含油气薄互层的地震多波响应特征分析.pdf

第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW252含油气薄互层的地震多波响应特征分析贺学铭,王雨杰,屈洁,王志恒,杨春中国地质大学（北京）地球物理与信息技术学院 MWMC 研究组，北京，100083收稿日期：2023-04-10；改回日期：2023-04-30；责任编辑：刘志强。DOI：10.16509/j.georeview.2023.s1.106作者简介：贺学铭，男，2001 年生，本科生，勘查技术与工程专业；Email：。通讯作者：杨春，女，1988 年生，博士，副教授，主要从事薄互层反射透射理论与多分量地震技术研究；Email：。关键词：关键词：薄互层；油气储层；多波；地震响应随着我国油气田勘探开发的不断深入，各大油田的勘探方向逐渐向岩性等隐蔽油气藏转移，对储层预测的精度要求越来越高。目前，东部大多数油田已进入了勘探开发的中后期，油气新增储量主要集中在老油田的挖潜和已知油田的扩边，薄储层成为增储上产的主要勘探对象（凌云等，2010；胡志敏等，2014）。中西部碎屑岩油气储层大多是陆相或海陆交互相的沉积地层，面临的勘探开发目标多是岩性储层和裂缝性储层，且这些储层均较薄，在地震上表现为薄层或薄互层的特点。因此，开展含油气薄互层的地震响应特征分析并给出规律，对我国岩性与隐蔽油气藏的勘探具有一定的理论指导意义。1方法原理利用阻抗界面处的应力及位移连续边界条件，可以建立薄互层传播矩阵，并给出纵波入射情况下的薄互层反透射矩阵方程（杨春等，2018）。本文利用 Gassmann 方程计算含油气薄砂层的等效弹性参数，并代入薄互层反透射系数矩阵方程，由此获得含油气薄储层的地震反射系数。通过修改模型参数，对不同含流体薄互层地质模型进行模拟并分析地震响应。2模拟分析2.1模型设置针对常见油气储层中的砂泥互层模型，我们建立典型砂泥岩韵律薄互层模型，并模拟分析不同。假设砂岩、泥岩分别由石英及黏土矿物组成，体积模量、剪切模量及密度如表 1 所示。互层单元中砂岩和泥岩厚度分别为 3 m 和 6 m。砂岩临界孔隙度为 0.4，利用 Nur 给出的经验公式获得干岩石的体积模量和剪切模量。孔隙中充填流体为油或者油气混合，油和气的体积模量和密度如表 1 所示。通过修改入射波频率、孔隙度及孔隙流体饱和度，分别分析不同参数影响下的韵律性砂泥岩多波地震响应特征。表 1模型体积模量（K）、剪切模量（）和密度()，其中模量和密度的单位分别为 GPa 和 g/cm3K石英40442.65黏土2592.55油0.57/0.7气0.05543/0.13982.2子波频率对地震响应的影响按照上述模型参数，采用 5100Hz 的子波进行模拟，分析储层中含油、气各 50%和含油 100%两类情况对水平层状韵律型薄互层反射系数的影响。通过观察图 1 的模拟结果，可以发现在薄互层含油与含气时 PP 波反射系数振幅变化趋势大致相同，频率较低时反射系数的振幅随入射角度的增大先减小后增大，在入射波频率增大到 55Hz附近时，高入射角度振幅不断减小至极小值，此时反射系数的振幅由随入射角度的增大减小后增大逐渐改变为随入射角度的增大而减小。入射波频率自 55Hz 增大到 100Hz 时振幅变化又逐渐恢复为原来的趋势。所含流体为油时上述情况振幅变化趋势与含气相同但变化幅度与绝对值均略大于含气情况。在 PS 波的反射系数振幅上，含油与含气的薄互层在各频段部分变化趋势基本相同，在频率固定的情况下，振幅随入射角增大而增大，但随地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1253着这一区间内频率的增大，两种情况下振幅呈现先增大后减小的模式，振幅极大值同样出现在45Hz 附近，此在实际应用中应考虑尝试分析频率约45Hz的入射波产生的PS波进行薄互层含流体分析。2.3孔隙度对地震响应的影响通过观察图 2，可以发现在固定孔隙度的条件下 PP 波的反射系数振幅随入射角的增大呈现先减小后增大的趋势，在入射角增大到 50 度之前振幅受孔隙度变化影响较小，50 度之后入射角再增大时，高孔隙度条件下振幅变化幅度更大，且出现变化的角度明显晚于低孔隙度条件。PS 波振幅总体随入射角的增大而增大，未表现出与孔隙度的明显相关性。2.4流体性质对地震响应的影响按照上述模型参数，采用 50Hz 的雷克子波进行模拟，分析储层中不同流体比例对水平层状韵律型薄互层反射系数的影响。观察图 2 可以发现，随着流体性质（油与气）的变化 PP 波与 PS 波反射系数的振幅变化不大，PP 波能量普遍随入射波角度变化总体呈反相关，在入射角较小时振幅较大，在到达 80 度前入射角增大时振幅减小，8090 度入射角增大时振幅略有增大；PS 波反射系数振幅普遍随入射波角度变化总体呈正相关变化趋势，在入射角增加到 40度之前变化稍缓，40 度之后变化较快。且整体与含油饱和度无明显强相关性。3结果讨论综合以上对水平层状含流体韵律型薄互层在不同流体性质、入射波频率、不同孔隙度条件下开展的模拟，总结出以下待验证规律：图 1 子波频率对薄互层地震响应的影响：（a）含油饱和度为 100%的 PP 波振幅；（b）含油饱和度为 100%的 PS 波振幅；（c）含气饱和度为 100%的 PP 波振幅（d）含气饱和度为 100%的 PS 波振幅地质论评 2023 年 69 卷 增刊 1254(1)受薄互层所含流体性质不同对地震波吸收能力的影响，入射波频率在 45 Hz 附近反射系数的振幅特征出现明显区别，可用于为识别不同性质的流体提供参考。(2)对 PS 波特征研究的引入能够为不同类型的薄互层响应特征分析提供更丰富的信息和判断依据。(3)油气储层可以看成是是岩石骨架和孔隙的组合体，孔隙中充填着不同性质的流体，通过实现流体替换，就可以将油气储层看成一种等效介质，进行近似计算。随着入射波角度的增大，纵横波反射系数的敏感性增加，在上述研究中，更大的入射角能更加放大其他因素带来的影响，因此大角度的反射可以更好地表征流体性质的相关信息。参考文献/References胡志敏,陈洁莹.2014.砂泥岩薄互层自然伽马曲线的反褶积校正，国外测井技术,6:4548凌云,郭向宇,高军,孙德胜,林吉祥,夏竹.2010.油藏地球物理面临的技术挑战与发展方向.石油物探,49(4):319336杨春,王赟,陈业全,张秉铭.2018.双相介质薄砂层的地震反射特征分析.石油物探,57(2):186197.HE Xueming,WANG Yujie,QU Jie,WANG Zhiheng,YANG Chun:Analysis of seismic multi wave responsecharacteristics of thin oil and gas layersKeywords:thin interlayer;oil and gas reservoirs;multiwave;seismic response图 2孔隙度与流体性质因素对薄互层地震响应的影响（a）不同孔隙度的 PP 波振幅（b）不同孔隙度的 PS 波振幅（c）不同含气饱和度的 PP 波振幅（d）不同含气饱和度的 PS 波振幅