AVO技术在致密砂岩气藏预测中的应用

2012-08-20王锡文中石化中原油田分公司物探研究院河南濮阳457001

石油天然气学报 2012年11期

王锡文（中石化中原油田分公司物探研究院，河南濮阳457001）

AVO技术是利用振幅随炮检距变化规律来获得地下地层岩性及其孔隙流体性质，从而直接预测油气和估计岩性参数的一项技术[1，2]。鄂尔多斯盆地Z地区上古生界下二叠统山西组（P1sx）含气砂岩主要属湖相三角洲平原分流河道沉积，是一种低孔低渗岩性气藏。常规的处理解释技术很难有效地识别含气砂岩。为此，笔者根据该区沉积相和构造特征等地质研究成果和不同岩性泊松比差异所形成的AVO特征响应，识别出有利的含气砂岩，取得了较好的效果。

1 AVO预处理

AVO技术利用反射振幅随炮检距的变化特征进行油气检测和油藏描述，叠前道集的振幅相对关系正确与否直接影响到分析的精度和正确性，任何与炮检距有关的错误振幅信息都会引起岩性分析和解释的失败。要从地震资料中得到与岩性、含油气性有关的信息，必须保证叠前地震道集中反射振幅尽可能少地受非地质因素的影响。因此，正确恢复反射振幅，特别是与炮检距有关的振幅损失是AVO技术的基础，也是进行地震油气检测的关键。

在AVO预处理阶段，通过球面扩散振幅补偿和地表一致性振幅补偿，较好地消除了地震波传播中几何扩散、激发因素、接收因素等对振幅的影响，振幅特征可以满足构造成像和叠后振幅属性研究的需要；通过叠前、叠后噪声衰减有效地压制了噪声干扰，提高了地震资料信噪比；通过高精度静校正和速度分析的迭代，较好地解决了长短波长静校正问题，这些都为开展AVO分析打下了良好的基础。然而，研究区岩石压实程度较高、岩层较薄并发育有煤层和碳酸盐岩等特殊岩性，AVO响应较为复杂，气层反射信号的AVO特征较弱。为了确保后续AVO分析的可靠性，对常规处理之后的地震资料进行了更精细的AVO预处理，主要包括：剩余振幅补偿、叠前时间偏移、超道集和剩余时差校正。

在经过各项预处理之后的道集具有共反射点、相对高信噪比的特点，为后续的AVO分析打下了良好的基础。

2 AVO正演模型分析

AVO正演模型分析是应用AVO技术进行烃类检测的基础，在AVO技术中占有很重要的位置。利用AVO正演模型可以研究主要目的层AVO曲线的类型，建立地层组合和典型含油气地层的AVO特征图集，从而有效地开展AVO处理和解释工作。

结合该区气层特征，主要针对下二叠统山西组底部山2段（P1sx2）和本溪组（P1bx）地层进行了致密砂岩、含气渗透性砂岩及特殊岩性体的AVO特征分析[3～7]，建立了相应的AVO检测标志，为在实际地震记录中识别气层打下了基础。

2.1 山2段（P1sx2）含气砂岩AVO特征分析

图1显示了Y133井的AVO响应，可以看到，含气砂岩的反射信号与相邻的煤层和碳酸盐岩反射完全调谐在一起。经分析砂岩附近的一个正相位（a1）和一个负相位（a2），调谐后信号的特征表现为波谷和波峰的振幅绝对值随炮检距增加都呈现出增强的趋势。

图1 Y133井P1sx2AVO正演模型分析（箭头所指为含气砂岩）

为了分析含气砂岩对振幅特征的影响，以实测砂岩纵波速度代表中等含气砂岩的速度，对图1中箭头指示的砂岩（厚度为6.2m）进行流体替换，分别求取致密干砂岩和高渗透性气砂岩的纵波速度，并进行了AVO正演模拟分析（图2）。

图2 Y133井P1sx2砂岩（图1中箭头所指）流体替换AVO响应特征

由图2可见，无论何种砂岩类型，其附近的正相位和负相位振幅绝对值都随炮检距的增加而增加，但3种砂岩响应的正相位（a1）变化特征基本一致，而负相位（a2）的振幅变化特征存在不同，即随着炮检距的增加，含气性好的砂岩负相位绝对值的增加更快一些。在AVO属性里，可描述为负相位的AVO梯度存在差异，含气性越好，AVO梯度绝对值越大。这为在地震资料中利用AVO现象检测P1sx2的有利气层提供了重要依据。

2.2 P1bx含气砂岩AVO特征分析

图3为Y133井P1bx的AVO响应，同样可以看到，含气砂岩的反射信号与相邻的煤层和碳酸盐岩反射完全调谐在一起。经分析砂岩附近的一个正相位（a1）和一个负相位（a2），调谐后信号的特征表现为波谷的振幅绝对值随着炮检距增加呈现出增强的趋势（图4（b）），而波峰变化不大。

采用同样的方法对图3中指示的砂岩（厚度为3.1m）进行流体替换和AVO正演模拟分析（结果见图4）。由图4可见，对两种砂岩类型而言，其附近的正相位振幅随炮检距的增加而增加，负相位振幅绝对值都随炮检距的增加而减小；两种砂岩响应的负相位变化特征基本一致，但正相位的振幅变化特征存在一定的差异，即随着炮检距的增加，含气砂岩的正相位振幅的增加略快一些。用AVO的属性则可描述为正相位的AVO梯度存在差异，含气性越好，AVO梯度绝对值越大。

图3 Y133井P1bx层段AVO正演模型分析（箭头所指为含气砂岩）

图4 Y133井P1bx砂岩（图3中箭头所指）流体替换AVO响应特征

由图2和图4也可看到，相对于P1sx砂岩而言，P1bx的砂岩厚度较薄，含气砂岩的AVO特征也较弱，这表明预测P1bx气层难度更大。

2.3 煤层AVO特征分析

特殊的岩性可能会对AVO特征产生影响，因此笔者对煤层进行了AVO分析。首先分析了不含煤层的情况，图5是根据Y143井的测井资料而获得的不含煤层的简化正演模型及其AVO模拟结果，其中干砂岩和含气砂岩横波速度、密度、围岩情况一致，二者差异主要在于纵波速度不同。由图5可见，在分析砂岩附近的一正一负2个相位，二者正相位的变化特征基本一致；从负相位来看，干砂岩振幅变化总体不大，只是在大炮检距才表现出振幅绝对值增加的趋势，但含气砂岩振幅绝对值随炮检距增加而增加的特征非常明显。这表明，在没有煤层影响的情况下，含气砂岩具有明显的AVO响应特征，理论上能够用AVO技术实现气层的有效检测。

图5 Y143井正演模型及流体替换AVO响应特征

为了分析煤层的影响，图6在图5模型的基础上，根据测井资料在所研究的含气砂岩的上面增加了2层总厚度分别为10m （图6（a））和5m （图6（b））的煤层。由图6可见，上覆煤层对含气砂岩的AVO响应产生了很大的影响，当煤层厚度为10m时，图6（a）中含气砂岩的AVO特征完全消失；而当煤层厚度为5m时，气层的振幅变化也弱了很多，甚至接近图5（a）中干砂岩的AVO响应。

3 应用效果分析

图6 Y143井含煤层正演模型及流体替换AVO响应特征

AVO正演模拟分析从理论上分析了该地区含气砂岩的AVO响应特征，这对于分析该技术在该地区的可行性和明确气层检测标志具有重要作用。利用AVO技术检测气层还需要分析地震资料情况、检查井旁地震资料与理论分析的一致性等，从而最终确定能否利用AVO技术来有效识别气层。研究区仅有二维地震资料，测线较为稀疏，与测线距离小于500m的井只有5口，这对于利用实际地震资料分析该地区的AVO特征是一个不利的条件。为了提高AVO技术检测气层的精度，该次研究主要针对已经通过沉积相和构造分析所确定的有利区带进行，并为有利区带评价提供依据。通过研究区的AVO正演模拟和实际井旁地震道集数据分析[8]，可以看到气层在地震反射资料中具有一定的响应。因此，可以依据研究区的正演模型和实际地震数据分析的含气响应模式在地震数据体中进行含气砂层预测。

该次研究笔者统计了距离测线较近的井的井旁道特征。图7是Y143井附近地震测线的实际道集记录，P1sx2含气砂岩在地震数据上具有明显的AVO响应特征，并且与图5中的含气砂岩的理论AVO响应特征接近。图8是Y133井附近的实际地震道集记录，P1bx含气砂岩在地震数据上具有较明显的AVO响应特征，并且正相位同相轴与图3中的理论AVO响应特征接近。

经统计距离测线较近的井的井旁地震资料的振幅特征，可见该地区井旁道AVO响应特征与理论分析总体符合较好，利用AVO技术在该地区检测气层是可行的。

图9为含气砂岩检测剖面图和含气概率检测曲线图，由图9可见，S200井在P1sx2含气概率较高，S201井在P1sx2含气概率中等，Y139井在P1sx2含气概率低；S200井在P1bx含气概率高，S201井在P1bx含气概率较低，Y139井在P1bx含气概率较高。电测解释结论：S200井在P1sx2有15.9m气层，日产气18253m3，S201井在P1sx2有6.4m含气层，日产气3663m3，Y139井在P1sx2有2m含气层；同样地，S200井在P1bx有1.5m气层，S201井在P1bx有2.1m含气层，Y139井在P1bx有5.4m含气层。由此可见，预测结果与井的电测解释结果基本符合，这表明预测结果是较为可靠的。