彈性阻抗及其含氣性的指示意義

趙明清 潘仁芳

1.中國石油化工股份有限公司東北石油局，吉林 長春 130000；2.長江大學地球科學學院，湖北 荊州 434023

彈性阻抗及其含氣性的指示意義

趙明清1潘仁芳2

1.中國石油化工股份有限公司東北石油局，吉林 長春 130000；2.長江大學地球科學學院，湖北 荊州 434023

根據Demenico理論進行正演模擬能夠敏感的檢測到氣層的AVO響應，因此AVO技術在氣層檢測方面占有比較大的優勢，在AVO正演基礎上，利用彈性參數的差異，通過選擇適當的彈性參數表達式，對吳起地區30口井進行拉梅常數（λρ/μρ）交會分析，用λρ和μρ來區分含油氣性，效果比較好，λρ和μρ剖面可以比較直觀地解釋含油氣儲層。研究發現在（λρ/μρ）交會圖中好的含氣性砂巖樣點與其它樣點（一般含氣或者差氣層）分布區域不同，含氣性較差砂巖樣點與其它樣點基本處于同一區域中。研究結果不但對AVO正演結果進行了檢驗，還將含氣性好與含氣性差點砂巖區分開，對氣藏商業價值研究具有很好的指示意義。

Demenico理論;彈性參數;拉梅常數;含油氣儲層

Demenictoh eory；flexibility；lamec’ons stant；gas and oil reservoir

引言

基于Demenico理論設計的理論模型能夠很好的檢測到AVO相應，儲層中含氣很少的情況下就能引起Demenico效應。因此AVO對于檢測到氣層有比較好的效果。但隨著含氣飽和度增大含氣產生的降速效應并不會有增大的趨勢，因此需要在檢測到氣層的情況下進一步選擇合適彈性參數進行交會分析，以區分檢測到的氣層是否具有商業價值，便于指導勘探開發。

1 理論基礎

AVO是英文Amplitude Various with Offset的簡寫，早先稱之為Amplitude Versus Offset。

當平面縱波非垂直入射到兩種不同介質分界面時,會發生波的反射和透射現象以及波型的轉換。其物理關系如圖1。

圖1 入射P波的反射和透射關系

AVO技術是建立在完整的Zoeppritz方程基礎之上的,而完整的Zoeppritz方程完全考慮了平面縱波和平面橫波入射時,在界面兩側產生的縱橫波反射和透射的能量、應力和位移間的關系,推導出轉換波和非轉換波的反射和透射系數隨入射角的變化。

由于精確的Zoeppritz方程在形式上的復雜性和在物理意義上的非直觀性,所以許多物理學家對其進行了簡化,提出了不同的近似公式,針對不同的近似公式有不同的AVO分析方法。由于在大多數分界面上巖性參數的相對變化比較小,所以Zoeppritz方程可簡化成Shuey近似公式:

由Shuey近似公式可以看出，反射系數R(θ)是隨AVO截距P與AVO斜率G以及入射角而變化的函數。因此，設計正演模型進行P-G交會分析是研究AVO反射系數變化規律行之有效的方法。

2 正演模型彈性阻抗交會

2.1 正演模型

在AVO理論模擬過程中,采用了精確的Zoeppritz方程計算反射系數，入射角在30°左右。根據目的層段的地震子波的特點，我們選用35Hz的Ricker子波與反射系數合成了各模型的AVO理論合成記錄，并且得出了各個模型中振幅隨炮檢距的變化圖與P-G交會圖。

選取工區內含氣性較好的臺10井與含氣性較差的陜122井正演模型進行分析：

陜122井正演模擬結果中目的層原始模型振幅隨炮檢距變化趨勢與飽含水模型相似，與飽含氣模型變化趨勢相異。屬于第四類砂巖。因此，就正演模擬結果來看目的層屬于不含氣砂巖。

臺10井目的層原始模型振幅隨炮檢距變化趨勢與飽含氣模型相似，與飽含水模型變化趨勢相異。屬于儲集物性較好的第三類砂巖。因此，就正演模擬結果來看目的層屬于含氣性較好的第三類砂巖。

2.2 彈性參數交會分析

根據巖石物理學理論,縱波速度(Vp)、橫波速度(Vs) 和密度(ρ)是三個基本彈性參數,其它的彈性參數,如彈性波阻抗(IE)、μρ、λρ、體積模量(K)、縱橫波速度比(Vp/Vs)、泊松比(σ)都可以通過巖石物理學公式,利用三個基本參數計算得到。常用的表達式見式(1)～(3)：

圖2是這種轉換的直觀表達：

圖2 彈性參數轉換示意圖

由圖2可以得出λρ是與Vp和Vs相關的參數，μρ與Vs相關。儲層在含氣時，縱波速度會明顯下降，而橫波速度基本不變或呈緩慢下降趨勢。由λρ、μρ與Vp、Vs轉換關系可以看出，λρ由縱波與橫波決定，橫波基本不變，λρ就能很好的反應縱波變化情況，儲層在含氣時理論上λρ會表現為低值，而μρ就不會有明顯的變化。

也可以簡單地認為，λρ是孔隙流體指示因子，碳烴化合物表現為低值顯示，而μρ是巖性指示因子，砂巖表現為高值顯示。

3 實際井彈性參數交會

對工區內臺10井，陜28井，陜230井，陜271井，陜287井，陜122井，米15井，米30井，陜48井，陜60井，陜64井，陜73井，陜99井，陜100井，陜101井，陜107井，陜135井，陜138井，陜249井，陜254井，陜259井，陜265井，陜277井，陜279井，陜282井，陜284井，榆46井等27口井做λρ/ μρ交會分析，并初步將27口井λρ/μρ交會分析圖依據目的層樣點與相鄰層段樣點分布區域是否分開而分為兩大類，陜122井，米15井，陜48井，陜101井，陜107井，陜249井，陜265井，陜282井，榆46井為一類，此類λρ/μρ交會分析圖目的層樣點與相鄰層段樣點分布區域未分開，臺10井，陜28井，陜230井，陜271井，陜287井，米30井，陜60井，陜64井，陜73井，陜99井，陜100井，陜135井，陜138井，陜254井，陜259井，陜277井，陜279井，陜284井為λρ/μρ交會分析圖目的層樣點與相鄰層段樣點分布區域分離較好的一類。以下選取兩類中比較有代表性的陜122井，臺10井P-G交會圖進行分析。

圖3 陜122井λρ/μρ P-G交會圖

從圖中可以看出陜122井目的層（紅色樣點）與其它樣點（一般含氣或者差氣層）分布區域基本處于同一區域中，紅色樣點λρ值基本與其它樣點相同，而λρ由縱波與橫波決定，橫波基本不變，λρ就能很好的反應縱波變化情況。λρ值基本不變，即代表目的層的縱波速度與鄰近層基本相同，沒有出現降速效應 。μρ值與鄰近層保持連續，說明目的層上下并無巖性變化（屬于致密砂巖），橫波速度保持相對穩定。縱波速度與橫波速度均無明顯變化，那么由縱橫波比所決定的泊松比只能呈現比較小的變化趨勢。綜合AVO理論中儲層含氣后巖石泊松比會迅速下降現象判斷：陜122井λρ/ μρ P-G交會圖中紅色樣點所對應的層段基本屬于不含氣或含氣量很小。與正演結果目的層段屬第四類砂巖且原始模型接近飽和水模型的結果相對比，發現結論一致。

圖4 臺10井λρ/μρ P-G交會圖

從圖中可以看出臺10井中目的層（紅色樣點）與其它樣點（一般含氣或者差氣層）分布區域不同，λρ明顯減小，縱波有明顯降速效應。目的層μρ值與鄰近層段μρ值保持較好連續性，排除由巖性引起縱波速度變化因素。λρ能很好的反應縱波變化情況，目的層λρ值明顯減小，縱波速度減小，而橫波速度基本不變。縱橫波速度比減小，巖石泊松比出現大幅降低，由此判斷儲層含氣性較好，可初步認定為具有較好工業價值。與臺10井正演結果相對比，臺10井AVO響應屬于儲集物性較好的第三類砂巖，而且原始模型與飽含氣模型相近，得出一致結論。由λρ與縱波關系結合上圖說明，含氣層（紅色樣點）與其它樣點（一般含氣或者差氣層）分隔越開商業價值越高。

4 結語

基于Demenico理論設計的理論模型能夠很好的檢測到AVO相應，儲層中含氣很少的情況下就能引起Demenico效應。因此，AVO對于檢測到氣層有比較好的效果。選擇彈性參數λρ/μρ組合進行交會分析，根據目的層樣點其它樣點（一般含氣或者差氣層）分布區域不同對于氣藏的含氣性好壞進行區分。目的層（紅色樣點）與其它樣點（一般含氣或者差氣層）分布區域基本處于同一區域中，含氣性較差，不具有工業開采價值。目的層（紅色樣點）與其它樣點（一般含氣或者差氣層）分布區域基本處于不同區域而且相隔越遠的含氣性越好，氣藏商業價值就越高。

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The Expression of Flexibility And It’s Commercial Value

Zhao Mingqing Pan Renfang
School of Geosciences,Yangtzeu University,Jingzhou Hubei 434023,China

we can detect the gas’s AVO response sensitively through doingf orward modelinwg hich base on Demenictoh eory, so AVO has a big advanta ge in detectingg as-reservoir.By choosintg he appropriate expression of flexibility and in the use of different parameters We can do some analysis of lame constant(λρ/μρ) clossplot.Usin g λρ and μρprofile can explain gas and oi l reservoir directly.And we can get a good result in distinguisthh e lithologya nd the hydrocarb on saturation by usingλρ、μρ.Good gasbearings andstonse ampleas nd other sampl es (generally poor gas-bearing sandstone or bad gasbearings andstoned) istributioinn different regions in λρ-μρ clossplot.Bad gas-bearin g sandstonsea mpleas nd other sampleas re generail n the same area.The researchr esult not only test the AVO forward modelinbg ut also distinguitshh e good gas-bearings andstonwe ith bad gas-bearing sandstonae nd have very good meaninign research of gas reservoir’s commercial value.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.014

趙明清(1983－），女，湖北利川人。碩士研究生畢業，現在中國石油化工股份有限公司東北石油局十屋采油廠工作。