彈性阻抗及其含氣性的指示意義

趙明清 潘仁芳

1.中國(guó)石油化工股份有限公司東北石油局，吉林 長(zhǎng)春 130000；2.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)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(guó)石油化工股份有限公司東北石油局，吉林 長(zhǎng)春 130000；2.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023

根據(jù)Demenico理論進(jìn)行正演模擬能夠敏感的檢測(cè)到氣層的AVO響應(yīng)，因此AVO技術(shù)在氣層檢測(cè)方面占有比較大的優(yōu)勢(shì)，在AVO正演基礎(chǔ)上，利用彈性參數(shù)的差異，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)膹椥詤?shù)表達(dá)式，對(duì)吳起地區(qū)30口井進(jìn)行拉梅常數(shù)（λρ/μρ）交會(huì)分析，用λρ和μρ來(lái)區(qū)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(chǔ)層。研究發(fā)現(xiàn)在（λρ/μρ）交會(huì)圖中好的含氣性砂巖樣點(diǎn)與其它樣點(diǎn)（一般含氣或者差氣層）分布區(qū)域不同，含氣性較差砂巖樣點(diǎn)與其它樣點(diǎn)基本處于同一區(qū)域中。研究結(jié)果不但對(duì)AVO正演結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)，還將含氣性好與含氣性差點(diǎn)砂巖區(qū)分開(kāi)，對(duì)氣藏商業(yè)價(jià)值研究具有很好的指示意義。

Demenico理論;彈性參數(shù);拉梅常數(shù);含油氣儲(chǔ)層

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

引言

基于Demenico理論設(shè)計(jì)的理論模型能夠很好的檢測(cè)到AVO相應(yīng)，儲(chǔ)層中含氣很少的情況下就能引起Demenico效應(yīng)。因此AVO對(duì)于檢測(cè)到氣層有比較好的效果。但隨著含氣飽和度增大含氣產(chǎn)生的降速效應(yīng)并不會(huì)有增大的趨勢(shì)，因此需要在檢測(cè)到氣層的情況下進(jìn)一步選擇合適彈性參數(shù)進(jìn)行交會(huì)分析，以區(qū)分檢測(cè)到的氣層是否具有商業(yè)價(jià)值，便于指導(dǎo)勘探開(kāi)發(fā)。

1 理論基礎(chǔ)

AVO是英文Amplitude Various with Offset的簡(jiǎn)寫(xiě)，早先稱之為Amplitude Versus Offset。

當(dāng)平面縱波非垂直入射到兩種不同介質(zhì)分界面時(shí),會(huì)發(fā)生波的反射和透射現(xiàn)象以及波型的轉(zhuǎn)換。其物理關(guān)系如圖1。

圖1 入射P波的反射和透射關(guān)系

AVO技術(shù)是建立在完整的Zoeppritz方程基礎(chǔ)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(shí),在界面兩側(cè)產(chǎn)生的縱橫波反射和透射的能量、應(yīng)力和位移間的關(guān)系,推導(dǎo)出轉(zhuǎn)換波和非轉(zhuǎn)換波的反射和透射系數(shù)隨入射角的變化。

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

由Shuey近似公式可以看出，反射系數(shù)R(θ)是隨AVO截距P與AVO斜率G以及入射角而變化的函數(shù)。因此，設(shè)計(jì)正演模型進(jìn)行P-G交會(huì)分析是研究AVO反射系數(shù)變化規(guī)律行之有效的方法。

2 正演模型彈性阻抗交會(huì)

2.1 正演模型

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

選取工區(qū)內(nèi)含氣性較好的臺(tái)10井與含氣性較差的陜122井正演模型進(jìn)行分析：

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

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

2.2 彈性參數(shù)交會(huì)分析

根據(jù)巖石物理學(xué)理論,縱波速度(Vp)、橫波速度(Vs) 和密度(ρ)是三個(gè)基本彈性參數(shù),其它的彈性參數(shù),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(guò)巖石物理學(xué)公式,利用三個(gè)基本參數(shù)計(jì)算得到。常用的表達(dá)式見(jiàn)式(1)～(3)：

圖2是這種轉(zhuǎn)換的直觀表達(dá)：

圖2 彈性參數(shù)轉(zhuǎn)換示意圖

由圖2可以得出λρ是與Vp和Vs相關(guān)的參數(shù)，μρ與Vs相關(guān)。儲(chǔ)層在含氣時(shí)，縱波速度會(huì)明顯下降，而橫波速度基本不變或呈緩慢下降趨勢(shì)。由λρ、μρ與Vp、Vs轉(zhuǎn)換關(guān)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(yīng)縱波變化情況，儲(chǔ)層在含氣時(shí)理論上λρ會(huì)表現(xiàn)為低值，而μρ就不會(huì)有明顯的變化。

也可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為，λρ是孔隙流體指示因子，碳烴化合物表現(xiàn)為低值顯示，而μρ是巖性指示因子，砂巖表現(xiàn)為高值顯示。

3 實(shí)際井彈性參數(shù)交會(huì)

對(duì)工區(qū)內(nèi)臺(tái)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(huì)分析，并初步將27口井λρ/μρ交會(huì)分析圖依據(jù)目的層樣點(diǎn)與相鄰層段樣點(diǎn)分布區(qū)域是否分開(kāi)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(huì)分析圖目的層樣點(diǎn)與相鄰層段樣點(diǎn)分布區(qū)域未分開(kāi)，臺(tái)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(huì)分析圖目的層樣點(diǎn)與相鄰層段樣點(diǎn)分布區(qū)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(tái)10井P-G交會(huì)圖進(jìn)行分析。

圖3 陜122井λρ/μρ P-G交會(huì)圖

從圖中可以看出陜122井目的層（紅色樣點(diǎn)）與其它樣點(diǎn)（一般含氣或者差氣層）分布區(qū)域基本處于同一區(qū)域中，紅色樣點(diǎn)λρ值基本與其它樣點(diǎn)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(yīng)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(méi)有出現(xiàn)降速效應(yīng) 。μρ值與鄰近層保持連續(xù)，說(shuō)明目的層上下并無(wú)巖性變化（屬于致密砂巖），橫波速度保持相對(duì)穩(wěn)定。縱波速度與橫波速度均無(wú)明顯變化，那么由縱橫波比所決定的泊松比只能呈現(xiàn)比較小的變化趨勢(shì)。綜合AVO理論中儲(chǔ)層含氣后巖石泊松比會(huì)迅速下降現(xiàn)象判斷：陜122井λρ/ μρ P-G交會(huì)圖中紅色樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的層段基本屬于不含氣或含氣量很小。與正演結(jié)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(jié)果相對(duì)比，發(fā)現(xiàn)結(jié)論一致。

圖4 臺(tái)10井λρ/μρ P-G交會(huì)圖

從圖中可以看出臺(tái)10井中目的層（紅色樣點(diǎn)）與其它樣點(diǎn)（一般含氣或者差氣層）分布區(qū)域不同，λρ明顯減小，縱波有明顯降速效應(yīng)。目的層μρ值與鄰近層段μρ值保持較好連續(xù)性，排除由巖性引起縱波速度變化因素。λρ能很好的反應(yīng)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(xiàn)大幅降低，由此判斷儲(chǔ)層含氣性較好，可初步認(rèn)定為具有較好工業(yè)價(jià)值。與臺(tái)10井正演結(jié)果相對(duì)比，臺(tái)10井AVO響應(yīng)屬于儲(chǔ)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(jié)論。由λρ與縱波關(guān)系結(jié)合上圖說(shuō)明，含氣層（紅色樣點(diǎn)）與其它樣點(diǎn)（一般含氣或者差氣層）分隔越開(kāi)商業(yè)價(jià)值越高。

4 結(jié)語(yǔ)

基于Demenico理論設(shè)計(jì)的理論模型能夠很好的檢測(cè)到AVO相應(yīng)，儲(chǔ)層中含氣很少的情況下就能引起Demenico效應(yīng)。因此，AVO對(duì)于檢測(cè)到氣層有比較好的效果。選擇彈性參數(shù)λρ/μρ組合進(jìn)行交會(huì)分析，根據(jù)目的層樣點(diǎn)其它樣點(diǎn)（一般含氣或者差氣層）分布區(qū)域不同對(duì)于氣藏的含氣性好壞進(jìn)行區(qū)分。目的層（紅色樣點(diǎn)）與其它樣點(diǎn)（一般含氣或者差氣層）分布區(qū)域基本處于同一區(qū)域中，含氣性較差，不具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值。目的層（紅色樣點(diǎn)）與其它樣點(diǎn)（一般含氣或者差氣層）分布區(qū)域基本處于不同區(qū)域而且相隔越遠(yuǎn)的含氣性越好，氣藏商業(yè)價(jià)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(yè)，現(xiàn)在中國(guó)石油化工股份有限公司東北石油局十屋采油廠工作。