[發明專利]基于孔隙流體參數頻變反演的儲層流體識別方法

在審

• 申請號: 201410547329.X
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN105572727A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 馮德永;魏文;李紅梅;印興耀;王興謀;劉海寧;王樹剛;吳國忱;胡賢根;王紅
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司物探研究院
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

技術領域

本發明用于地球物理勘探資料處理方法領域，特別是一種利用孔隙流體參數 頻散屬性進行砂巖、泥頁巖、碳酸鹽巖和火成巖等各類巖石儲層流體識別的方 法。

背景技術

獲取高精度的儲層流體識別結果是地球物理勘探的最終目標。隨著勘探程度 的加深，我們所面臨的地下條件也變得日益復雜，以地震資料為主體進行儲層 流體識別可以在一定程度上增加勘探成功率，提高生產效率以及減少勘探開發 成本，是現階段油氣勘探領域的研究熱點之一。

地球物理勘探中所接收到的反射地震波是地下地層的綜合響應，反映了地下 儲層的物性、流體等發育情況。常規的流體識別方法是通過地下地層的介質彈 性參數(如縱波阻抗、拉梅參數、泊松比等)進行儲層預測以及流體識別。基 于地震資料的儲層流體識別是一項在巖石物理理論指導下將與孔隙流體有關的 異常特性表征為流體因子，利用流體因子實現介質孔隙流體類型判別的技術。 20世紀七八十年代，利用“亮點”現象進行儲層預測的技術得到廣泛應用。1987 年，Smith與Gidlow率先提出了流體因子的概念，即利用縱橫波速度相對變化 量的加權疊加判別儲層含烴異常。Goodway等(1997)提出了LMR技術，使用拉 梅常數和密度進行流體指示的方法。George(2003)提出了流體因子角和交會 圖角兩種流體因子概念。Gassmann(1951)在一定的假設前提下，推導了表征 雙相介質彈性模量參數的Gassmann方程。Russell等人(2003)在多孔彈性介 質巖石物理理論的指導下，基于Biot-Gassmann方程推導出了可以反映孔隙流 體類型的ρf參數，并于2006年進一步研究了孔隙流體參數(Gassmann流體項 f)，指出可以將f直接作為一項流體因子參與流體檢測。印興耀等(2010)提 出了包含Gassmann流體項的彈性阻抗方程，可以直接反演高精度的流體項。這 些方法僅僅只是利用了地震波的振幅信息，而接收的地震波中不僅包含了振幅 信息，還包含了地震波的頻率以及相位信息。實際觀測數據與巖石物理實驗均 證實，當地震波穿過含烴儲層時，在地震頻帶內會發生較為明顯振幅頻散現象， 主要是因為介質彈性模量在不同的頻率響應下具有不同數值，從而振幅在不同 的頻率相應下也具有不同的數值。因此，利用振幅隨頻率變化的信息有助于我 們進一步明確儲層流體的發育狀況，對勘探開發油氣藏方面具有理論意義和實 用價值，是儲層流體識別技術發展的必然趨勢。考慮到地震波經過油氣儲集層 后表現出吸收衰減、速度頻散等異常現象，可以利用地震資料中所蘊含的頻率 信息進行儲層描述與流體識別。利用低頻陰影識別以及優勢頻帶識別儲層流體 是目前利用與頻率有關的屬性進行儲層描述的主要方法。Taner(1979)在通過 復地震道分析提取瞬時頻率和瞬時振幅等屬性，并在研究中發現了與儲層相關 的“低頻陰影”現象。譜分解方法是低頻陰影檢測的重要手段。Castagna(2003) 通過瞬時譜分析，進而檢測與儲層相關的低頻陰影。陳學華等(2009，2011)利 用黏滯型波動方程對飽含流體地質模型進行低頻陰影的數值模擬，發現它能刻 畫由于流體彌散性、黏滯性以及速度頻散引起的反射同相軸時移、相位畸變、 主頻降低和振幅衰減及低頻陰影現象。張固瀾等(2010)基于改進的廣義S變換 檢測與油氣相關的低頻陰影，提高了儲層縱橫向位置的準確度，直接指示油氣 的存在。張波等(2011)利用時頻連續小波變換，結合低頻陰影對儲層進行了含 氣性檢測。但造成“低頻陰影”原因有很多，Ebrom(2004)總結了疊前和疊后地 震資料中的可能造成“低頻陰影”的10種機理，可見利用低頻陰影檢測油氣不 具有普適性。Chen等(2008)利用譜分解技術對大角度角道集的深部儲層流體 的頻率響應的研究，發現在低頻剖面中能明顯區分油水界面。Goloshubin(2000， 2002，2006)討論了儲層流體飽和的低頻效應，并展示了利用低頻信息進行流 體識別的實例。陳學華等(2012)認為在不同角度疊加道集中，含流體地層地 震反射中不同頻率成分存在差異，通過廣義S變換進行譜分解，再利用低頻分 量構建瞬時譜差異信息提取公式進而進行流體識別，與實際鉆井結果相符。上 述利用頻率信息進行儲層流體識別的方法主要是定性的，要實現利用頻率屬性 進行定量儲層流體識別，最為關鍵的問題是頻散屬性與地震反射特征之間的數 學關系表示。Cooper(1967)推導了線性粘彈性介質界面處的反射與透射系數； Krebes(1984)和Nechtschein等人(1997)則推導了粘彈性介質的反射與透射 系數；Ursin(2002)推導了粘彈各向同性薄層介質的反射和透射系數；Sidler 和Carcione(2007)分析了VTI粘彈介質中反射和透射特征；而Ren(2009)結 合中觀White模型，利用數值模型的方法研究了頻散界面處的法向入射振幅隨 頻率的變化規律，并將其分為三種類型，這對AVF(AmplitudeVariationwith Frequency)的研究提供了理論指導，以上這些研究主要是以基于各種假設的理 論分析為主，圍繞實際資料實現頻散屬性提取的難度較大，直到2009年Wilson 根據Chapman巖石物理模型Smith與Gidlow兩項AVO反射系數近似公式看作與 頻率的函數，給出了縱、橫波頻散屬性表達式，并利用了最小二乘方法進行反 演，定量地利用頻散屬性進行流體識別才得以實現。吳小羊(2010)、SunZD(2012) 分別基于偽平滑Wigner-Ville分布的頻譜分析技術和廣義S變換技術實現了頻 變AVO反演，得到縱橫波速度的頻散屬性，得到較好的儲層流體識別效果。Zhang SX(2011)等推導了基于AVO梯度頻散屬性的頻變AVO近似方程，并利用最小 二乘方法進行了反演。