AVO流體反演技術(shù)在川東北某區(qū)烴類檢測(cè)中的應(yīng)用

2024年3月12日發(fā)(作者：河南胡辣湯的做法)

AVO流體反演技術(shù)在川東北某區(qū)烴類檢測(cè)中的應(yīng)用

李寧;蘇云;田軍;秦廣勝

【摘 要】由于傳統(tǒng)的AVO技術(shù)不能直觀地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層的含油氣性,提取的AVO屬性

與實(shí)際井的含氣性符合程度不高,因此,在川東北某區(qū)進(jìn)行含油氣性預(yù)測(cè)時(shí),引入了

AVO流體反演技術(shù)對(duì)該區(qū)的含氣性進(jìn)行量化分析。此方法在川東北某區(qū)須家河組

四段進(jìn)行了應(yīng)用,預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際鉆井的含氣情況相符合,并且在預(yù)測(cè)區(qū)域試鉆獲得

工業(yè)氣流,為該區(qū)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供了有利的佐證。%As traditional AVO

techniques can not be ud to visually evaluate the hydrocarbon potential

of the rervoir,so the extracted AVO attributes are not well in accord with

the gas-bearing properties of the actual paper propod AVO

fluid inversion to analyze the gas-bearing properties in northeastern

technology was successfully applied in the fourth member of

Xujiahe Formation in one area of northeastern result was

consistent with ca of actual wells,and good results have been

achieved,which affords a favorable evidence for rervoir prediction in this

area.

【期刊名稱】《巖性油氣藏》

【年(卷),期】2012(024)005

【總頁數(shù)】5頁(P102-106)

【關(guān)鍵詞】AVO;流體反演;正演模型;流體替換;Bayes理論;川東北地區(qū)

【作 者】李寧;蘇云;田軍;秦廣勝

【作者單位】中國石化中原油田分公司物探研究院,河南濮陽457001;中國石化中

原油田分公司物探研究院,河南濮陽457001 中國石化中原油田博士后工作站,河南

濮陽457001 中國石油勘探開發(fā)研究院,北京100083;中國石化中原油田分公司地

球物理測(cè)井公司,河南濮陽457001;中國石化中原油田分公司物探研究院,河南濮陽

457001

【正文語種】中 文

【中圖分類】TE132.1

0 引言

川東北某區(qū)陸相氣藏儲(chǔ)層以孔隙型為主，局部發(fā)育裂縫。儲(chǔ)層物性較差，屬于致密

—超致密砂巖范疇，但局部層段發(fā)育相對(duì)高孔隙儲(chǔ)層，是天然氣重要的儲(chǔ)集空間。

利用常規(guī)的AVO技術(shù)進(jìn)行油氣檢測(cè)并不能得到很好的效果。

AVO疊前反演是油氣勘探領(lǐng)域正在興起的一項(xiàng)技術(shù)［1-5］。實(shí)際應(yīng)用中疊前數(shù)

據(jù)體的噪聲及其他因素嚴(yán)重影響著AVO反演的穩(wěn)定性，勢(shì)必造成AVO反演屬性

體的不確定性，此時(shí)利用常規(guī)AVO屬性體進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，其精度會(huì)大大降低。為

了解決這一難題，引入了AVO流體反演技術(shù)，該技術(shù)能夠定量地確定儲(chǔ)層含各種

流體的概率。國內(nèi)已有學(xué)者將這一技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，并取得了較好效果

［6］。

1 方法原理

AVO 流體反演（AVO Fluid Inversion，簡稱 AFI）能定量確定儲(chǔ)集層含油、氣、

水的可能性。該技術(shù)主要步驟［7］可概括為：①利用測(cè)井曲線建立蒙特-卡羅

（Monte-Carlo）隨機(jī)模型；②利用 Biot-Gassmann流體替換理論獲得模型中流

體分別為油、氣、水時(shí)的縱橫波及密度值，通過正演獲得合成記錄，并利用

Shuey公式求得相應(yīng)的截距和梯度屬性；③從實(shí)際地震數(shù)據(jù)中提取截距和梯度屬

性，并與理論模型的屬性值進(jìn)行比較，再利用Bayes理論即可獲得儲(chǔ)層所含油、

氣、水的概率。

1.1 隨機(jī)正演模型

為便于討論，建立一個(gè)“中間砂巖，上、下泥巖”的3層Monte-Carlo隨機(jī)正演

模型（圖1）。泥巖層采用縱波速度、橫波速度及密度3個(gè)參數(shù)描述。砂巖可以用

以下指標(biāo)來表征：鹽水模數(shù)、鹽水密度、氣模數(shù)、氣密度、油模數(shù)、油密度、基質(zhì)

模數(shù)、基質(zhì)密度、干燥巖石的模數(shù)、滲透率、孔隙度、頁巖模數(shù)、水飽和度及厚度。

這些參數(shù)都被定義為一個(gè)概率分布，即可用一個(gè)平均值和變化范圍來表示。

圖1 M onte-Carlo隨機(jī)模型Fig.1 M onte-Carlo random model

指定目標(biāo)層深度（該深度經(jīng)過證實(shí)已知其含油氣性），即利用某井的測(cè)井曲線和油

氣性顯示情況來建立一個(gè)Monte-Carlo模型。泥巖的縱波速度和密度由測(cè)井曲線

計(jì)算求得；橫波速度由理論公式（如Casta-gna，Xu-White等計(jì)算式）計(jì)算得出；

砂巖的鹽水模數(shù)、鹽水密度、氣模數(shù)、氣密度、油模數(shù)、油密度、基質(zhì)模數(shù)、干燥

巖石的模數(shù)和孔隙度參數(shù)等均可由測(cè)井曲線計(jì)算求得。

建立好正演模型之后，需要對(duì)其AVO屬性進(jìn)行分析。主要的AVO屬性有2個(gè)：

截距和梯度。

1.2 AVO截距及梯度屬性

AVO理論的基礎(chǔ)是彈性波在分界面處能量分配方程及Zoeppritz方程，該方程刻

畫了反射縱波、反射橫波、透射縱波、透射橫波振幅與入射角的關(guān)系。在特定的假

設(shè)條件和物理參數(shù)條件下，Shuey等將方程簡化為［8］式中：θ為入射角，

（°）；R 為反射系數(shù)；P，G 分別為 AVO截距及梯度屬性。當(dāng)砂巖中含有不同流

體時(shí)，所獲得的P和G值也不同［9］，這是流體替換理論的基礎(chǔ)。

1.3 流體替換理論

流體替換理論是AVO研究中的重要組成部分，對(duì)于研究流體變化模型，以及研究

AVO異常提供了一種有效的手段［10］，流體替換的理論基礎(chǔ)是Biot-

Gassmann方程式中：K dry為巖石骨架的有效體積模量，MPa；K sat為飽和巖

石有效體積模量，MPa；K0為組成巖石礦物的體積模量，MPa；K fl為孔隙流體

的有效體積模量，MPa；φ 為孔隙度，%。

利用Biot-Gassmann流體替換理論，分別求得模型對(duì)含油砂巖、含氣砂巖和含水

砂巖的地震響應(yīng)，利用Shuey公式分別計(jì)算道集的AVO屬性截距（P）和梯度

（G），對(duì)以上過程多次重復(fù)，可以獲取多個(gè)點(diǎn)的梯度-截距交會(huì)圖（圖2）。由

圖2可知，當(dāng)砂巖中分別含有油、氣、水時(shí)，在交會(huì)圖上可分別顯示出不同顏色

的條帶。

圖2 梯度-截距交會(huì)圖Fig.2 The crossplot of gradient and intercept

當(dāng)孔隙介質(zhì)內(nèi)的流體被氣所完全取代時(shí)，AVO截距和梯度均會(huì)減小；當(dāng)孔隙流體

被水完全取代時(shí)，AVO截距和梯度均會(huì)增加。那么，如何根據(jù)這2種屬性來判斷

孔隙內(nèi)的流體是什么？或者說哪種流體存在的可能性最大？由此引入了概率公式。

1.4 概率計(jì)算及校正

利用Bayes后驗(yàn)概率公式［11］可計(jì)算出梯度-截距交匯圖上任一點(diǎn)屬于含油、含

氣以及含水砂巖的可能性。例如含氣砂巖的概率密度可以表示為

式中：P gas（I，G）為含氣砂巖時(shí)含氣的條件概率；P oil（I，G）和P brine（I，

G）分別為砂巖中含油和含水時(shí)的條件概率；P gas為含氣狀態(tài)的先驗(yàn)概率；P oil

和P brine分別為含油和含水狀態(tài)的先驗(yàn)概率。（概率均為無因次）。

如果儲(chǔ)層中僅含有油、氣、水中的某一相，概率分布基本不重疊；當(dāng)儲(chǔ)層中含有油、

氣、水中的兩相或三相時(shí)，概率分布圖部分重疊，預(yù)測(cè)的概率分布存在不確定性。

在應(yīng)用Bayes公式計(jì)算實(shí)際數(shù)據(jù)體時(shí)，為了與模型數(shù)據(jù)集刻度相匹配，應(yīng)先對(duì)實(shí)

際數(shù)據(jù)體進(jìn)行校正。利用此方法，在四川盆地的某項(xiàng)目研究中進(jìn)行了應(yīng)用。

2 實(shí)際應(yīng)用

研究區(qū)位于四川盆地東北部，研究目的層須家河組屬陸相層系，為三角洲前緣及三

角洲平原沉積，砂巖發(fā)育，砂層厚度大，單層一般厚5～20 m，最厚可達(dá)60 m，

累計(jì)厚度371～479 m。根據(jù)巖石及電性特征、區(qū)域地層對(duì)比、巖石類別、測(cè)井

曲線特征，須家河組內(nèi)部地層可劃分為6段，其中須一、須三、須五段泥巖占優(yōu)

勢(shì)，須二、須四、須六段砂巖占優(yōu)勢(shì)。巖性組合自下而上，須一段為厚層深灰—

黑色泥頁巖、炭質(zhì)頁巖夾煤線；須二段為巨厚塊狀灰色—淺灰色—灰白色長石巖

屑石英砂巖、長石石英砂巖夾灰黑色泥頁巖和煤線；須三段為厚層塊狀灰黑色泥頁

巖和煤層；須四—須六段為厚層砂巖與質(zhì)泥粉砂巖不等厚互層組合。其中須四段

巖性為厚層砂巖與砂泥巖互層組合，多發(fā)育河道砂體，為好儲(chǔ)層。

研究區(qū)目前有A，B，C，D共4口井，其中A井、C井、D井為評(píng)價(jià)井，B井為

開發(fā)井。測(cè)井解釋結(jié)果為：A井含氣顯示較好，在須四段底部綜合解釋為10多米

厚的氣層；B井含氣顯示較差，綜合解釋為含氣（氣層較薄），在疊前道集上

AVO特征不明顯；C井在須四段底部發(fā)生約10 m高的井噴，綜合解釋為裂縫氣

層，在疊前道集上可以看到明顯的振幅增強(qiáng)的趨勢(shì)；D井綜合解釋為不含氣。針

對(duì)須四段進(jìn)行常規(guī)AVO反演分析，提取偽泊松比屬性（圖3）。從圖3可以看出：

A井處的泊松比高，表現(xiàn)出明顯的AVO異常，而B井和C井處AVO異常并不明

顯，因此僅依據(jù)常規(guī)AVO屬性進(jìn)行含氣性預(yù)測(cè)精度不夠，有必要采用AVO流體

反演方法作進(jìn)一步分析。

圖3 AVO偽泊松比屬性切片F(xiàn)ig.3 Theattribute slicesof pudo-Poisson’s

ratio

利用研究區(qū)測(cè)井曲線和含油氣顯示情況建立隨機(jī)模型。泥巖的縱橫波速度及密度由

測(cè)井曲線計(jì)算求得，通過分析測(cè)井曲線隨深度的分布特征，然后利用隨機(jī)理論獲取

砂巖層的參數(shù)，以此建立隨機(jī)模型。利用流體替換理論分別得到砂巖中含油、氣、

水的縱橫波以及密度值，分別正演得到合成記錄，求取理論梯度和截距，并與由實(shí)

際數(shù)據(jù)中計(jì)算得到的梯度和截距進(jìn)行比較分析（圖4）。圖4中實(shí)際數(shù)據(jù)的梯度和

截距交會(huì)點(diǎn)落在白色區(qū)域，表明含氣概率較大。 圖4（a）和圖4（b）分別代表2

個(gè)含氣區(qū)域，實(shí)際數(shù)據(jù)的散點(diǎn)大部分落在含氣區(qū)域；圖4（c）和圖4（d）分別代

表2個(gè)可能含水的區(qū)域，實(shí)際數(shù)據(jù)的散點(diǎn)落在非含氣區(qū)域。從圖4可以看出：砂

巖飽含水和飽含油時(shí)的狀態(tài)無法完全區(qū)分，但是飽含氣時(shí)表現(xiàn)為相對(duì)較低的梯度和

截距。

圖4 實(shí)際數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)梯度-截距交會(huì)圖Fig.4 The crossp lot of gradient and

intercept on real data and model

利用Bayes理論獲得了研究區(qū)須四段油、氣、水指示因子（圖5）。由圖5可知：

整個(gè)研究區(qū)，須四段以含水、氣為主，A井、B井和C井均為含氣井，落在含油氣

范圍內(nèi)，而由于D井不含氣，在圖中落在含水的區(qū)域，與上述交會(huì)圖及已知情況

相符。

圖5 含油、氣、水指示因子Fig.5 Fluid distribution in the study area

圖6 含烴概率分布Fig. 6 The probability distribution of hydrocarbonin the

study area

圖6為烴類的概率分布。從圖6可以看出：A井、B井、C井的含烴概率達(dá)到69%

以上。根據(jù)上述AVO流體反演結(jié)果，并結(jié)合構(gòu)造解釋及相關(guān)的一些研究，提出了

新的有利區(qū)域（圖6黑圈所示），后經(jīng)鉆探結(jié)果驗(yàn)證了該區(qū)域須四段為高壓氣層，

證明了AVO流體反演技術(shù)的可靠性及實(shí)用性。

3 結(jié)論

（1）AVO流體反演技術(shù)對(duì)流體的分布在量化精度上有了重新的認(rèn)識(shí)和突破，是

AVO技術(shù)的一種延伸，能克服AVO屬性的不確定性，并且能實(shí)現(xiàn)定量的AVO分

析。

（2）含烴概率高的區(qū)域基本與已知井的情況吻合，隨后的鉆探結(jié)果也顯示了預(yù)測(cè)

結(jié)果的可靠性。含烴概率分布圖能反映區(qū)域油氣的分布情況。

（3）AVO流體反演方法預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)鉆井吻合程度較高，這說明該項(xiàng)技術(shù)在烴

類檢測(cè)方面應(yīng)用前景廣闊。

（4）在研究過程中還需注意：由于應(yīng)用的模型參數(shù)依賴于測(cè)井的結(jié)果，因此多井

分析必須將測(cè)井曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，正確的巖石物理分析才能得到真實(shí)可靠的結(jié)

果，稍有誤差對(duì)于整個(gè)反演結(jié)果將會(huì)產(chǎn)生難以預(yù)期的影響。

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