元壩地區含氣砂巖AVO正演模型研究
——以元壩地區須二段儲層為例

王鳳波，潘仁芳 （油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室 （長江大學），湖北 武漢430100）

劉珊祿 （中石化河南油田分公司石油勘探開發研究院，河南 南陽473132）

余翠明 （中石化中原油田分公司采油四廠，河南 濮陽457001）

研究地震反射特征與巖石物性之間的關系是應用地球物理資料進行精細油氣藏描述的關鍵。而基于巖石物理的AVO正演模擬可以深入認識地震反射的過程以及地震反射特征與巖石物性之間的關系［1］。AVO正演模型研究是AVO方法在烴類檢測應用中的基礎，通過AVO正演研究可以把巖石物理參數跟AVO響應聯系起來。在正常反射狀況下，由于衰減和頻散作用，隨著炮檢距的加大，非含油氣地層的反射振幅未發生明顯變化；但當儲層的孔隙中含油氣時，地震反射振幅會有明顯的變化。地震資料的AVO異常響應與砂巖的含氣性密切相關，這種相關性一方面表現在砂巖的含氣飽和性，另一方面則表現在限定含氣總體積的孔隙性方面。下面，筆者主要研究須二段儲層中不同含氣飽和度以及孔隙度的變化在AVO正演模型中所引起的異常響應。

1 AVO技術

AVO技術是通過建立儲層含流體性質和AVO的關系，通過AVO的屬性參數對儲層的含流體性質進行檢測。經典Zoeppritz方程是AVO技術最核心的部分，Shuey的簡化公式是目前使用最多的Zoeppritz近似方程［2］：

R（θ）＝P＋Gsin2θ

式中，R為反射系數；θ為入射角；P為AVO截距；G為AVO斜率。

AVO正演模擬是AVO方法的基礎，一般用于定性的油藏描述，是以測井資料為基礎，基于地震反射原理通過AVO正演模擬來研究含氣儲層的AVO異常響應特征，并以此為依據指導對基于疊前地震數據反演AVO異常屬性的解釋。所謂正演方法就是利用測井資料來創建模型產生合成記錄，正演模擬AVO現象，來觀察巖石物理參數條件下AVO響應［3］。

隨著AVO技術的提出和應用，國內外學者進行了大量的研究對含氣砂巖進行分類。筆者所用的是對Castagna改進后的含氣砂巖的分類方法，如表1所示。

2 實例分析

元壩2井在須家河組須二段發育了多套氣層。根據測井資料，筆者以須二下亞段的4605～4609．5m井段氣層為例，分析其變含氣飽和度及變孔隙度正演模型特征［4］。所選層段及其上覆泥巖的測井曲線特征如圖1所示。

表1 4類含氣砂巖的AVO屬性參數特征

由圖1可以看到，密度曲線值、縱橫波速度曲線值在2349．18～2351．54ms氣層處均出現減小現象。由于天然氣的時差很大，比油、水時差大的多，在相同條件下含氣砂巖大于油水層砂巖時差，因此在聲波曲線上含氣砂巖出現降速現象。砂巖密度小于泥巖，含氣之后砂巖密度再降低，即含氣砂巖密度小于上覆泥巖蓋層，因此在曲線上可以明顯看到氣層密度的降低。含氣砂巖的巖石物理參數值為：孔隙度5．3%，含氣飽和度67．4%，縱波速度4451．24m／s，橫波速度2622．67m／s，密度2．6018g／cm3，其上覆泥巖縱波速度4729．05m／s，橫波速度2642．67m／s，密度2．6588g／cm3。

根據含氣砂巖的原始巖石物理參數，在元壩2井合成地震記錄層位標定的基礎上，通過Hampson Russell軟件的modeling模塊對須二下亞段的儲層進行正演模擬。其原始模型及流體替代為含氣飽和度分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%時的模型如圖2所示，反射振幅隨炮檢距的變化趨勢圖如圖3所示。從圖3中可以看出，以上各模型的反射振幅隨炮檢距變化趨勢明顯，反射振幅都為負極性，而飽含水時的模型反射振幅隨炮檢距增大呈正向增大的趨勢，含氣時的模型反射振幅隨炮檢距增大呈負向增大的趨勢。由此可知，隨著含氣飽和度的增加，含氣砂巖類型由第Ⅳ類向第Ⅲ類轉化。

圖1 元壩2井4605～4609．5m段密度、縱橫波速度曲線值

圖2 須家河組2349．18～2351．54ms段變含氣飽和度正演模型

圖4顯示了以上不同含氣飽和度正演模型在AVO屬性參數PG交會圖上的變化趨勢情況。隨著含氣飽和度增加，AVO截距（P）值呈減小趨勢，AVO斜率（G）值也呈減小趨勢，飽含水的PG交會點接近第2象限，而含氣時的PG交會點卻位于第3象限，也很明顯看出隨著含氣飽和度的增加，含氣砂巖類型由第Ⅳ類向第Ⅲ類轉化。

對孔隙度分別為2%、4%、6%、8%、10%和12%的正演模型 （見圖5、圖6）及反射振幅隨炮檢距變化趨勢進行研究發現與變含氣飽和度的模型具有類似特征。由圖6可以看出各模型的反射振幅都為負極性，而含氣孔隙度小于4%的模型反射振幅隨炮檢距增大呈正向增大的趨勢，大于或等于4%的模型反射振幅隨炮檢距增大呈負向增大的趨勢。由此可知，隨著含氣孔隙度的增加，含氣砂巖類型由第Ⅳ類向第Ⅲ類轉化。

圖3 不同含氣飽和度反射振幅隨炮檢距的變化趨勢

圖4 不同含氣飽和度正演模型PG交會圖

圖5 須家河組2349．18～2351．54ms段變含氣孔隙度正演模型

圖7顯示了不同含氣孔隙度正演模型在AVO屬性參數PG交會圖上的變化趨勢情況。隨著孔隙度增加，P值呈減小趨勢，G值也呈減小趨勢，含氣孔隙度小于4%的PG交會點均位于第2象限，而大于或等于4%的PG交會點卻位于第3象限，也很明顯看出隨著含氣孔隙度的增加，AVO異常特征由第Ⅳ類向第Ⅲ類轉化。

圖6 不同含氣孔隙度反射振幅隨炮檢距的變化趨勢圖

圖7 不同含氣孔隙度正演模型PG交會圖

3 結 論

1）從實際井的流體替代變飽和度模型的AVO響應特征可以看出，在須二段的砂巖儲層段，隨著含氣飽和度的增加，P值減小，G值也減小，且G值的變化幅度比P值要大。此外，在P值大的時候，G值減小的快；相反在G值大的時候，P值減小的快。

2）在變孔隙度模型中，隨著孔隙度的增加，P、G值的變化也都呈減小趨勢，且P值的變化幅度比G值要大。

3）隨含氣飽和度、厚度和孔隙度的增加，P值減小，G值減小。此外，隨含氣飽和度和孔隙度的變化，還存在含氣砂巖類型的轉換，可由第Ⅳ類向第Ⅲ類轉換，發生極性反轉以及變化趨勢相反。

［1］張玉華 ．基于巖石物理的AVO正演模擬研究 ［D］．東營：中國石油大學，2007．

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

［3］鄧友茂，李錄明 ．含氣砂巖AVO正演模型研究 ［J］．內蒙古石油化工，2007（10）：86-89．

［4］夏紅敏，王尚旭，李生杰 ．含氣地層的AVO響應分析——以蘇井為例 ［J］．石油物探，2006，45（4）：360-361．