地震衰减梯度法识别储层流体的应用分析

2011-12-29李红梅王树刚

中国石油大学胜利学院学报 2011年4期

关键词：振幅泥岩流体

魏文，李红梅，王树刚，王红

（中国石化胜利油田分公司物探研究院，山东东营 257022）

地震衰减梯度法识别储层流体的应用分析

魏文，李红梅，王树刚，王红

（中国石化胜利油田分公司物探研究院，山东东营 257022）

地层含油气后高频信息衰减，地震波吸收系数增大，这为利用吸收系数进行储层含油气预测提供了理论基础。在垦东北地区，利用地震衰减梯度法进行流体检测，取得了较好的应用效果，并分析地震衰减技术应用的影响因素。结果表明，研究区含油气储层内衰减属性与振幅属性呈正比关系，地震衰减技术的应用受地震资料和地质条件的影响。研究为储层流体内识别分析提供了理论和实践依据。

吸收系数；衰减梯度法；储层液体；影响因素

在实际地层中，介质并非是理想的完全弹性介质，许多情况下具有非弹性，地震波在其中传播时，其振幅受波前扩散、介质吸收、介质的各向异性、反射界面的形态等多种因素的影响。其中，介质对地震波的吸收作用可用吸收系数来描述，在固、液、气构成的多相介质中，对吸收性质影响最显著的是气态物质，在岩石孔隙饱和液中掺入少量气态物质，可明显提高对纵波能量的吸收，使地震波高频成分快速衰减。因此，地层吸收系数是进行储层描述和油气预测的一个重要参数［1－4］。

1962年，Futterman等对地下介质对地震波吸收作用作出了系统阐述，近年来，很多学者相继投入到地震波的衰减研究中，由于地层的吸收衰减比较复杂，影响因素众多［5－6］，因此基于频率的吸收衰减技术研究成为较新的研究领域，对储层流体的识别和分析具有重要的理论和实践意义。

1 地震衰减方法

目前，直接利用地震资料进行衰减分析的方法主要有振幅比法和谱分析法两类。振幅比法主要研究相邻两层反射波振幅的衰减，用傅里叶谱分析算法进行计算，分析时要求时窗中反射波单一、稳定，记录的信噪比高，由于较粗糙，现已很少采用；谱分析法主要分析含油气储层与非含油气储层的频谱特征，计算高频衰减信息。作为判识储层含油气的标准，常用的分析方法是衰减梯度法。

式中，r为距离，m；A0为震源的振幅；Ar为距震源r时的振幅；Q为地层介质的品质因子；v为速度，m／s；f为频率，Hz；t为时间，s。

对上式两边取对数，得

2 衰减技术应用实例

储层含油气后，在地震资料上振幅和频率都有一定的反映，且含油和含气之间也存在一定差别，这奠定了利用地震资料的振幅和频率特征识别储层流体的基础。一般来说，对于储层流体的预测，振幅上有异常的在频率特征上通常都有反映，而振幅上无异常的在频率特征上也会有所反映，因此利用地震资料预测储层流体时，频率特征比振幅特征的应用范围要广泛。

2.1 垦东北地区地震衰减应用分析

沾化凹陷古近系和新近系发育的大型潜山披覆构造油气藏是胜利油区典型的浅层油气富集单元，已发现的石油地质储量占凹陷总储量的76%，其中馆陶组上段是最重要的含油层系。沾化凹陷馆陶组油气藏主要为潜山披覆构造油气藏，一般表现为油气沿油源断层两侧呈多层楼式分布，油气多分布于馆陶组上段储层。明化镇组和馆陶组顶部的泥岩为盖层，主要烃源岩为下沙河街组暗色泥岩，即馆陶组的油气来自于古近系。研究区垦东北馆上段属于河流相沉积，地质情况复杂，砂泥岩沉积变化快，纵向上相互叠置，横向上连通性差，相应的地震反射特征比较复杂，但储层在地震剖面上特征明显，为中强振幅反射。

馆陶4砂组是垦东北地区主要的含油气储层，在地震上含油气储层主要表现为中强反射特征，其振幅强弱一定程度上能够反映储层的发育情况，但结合实钻井分析，振幅属性并不能完全反映储层的含流体情况，因此可以利用地震衰减属性来探讨该区储层流体的识别。

在垦东34井区，对地震资料进行频谱分析，气层相对于非气层存在明显的高频减小现象，说明在垦东34井区利用地震衰减属性进行含气层识别具有可行性。利用研究区重点井垦东34、垦东344、垦东古2、垦东346和垦东82井作单井衰减梯度特征分析（图1），馆陶4砂组的气层衰减较大，油、水层衰减较小，这进一步说明可以利用地震衰减属性有效地识别垦东34井区储层的含油气性。

图1 井点馆陶4砂组储层流体衰减特征

2.1.1 纯波资料与成果资料应用对比

研究区内具有纯波和成果两种地震资料，因此在进行地震衰减分析前，首先应分析哪种资料适合进行衰减分析。相比成果资料的频谱，纯波资料频带比较宽，高频成分居多，且在高频处，纯波资料存在明显的频率减小现象，表明纯波资料更适于做储层流体的衰减分析。

两种资料衰减结果在平面分布上存在差异，含油气的垦东34井在纯波资料的衰减分析结果上衰减较强，而在成果资料的衰减分析结果上衰减较弱（图2）。因此，在垦东34井区选取纯波资料进行衰减分析识别油气更为合适，能够较好地反映油气相对衰减量。

图2 垦东34井区纯波资料与成果资料衰减对比

2.1.2 衰减梯度法的储层流体分析

（1）含油气储层的衰减属性与振幅属性总体上呈正比关系，但衰减属性能较好地描述含油气储层。

（2）衰减梯度值与储层含流体性质有关，与其厚度无关，只要存在流体，就存在一定程度的衰减。

（3）含气井的衰减梯度值偏高，其绝对值大于0.5；含油井的衰减梯度值居中，其绝对值在0.5～0.35之间；含水井的衰减梯度值偏低，其绝对值小于0.35（图3）。

2.2 地震衰减技术应用的影响因素

在地震衰减技术的应用过程中，影响其应用效果的因素很多，既有客观因素，也有主观因素，总体上大致可分为以下几个主要影响因素。

2.2.1 地震资料的影响

地震衰减分析软件一般是基于地震波动力学特征的，因此地震资料是否保真是影响衰减分析应用效果的决定性因素。通过纯波资料与成果资料的对比分析，纯波资料是地震衰减技术应用的首选资料，主要体现在以下几个方面：

（1）纯波资料纵向上靠下的地方能量相对成果资料要弱，比较符合地震波在地下传播时能量逐渐减弱的特点；

图3 Ng4砂组储层流体衰减梯度

（2）在浅层，由于纯波资料的能量及保幅性较好，其更适合作衰减分析；在中、深层，由于纯波资料的非固有衰减比较强，不适合作衰减分析；

（3）对于浅层含流体的衰减分析，纯波和成果资料总体上衰减效果相同，但由于纯波资料的保幅性，其在流体检测的细节刻画上更好。

2.2.2 地质条件的影响

影响衰减技术应用的地质因素较多，概括起来主要有特殊岩性体的影响、泥岩吸收特性的影响、薄互层调谐的影响等。

（1）特殊岩性体影响。实际生产情况是复杂多变的，不同的地质条件下会遇到不同的特殊情况，如火成岩、碳酸盐夹层等在吸收衰减结果上往往与含气层具有同样吸收强度的地震衰减，同时火成岩等特殊岩性体的存在对其下面的地层会产生屏蔽作用，使含气地层的吸收特性受到影响，从而干扰了天然气的预测结果。

（2）泥岩吸收特性影响。在砂泥岩互层地区，由于泥岩平均吸收性比砂岩强，衰减比较快，当砂岩含气后，泥岩和含气砂岩的吸收衰减程度差不多，泥岩的存在对有效储层的流体衰减分析产生一定的影响。这种情况可结合其他技术手段排除，利用地震反演技术反演砂岩储层和泥岩，以此作为约束将泥岩从衰减数据体中过滤掉，然后在砂岩储层内分析衰减结果。

（3）薄互层调谐影响。含气砂岩厚度较小，且储层为砂泥岩互层，地震上表现为中等强度反射振幅，但无衰减异常。分析认为造成这种情况的主要原因可能是由于薄互层的调谐作用，地震上的反射振幅及频率不能反映储层的真实情况，从而影响储层的衰减特征。