AVO技术在徐家围子断陷油气检测中的应用.pdf

2 0 1 0年 1 O月 第 2 9卷第 5期 大庆石油地质与开发 Pe t r o l e um Ge o l o g y a n d Oi l fie l d De v e l o p me n t i n Da q i n g Oc t ．， 2 01 0 V0 1． 2 9 No ． 5 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I S S N． i 0 0 0 3 7 5 4 ． 2 0 1 0 ． 0 5 ． 0 3 6 A V O 技术在徐家 围子 断陷油气检测 中的应用 李艳玲 王云专 李来林 陈树民 1 ．大庆油 田有限责任公司勘探开发研究 院，黑龙江 大庆1 6 3 7 1 2 ；2 ．东北石油大学地球科学学院，黑龙江 大庆1 6 3 3 1 8 摘要 利用松辽盆地徐家 围子断陷 的火 山岩资料开展 了火 山岩 含气测井 响应特征分 析和火 山岩含气地 震响应 特 征分析 ，探索了 A V O技术用于火山岩气藏直接检测 的方法 ；通过地震资料 高精度处理获得 了符合 A V O分析要求 的高保真地震资料 ；在岩石物理分析 的基础 上找到 了火 山岩 弹性 模量 对地球 物理参 数 的影 响 因素；采用 A k i R i c h a r d s 和 S h u e y 近似公式建立了8 种 A V O模型。模型分析和对 A V O属性的综合分析表明，泊松比和纵、横波 速度比是识别徐家围子断陷气藏的敏感属性 ，垂直入射反射系数与泊松比变化率之积是识别气藏的有效 A V O属 性，由此确定了徐家围子断陷气藏 A V O特征类型。 关键词A V O模型；岩石物性分析；A V O特征 ；流体替代 中图分类号P 6 3 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 0 3 7 5 4 2 0 1 0 0 5 - 1 6 8 - 0 4 APPLI CATI oN oF AVo TECHNoLoGY I N HYDRoCARBoN DET ECTI oN oF XUJ I AW EI ZI F AULT DEPRES S I ON LI Ya h l i ng l W ANG Yu n z h ua n， L I La i l i n， CHEN S h u mi n 1 ． E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t R e s e a r c h I n s t i t u t e o f D a q i n g O i lfi e l d C o m p a n y L t d ． ，D a q i n g 1 6 3 7 1 2 ，C h i n a； 2 ． N o r t h e a s t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y ，D a q i n g 1 6 3 3 1 8 ，C h i n a Abs t r a c tTh e a n a l y s i s o f l o g g i n g a n d s e i s mi c r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c s o f g a s b e a r i ng v o l c a n i c r o c k i s c o n d u c t e d b y u s i n g t h e d a t a f r o m v o l c a n i c r o c k o f X u j i a w e i z i F a u l t D e p r e s s i o n i n S o n g l i a o B a s i n ，a n d t h e m e t h o d o f a p p l y i n g AVO t e c h n o l o g y t o d i r e c t d e t e c t i o n o f v o l c a n i c r o c k g a s r e s e r v o i r i s s e a r c h e d． Th e s e i s mi c d a t a wi t h hi g h fid e l i t y t ha t me e t s t h e r e q ui r e me n t o f AVO a n a l y s i s i s a c q u i r e d t h r o u g h t h e hi g h a c c u r a c y p r o c e s s i n g o f s e i s mi c d a t a ．Th e i n flu e n c e f a c t o r o f v o l c a n i c - r o c k e l a s t i c mo d ul us o n g e o p h y s i c a l pa r a me t e r s i s f o un d o n t h e b a s e o f p e t r o p h y s i c a l a - n a l y s i s ．Ei g ht t y pe s o f AVO mo d e l a r e b u i l t u s i n g Ak i Ri c h a r d s a n d S h u e y a pp r o x i ma t e f o r mu l a s ．Th e c o mp r e h e n- s i r e a n a l y s i s o f mo d e l a n d AVO a t t r i b u t e s s h o w s t h a t t h e p o i s s o n a n d P ／ S wa v e v e l o c i t y r a t i o s a r e t h e s e n s i t i v e a t t r i b u t e s o f i d e n t i f y i n g X u j i a w e i z i F a u l t D e p r e s s i o n g a s r e s e r v o i r ．T h e p r o d u c t o f v e r t i c a l i n c i d e n c e r e fl e c t i o n e o e f f i e i e n t a n d v a r i a t i o n r a t e o f p o i s s o n r a t i o i s t h e e f f e c t i v e AVO a t t r i b u t e t o i d e n t i f y t h e g a s r e s e r v o i r ．T h u s ，AVO c h a r - a c t e r i s t i c t y p e o f X u j i a w e i z i F a u h D e p r e s s i o n g a s r e s e rvo i r i s d e t e r m i n e d ． Ke y wo r d sAVO mo d e l ； p e t r o p h y s i c a l a na l y s i s； AVO c h a r a c t e r i s t i c s ； flu i d r e p l a c e me n t 根据地震波反射和透射理论 ，振幅系数随入射 角 的变化与分界面两侧介质的地震参数有关 ，不同 收稿 臼期 2 0 1 0 - 0 7 1 9 基金项 目国家重点基础研究发展计划 “ 9 7 3 ”项 目 2 0 0 9 C B 2 1 9 3 0 7 资助 。 作者简介李艳玲，女，1 9 6 7年生，高级工程师，从事地震资料叠前反演研究。 E ma i l l i y a n l i n g pe t r o c h i na ．c o n． c a 第 2 9卷第 5期 李艳玲等 A V O技术 在徐家 围子断 陷油气 检测 中的应用 1 6 9 岩性参数组合的振幅系数随入射角变化的特征而不 同，利用 A V O正演模型分析 已知的油 、气 、水和 岩性 的 A V O特征有助于从实际地震记 录中识别岩 性和油气 ，定性进行地震油气藏描述 ；振幅系数随 入射角变化隐含了岩性参数 的信息 ，利用 A V O关 系可以直接反演岩石的密度 P 、纵波速度 和横波 速度 ，进而定量进行油气藏描述 。因此 ，运 用 A V O技术 能 够 充 分 挖 掘 和利 用 叠 前 地 震 记 录 中 非零偏移距地震信息的潜力 ，突破叠后反演只能得 到纵波波阻抗的局限 ，获得岩石 的密度和纵 、横波 速度等多种岩石物性参数信息 ，从而进行油气藏的 检 测 。 1理论基础 1 ． 1岩 石物 理 方法 岩石的速度除取决于密度外 ，还取决于岩石的 体积模量和剪切模量 ，而多数岩石都至少由两种不 同物质 基质和孔隙 流体 组成。在 含油气 的情 况下 ，孑 L 隙流体至少 由水和油气组成 ，岩石的总体 积模量是 岩石基质 、干岩和 流体 的体 积模量 的函 数 。G a s s ma n n理论将弹性理论用于计算孑 L 隙岩 石的地震波传播速度 ，其方程为 脚 2 1一 ／ 。 1一 一K d r v ／ K m ／ K m ‘ P ／ p v ； d 1 2 式 中 纵 波速 度 ；U S 横波 速度 ； 孔 隙 度 ；p 密 度 ；／ x d r y 干 岩 剪 切 模 量 ； K 岩石基质 的体积模量 ；K d r y 干岩的体积 模量 ；K n 流体 的体积模量。 1 ． 2地球 物 理方 法 1 ． 2 ． 1 Ak i Ri c h a r d s近似 式 A V O技术通过 Z o e p p r i t z方程建立 岩石物理和 地球物理关 系。通 常采 用 Z o e p p r i t z方程 的简化形 式 ，方程的选用取决于着重研究 的内容 。假设岩性 参数变化量 、 和 远远小于 1 ，N z 。 一 P Up US e p p r i t z 方程可简化为 A k i ． R i c h a r d s 近似公式 R P PAB s i n 。 0C t a n 。 0 s i n 。 0 3 其 中 ， A R 。 1 A S p 日 吉 一 ＼ p p／ P 4 、 A v ， ] A v s - 2 f Vs 1／ P ； c 。 式 3 强 调 的是岩性参 数变化量 、 P 岩性分析。 1 ． 2 ． 2 S h u e y近似 式 常 用 于 定 性 将 Z o e p p r i t z 方 程 简 化 成 小 角 度 项 、 中角 度 项 和广角项三部分之和 ，即有 m R p pR 。[ 4 。 R 。 ] s i n 1 A v p t a n 2 0一s i n 2 4 Up 其 中，R 。 1 ； 。-2 1 ； B o A w ／ A v , ； 为 泊 松 在 随入射角 0变化 的过程 中， 是 与之关 系最密 切的 弹 性参数， 1 2 ／ 2 1 一 。 若 P f T 』 P 把式 4 第一项视为小角度项 、第二项视为 中等 角度项 、第三项视为大角度项 ，则在实际应用 中经 常忽略大角度项 ，S h u e y公式可进一步简化为 R P PP G s i n 0 5 式 5 表 明，在 入 射 角 小 于 中 等 角 度 0 时，如果 G 0，则振幅随炮检 距的增加而增加 ，如果 G 0，振幅随炮检距 的增 加而减小 ；② 当负反 射 P0 ， 则振幅随炮检距 的增加而衰减 ，如果 G0 ，振幅 随炮检距的增加而增大。 2方 法应 用 研究区主要气层分布在白垩系营城组一段 ，储 S 一 和 P 一 1 7 0 大庆石油地质与开发 2 0 1 0 正 层由多期火山喷发构成 ，纵向上相互叠置 ，横向上 复合连片 ，呈大面积分布。通过岩性识别图版及岩 屑录井资料确定 营城组储层岩性 由流纹质凝灰岩 、 流纹质火山角砾岩 、流纹岩 、安山质火山角砾岩 、 低阻凝灰岩和砂砾岩组成。储层孔隙度为 0 ． 3 ％ ～ 2 1 ． 4 ％，平均为 5 ． 4 ％；渗透 率为 0 ． 0 11 0。 。 ～ 1 7 ． 31 0 一 m ，平 均 为 O ． 4 31 O ～ m ，属 低 孔 、低渗储层。 地震资料高保真处理是 A V O分析 的前提。在 分析影响叠前地震反射振 幅变化的因素后 ，采取叠 前去噪、振幅特性保持 、井资料约束和分角度叠加 等措施 包括 8 0 m 面元的 4 0 6 6 0 0 I n偏移距归 一 化 处理 、F ． x 反 褶 积、4 阶 P S T M 速 度分 析 、 K i r c h h o ff叠前时间偏移和 4阶剩余速度分析 得到 了原始采集和经高保真处理后的道集对 比结果，表 明资料质量得 到很大提高，达到 了进行 A V O分析 的要求 图 1 。 a 原始道集 图1道集对 比 Fi g．1 Co m pa ri S O n of gat her s 通过研究岩石物性分析火山岩和砂泥岩弹性 响 应特征 ，发现火山岩与砂岩相比具有相似性和独特 性。通过对火山岩层进行 的纵波速度与横波速度 、 密度与纵波速度等岩石物性分析认为，当火山岩含 气时，纵波速度有减小 的趋势 ，横波速度有增大的 趋势 。 当含气饱和度较低时，天然气的体积模量决定 混合流体的体积模量 ，而气体的可压缩性大，导致 孔隙的可压缩性急剧增加 ，地层 的体积模量急剧降 低。当含气饱和度继续增加时 ，孔隙的可压缩性不 再增加 ，纵波速度会随着密度的降低有所增加 ，所 以纵波速度降低是地层含气的重要指示 ，但仍不能 作为确定含气饱和度 的依据。因此，利用 3 5口井 的资料建立了流体替换模型 、一维 电阻率模型 、原 始射线 A V O模 型 、A V O射线 理论流体 替换 全模 型、A V O原始地层 S h u e y要素模 型、A V O流体替 换 S h u e y要素模型 、A V O原始地层状态全弹性模 型、A V O流体替换全弹性模型等 8种共计 2 2 8个 A V O模型 ，并通过模型分析确定 了气藏弹性 敏感 参数。从纵波波阻抗与纵 、横波速度 比的交会可以 达到区分流体的效果 图 2 。研究 表明，纵 、横 波速度比和泊松比是火山岩含气识别的敏感参数。 1 _ 8 8 1 ’ 8 4 1 8 O 1 7 6 1 ． 7 2 1 6 8 1 ． 6 4 】 ． 6 0 1 ． 5 6 1 ． 5 2 1 ． 4 8 1 纵波波阻抗 ／ G g m s 。 。 图2气藏弹性敏 感参数分析 Fi g． 2 An al ys i S of e l as ti c se ns i ti ve pa ra me t ers o f gas re se r voi r 将 A V O模型与实际地震资料对比可知，运用 精确的射线算法得到的临界角为 4 0 。一6 5 。 ，此角 度对应的地震资料的角度为 3 0 。～ 4 5 。 。反射系数 随入射角的变化特征受多种因素影响，但对于较常 见 的含气砂岩而言可以分为 3类 1 高波阻抗含气砂岩。这类含气砂岩的波阻 抗高于上覆岩石的波阻抗 ，往往是经受了中等到高 度压实作用的成熟的岩石 ，法线入射时有较高的正 反射系数 ，反射系数随入射角的增大而减小 ，越过 零线后反射系数变为负值 ，其绝对值随着入射角的 增加而增加 ，即当入射角足够大时，在共中心点道 集上可以看到反射振幅极性 的反转，但是经过叠加 后能量相互抵消，这就是常说的 “ 暗点” 。 2 近零波阻抗差含气砂岩。这类砂岩具有几 乎与上覆介质相同的波阻抗 ，往往是在中等压实和 固结作用下形成的，法线入射时反射系数趋于零。 具体分为 2种情况 一是当法线入射时的反射系数 略大于零时，随着入射角的增大 ，反射系数 的绝对 值先减小后增大 ，反射系数 由正值逐渐变为负值 ； 二是当法线入射时的反射系数略小于零时 ，随着入 第 2 9卷第 5期 李艳玲等A V O技术在徐家围子断陷油气检测中的应用 1 7 1 射角的增大 ，反射系数 的绝对值逐渐增大 ，符号不 变 。 3 负波阻抗含气砂岩 。这类砂岩的波阻抗低 于上覆介质 的波阻抗 ，一般属于压实不足和未固结 或未完全固结 的砂岩 ，反射 系数均为负值 ，且 随入射角的增大 ，反射系数的绝对值逐渐增大 ，但 反射系数随入射角变化的梯度小于第二类砂岩 ，在 地震 道集 记 录 上 表 现 为 振 幅 随 炮 检 距 的 增 加 而 增 加 ，在叠加 剖面上可 以看 到这类砂岩形成 的 “ 亮 点”异常。 与第三类砂岩一样 ，一般属于未固结或压实不 足的多孔砂 岩 ，但此 类砂岩 的上覆介质 是硬泥 岩 硅质泥岩 、钙质 泥岩等 、粉砂 岩 、致 密胶结 的 砂岩或碳酸岩等 。当低 阻含气砂岩被泥岩覆盖时 ， 垂直入射反射系数是负的，且随入射角 的增大 ，反 射系数绝对值增大 ，在地震道集记录上 的特征为反 射振幅随入射角的增加而增加。然而，当同样的低 阻含气砂岩被一种致密的高速介质覆盖时 ，垂直入 射反射系数仍是负的 ，但随入射角的增加 ，反射系 数 的绝对值减小 ，在地震道集记录上表现为反射振 幅随人射角的增大而减小。通过对基于井资料建立 的 A V O模 型进行入射 角和反射系数关系分析 ，认 为火山岩含气 A V O特征类 型可 以分为 3类 ①垂 直入射反射系数大 于 0 ． 0 3时为 I 类含气火山岩的 A V O特征 ；②垂直入 射反射 系数为 一0 ． 0 3～0 ． 0 3 时为 Ⅱ类含气火山岩 的 A V O特征 ；③垂直入射反 射系数小 于 ～0 ． 0 3为 Ⅲ类含 气火 山岩 的 A V O特 征。研究表明，该 区的气藏 A V O响应特征属 于 I 类含气火山岩的 A V O特征类型。 根据在地震资料上拾取 的火山岩最浅 、最深的 边界及火山岩气 、水层 模型 ，结 合 已形 成 的 A V O 属性剖面确定 了该 区域 的敏感 A V O属性类别 。图 3是徐深 1 9井 区火 山岩气藏预测 的垂直人 射反射 系数 与泊 松 比变化 率 乘积 的属性 ，其 红色区域为含气 区，从 中可见很好 的气藏反 映， X 6属性对于检测火山岩边界及火 山岩含气性都有 一 定效 果 。 3结 论 1 当火山岩含气 时 ，纵 波速度有减 小 的趋 势 ，横波速度有增大的趋势。 2 纵、横波速度 比和泊松 比是火 山岩含气 识别的敏感参数。 8 x 5 ■ O． 1 x l o 1 图3徐深1 9 井区火山岩气藏预测 Fi g． 3 Pre di et i on o f vol ca ni c r oc k gas re se rv oi r i n X us he n-1 9 wel 1 fi el d 3 在描述火 山岩体时 ，垂直入射 反射系数 与泊松 比变化率之积是有效属性 ，基于该属性可以 检测火山岩边界及含气性 。 4 研 究 区气藏 的垂 直 入射 反 射 系数 大 于 0 ． 0 3时 的 A V O 响 应 特 征 属 于 I类 含 气 火 山 岩 的 AV O特 征类 型 。 参考文献 [ 1 ]殷八斤 ． A V O技术 的理论 与实践[ M]．北京 石 油工业出版 社 ，1 9 9 51 9 1 - 2 1 7 ． 、 [ 2 ]陈树 民，于晶 ．松辽盆 地北部 储层 预测技术 发展 历程及 岩性 油藏地震 识 别技 术[ J ]．大 庆 石油 地 质 与开 发 ，2 0 0 4，2 3 5 1 0 3 1 0 6 ． [ 3]黄绪德 ．油气 预 测 与 油气 藏描 述地震 勘 探 直 接找 油 气 [ M]．南京 江苏科学技术 出版社 ，2 0 0 31 6 5 1 6 ． [ 4 ]杨懋新 ．松辽盆地断 陷期 火山岩 的形成 及成藏条件[ J ]．大 庆石油 地质与开发 ，2 0 0 2 ，2 1 5 l 5 一 l 7 ． [ 5 ]王拥军 ，周雪峰 ，吴海忠 ，等 ．火 山岩 岩性识别新技 术 [ J ]． 断块油气 田，2 0 0 6 ，1 3 3 8 6 8 8 ． [ 6 ] 张美玲 ， 朱德丰 ， 杨 晓玲 ， 等 ．火 山岩 过渡岩性连续 测井响应模 式 [ J ] ．大庆石油地质与开发 ， 2 0 1 0， 2 9 2 1 3 4 1 3 7 ． [ 7 ]吴清岭 ，张平 ，施泽龙 ．波动方 程正演模型及 应用[ J ]．大 庆石油地质与开发 ，1 9 9 8，1 7 3 3 5 ． 3 7 ． [ 8 ]H i l t e r m a n F，S c h u y v e r C，S b a r M． A V O e x a mp l e s o f l o n g - o f f s e t 2 一 D d a t a i n t h e G u lf o f Me x i c o [ J ]．T h e L e a d i n g E d g e ，2 0 0 0 ，1 9 1 1 1 2 0 0 1 2 1 3 ． ． [ 9 ]A k i K， Ri e h a r d s P G ． Q u a n t i t a t i v e s e i s mo l o g y --T h e o r y a n d m e th o d s [ M]． N e w Y o r k W H F r e e ma n C o m p a n y ， 1 9 8 01 0 0 - 1 7 0 ． [ 1 O ]S h u e y R T ．A s i m p l i fi e a t i o n o f t h e Z o e p p fi t z e q u a t i o n s[ J ]， G e o - p h y s i c s ，1 9 8 5，5 0 1 6 0 9 61 4 ． 编辑 宋玉梅