弹性阻抗及其含气性的指示意义

赵明清 潘仁芳

1.中国石油化工股份有限公司东北石油局，吉林 长春 130000；2.长江大学地球科学学院，湖北 荆州 434023

弹性阻抗及其含气性的指示意义

赵明清1潘仁芳2

1.中国石油化工股份有限公司东北石油局，吉林 长春 130000；2.长江大学地球科学学院，湖北 荆州 434023

根据Demenico理论进行正演模拟能够敏感的检测到气层的AVO响应，因此AVO技术在气层检测方面占有比较大的优势，在AVO正演基础上，利用弹性参数的差异，通过选择适当的弹性参数表达式，对吴起地区30口井进行拉梅常数（λρ/μρ）交会分析，用λρ和μρ来区分含油气性，效果比较好，λρ和μρ剖面可以比较直观地解释含油气储层。研究发现在（λρ/μρ）交会图中好的含气性砂岩样点与其它样点（一般含气或者差气层）分布区域不同，含气性较差砂岩样点与其它样点基本处于同一区域中。研究结果不但对AVO正演结果进行了检验，还将含气性好与含气性差点砂岩区分开，对气藏商业价值研究具有很好的指示意义。

Demenico理论;弹性参数;拉梅常数;含油气储层

Demenictoh eory；flexibility；lamec’ons stant；gas and oil reservoir

引言

基于Demenico理论设计的理论模型能够很好的检测到AVO相应，储层中含气很少的情况下就能引起Demenico效应。因此AVO对于检测到气层有比较好的效果。但随着含气饱和度增大含气产生的降速效应并不会有增大的趋势，因此需要在检测到气层的情况下进一步选择合适弹性参数进行交会分析，以区分检测到的气层是否具有商业价值，便于指导勘探开发。

1 理论基础

AVO是英文Amplitude Various with Offset的简写，早先称之为Amplitude Versus Offset。

当平面纵波非垂直入射到两种不同介质分界面时,会发生波的反射和透射现象以及波型的转换。其物理关系如图1。

图1 入射P波的反射和透射关系

AVO技术是建立在完整的Zoeppritz方程基础之上的,而完整的Zoeppritz方程完全考虑了平面纵波和平面横波入射时,在界面两侧产生的纵横波反射和透射的能量、应力和位移间的关系,推导出转换波和非转换波的反射和透射系数随入射角的变化。

由于精确的Zoeppritz方程在形式上的复杂性和在物理意义上的非直观性,所以许多物理学家对其进行了简化,提出了不同的近似公式,针对不同的近似公式有不同的AVO分析方法。由于在大多数分界面上岩性参数的相对变化比较小,所以Zoeppritz方程可简化成Shuey近似公式:

由Shuey近似公式可以看出，反射系数R(θ)是随AVO截距P与AVO斜率G以及入射角而变化的函数。因此，设计正演模型进行P-G交会分析是研究AVO反射系数变化规律行之有效的方法。

2 正演模型弹性阻抗交会

2.1 正演模型

在AVO理论模拟过程中,采用了精确的Zoeppritz方程计算反射系数，入射角在30°左右。根据目的层段的地震子波的特点，我们选用35Hz的Ricker子波与反射系数合成了各模型的AVO理论合成记录，并且得出了各个模型中振幅随炮检距的变化图与P-G交会图。

选取工区内含气性较好的台10井与含气性较差的陕122井正演模型进行分析：

陕122井正演模拟结果中目的层原始模型振幅随炮检距变化趋势与饱含水模型相似，与饱含气模型变化趋势相异。属于第四类砂岩。因此，就正演模拟结果来看目的层属于不含气砂岩。

台10井目的层原始模型振幅随炮检距变化趋势与饱含气模型相似，与饱含水模型变化趋势相异。属于储集物性较好的第三类砂岩。因此，就正演模拟结果来看目的层属于含气性较好的第三类砂岩。

2.2 弹性参数交会分析

根据岩石物理学理论,纵波速度(Vp)、横波速度(Vs) 和密度(ρ)是三个基本弹性参数,其它的弹性参数,如弹性波阻抗(IE)、μρ、λρ、体积模量(K)、纵横波速度比(Vp/Vs)、泊松比(σ)都可以通过岩石物理学公式,利用三个基本参数计算得到。常用的表达式见式(1)～(3)：

图2是这种转换的直观表达：

图2 弹性参数转换示意图

由图2可以得出λρ是与Vp和Vs相关的参数，μρ与Vs相关。储层在含气时，纵波速度会明显下降，而横波速度基本不变或呈缓慢下降趋势。由λρ、μρ与Vp、Vs转换关系可以看出，λρ由纵波与横波决定，横波基本不变，λρ就能很好的反应纵波变化情况，储层在含气时理论上λρ会表现为低值，而μρ就不会有明显的变化。

也可以简单地认为，λρ是孔隙流体指示因子，碳烃化合物表现为低值显示，而μρ是岩性指示因子，砂岩表现为高值显示。

3 实际井弹性参数交会

对工区内台10井，陕28井，陕230井，陕271井，陕287井，陕122井，米15井，米30井，陕48井，陕60井，陕64井，陕73井，陕99井，陕100井，陕101井，陕107井，陕135井，陕138井，陕249井，陕254井，陕259井，陕265井，陕277井，陕279井，陕282井，陕284井，榆46井等27口井做λρ/ μρ交会分析，并初步将27口井λρ/μρ交会分析图依据目的层样点与相邻层段样点分布区域是否分开而分为两大类，陕122井，米15井，陕48井，陕101井，陕107井，陕249井，陕265井，陕282井，榆46井为一类，此类λρ/μρ交会分析图目的层样点与相邻层段样点分布区域未分开，台10井，陕28井，陕230井，陕271井，陕287井，米30井，陕60井，陕64井，陕73井，陕99井，陕100井，陕135井，陕138井，陕254井，陕259井，陕277井，陕279井，陕284井为λρ/μρ交会分析图目的层样点与相邻层段样点分布区域分离较好的一类。以下选取两类中比较有代表性的陕122井，台10井P-G交会图进行分析。

图3 陕122井λρ/μρ P-G交会图

从图中可以看出陕122井目的层（红色样点）与其它样点（一般含气或者差气层）分布区域基本处于同一区域中，红色样点λρ值基本与其它样点相同，而λρ由纵波与横波决定，横波基本不变，λρ就能很好的反应纵波变化情况。λρ值基本不变，即代表目的层的纵波速度与邻近层基本相同，没有出现降速效应 。μρ值与邻近层保持连续，说明目的层上下并无岩性变化（属于致密砂岩），横波速度保持相对稳定。纵波速度与横波速度均无明显变化，那么由纵横波比所决定的泊松比只能呈现比较小的变化趋势。综合AVO理论中储层含气后岩石泊松比会迅速下降现象判断：陕122井λρ/ μρ P-G交会图中红色样点所对应的层段基本属于不含气或含气量很小。与正演结果目的层段属第四类砂岩且原始模型接近饱和水模型的结果相对比，发现结论一致。

图4 台10井λρ/μρ P-G交会图

从图中可以看出台10井中目的层（红色样点）与其它样点（一般含气或者差气层）分布区域不同，λρ明显减小，纵波有明显降速效应。目的层μρ值与邻近层段μρ值保持较好连续性，排除由岩性引起纵波速度变化因素。λρ能很好的反应纵波变化情况，目的层λρ值明显减小，纵波速度减小，而横波速度基本不变。纵横波速度比减小，岩石泊松比出现大幅降低，由此判断储层含气性较好，可初步认定为具有较好工业价值。与台10井正演结果相对比，台10井AVO响应属于储集物性较好的第三类砂岩，而且原始模型与饱含气模型相近，得出一致结论。由λρ与纵波关系结合上图说明，含气层（红色样点）与其它样点（一般含气或者差气层）分隔越开商业价值越高。

4 结语

基于Demenico理论设计的理论模型能够很好的检测到AVO相应，储层中含气很少的情况下就能引起Demenico效应。因此，AVO对于检测到气层有比较好的效果。选择弹性参数λρ/μρ组合进行交会分析，根据目的层样点其它样点（一般含气或者差气层）分布区域不同对于气藏的含气性好坏进行区分。目的层（红色样点）与其它样点（一般含气或者差气层）分布区域基本处于同一区域中，含气性较差，不具有工业开采价值。目的层（红色样点）与其它样点（一般含气或者差气层）分布区域基本处于不同区域而且相隔越远的含气性越好，气藏商业价值就越高。

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The Expression of Flexibility And It’s Commercial Value

Zhao Mingqing Pan Renfang
School of Geosciences,Yangtzeu University,Jingzhou Hubei 434023,China

we can detect the gas’s AVO response sensitively through doingf orward modelinwg hich base on Demenictoh eory, so AVO has a big advanta ge in detectingg as-reservoir.By choosintg he appropriate expression of flexibility and in the use of different parameters We can do some analysis of lame constant(λρ/μρ) clossplot.Usin g λρ and μρprofile can explain gas and oi l reservoir directly.And we can get a good result in distinguisthh e lithologya nd the hydrocarb on saturation by usingλρ、μρ.Good gasbearings andstonse ampleas nd other sampl es (generally poor gas-bearing sandstone or bad gasbearings andstoned) istributioinn different regions in λρ-μρ clossplot.Bad gas-bearin g sandstonsea mpleas nd other sampleas re generail n the same area.The researchr esult not only test the AVO forward modelinbg ut also distinguitshh e good gas-bearings andstonwe ith bad gas-bearing sandstonae nd have very good meaninign research of gas reservoir’s commercial value.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.014

赵明清(1983－），女，湖北利川人。硕士研究生毕业，现在中国石油化工股份有限公司东北石油局十屋采油厂工作。