基于儲層預測的雙相介質理論油氣檢測方法應用研究

摘 要：文章通過Biot經典波動方程與位移波動方程聯合推導出地震波在雙相介質傳播過程中振幅衰減和頻率的關系，分析了地震波在雙相介質中傳播時“低頻共振，高頻衰減”的原理。以寬頻保真地震資料為基礎，利用井資料進行波阻抗反演，通過自然伽馬曲線和波阻抗交匯分析，預測出儲層的頂、底界，利用雙相介質理論油氣檢測方法針對儲層進行油氣檢測，減少人觀主控因素對油氣預測的結果影響。通過對JG地區的實際資料的應用，證明此方法在碳酸鹽巖儲層中應用效果較好，油氣預測精度能大幅度提高。

關鍵詞：雙相介質；波阻抗；預測儲層；油氣檢測

引言

近年來，油氣勘探逐漸由構造氣藏向巖性氣藏擴展，儲層預測及油氣檢測發揮著越來越重要的作用，為下一步井位優選提供有力支撐。隨著油氣勘探的難度不斷增大，以及原油價格的持續低迷，降低油氣勘探和開發成本是目前亟待解決的問題。因此油氣勘探中油氣檢測的精確性是解決成本過高的有效手段之一。

油氣儲層通常是由巖石骨架、孔隙度及孔隙中的流體（水、油、氣）組成的雙相或多相介質[1]。基于單相介質的油氣檢測方法達不到油氣檢測要求的精度，并且造成油氣檢測結果的多解性和不確定性[2]。基于雙相介質的油氣檢測方法建立在雙相介質理論上，Biot在1962年發表的一系列文章中闡述了地震波在雙相介質中傳播的特點，Biot雙相介質經典波動方程正確地解釋了地震波在雙相介質中的傳播機理[3]。近年來，基于雙相介質理論的油氣檢測方法（主要以能量和頻率為主）在國內外許多工區取得了較好的應用效果。國內研發的Klinversion系統利用地震波在雙相介質中傳播特性，即“低頻共振，高頻衰減”，采用累積能量法和最大能量掃描法進行油氣檢測[4]。這些方法普遍應用效果較好，唯一不足之處是在對目的層進行油氣檢測時都由手動給定時窗，造成油氣檢測的效果受圍巖和人工的影響較大，造成結果一定程度上的不準確性。

文章針對以上問題，提出一種新思路，從Biot雙相介質地震波動方程出發，研究地震波在雙相介質中的傳播特性。利用測井資料對目的層進行參數交匯分析，對目的層進行儲層反演，精細刻畫出儲層。在此基礎上，對儲層進行油氣檢測。減少油氣檢測的多解性，提高精確度，為進一步選取井位提供有力支撐，降低勘探成本。

1 基本原理

1.1雙相介質地震波動方程衰減系數和頻率的關系

在各向同性介質中，Biot經典波動方程將地震波傳播特性描述為：

表示地震波在雙相介質傳播過程中振幅的衰減。將（2）式代入（4）式中可得：

由上式可知，當地震波在雙相介質中傳播時，地震波衰減同時受地震波頻率和耗散系數影響，存在某一低頻使得衰減最小，此時地震波能量最大，存在某一高頻衰減最大，地震波能量最小。這就是Biot“低頻共振，高頻衰減”油氣檢測原理。

1.2 不同流體性質雙相介質地震波振幅隨頻率衰減特征

根據CNPC物探重點實驗室牟永光教授對含氣、含水和含油砂巖儲層進行的模擬地震實驗。觀測到不同流體的反射地震波衰減情況（圖1）[7]。

由上圖可看出，當介質中含不同飽和度的不同流體，地震波衰減量具有明顯的差別。

2 實現過程

此研究內容主要在于通過結合井資料進行儲層反演，提高儲層預測的精度，將與儲層接觸的圍巖剔除，預測出儲層的頂界面和底界面，減小人觀主控因素給油氣檢測結果帶來的影響。技術路線如圖2。

3 應用實例

3.1 資料分析

通過初步研究后的成果分析，選取JG地區三維地震資料，首先進行可行性分析，主要包含以下幾點內容：

（1）地震資料信噪比較高，基本達到稀疏脈沖反演和油氣檢測的性噪比要求[8]。

（2）通過頻譜分析，地震資料頻帶較寬，大約在5Hz～85Hz之間，符合稀疏脈沖反演的要求，能較準確地分辨儲層頂、底界面。

（3）地震資料經過保真處理，儲層預測結果和油氣檢測結果可信度高。

3.2 阻抗反演

在波阻抗反演之前，首先對井GR和P波阻抗曲線進行交匯分析[9]，經過與實鉆資料的對比分析，確定GR值小于20gAPI ，P波阻抗在16500（g/cm3）·（m/s）～18000（g/cm3）·（m/s）屬于儲層段（圖3所示），可以較精確地確定儲層發育的位置以及層厚。

4 雙相介質理論油氣檢測

通過頻譜分析，研究區長興組儲層段內可明顯觀測到能量分布具有“高頻衰減”現象。圖4為JG69井在儲層段內的地震資料能量隨頻率的分布特征。

在儲層預測基礎上，進行油氣檢測，通過求取目的層對應的地震反射累積正態概率分布在時空域上的展布。劃分油氣富集區在平面圖上的展布。圖5為過JG69井的油氣檢測結果剖面，圖中第一分量為低頻能量分布特征，第五分量為高頻能量分布特征，第四分量為低頻和高頻分量之商，反映油氣富集程度。因儲層段內含氣，導致高頻衰減較強，從圖中可看出，高頻能量衰減最大的區域也是反應油氣富集程度較高的地區。在縱向上，油氣主要集中于地震剖面上的波峰段。在橫向上，低頻能量較弱，而高頻能量較強的段屬于油氣富集段。

通過初步勘探鉆井發現，JG62井、JG69井在長興組內有氣體產出，而JG61井在長興組無氣體產出。與油氣預測平面圖（圖6）完全吻合，可為下步油氣勘探和開發提供有力支撐和指導。

5 結束語

（1）經過保真處理的寬頻地震資料，特別是低頻成分，用此方法能較好地分辨儲層的頂、底界，油氣預測的結果最為精確。

（2）長興組儲層為碳酸鹽巖，儲層主要含氣，地震資料特征“低頻共振，高頻衰減”的特征較為明顯，利用雙相介質理論油氣檢測方法效果較明顯。

（3）雙相介質理論油氣檢測方法可準確地預測地下目的層的油氣分布，但受時窗影響較大，因此可通過卡準儲層段手段，提高油氣預測的精度。

參考文獻

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[3]汲生珍，鄔興威，王萍，等.雙相介質的頻譜分析技術在流體識別中的應用——以中東某油田裂縫型碳酸鹽巖稠油藏為例[J].石油天然氣學報，2104，

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*通訊作者：李瑞。