顧霜霜 潘仁芳 周 洋

（1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 荊州 434023；2.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023；3.中國(guó)石化江漢油田采氣廠技術(shù)中心，重慶 萬州 404020）

0 引言

AVO 技術(shù)是建立在疊前地震資料基礎(chǔ)上的地震屬性和地震振幅分析技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于油氣勘探和開發(fā)。其理論基礎(chǔ)是平面彈性波的反射和透射理論，一般用Zoeppritz 方程描述，同時(shí)結(jié)合地質(zhì)、測(cè)井等資料進(jìn)行巖性預(yù)測(cè)、油氣檢測(cè)和裂縫檢測(cè)等［1］。其分析方法主要為AVO 正演和反演，前者是以井資料為基礎(chǔ)研究含油氣儲(chǔ)層的AVO 異常響應(yīng)特征；后者是從疊前地震數(shù)據(jù)出發(fā)預(yù)測(cè)油氣分布，二者相互獨(dú)立，也相互印證。理論和實(shí)踐均證明，AVO 技術(shù)在尋找氣藏方面更為敏感，更有其優(yōu)越性［2］。筆者從疊前地震CRP 道集出發(fā)進(jìn)行AVO 反演，提取多種AVO 屬性并針對(duì)含氣性進(jìn)行屬性分析，最終對(duì)儲(chǔ)層含氣有效厚度進(jìn)行平面預(yù)測(cè)。

1 方法原理

AVO反演采用的是Zoeppritz 方程近似表達(dá)式［3］，它根據(jù)振幅隨入射角的變化關(guān)系，從實(shí)際地震記錄中估算巖石的密度、縱波速度、橫波速度和泊松比等地層參數(shù)，進(jìn)行油氣檢測(cè)或巖性分析。一般將那些僅為地層參數(shù)的組合并且與角度無關(guān)的系數(shù)參量稱為AVO 屬性，如AVO 截距A、斜率B等。實(shí)際應(yīng)用中，通常采用AVO 3 參數(shù)反演和流體因子反演兩種方法，它們均為基于Shuey或Aki公式的AVO屬性反演［4］。

AVO 屬性的提取方式有很多，一般采用沿層切片來提取，但是也要根據(jù)工區(qū)的勘探程度、研究對(duì)象以及所要解決的問題選擇合適的方式，才能獲得較好的效果［5］。屬性分析是利用不同的經(jīng)驗(yàn)或數(shù)學(xué)方法，按屬性對(duì)研究目標(biāo)的敏感程度進(jìn)行區(qū)分，優(yōu)選出對(duì)目標(biāo)參數(shù)最為敏感、關(guān)系最密切的少數(shù)地震屬性或組合，用于儲(chǔ)層參數(shù)反演［6］。應(yīng)用地震反演和地震屬性分析技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，完成屬性參數(shù)的地質(zhì)轉(zhuǎn)化，其關(guān)鍵在于較為準(zhǔn)確地建立地震屬性與儲(chǔ)層目標(biāo)參數(shù)之間的關(guān)系［7］。由于二者之間不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)關(guān)系，通常采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)［8］中的方法建立測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與地震數(shù)據(jù)相關(guān)關(guān)系并進(jìn)行儲(chǔ)層參數(shù)的平面預(yù)測(cè)。圖1 為應(yīng)用AVO 屬性分析預(yù)測(cè)儲(chǔ)層含氣有效厚度的基本研究思路。

2 實(shí)例應(yīng)用

研究區(qū)位于川東北某地區(qū)，目的層為下三疊統(tǒng)須家河組二段亞三段一層的砂巖段，為辮狀河三角洲前緣沉積，其巖性主要為巖屑砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖，含少量巖屑石英砂巖和石英砂巖，表現(xiàn)為低孔低滲的物性特征，氣藏類型主要為巖性氣藏和巖性— 構(gòu)造氣藏，具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。研究區(qū)內(nèi)共有5口已知井，在該目的層均有較好的含氣顯示。

圖1 研究區(qū)基本研究思路圖

2.1 AVO屬性提取

對(duì)研究區(qū)內(nèi)經(jīng)過疊前時(shí)間偏移后得到的地震CRP 道集數(shù)據(jù)進(jìn)行AVO 目標(biāo)處理，得到角度道集，再進(jìn)行AVO 3 參數(shù)反演和流體因子反演，生成一系列AVO 屬性數(shù)據(jù)體，最終獲得AVO 截距A、斜率B、曲率C、縱波反射系數(shù)RP等屬性參數(shù)［4］34-38，并對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行線性組合得到7 個(gè)參數(shù)（泊松比PR、流體因子FF、相對(duì)密度DRHO、橫波反射系數(shù)Rs、縱波速度差DVp、橫波速度差DVs和強(qiáng)度AB）。

需要注意的是，屬性提取之前需較為準(zhǔn)確地建立地震資料和井資料之間的時(shí)深關(guān)系，并根據(jù)目的層所在位置選擇合適的時(shí)窗。時(shí)窗過大則會(huì)包含不必要的信息，影響分辨率；時(shí)窗過小則會(huì)出現(xiàn)截?cái)喱F(xiàn)象，丟失有效成分。通常選擇包含目的層位在內(nèi)的25 ms時(shí)窗提取屬性沿層切片。

2.2 屬性分析

研究區(qū)內(nèi)提取的7 個(gè)AVO 屬性均為常用的含油氣預(yù)測(cè)參數(shù)，但是哪些對(duì)于研究區(qū)適用，不能僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)直接用所有屬性參與儲(chǔ)層參數(shù)的預(yù)測(cè)，還需要結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行屬性分析。通過屬性分析優(yōu)選出與儲(chǔ)層含氣性有關(guān)的敏感屬性參數(shù)，除了參考各屬性參數(shù)所反映的物理和地質(zhì)意義外，還必須通過井震對(duì)比分析來驗(yàn)證屬性參數(shù)含氣指示在不同地區(qū)、不同儲(chǔ)層的準(zhǔn)確性。

AVO 技術(shù)應(yīng)用的地質(zhì)基礎(chǔ)是泊松比的變化，這種變化在于不同巖石以及含有不同流體的同種巖石之間泊松比的差異［2］。泥巖和碳酸鹽巖的泊松比值一般比砂巖的高，而當(dāng)砂巖含氣后，泊松比會(huì)有更明顯的降低。因此，通過泊松比異常預(yù)測(cè)含氣性較為準(zhǔn)確。同時(shí)，在各屬性的過井剖面上，通過與工區(qū)內(nèi)5 口井目的層處測(cè)井解釋的氣層對(duì)比分析顯示，泊松比的吻合度最好。圖2為典型井井2處泊松比剖面，黑圈內(nèi)黃色部分代表負(fù)異常即含氣好的區(qū)域，測(cè)井解釋的氣層落在黑圈內(nèi)，說明反演的泊松比異常在實(shí)際井目的層處較為符合。對(duì)其他未鉆井的區(qū)域進(jìn)行客觀推論，其結(jié)果也較為可靠。因此，可將泊松比確定為最基本的敏感屬性參數(shù)。

再對(duì)7個(gè)屬性進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化訓(xùn)練，得到屬性的線性組合，并計(jì)算交叉驗(yàn)證誤差，其基本原理是用其他井的測(cè)井有效厚度值參與預(yù)測(cè)，然后與該井實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比、驗(yàn)證，求取平均誤差。優(yōu)化訓(xùn)練的目的是使誤差達(dá)到最小時(shí)得出最優(yōu)的AVO屬性組合。

圖2 典型井井2處泊松比剖面圖

表1和圖3為屬性優(yōu)化訓(xùn)練得出的誤差表和誤差圖。圖中藍(lán)線為訓(xùn)練誤差（對(duì)應(yīng)表1 中第3 列數(shù)值），其值為0.381 4～0.865 9；紅線為驗(yàn)證誤差（對(duì)應(yīng)表1中第4 列數(shù)值），其值為0.598 2～1.048 4。從圖3 中可看出，訓(xùn)練誤差隨參與屬性的增加而減小，驗(yàn)證誤差隨屬性數(shù)的增加先減小后增加，這說明運(yùn)用的屬性個(gè)數(shù)并非越多越好，達(dá)到一定數(shù)量后誤差就會(huì)開始增大。前5個(gè)屬性的組合達(dá)到驗(yàn)證誤差最小，因此最后選用泊松比、流體因子、相對(duì)密度、橫波反射系數(shù)和強(qiáng)度的組合對(duì)含氣有效厚度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

表1 屬性優(yōu)化訓(xùn)練誤差分析表

圖3 屬性組合誤差分析圖

2.3 含氣有效厚度預(yù)測(cè)

經(jīng)過屬性分析，將優(yōu)選出的敏感屬性結(jié)合測(cè)井解釋的氣層有效厚度數(shù)據(jù)，進(jìn)行整個(gè)研究區(qū)目的層有效厚度預(yù)測(cè)。有效厚度是該目的層內(nèi)所有含氣儲(chǔ)層厚度的累加值。能夠進(jìn)行厚度預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)是地震反射特征參數(shù)，在一定程度上反映了某些地層參數(shù)的變化，利用地震屬性參數(shù)和已知井點(diǎn)處的地層參數(shù)建立相關(guān)關(guān)系，通過這一關(guān)系去預(yù)測(cè)未知點(diǎn)的地層參數(shù)，也可以說是在地震參數(shù)空間中內(nèi)插或外推已知井點(diǎn)的地層參數(shù)。筆者應(yīng)用了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的方法，首先對(duì)測(cè)井解釋數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的有效厚度進(jìn)行變差函數(shù)分析，再與優(yōu)選出的AVO 屬性組合建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，采用隨機(jī)模擬的方法［9］由點(diǎn)擴(kuò)展到面，直至完成整個(gè)研究區(qū)目的層含氣有效厚度的預(yù)測(cè)。

圖4為目的層含氣有效厚度預(yù)測(cè)圖，將其與構(gòu)造圖疊合，能更好地看出本區(qū)含氣儲(chǔ)層分布主要受巖性控制，局部受構(gòu)造控制，儲(chǔ)層的非均質(zhì)性較強(qiáng)的特點(diǎn)。從圖4中可以看出，研究區(qū)南部的中上部（井1至井2附近）和北部的中下部（井3至井5附近）含氣有效厚度相對(duì)較大（22～26 m）且較連續(xù)，可作為后續(xù)勘探的重點(diǎn)考慮區(qū)域。表2為含氣有效厚度預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比表，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.97，說明預(yù)測(cè)的厚度值較為可靠。通過含氣有效厚度預(yù)測(cè)，同時(shí)結(jié)合其他儲(chǔ)層參數(shù)（如含氣飽和度、孔隙度等）的預(yù)測(cè)，就能劃分出研究區(qū)內(nèi)有利含氣區(qū)域。

圖4 目的層含氣有效厚度預(yù)測(cè)圖

表2 含氣有效厚度預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比表

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）針對(duì)不同研究區(qū)，不能只沿用經(jīng)驗(yàn)，除了分析各種屬性的物理和地質(zhì)意義外，還需結(jié)合其他資料的特征，運(yùn)用多種方法優(yōu)選出對(duì)含氣敏感的屬性參數(shù)，才能確保后續(xù)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

2）預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，將AVO屬性結(jié)合實(shí)際測(cè)井解釋的含氣有效厚度數(shù)據(jù)，運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，完成整個(gè)研究區(qū)的含氣有效厚度預(yù)測(cè)，不但切實(shí)可行，而且預(yù)測(cè)效果較好。但由于研究區(qū)內(nèi)已知井較少，所以基于AVO 屬性預(yù)測(cè)的含氣有效厚度的準(zhǔn)確性還需要更多的鉆井實(shí)例予以驗(yàn)證。

［1］侯伯剛.AVO處理解釋技術(shù)研究及應(yīng)用［D］.北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2005.

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