分频高阶扩展AVO技术在低孔低渗储层中的应用——以准噶尔盆地前哨地区三工河组二段为例.pdf
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1、东北石油大学学报第 卷第期 年月J OUR NA LO FNO R THE A S TP E T R O L E UM UN I V E R S I T YV o l N o J u n 收稿日期:;编辑:陆雅玲基金项目:国家科技重大专项(Z X );中国石油重大科技专项(E );中国石油“十四五”前瞻性基础性技术攻关项目(D J )作者简介:曾德龙(),男,硕士,工程师,主要从事物探技术方面的研究.通信作者:杨川,E m a i l:y a n g c h a u a n c o mD O I /j i s s n 分频高阶扩展A V O技术在低孔低渗储层中的应用 以准噶尔盆地前哨地区三工河
2、组二段为例曾德龙,杨川,牛志杰,李啸,宋明星,董桂彤,夏依丹沙吾尔丁,喻春晖(中国石油新疆油田分公司 勘探开发研究院,新疆 克拉玛依 )摘要:以叠前角道集、测井和试油资料为基础,利用广义S变换时频分析技术确定储层优势频带,在优势频带的约束下,利用高阶A k i R i c h a r d s近似方程拟合AVO曲线,求取更准确的截距和梯度;利用扩展弹性阻抗技术的坐标旋转方法,获得流体区分能力最优的AVO属性,结合试油结果进行有利区预测.结果表明:前哨地区三工河组二段储层的优势频段为 H z,进行AVO分析可以提高有利储层的预测精度.经分频高阶扩展AVO技术处理,有利储层的符合率由 提高到.气层有
3、利区主要集中于Q S Q S、Q S 井区及未钻探的Q S 井西区域,其中未钻探面积为 k m,是前哨地区天然气增储上产的重点潜力区.该结果为前哨地区天然气勘探部署提供技术支持.关键词:分频高阶扩展AVO技术;优势频带;A k i R i c h a r d s近似方程;时频分析;扩展弹性阻抗技术;三工河组二段;准噶尔盆地中图分类号:P 文献标识码:A文章编号:()引言低孔低渗砂岩储层孔隙度偏低(孔隙度小于),导致孔隙中由流体差异引起的弹性参数变化小,储层厚度较薄,基于叠后地震数据难以识别储层与流体.利用AVO分析技术和方法开展有利储层预测及流体识别,是揭示流体分布规律和提高勘探评价效果的有效
4、手段 .目前,AVO分析技术和方法主要以AVO异常检测技术、AVO属性分析、地震分频AVO技术、扩展AVO技术及频变AVO分析为主,在储层预测方面取得较好应用.如在零偏移距地震剖面上,郑晓东利用“亮点”技术开展AVO分析,并结合模型正演方法分析不同地质条件下油气的显示特征.巫芙蓉等利用流体替换、AVO正演模拟方法提取AVO属性数据体,在致密砂岩储层流体检测中取得良好应用.左国平等将模型正演、AVO技术和分频技术进行有效结合,在孟加拉湾海域深水沉积储层烃类检测中取得良好应用.孙月成等 利用扩展AVO技术在常规波阻抗和梯度阻抗空间中进行角度旋转,拟合岩石弹性参数和储层物性参数,储层与非储层之间的差
5、异更加显性化.黄广谭等 将高时频分辨的I S D方法与频变AVO反演相结合,指示流体的地震波频散属性可应用于储层孔隙流体识别.在前哨地区三工河组二段,开展常规AVO技术储层预测及含油气检测,受地层埋深、厚度、地震资料品质及非储层与储层段波阻抗相当等因素影响,储层与非储层响应特征差异小,采用单一类型AVO技术进行预测效果不好,甚至检测结果出现严重偏差.笔者将叠前地震分频、A k iR i c h a r d s近似方程及扩展弹性阻抗种AVO分析技术相结合,通过广义S变换时频分析技术确定研究区优势频带,利用A k i R i c h a r d s近似方程拟合AVO曲线,利用扩展弹性阻抗获得流体区
6、分能力最优的属性,进行储层流体高精度预测和有利区预测,为前哨地区三工河组二段增储上产提供技术支持.研究区概况前哨地区位于盆井西凹陷东北斜坡区,紧邻莫北凸起 (见图(a),为西南倾的平缓单斜,发育继承性低幅度鼻状构造(见图(b).斜坡区地层发育较全,自下而上分别为石炭系,二叠系,三叠系,侏罗系八道湾组、三工河组、西山窑组、头屯河组及白垩系.目的层 侏罗系三工河组二段是主要的含油气层系,临区发现多个油气藏,储层岩性以灰色细砂岩为主,属于三角洲前缘水下分流河道沉积,砂体横向连通性较好,孔隙类型以粒间孔、粒间溶孔及粒内溶孔为主;储层物性整体较差,孔隙度为 ,平均孔隙度为 ,渗透率为()m,平均渗透率为
7、 m,为低孔低渗储层.图前哨地区三工河组二段构造位置及特征F i g S t r u c t u r a l l o c a t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c so f t h es e c o n dm e m b e ro fS a n g o n g h eF o r m a t i o n i nQ i a n s h a oA r e a分频高阶扩展AVO技术分频高阶扩展AVO技术是在利用广义S变换时频分析技术确定储层优势频带的基础上,利用高阶A k iR i c h a r d s近似方程拟合AVO曲线,求取更准确的截距和梯度,采用扩展
8、弹性阻抗技术的坐标旋转方法,获得流体区分能力最优的AVO属性技术.时频分析时频分析的基本方法有傅里叶变换、小波变换、S变换 等,其中广义S变换引入振幅、能量衰减系数、能量延迟系数、中心频率、相位延迟系数个可调的参数,相对于傅里叶变换,广义S变换可解决时频转换过程中窗函数对信号非固定频率的适应性问题.地震信号作为非平稳信号,除固定频率外,还有其他参数随时间、空间发生变化,人们以简谐波与G a u s s i a n函数的乘积为基础,增加振幅、频率、频宽、相位和能量衰减率个属性构建广义S变换基本小波,实现广义S变换.通常地震子波在地下传播时,受地面浅层滤波作用影响,高频成分衰减较快,低频成分衰减较
9、慢,导致地震资料低频能量较强而高频能量较弱.通过对广义S变换中个参数调试和处理,地震时频谱具有对低频成分有效保留、高频成分补偿的特点,从而提高地震资料信噪比.与原始楔形模型(见图(a b)相比,通过广义S变换处理的地震资料信噪比高,能清晰反映地质体轮廓(见图(c).A k i R i c h a r d s近似方程AVO分析方法可以分为AVO正演与AVO反演,其理论基础为Z o e p p r i t z方程.由于Z o e p p r i t z方程结构、解析复杂,常用简化公式进行AVO分析.目前,在地震数据处理中,A k i R i c h a r d s近似方程 被普遍应用于解决弱反射介
10、质界面和小角度反射,表达式为R()vSvPs i ns e cvPvPvSvPs i nvSvS.()东北石油大学学报第 卷 年图S变换与广义S变换分频数据体效果F i g E f f e c td i s p l a yo fS t r a n s f o r ma n dg e n e r a l i z e dS t r a n s f o r mf r e q u e n c yd i v i s i o nd a t a经整理后变为R()vPvPvPvPvSvSvPvSvSvPs i nvPvPt a ns i n,()进一步简写为R()ABs i nCt a ns i n,()其中
11、,AvPvP,()BvPvPvSvSvPvSvSvP,()CvPvP,()式()中:为入射角;vP为纵波速度;vS为横波速度;为密度;R为反射系数;A、B、C分别为截距、梯度、曲率.式()也称为A B C三项式.在入射角小于 时,可进一步近似简化成A B二项式.在实际利用道集求取AVO属性或弹性参数反演过程中,根据资料特征选取A B二项式或A B C三项式,以获取更准确的效果.扩展弹性阻抗技术扩展弹性阻抗技术是基于反射系数R与AVO截距、梯度的关系,以及声波阻抗(A I)、梯度阻抗(G I)的关系,将AVO属性及其组合与岩石物理分析确定的流体敏感弹性参数相关联,构建适合工区地震地质条件和流体特
12、征的截距、梯度属性组合.扩展弹性阻抗储层预测方法是在弹性波阻抗上发展起来的,理论基础是振幅随偏移距变化的AVO理论.在C ONNO L L YP 引入弹性阻抗的概念,确定每个角度下反射系数(小于 )与弹性阻抗之间联系的基础上,WH I T C OMB EDN 引入扩展弹性阻抗的概念,在某一旋转角度(x)下可以获得流体区分能力最好的属性,角度与工区地质条件密切相关,将扩展弹性阻抗定义为E E I(x)A Ic o sxG Is i nx,()G I vPvSKK,()KvSvP,()R(x)Ac o sxBs i nx,()t a nx s i n.()WH I T C OMB EDN指出,当x
13、达到合适的旋转角度时,对应的E E I(x)能够很好拟合拉梅常数、体积模量等岩石弹性参数或泥质含量、孔隙度等储层物性参数.可以通过扩展弹性阻抗进行岩性、物性及第期曾德龙等:分频高阶扩展AVO技术在低孔低渗储层中的应用流体预测,其关键是寻找最优的旋转角度.为解决准噶尔盆地低孔低渗储层及储层流体预测问题,首先,通过广义S变换时频分析技术确定储层优势频带,利用A k i R i c h a r d s近似方程开展AVO特征分析,增强气层与非气层的AVO响应差异特征;其次,根据扩展弹性阻抗技术,求取最大对应的旋转角度,获得流体区分能力最优的属性,实现三工河组低孔低渗储层含油气性高精度预测.AVO特征响
14、应在利用叠前资料过程中,首先对角道集数据开展基于广义S变换的时频分析,对比储层(砂岩)与非储层(泥岩)的时频特征,确定优势频带;然后利用优势频带的角道集开展分频AVO分析.前哨地区三工河组角道集最大有效入射角近 ,不能利用A k i R i c h a r d s近似方程二项式求取准确的截距与梯度,从而选择采用A k i R i c h a r d s近似方程三项式进行拟合AVO曲线方法,求取准确的截距与梯度;根据AVO属性特征,决定是否采用扩展弹性阻抗技术进行岩性、物性流体预测.角道集资料处理及优势频段判定AVO分析效果与地层厚度、资料品质、扩散补偿效果等有直接关系.为尽可能消除影响,采用具
15、有更好适应性的广义S变换.前哨地区地表为沙漠,在原始叠前角道集资料的基础上,对目的层段数据进行保真保幅叠前多域去噪、井控Q补偿和反褶积子波处理,充分保护有效信息并进行拓频处理(见图(a b);频宽由 H z拓宽到 H z,有效补充低频成分及高频信息,地震地质信息更加丰富(见图(c).图前哨地区三工河组叠前角道集拓频处理前后角道集和频谱F i g T h ec o m p a r i s o nb e f o r ea n da f t e rp r e s t a c kg a t h e ra n dr e q u e n c ys p e c t r u mp r o c e s s i
16、n go fS a n g o n g h eF o r m a t i o n i nQ i a n s h a oA r e a东北石油大学学报第 卷 年在基于广义S变换分析处理角道集资料过程中,将储层与非储层区分特征明显的频段判定为优势频带.从已钻井中选取Q S、Q S、Q S 井,其中三工河组二段一砂组在Q S 与Q S 井发育砂体,厚度约为 m,获得高产工业气流;同一层段在Q S 井发育厚层泥岩.过前哨地区Q S(砂岩、气层)、Q S(泥岩)、Q S 井(砂岩、气层)井旁角道集及其时频分析剖面见图(ac),分析口井的井旁角道集时频特征.考虑口井的低频曲线部分分辨率低,区分效果差,高频
17、曲线部分随机性强,稳定性差,在判定优势频段过程中优先选取分析曲线的中间部位.在选定的频段内Q S 与Q S 井对应的储层段振幅幅度大,二者幅度差小,并且整个频段内时频特征曲线具有高度相似性;Q S、Q S 井储层段与Q S 井非储层段在判定优势频段内,振幅幅度差明显,特征清晰,将 H z频段定为目的层 三工河组二段一砂组的优势频带(见图(d).图前哨地区目的层井旁角道集及其时频分析剖面F i g S i d e t r a c kc o l l e c t i o na n dt i m e f r e q u e n c ya n a l y s i sp r o f i l eo f t
18、h e t a r g e tw e l l i nQ i a n s h a oA r e a为验证优势频带,选取Q S、Q S 井开展优势频带下正演角道集与原始频带正演角道集分析,其中正演角道集的子波采用目的层段统计子波,频率为 H z.在优势频带的约束下,储层段正演角道集AVO响应特征比原始频带正演角道集AVO响应特征更明显,显示油气界面AVO响应特征(Q S 井,见图(a、c);非储层段,原始频带正演角道集与优势频带下正演角道集的AVO曲线存在不同趋势,原始频带正演角道集表现AVO特征异常,在优势频带的约束下,AVO曲线得到校正,表明在优势频带下开展AVO分析有利于消除原始角道集中的假
19、异常干扰,提高储层或气层的识别率(Q S 井,见图(b、d).第期曾德龙等:分频高阶扩展AVO技术在低孔低渗储层中的应用图Q S、Q S 井原始频带与优势频带下正演模型F i g T h e f o r w a r dm o d e l i n go fo r i g i n a l f r e q u e n c ya n dd o m i n a n t f r e q u e n c yo fw e l lQ S a n dw e l lQ S 目的层A V O特征分析采用A k i R i c h a r d s近似方程三项式进行目的层AVO变化趋势拟合.结合优势频带判定,对获取优势频
20、带的叠前角道集开展AVO拟合,Q S、Q S 井气层的曲线特征与Q S 井非气层的曲线特征明显不同(见图).三项式拟合与目的层AVO变化趋势吻合更好,获取更为准确的截距和梯度,增强气层与非气层的差异特征.图前哨地区目的层三项式拟合AVO曲线特征F i g F i t t i n gAVOc u r v ec h a r a c t e r i s t i c so f t a r g e t l a y e r i nQ i a n s h a oA r e a东北石油大学学报第 卷 年在研究区目的层段中,采用A k i R i c h a r d s近似方程三项式可以求出截距(A)和梯度(B
21、),但无法判定A和B的最佳组合(见图(a).借鉴扩展弹性阻抗(E E I),求取最大的旋转角度(x),获得流体区分能力最优的扩展AVO属性(见图(b).图前哨地区目的层扩展AVO分析F i g AVOa n a l y s i so f t a r g e t l a y e re x p a n s i o n i nQ i a n s h a oA r e a应用效果利用分频高阶扩展AVO技术对前哨地区目的层三工河组二段进行处理,根据过Q S、Q S、Q S 井的连井剖面及平面展布,预测气层的分布规律.常规的原始角道集AVO(二项式)连井属性剖面见图(a),Q S 井(泥岩)与Q S、Q
22、S 井(储层、气层)剖面存在明显AVO异常,无法对储层(流体)进行有效区分.在优势频段内,采用A k iR i c h a r d s近似方程二项式时,Q S 井的AVO异常不能消除(见图(b).采用三项式求取截距和梯度组合剖面,Q S 井的AVO异常消除(见图(c).为扩大储层与非储层及储层内不同类型流体特征,根据扩展弹性阻抗技术,对目的层进行扩展AVO分析,Q S、Q S 井间AVO异常气层连续性增强,边界更加清晰,多解性降低(见图(d).对目的层段角道集资料进行分频高阶扩展AVO分析,与研究区钻探试油资料进行验证,有利储层预测符合率由 提高到(见图、表).储层有利区的分布范围主要集中在Q
23、 S Q S 井区及Q S 井区.在前哨地区西部未钻探区(Q S 井西部),出现与Q S Q S 井区、Q S 井区类似的AVO异常区,面积约为 k m,可作为前哨地区三工河组二段天然气勘探的候选潜力区(见图).第期曾德龙等:分频高阶扩展AVO技术在低孔低渗储层中的应用图前哨地区过Q S Q S Q S 井AVO响应剖面F i g AVOr e s p o n s ep r o f i l eo f t h r o u g hQ S Q S Q S w e l l s i nQ i a n s h a oA r e a图前哨地区目的层油气检测平面展布F i g L a y o u to fo
24、i l a n dg a sd e t e c t i o np l a no f t a r g e t l a y e r i nQ i a n s h a oA r e a表前哨地区目的层油气预测效果T a b l eO i l a n dg a sp r e d i c t i o ne f f e c t o f t a r g e t l a y e r i nQ i a n s h a oA r e a井名试气产量气/(md)油/(td)水/(md)试油结论常规AVO分析分频高阶扩展AVO分析Q S 气水同层弱异常()强异常()Q S 气层强异常()强异常()Q S 气层弱异常(
25、)强异常()Q S 油层强异常()弱异常()东北石油大学学报第 卷 年续表井名试气产量气/(md)油/(td)水/(md)试油结论常规AVO分析分频高阶扩展AVO分析Q S _H 气层强异常()强异常()Q S 泥岩强异常()无异常()Q S 气层强异常()强异常()Q S 气层强异常()强异常()Q S _H 气层强异常()强异常()Q S 含气层弱异常()强异常()Q S 水层弱异常()无异常()Q S 泥岩无异常()无异常()Q S 干层无异常()无异常()Q S 水层无异常()无异常()MO 含气层异常边缘()异常边缘()MO 干层无异常()无异常()符合率 结论()对准噶尔盆地前哨地
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