地球物理储层预测方法研究

林圣杰

摘 要：地震储层预测是油气勘探开发的核心技术。地震储层预测技术主要是通过分析岩性、储层物性和充填在其中的流体性质的空间变化所造成的地震反射波速度、振幅、相位、频率、波形等的相应变化来预测储集岩层的分布范围、储层特征等。本文重点介绍了地震储层预测技术的国内外研究现状与进展，了解地震储层预测技术的发展进程，并为今后地震储层预测技术的研究方向奠定了一定的基础。

关键词：地震勘探；储层预测；属性分析；AVO？分析；地震反演

经过长时间的研究，利用地震资料进行储存预测的方法已应用于工业生产，尤其是近年来，地震储层预测方法所提供的资料日益丰富和可靠，这使得地震勘探方法在油气勘探和油气开发中都成为了不可缺少的工具。地震储层预测技术是以地震信息为主要依据，综合利用其他（地质、测井、岩石物理等）作为约束，利用地震属性体和储层之间的关系对油气储层的几何特征、地质特性、油藏物理特性等进行预测的一门专项技术。

1国内外研究历史及现状

地震储层预测技术是一门方法繁多、综合性强、相互交叉的技术系列，单项技术不下数十种。地震储层预测的基础理论最早来源于AVO 理论的奠基部分，早在1899 年和1919 年，Knott 和Zoeppritz就完成AVO 理论的基础工作，奠定了日后储层预测的理论基础[1]。1927 年地震反射理论开始应用于油气勘探，最初使用的是机械式光点记录地震仪，勘探仅限于寻找浅层的简单构造。1951 年，Gassmann研究了地震速度和岩石的物理性质之间的关系，为后期孔隙流体预测奠定了基础。1952-1953 年，前苏联开始利用振幅信息探测构造圈闭的油-水和气-液界面。1955年Keofoed根据Zoeppritz方程研究AVO 和地层界面两侧泊松比变化的关系，成为日后AVO 解释基础[2]。

储层地震预测技术的蓬勃发展是在多次覆盖技术和数字地震技术问世后。1956年，地震多次覆盖叠加改善了地震资料的信噪比，使得储层预测中的构造解释变得较为简单。1963 年开始应用数字记录地震仪，1967 年开始应用计算机进行数字处理，数字地震技术取代模拟地震技术，大幅度提高了地震记录的动态范围，提升了地震资料的品质，为储层地震技术的迅速发展奠定了基础。

二十世纪六十年代末期，美国进行了油气直接检测（DDI）或碳氢检测（HCI）的研究[3]。1963年，Churlin和Sergeyev报道了地震资料中四个重要的油气直接检测参数：亮点、油气藏边界干涉模式、平点和吸收系数。1969 年，Cook 和Taner利用速度谱资料识别岩性和地层变化信息，并利用Dix（1955 年）发现的均方根速度与层速度间的关系式，进行岩性（主要是砂地比）预测。1970 年三维地震勘探技术的发表进一步推动了储层地震预测技术的发展[4]。20 世纪70 年代是储层地震预测技术大发展的时期。1972 年Lindseth研究了道积分反演方法，1977年Lavergne研究了递推反演方法。七十年代初，Anstey 发现了亮点技术——含气砂岩波阻抗异常变化特征。亮点技术是最早用于直接检测地下油气存在的技术，亮点技术只能在特定条件（砂岩速度低于泥岩速度，且砂岩中含气）下才能运用。1973 年Widess发现薄层具有“调谐现象”，开始利用地震波反射振幅预测薄层厚度。Gardner（1974）指出：有很多因素能影响地震反射系数，而速度和密度取决于岩石骨架的矿物成分和粒状特性，取决于胶结物、孔隙度、流体成分和围压，并特别讨论了岩石微裂隙导致压力对速度的影响作用。同时，二十世纪七十年代初，TurhanTaner在Anstey 的研究成果的基础上提出了复数地震道分析法这一全新的计算地震属性的方法，该方法是指利用多种属性（如瞬时频率、瞬时振幅、瞬时相位与吸收系数等属性）进行岩性和含油气可能性预测。1976 年Rosa 意识到Koefoed的研究对岩性预测的重要意义，着手研究了可能通过AVO 反演提取参数，他的工作与日后Shuer（1985）推导的线性方程具有紧密的关系。1977 年，Domenicor考虑了不同的压应力以及岩石孔隙中填充的不同的流体会对储层预测产生不同的影响，并分析总结了其在未固结砂岩储层中对储层中岩石的纵横波速度和弹性特征的影响规律，提供了地震属性分析技术的理论基础。

进入20 世纪80 年代，随着采集处理技术的进步，才对40、50 年代问世的AVO技术进行了专门研究，是常被忽视和丢弃的叠前信息发挥作用，为识别“亮点”、判断气-油或气-水界面、反演弹性参数、估算岩性等提供了有力手段。同时新的反演技术不断出现，如广义线性反演（Cooke，1983）、地震岩性模拟（SLIM）（Gelfand，1984）、鲁棒的速度反演方法（ROVIM）（Fabre，1989）、宽带约束反演（BCD）（Martinez，1988）、具有全局优化特点的遗传算法、模拟退火法（Smith 等，1992；Sen和Stoffa，1995）、蒙特卡洛搜索法（Cary和Chapman，1988）以及人工神经網络法（Calderron-Macias等，1998）等。

历经几十年的发展历程，利用地震预测储层的技术主要发展为以地震反演技术、属性分析技术、频谱分解技术、AVO分析技术等为主要手段的一整套储层预测技术系列。在储层的岩性、形态、物性和含油气性预测中发挥着重要作用。其中利用波阻抗反演方法预测储层是开展最早，发展最好、相对成熟的一项技术。此项技术是利用含有地下地层高频信息的测井技术，补充缺乏低频信息的地震资料，并结合了地质信息，可以对地下地层开展精细预测及储层空间展布特征、储层厚度和物性定量描述的特点。这种技术在油田勘探开发中应用最为广泛，预测效果也较好。但是随着勘探程度的越来越高，对储层精细描述程度的要求也是越来越高，提高地震反演技术预测分辨率成为一大需求。

2结论

发展至今，利用地震预测储层的技术主要发展为以地震反演技术、属性分析技术、频谱分解技术、AVO 分析技术等为主要手段的一整套储层预测技术系列。虽然利用波阻抗反演方法预测储层最为成熟，但地震分辨率是影响预测结果的一大因素，可以细致分析研究如何更有效的提高地震分辨率。除此之外，其他技术（如频谱分解技术、AVO 分析技术等）还不是很清晰，方法也不是很成熟，需要对其进行大量研究。

参考文献：

[1]徐怀大.陆相层序地层研究中的某些问题[J].石油与天然气地质，1997，19（2）：84-87.

[2]顾家裕.陆相盆地层序地层学格架概念及模式[J].石油勘探与开发，1996，22（4）：7-10.

[3]邓宏文.美国层序地层研究中的新学派-高分辨率层序地层学[J].石油与天然气地质，1995，16（2）：90-96.

[4]薛良清.层序地层学在湖湘盆地中的应用探讨[J].？石油勘探与开发，1990，17（6）：29-34.endprint