元坝地区含气砂岩AVO正演模型研究——以元坝地区须二段储层为例

王凤波，潘仁芳 （油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学），湖北 武汉430100）

刘珊禄 （中石化河南油田分公司石油勘探开发研究院，河南 南阳473132）

余翠明 （中石化中原油田分公司采油四厂，河南 濮阳457001）

研究地震反射特征与岩石物性之间的关系是应用地球物理资料进行精细油气藏描述的关键。而基于岩石物理的AVO正演模拟可以深入认识地震反射的过程以及地震反射特征与岩石物性之间的关系［1］。AVO正演模型研究是AVO方法在烃类检测应用中的基础，通过AVO正演研究可以把岩石物理参数跟AVO响应联系起来。在正常反射状况下，由于衰减和频散作用，随着炮检距的加大，非含油气地层的反射振幅未发生明显变化；但当储层的孔隙中含油气时，地震反射振幅会有明显的变化。地震资料的AVO异常响应与砂岩的含气性密切相关，这种相关性一方面表现在砂岩的含气饱和性，另一方面则表现在限定含气总体积的孔隙性方面。下面，笔者主要研究须二段储层中不同含气饱和度以及孔隙度的变化在AVO正演模型中所引起的异常响应。

1 AVO技术

AVO技术是通过建立储层含流体性质和AVO的关系，通过AVO的属性参数对储层的含流体性质进行检测。经典Zoeppritz方程是AVO技术最核心的部分，Shuey的简化公式是目前使用最多的Zoeppritz近似方程［2］：

R（θ）＝P＋Gsin2θ

式中，R为反射系数；θ为入射角；P为AVO截距；G为AVO斜率。

AVO正演模拟是AVO方法的基础，一般用于定性的油藏描述，是以测井资料为基础，基于地震反射原理通过AVO正演模拟来研究含气储层的AVO异常响应特征，并以此为依据指导对基于叠前地震数据反演AVO异常属性的解释。所谓正演方法就是利用测井资料来创建模型产生合成记录，正演模拟AVO现象，来观察岩石物理参数条件下AVO响应［3］。

随着AVO技术的提出和应用，国内外学者进行了大量的研究对含气砂岩进行分类。笔者所用的是对Castagna改进后的含气砂岩的分类方法，如表1所示。

2 实例分析

元坝2井在须家河组须二段发育了多套气层。根据测井资料，笔者以须二下亚段的4605～4609．5m井段气层为例，分析其变含气饱和度及变孔隙度正演模型特征［4］。所选层段及其上覆泥岩的测井曲线特征如图1所示。

表1 4类含气砂岩的AVO属性参数特征

由图1可以看到，密度曲线值、纵横波速度曲线值在2349．18～2351．54ms气层处均出现减小现象。由于天然气的时差很大，比油、水时差大的多，在相同条件下含气砂岩大于油水层砂岩时差，因此在声波曲线上含气砂岩出现降速现象。砂岩密度小于泥岩，含气之后砂岩密度再降低，即含气砂岩密度小于上覆泥岩盖层，因此在曲线上可以明显看到气层密度的降低。含气砂岩的岩石物理参数值为：孔隙度5．3%，含气饱和度67．4%，纵波速度4451．24m／s，横波速度2622．67m／s，密度2．6018g／cm3，其上覆泥岩纵波速度4729．05m／s，横波速度2642．67m／s，密度2．6588g／cm3。

根据含气砂岩的原始岩石物理参数，在元坝2井合成地震记录层位标定的基础上，通过Hampson Russell软件的modeling模块对须二下亚段的储层进行正演模拟。其原始模型及流体替代为含气饱和度分别为0%、20%、40%、60%、80%、100%时的模型如图2所示，反射振幅随炮检距的变化趋势图如图3所示。从图3中可以看出，以上各模型的反射振幅随炮检距变化趋势明显，反射振幅都为负极性，而饱含水时的模型反射振幅随炮检距增大呈正向增大的趋势，含气时的模型反射振幅随炮检距增大呈负向增大的趋势。由此可知，随着含气饱和度的增加，含气砂岩类型由第Ⅳ类向第Ⅲ类转化。

图1 元坝2井4605～4609．5m段密度、纵横波速度曲线值

图2 须家河组2349．18～2351．54ms段变含气饱和度正演模型

图4显示了以上不同含气饱和度正演模型在AVO属性参数PG交会图上的变化趋势情况。随着含气饱和度增加，AVO截距（P）值呈减小趋势，AVO斜率（G）值也呈减小趋势，饱含水的PG交会点接近第2象限，而含气时的PG交会点却位于第3象限，也很明显看出随着含气饱和度的增加，含气砂岩类型由第Ⅳ类向第Ⅲ类转化。

对孔隙度分别为2%、4%、6%、8%、10%和12%的正演模型 （见图5、图6）及反射振幅随炮检距变化趋势进行研究发现与变含气饱和度的模型具有类似特征。由图6可以看出各模型的反射振幅都为负极性，而含气孔隙度小于4%的模型反射振幅随炮检距增大呈正向增大的趋势，大于或等于4%的模型反射振幅随炮检距增大呈负向增大的趋势。由此可知，随着含气孔隙度的增加，含气砂岩类型由第Ⅳ类向第Ⅲ类转化。

图3 不同含气饱和度反射振幅随炮检距的变化趋势

图4 不同含气饱和度正演模型PG交会图

图5 须家河组2349．18～2351．54ms段变含气孔隙度正演模型

图7显示了不同含气孔隙度正演模型在AVO属性参数PG交会图上的变化趋势情况。随着孔隙度增加，P值呈减小趋势，G值也呈减小趋势，含气孔隙度小于4%的PG交会点均位于第2象限，而大于或等于4%的PG交会点却位于第3象限，也很明显看出随着含气孔隙度的增加，AVO异常特征由第Ⅳ类向第Ⅲ类转化。

图6 不同含气孔隙度反射振幅随炮检距的变化趋势图

图7 不同含气孔隙度正演模型PG交会图

3 结 论

1）从实际井的流体替代变饱和度模型的AVO响应特征可以看出，在须二段的砂岩储层段，随着含气饱和度的增加，P值减小，G值也减小，且G值的变化幅度比P值要大。此外，在P值大的时候，G值减小的快；相反在G值大的时候，P值减小的快。

2）在变孔隙度模型中，随着孔隙度的增加，P、G值的变化也都呈减小趋势，且P值的变化幅度比G值要大。

3）随含气饱和度、厚度和孔隙度的增加，P值减小，G值减小。此外，随含气饱和度和孔隙度的变化，还存在含气砂岩类型的转换，可由第Ⅳ类向第Ⅲ类转换，发生极性反转以及变化趋势相反。

［1］张玉华 ．基于岩石物理的AVO正演模拟研究 ［D］．东营：中国石油大学，2007．

［2］Shuey R T．A simplication of the Zoeppritz equation ［J］．Geophysics，1985，50 （4）：609-630．

［3］邓友茂，李录明 ．含气砂岩AVO正演模型研究 ［J］．内蒙古石油化工，2007（10）：86-89．

［4］夏红敏，王尚旭，李生杰 ．含气地层的AVO响应分析——以苏井为例 ［J］．石油物探，2006，45（4）：360-361．