谐振法油气检测技术在火山岩储层预测中的应用

黄洪冠 （河南省煤炭地质勘察研究总院，河南 郑州450052）

徐胜峰 （中国石化国际石油勘探开发有限公司，北京100029）

谐振法油气检测技术在火山岩储层预测中的应用

黄洪冠 （河南省煤炭地质勘察研究总院，河南 郑州450052）

徐胜峰 （中国石化国际石油勘探开发有限公司，北京100029）

火山岩储层横向变化大，具有很强的非均质性，一般的反演方法对火山岩进行储层预测难度较大。由于谐振法完全依赖于地震资料，对于火山岩这类储层横向变化较大、井间变化较快、无法得到精确模型的储层，利用谐振法油气检测技术可以克服反演中受模型影响带来的误差。为此，利用谐振法技术对火山岩储层含气性进行了叠前谐振法油气检测。检测结果与钻井结果符合较好，符合率为80%。

地震勘探；叠前谐振法；低频；火山岩；油气检测

当储层中含有流体时，地震波的低频能量相对增强，高频能量相对衰减，这种现象在实验室物理模拟、数值模拟和实际数据试算中均得到证实［1，2］。近年来，利用地震资料低频信息进行油气检测和油藏监测，即使针对非常薄的含流体储层也取得了成功。谐振法油气检测技术是一种全新的油气勘探理念，利用油气或者油气储层的固有频率和地震波发生共振的原理，从地震波中直接检测到油气的位置［3～5］。

研究区目的层是一套火山岩储层，火山岩储层具有很强的非均质性，同一火山岩体内部的储集空间纵向与横向连续性差，储层预测困难。火山岩气藏既有构造油气藏又有构造－岩性复合气藏。构造－岩性复合气藏纵向上又呈多套气层叠置，总体为上气下水，没有统一的气水界面，平面上气层连通性差，受不同火山机理控制，从而导致利用一般的反演方法进行火山岩储层预测难度较大。主要难点在于反演中所用模型基本为利用井数据进行插值的层状介质模型，忽略了火山岩储层横向变化大、井间变化较快的特点，最终无法得到精确的储层预测结果。为此，笔者针对火山岩储层特征，选用了依赖地震、不受井控的谐振法油气检测技术。

1 谐振法油气检测原理

根据一般介质振动理论，介质质点在外加激振力作用下振动的运动微分方程为：

该方程的全解为：

式中，x为震动距离，m；t为时间，s；ωn是介质的固有频率，Hz；h为单位质量激振力，m／s2；ω是激振力的频率，Hz；φ是激振力的初相位，rad；A为介质固有频率的自由振动带来的振幅，m；θ为角度，rad。

全解表明，质点的受迫振动由2部分谐振动合成：第1部分（Asin（ωnt＋θ））是频率为介质固有频率的自由振动，这部分振动会逐渐衰减；第2部分是频率为激振力频率的振动，是质点在外加激振力作用下的振动。该次研究重点为第2部分。

由全解的第2部分可知，在简谐激振的条件下，质点的受迫振动为谐振动，其振动频率等于激振力的频率。振幅的大小与运动起始条件无关，而与介质的固有频率ωn、单位质量激振力h、激振力的频率ω有关。激振力产生的振幅b表达式如下：

图1 质点受力振幅示意图

激振力产生的振幅b与激振力频率ω之间的关系可用图1所示。由图1可知，当激振力频率ω接近介质的固有频率ωn时，激振力产生的振幅b将逐渐变大；当两者相等时，激振力产生的振幅b趋于无穷大，激振力和介质发生共振。

在地震采集时，地震波是外加激振力，地下地层为振动介质。谐振法油气检测认为，油气或者油气储层具有一个固定的固有频率，地震波经过地下储层时，如果储层含有油气，地震波在含油气储层固有频率区段就会发生共振或谐振现象，该区段地震波振幅和能量显著增大；如果储层不含油气，地震波在该区段的振幅和能量没有变化。地震波发生共振或谐振的位置，就是油气聚集的位置。利用该原理，对地震数据采用比较复杂的解析处理手段，即可得到反映油气位置及分布的属性数据体，从而得到反映油气位置及分布的各种成果图件。

谐振法油气检测技术是一种呼应式直接寻找油气的方法，频带很宽的地震波经过地下储层时，油气储层固有频率附近的地震波成分对油气进行呼叫，当储层含有油气时，就会对呼叫产生响应；而当储层不含油气时，就不会对呼叫产生响应。油气谐振频段在0～15Hz之间，因此，含油气储层的低频能量得到加强。该技术具有以下几个优点：①地震资料决定油气是否存在，不存在人为的因素，检测结果完全取决于地震资料；②对油与气的检测都有效，检测结果受煤层、疏松地层、裂缝等其他因素影响小；③能够准确地确定油气位置及分布，确定岩性油气藏和隐蔽油气藏，指导井位设计、油气藏探边和老井复查等。

2 谐振法油气检测应用分析

首先对研究区主要井的井旁道进行单道振幅谱分析，对不同类型的井进行分析。图2中3口井椭圆形圈的部位为工区主要目的层，A井为高产气井，B井为干井，C井椭圆形圈所在位置为差气层，图2中直线所在位置代表频率为12Hz。从图2中可以看出，A井目的层 （气层，图2中椭圆框）位置在12Hz时有较强能量，B井目的层 （干层）位置处在12Hz能量很弱，C井目的层 （差气层）位置在12Hz能量间于A井与B井之间，能量较弱。说明油气储层在低频 （12Hz）时能够发生谐振，引起了低频能量增加。

为了提高谐振法油气检测的精度，该次研究对叠前数据进行了油气检测。考虑到叠前道集单道数据的不稳定性，采用叠前部分叠加数据进行油气检测。地震资料处理过程中，经过叠加将不同偏移距的道集数据合成叠后数据，对于地震资料频率是一个平均或者是粗化的过程。叠前地震数据不同偏移距数据主频不同，随着偏移距的增大，主频逐渐降低，因此远偏移距数据低频能量较近偏移距数据强。图3为工区地震叠前部分叠加近中远分偏移距叠加数据的频谱分析结果，可以看出，远偏移距数据低频能量高于近偏移距数据。

对近偏移距叠加数据和远偏移距叠加数据分别进行计算，得到2个油气检测结果 （图4）。油气检测结果为亮色时代表含气；油气检测结果为暗色时代表不含气。钻井结果显示，D井为产气井，E井为水井，F井为差气层。由图4可以看出，远偏移距油气检测结果与钻井结果更符合。

对油气检测结果进行沿层提取振幅值，分析油气平面展布情况。图5为对近偏移距数据和远偏移距数据油气检测结果 （图4）分别沿T4层到T4往下60ms提取的均方根振幅值。图5中3个圈所在位置为通过钻井证实的含气储层，对比近偏移距叠加数据和远偏移距叠加数据监测结果可以看出，图5（b）中圈内低频能量更明显，说明远偏移距数据与钻井解释结论一致性更好。这充分说明了谐振法油气检测技术中低频能量对于该方法的应用效果非常重要。

图2 单道地震数据振幅谱分析

图3 不同偏移距叠前数据频带分析

图4 近偏移距数据 （a）与远偏移距数据 （b）油气检测剖面

图5 近偏移距数据 （a）与远偏移距数据 （b）沿层均方根振幅平面图

3 结 语

谐振法油气检测技术，从一个全新的角度进行油气勘探研究，提出了油气勘探的新理念。虽然该方法完全依赖于地震资料，不存在人为因素，但是也存在地震资料处理过程中低频能量的破坏会给检测结果带来致命影响的情况。从实际应用中来看，检测结果并不是完全与测井结果相符合，主要受地震资料低频能量损失、储层厚度以及含气饱和度等多种因素影响。

由于谐振法完全依赖于地震资料，对于火山岩这类储层横向变化较大、井间变化较快、无法得到精确模型的储层，利用谐振法油气检测技术可以克服反演中受模型影响带来的误差，得到较为精确的预测结果。利用谐振法油气检测技术对工区内10口井进行了预测，预测结果和钻井结果符合的井有8口，符合率为80%。

［1］Cerney B.Uncertainties in low-frequency acoustic impedance models ［J］.The Leading Edge，2007，26 （1）：74～87.

［2］Whitcombe D，Hodgson L.Stabilizing the low frequencies［J］.The Leading Edge，2007，26 （1）：66～72.

［3］Mitchell J T，Derzhi N，Lickman E.Low frequency shadows：the rule，or the exception？［A］.67th annual international meeting society of exploration geophysicists，expanded abstracts［C］.Dallas，1997-11-2～7.

［4］刘喜武，宁俊瑞.地震时频属性及其在油气地震地质技术中应用的综述 ［J］.勘探地球物理进展，2009，32（1）：18～24.

［5］徐胜峰，刘春园，季玉新，等.分频技术在塔河油田石炭系薄储层预测中的应用 ［J］.石油天然气学报，2011，33（2）：65～69.

The Application of Resonance Method of Hydrocarbon Detection in Volcanical Reservoir Prediction

HUANG Hong－guan，XU Sheng-feng（First Author’s Address：Henan Coal Geological Prospecting Institute，Zhenzhou450052，Henan，China）

The volcanic reservoir was changed greatly in horizontal direction，its heterogeneity was serious，thus it was difficult for volcanic reservoir prediction by using ordinary inversion method.Because the resonance method wholly depended on seismic data，exact model could not be obtained for volcanic reservoirs with big lateral changes and interwell changes.The resonance method for hydrocarbon detection could be used to avoid errors induced by the model.The technique of hydrocarbon detection is applied for volcanic reservoir prediction for pre-stack resonance detection.The detection result is consistent with that of well drilling，its coincidence rate is up to 80%.

seismic prespecting；pre-stack resonance method；low frequency；volcanic reservoir；hydrocarbon detection

P631.44

A

1000-9752（2012）10-0047-04

2012-02-23

国家科技重大专项 （2011ZX05005）；国家重点基础研究 “973”项目 （2005CB422104）。

黄洪冠 （1976-），男，2000年大学毕业，工程师，现主要从事地球物理勘探工作。

［编辑］ 龙 舟