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东海油气田中﹑深气藏AVO模拟与识别方法研究及应用

文章编号：1008-2336（2013）01-0000-00

东海油气田中﹑深层气藏AVO模拟与识别方法研究及应用

涂齐催，何贤科，宋春华，刘 江
（中国海洋石油有限公司上海分公司研究院，上海 200030）

摘 要：AVO是研究地震CRP道集振幅随炮检距变化规律的技术，能够从叠前地震数据中获取与地层岩性和含油气性相关的地震属性体，进而进行含气预测，是一门适应勘探开发发展需要的地震技术。东海X油气田气藏富集，同时含水层也广泛分布，各类AVO现象共存，通过利用AVO技术，寻找差异，可以有效区分气层与水层。
关键词：AVO；CRP道集；偏移距；岩性；含气预测；流体替换；气层
中图分类号：TE 文献标识码：A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.20132.01.000

The Research and Application on AVO Modeling and Prediction of
Middle and Deep Gas Reservoirs in One Oilfield of East China Sea

TU Qicui, HE Xianke, SONG Chunhua, LIU Jiang
(CNOOC Shanghai Ltd., Shanghai 200030, China)

Abstract：AVO is a technology of doing research on amplitude varying versus offset of CRP gathers, by which seismic attribute volumes about lithology and oil-gas can be acquired and further gas can be predicted. Thus, AVO is a seismic technology which is suitable to the need of oil exploring and exploiting. There are lots of gas reservoirs in × oil field of East China Sea, at the same time with lots of water-layers. By AVO analysis technology, the difference between gas and water can be found and further gas can be identified.
Key words：AVO; CRP gathers; offset; lithology; gas prediction; fluid replacement; gas layer

油气田勘探开发实践证明[1-5]，Ⅲ类AVO即AVO增加现象（“亮点”）在浅层砂岩里可以得到较好的应用，随着砂体埋深增加，压实作用加强，砂体固结程度进一步提高，砂体声波阻抗越来越大，含气砂岩也越来越接近Ⅰ类AVO异常，此时“亮点”技术进行碳烃检测在理论上不再合适。结合地震岩石物理理论[6]，进行流体替换，在此基础上进行AVO综合对比和分析，寻找气层和水层的差异，进而实现烃类检测，是解决中、深部气藏识别问题的有效途径之一。因此，开展中、深层气藏AVO特征模拟及分析，对于实际勘探开发中气藏的预测是一件非常有意义的事情。

1 AVO理论与模拟
1.1 AVO技术理论基础[7]
一束地震纵波斜入射到两种介质分界面会产生四种波：反射纵波、反射横波、透射纵波和透射横波。四种波的振幅大小取决于各自反射系数和透射系数大小，可用Zoeppritz方程描述如下：

纵波反射Rp在一定角度范围内可采用Shuey公式[8]（公式1）近似计算得到。
（1）
其中，

可以看出，P波反射同时与密度、纵波速度和横波速度以及入射角度有关。当地下介质弹性参数固定时，P波反射振幅会随着入射角度的变化而变化，即表现出AVO特征。
Shuey公式中，P是截距，代表地震波垂直入射时的反射系数，反映了界面两侧介质的波阻抗差异；G是斜率或者梯度。Rutherford等根据气层的波阻抗特征和泊松比特征，将气层分为3类。Castagna等将Rutherford分类推广到4类[9]，即增加了低阻抗、高泊松比储层这一类作为第4类AVO。Rutherford/Williams分类见表1。
表1 四类AVO含气砂岩
AVO
储层波阻抗
储层泊松比
P
G
Ⅰ
相对围岩较高
相对围岩较低
正
负
Ⅱ
与围岩接近
相对围岩较低
正或负，较弱
负
Ⅲ
相对围岩较低
相对围岩较低
负
负
Ⅳ
相对围岩较低
相对围岩较高
负
正

1.2 AVO模拟[10]
东海X油气田气藏富集，同时含水层也广泛分布，从浅到深，存在多类AVO现象。结合测井资料，通过抽象，选择合适的储层参数，建立一个五层的水平层状介质模型，其中两层为砂岩，分别被三层泥岩分隔，各层储层参数见表2。

表2 五层介质模型参数
岩性
声波/
（μs·ft-1）
密度/
（g·cm-3）
含水饱和度SW，
%
厚度/
m
泥岩
90
2.20
100
---
低阻砂岩
110
2.10
25
50
泥岩
90
2.20
100
100
高阻砂岩
70
2.35
50
50
泥岩
90
2.20
100
---

其中，横波曲线根据Castagna公式按泥岩计算后，通过流体替换得到。假设两层砂岩均为含气砂岩，根据测井曲线，进行AVO模拟，得到相应AVO特征曲线（图1）。
低阻抗含气砂
高阻抗含气砂
砂顶
砂顶
砂底

图1 含气模型AVO特征

根据图1，低阻抗含气砂岩表现为Ⅲ类AVO，即反射振幅随炮检距增大而负极性增大，它代表了浅层一类的砂岩，该类砂岩由于压实不足或者固结不牢，含气后在叠后地震剖面上会表现出负极性强振幅异常，即“亮点”，通过“亮点”指示，可以寻找气藏。
根据图1，模型中的高阻抗含气砂岩表现为Ⅰ类AVO，即反射振幅随炮检距增大而减小，它代表了中、深层一类的砂岩。该类砂岩固结程度较高，声波阻抗由于埋深增加而增大，甚至超过周围的泥岩，从而表现出Ⅰ类AVO现象。
图2是对模型中高阻抗含气砂岩分别进行100%含油、100%含水替换后，得到的饱含油、饱含水的AVO特征曲线。根据图2，高阻抗砂岩在含气、含油、含水情况下，都具有Ⅰ类AVO的特征，此时通过“亮点”或者“暗点”都难以进行含气预测。对比含气、含油、含水三条AVO曲线，含油跟含水的AVO特征几乎相同；而含气的AVO曲线变化更快，在炮检距3 000 m左右，来自砂顶、底的两条AVO曲线即产生相交，根据Shuey公式，含气后砂岩具有更大的斜率或者梯度G。因此，根据梯度G的大小，可以在高阻抗储层中，将含气与含水层区分开来。

高阻抗砂(oil)
砂顶
砂底
高阻抗砂(water)
砂顶
砂底

图2 流体替换后的油、水AVO特征

2 A井点AVO分析及气藏识别
东海X油气田气藏富集，同时含水层也广泛分布，各类AVO现象共存，既有Ⅲ类AVO现象，也存在Ⅰ类AVO。通过利用AVO分析技术，寻找气层与水层的AVO差异，然后进行识别，可以有效进行含气预测。
2.1 A井井点分析
A井AVO分析，主要结合该井典型含气层段a进行。a砂层埋深2750m，埋深中等，属中孔中渗储层。通过计算泊松比曲线，a层泊松比相对上下泥岩明显减小，因此在井口处合成的AVO记录上呈现出明显的AVO现象（图3）。在AVO特征曲线图上（图4），a层气顶的反射振幅表现出随炮检距的增大而负极性增大的特征，因此a层含气后表现为Ⅲ类AVO。

图3 A井AVO合成记录图

图4 A井a层AVO特征

2.2 a层气藏识别
a气藏属Ⅲ类AVO含气砂岩，可直接利用振幅随炮检距增大而负极性增大的特征进行含气识别。通过利用X油气田3D工区远、近炮检距叠加两套地震数据体，对数据体间的振幅差异进行计算，可以进行a气藏识别和圈定。
图5是远、近炮检距叠加数据体沿a层提取的RMS振幅，经减法运算后得到的振幅差平面图。图中，红色部分指示含气，可以看出，含气AVO异常范围与含气构造平面图（图6）较为吻合。因此，对于Ⅲ类AVO含气砂岩，可利用远、近炮检距叠加数据体进行含气预测。

图5 远、近炮检距叠加地震体沿a层RMS振幅差

图6 a层含气构造图

3 B井点AVO分析及气藏识别
3.1 B井井点分析
B井主要结合该井典型含气层段b进行分析。b砂层埋深3 400 m，埋深较深，储层体现出低孔低渗的特征。通过井点交汇分析（图7），b层波阻抗相对上覆泥岩增大，含气后泊松比减小，因此在井点合成的AVO记录上呈现出明显的AVO现象（图8）。在AVO特征曲线图上，b层气顶的反射振幅表现出随炮检距增大而减小的特征，因此b层含气后表现为Ⅰ类AVO特征。

图7 B井b层声波阻抗分析

图8 B井b层AVO特征

通过B井的井点AVO分析，该工区至少分布有Ⅰ类AVO含气砂岩。由于Ⅰ、Ⅲ两类含气砂岩AVO特征不同，因此，在利用AVO进行Ⅰ类含气砂岩识别时，所采用的具体方法也有别于Ⅲ类。
3.2 b层气藏识别
B井井点AVO分析表明：b层含气后属Ⅰ类AVO。根据前面模型的AVO模拟分析，Ⅰ类气藏其AVO特征跟水层类似，此时通过“亮点”难以进行含气预测。根据前面模型中高声波阻抗储层含气及100%含水流体替换后的AVO特征对比，两者之间梯度G的大小存在差异，据此可将气与水层区分开来。利用AVO梯度G的差异进行含气预测，有两种方法：
（1）由叠前道集数据体得到G属性体，利用G属性体进行预测。
（2）根据叠前CRP道集极性反转的特征，将反转处前、后两段的叠前数据分别叠加，利用两套叠加数据体间的振幅差异进行含气预测。
方法（2）应用的前提是：在所采用的叠前道集上，其AVO曲线存在极性反转这一特征。对于CRP道集，通常在炮检距非常大即地震波入射角较大的情况下，会看到极性反转现象。如果CRP道集炮检距不够大，而上、下介质泊松比差异也不足以产生极性反转，此时采用方法（1）检测Ⅰ类气藏更为合适。
通过对叠前道集数据体进行AVO属性处理，可以得到地下各点对应的P值（截距）、G值（斜率或梯度），最终形成P属性和G属性的数据体。在G属性体基础上，通过过B井的剖面分析（图9），以及沿b层提取G属性值形成沿层切片进行分析（图10），都可以看到：在B井区及周围，有很好的含气指示，据此设计了C井，C井落在含气指示较好的区域之内。C井钻井后，证实了b层气藏的存在，气层厚度达几十米。
C井
B井
b层气顶
b层气底
G剖面

图9 G属性剖面

B井
C井
G切片

图10 G属性沿层切片

4 结论
东海X油气田气藏富集，存在各类AVO现象。通过对地下气藏进行抽象，选取合理的储层参数，设计地质模型，进行AVO正演及分析，总结了Ⅰ、Ⅲ两类气藏AVO特征及预测方法。在此基础上，根据A、B两口井的井点分析，结合模型AVO正演总结的方法，分别对a、b气藏进行了预测，取得了较好的效果。

参考文献：
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