz0的平面坐标上，然后进行直线拟合，从 而求出直线的截距A和斜率B ；然后对A和B 经过简单 的数学运算，得到A VO 分析的各种属性。 1A V O 截距A 由式4可知，当00。 时，R P 0“A，由此可见，它可以解释为纵波垂直 入反时的反射系数，并由此可以导出相应的地质解释 如反映岩性特征等。 2 A V O 梯度 B 为直线的斜率。由式3 可 知，B与纵横波速度比有关，反映的是岩层弹性参数的 综合特征，通常含气砂岩比水饱和砂岩具有更大的梯 度值。 3 拟泊松比A B 泊松比是地层与岩性特 征有关的一个重要参数。一般情况是，砂岩比泥岩和 碳酸盐岩具有较低的泊松比，砂岩含气后，其泊松比 还会明显下降。碳酸盐岩含气后异常特征的变化，与 含气砂岩相比没有那么明显，但与应用其他参数相 比，划分的依据还是可信的。总体来看，含气后泊松 比的下降，会使含气地层与非含气地层的划分更加 明显。 4碳氢检测因子 A XB通常情况下，尤其 是浅层砂泥岩组合中，砂岩含气时，A 和B的绝对值总 是增大的，因此必然使A B 增大更明显，在剖面上 “亮点”特征就将进一步突出，因此AXB的剖面 特征常作为碳氢检测指示的指标。 5流体因子当储层含气后，纵波反射系数会减 小，尽管横波反射系数变化不会太大，但纵波速度下降 后会导致∥vj的相对增加，从而导致流体因子的进一 步下降。因此，对于含气储层而言，流体因子的负异常 与储层的含气性有单调一致的关系。 在实际应用时，在单井气层AV O 分析的基础上， 应用A V O截距A 和梯度B 的交会图5、碳 氢检测因子AB属性刻画气藏的分布特征，与实 钻井气层分布特征相一致。 固40井麓距与梯度交会预涮气层展布固13井藏距与梯度交会预潮气层展布 ㈥黼燃 L ㈣．r l{逊 幽1 燃凇。} ㈣m f ㈣㈣1．}燃㈣ 羲㈣粼 ㈣ 渊 ㈣勰 ㈣ ㈣㈣ 隰 ㈣㈣ ㈣藏㈣㈣ 面万了面i i 一一百一丽1i 丽 截距 图5AV O截距与梯度交会精细刻画气藏分布 Fig．5 A V Oi nter ceptandgradi entcrosspl ot anal ysi s t oaccurat el yl ocat edi st r i but ionofgasr eser voi r 77 N o62012ChinaPet r ol eunExpl orati on、淑 O O 0 0 0 0 0 0 0 O舢激哪。黧瓣咖 4 3 2● ，2 3 4 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 勘探技术 5．3叠前弹性参数同步反演 在A V O分析流程中，经常使用同步反演程序同时 反演出纵波阻抗、横波阻抗和密度，并由此求出纵横波 速度比、泊松比、拉梅系数等弹性参数。在研究区范围 内选择均匀分布的10口井，对测井曲线进行校正和归 12 1．4 3 庭 富1．6 I8 12 一1．4 o 屋 蛰1．6 18 I -2 一1．4 o 扈 蟹1．6 1．8 一化处理后，建立用于反演的低频模型，经过多次试 验，确保反演结果的准确度，反演相关度达O ．86以上。 反演结果分析表明，固安浅层气藏地震响应特征是纵 波阻抗降低、横波阻抗相对升高、纵横波速度比低。应 用纵横波速度比能够很好地刻画出气层的空间分布特 征 图6。 图6反演得到的纵波阻抗上、横波阻抗中和纵横波速度比下 Fig．6Sect i on of咋i m pedanceupper，V si m pedancem i ddl eand r at io of咋andK 10w er 5．4多属性综合分析 由于多种因素的影响，AV O分析存在着不确定 性和多样性，不少文献上称为A V O “陷阱”或A V 0 “误区”。为了排除A V O 陷阱的干扰，采取的措施是 首先在众多属性中优选出对含气敏感的属性；然后 对几种波选择出来的敏感属性进行综合分析成图。 表1列举了所选出的对气敏感的几种属性，并对所选 属性进行归一化处理，最后应用均方根平均值进行 成图，结合计算机可视化技术突显出AV O分析的效 果图7。 6认识与结论 从改善地震成像质量入手，科学而有效地应 ／／／i中国石油勘探2012年第6期78 表1综合属性分析所用到的属性及所占}匕重 Table1 Pr opor t ion ofatt ribut esusedfor anal ysis of com prehensi veatt ribut es 属性所占比重％ 包络振幅属性 20 碳氢检测因子属性 20 流体因子属性 20 纵横波速度比 40 用A V O 分析技术流程，在华北油田固安地区浅层气藏 的勘探中取得了显著的勘探效益，获得了一些重要成 果，产生了许多新的认识，并经钻井证实了预测结果的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图7固安地区浅层气藏综合预测图 综合属性与Es，中油层顶面构造叠合 Fig．7Com prehensivepr edict i onshal l owgasr eser voi r i nG u’anar ea 正确性。 1固安地区浅层发育一套扇三角洲，气层主要位 于扇中，以分流河道为主，其次为席状砂，储层物性好。 通过对已知气藏的分析，该区浅层气藏适合应用A VO 技术进行气藏分布的预测。 2固安地区浅层气藏具有明显的Ⅲ类含气砂岩 A VO 响应特征，气藏位置纵波阻抗、纵横波速度比明 显降低，利用这些特点，可以进行气藏分布范围的预 没。 3优选地震属性，进行AV O属性反演和叠前弹 性参数反演，然后对多属性参数进行综合分析，可以降 低AV O 分析的不确定性，降低勘探风险。实践表明， 这是一个十分有效的技术流程。 参考文献 【1】R i char dsPG ，Frasi erCW ．Scat t eri ngofEl ast icW aves f romD ept hdependent Inhomogenei t i es．G eophysi cs， 1976。4l44l～458． 【2】RutherfordSR，W i ll iam sRH ．A m pl i t udeversus of f seti ngas sands．G eophysi cs，1989，54680～688． 【3】3 R os sCP，Kil Lrf l anDL．N onbri ght spotA V O Tw o exam pl es．G eophysi cs，1995，601398～1408． 【4】Cast agna JP，Sw anHW ，Pri nci pl esofA V 0C ross Pl ot t i ng．11弛Leadi ngEdge，1997，6，I ssue4337344． 【5】GreenbergML，C ast agna JP．Shearwavevel oci t y est i m at i oni n porous rocks．Theoret i cal t orm ul ati on， prdi m inary veri f i cat ionandappl i cat i ons．G eophys． Pr osp．1992。40195～210． 79№6 2012Chi na Pet r ol eumExpl∞t i onl ’i 吣＼ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m