基于储层预测的双相介质理论油气检测方法应用研究

摘 要：文章通过Biot经典波动方程与位移波动方程联合推导出地震波在双相介质传播过程中振幅衰减和频率的关系，分析了地震波在双相介质中传播时“低频共振，高频衰减”的原理。以宽频保真地震资料为基础，利用井资料进行波阻抗反演，通过自然伽马曲线和波阻抗交汇分析，预测出储层的顶、底界，利用双相介质理论油气检测方法针对储层进行油气检测，减少人观主控因素对油气预测的结果影响。通过对JG地区的实际资料的应用，证明此方法在碳酸盐岩储层中应用效果较好，油气预测精度能大幅度提高。

关键词：双相介质；波阻抗；预测储层；油气检测

引言

近年来，油气勘探逐渐由构造气藏向岩性气藏扩展，储层预测及油气检测发挥着越来越重要的作用，为下一步井位优选提供有力支撑。随着油气勘探的难度不断增大，以及原油价格的持续低迷，降低油气勘探和开发成本是目前亟待解决的问题。因此油气勘探中油气检测的精确性是解决成本过高的有效手段之一。

油气储层通常是由岩石骨架、孔隙度及孔隙中的流体（水、油、气）组成的双相或多相介质[1]。基于单相介质的油气检测方法达不到油气检测要求的精度，并且造成油气检测结果的多解性和不确定性[2]。基于双相介质的油气检测方法建立在双相介质理论上，Biot在1962年发表的一系列文章中阐述了地震波在双相介质中传播的特点，Biot双相介质经典波动方程正确地解释了地震波在双相介质中的传播机理[3]。近年来，基于双相介质理论的油气检测方法（主要以能量和频率为主）在国内外许多工区取得了较好的应用效果。国内研发的Klinversion系统利用地震波在双相介质中传播特性，即“低频共振，高频衰减”，采用累积能量法和最大能量扫描法进行油气检测[4]。这些方法普遍应用效果较好，唯一不足之处是在对目的层进行油气检测时都由手动给定时窗，造成油气检测的效果受围岩和人工的影响较大，造成结果一定程度上的不准确性。

文章针对以上问题，提出一种新思路，从Biot双相介质地震波动方程出发，研究地震波在双相介质中的传播特性。利用测井资料对目的层进行参数交汇分析，对目的层进行储层反演，精细刻画出储层。在此基础上，对储层进行油气检测。减少油气检测的多解性，提高精确度，为进一步选取井位提供有力支撑，降低勘探成本。

1 基本原理

1.1双相介质地震波动方程衰减系数和频率的关系

在各向同性介质中，Biot经典波动方程将地震波传播特性描述为：

表示地震波在双相介质传播过程中振幅的衰减。将（2）式代入（4）式中可得：

由上式可知，当地震波在双相介质中传播时，地震波衰减同时受地震波频率和耗散系数影响，存在某一低频使得衰减最小，此时地震波能量最大，存在某一高频衰减最大，地震波能量最小。这就是Biot“低频共振，高频衰减”油气检测原理。

1.2 不同流体性质双相介质地震波振幅随频率衰减特征

根据CNPC物探重点实验室牟永光教授对含气、含水和含油砂岩储层进行的模拟地震实验。观测到不同流体的反射地震波衰减情况（图1）[7]。

由上图可看出，当介质中含不同饱和度的不同流体，地震波衰减量具有明显的差别。

2 实现过程

此研究内容主要在于通过结合井资料进行储层反演，提高储层预测的精度，将与储层接触的围岩剔除，预测出储层的顶界面和底界面，减小人观主控因素给油气检测结果带来的影响。技术路线如图2。

3 应用实例

3.1 资料分析

通过初步研究后的成果分析，选取JG地区三维地震资料，首先进行可行性分析，主要包含以下几点内容：

（1）地震资料信噪比较高，基本达到稀疏脉冲反演和油气检测的性噪比要求[8]。

（2）通过频谱分析，地震资料频带较宽，大约在5Hz～85Hz之间，符合稀疏脉冲反演的要求，能较准确地分辨储层顶、底界面。

（3）地震资料经过保真处理，储层预测结果和油气检测结果可信度高。

3.2 阻抗反演

在波阻抗反演之前，首先对井GR和P波阻抗曲线进行交汇分析[9]，经过与实钻资料的对比分析，确定GR值小于20gAPI ，P波阻抗在16500（g/cm3）・（m/s）～18000（g/cm3）・（m/s）属于储层段（图3所示），可以较精确地确定储层发育的位置以及层厚。

4 双相介质理论油气检测

通过频谱分析，研究区长兴组储层段内可明显观测到能量分布具有“高频衰减”现象。图4为JG69井在储层段内的地震资料能量随频率的分布特征。

在储层预测基础上，进行油气检测，通过求取目的层对应的地震反射累积正态概率分布在时空域上的展布。划分油气富集区在平面图上的展布。图5为过JG69井的油气检测结果剖面，图中第一分量为低频能量分布特征，第五分量为高频能量分布特征，第四分量为低频和高频分量之商，反映油气富集程度。因储层段内含气，导致高频衰减较强，从图中可看出，高频能量衰减最大的区域也是反应油气富集程度较高的地区。在纵向上，油气主要集中于地震剖面上的波峰段。在横向上，低频能量较弱，而高频能量较强的段属于油气富集段。

通过初步勘探钻井发现，JG62井、JG69井在长兴组内有气体产出，而JG61井在长兴组无气体产出。与油气预测平面图（图6）完全吻合，可为下步油气勘探和开发提供有力支撑和指导。

5 结束语

（1）经过保真处理的宽频地震资料，特别是低频成分，用此方法能较好地分辨储层的顶、底界，油气预测的结果最为精确。

（2）长兴组储层为碳酸盐岩，储层主要含气，地震资料特征“低频共振，高频衰减”的特征较为明显，利用双相介质理论油气检测方法效果较明显。

（3）双相介质理论油气检测方法可准确地预测地下目的层的油气分布，但受时窗影响较大，因此可通过卡准储层段手段，提高油气预测的精度。

参考文献

[1]张艳芳，王权锋.基于双相介质的地震油气检测技术[J].天然气地球科学，2013，24（4）：803-807.

[2]撒利明.储层反演油气检测理论方法研究及其应用[D].中国科学研究院，2003：1-3.

[3]汲生珍，邬兴威，王萍，等.双相介质的频谱分析技术在流体识别中的应用――以中东某油田裂缝型碳酸盐岩稠油藏为例[J].石油天然气学报，2104，

36（9）：49-53.

[4]HuXueping，Application of hydrocarborn detection technology based on double-phase medium theory[R].SEG Houston 2009 International Exposition and Annual Meeting.2009：593-595.

[5]商煜，李迪.基于双相介质的地震油气检测方法-以Y925地区为例[J].油气地球物理，2015，13（2）：27-31.

[6]张会星，何兵寿，姜效典，等.利用地震波在双相介质中的衰减特性检测油气[J].石油地球物理勘探，2010，45（3）：343-349.

[7]撒利明，梁秀文，刘全新.一种基于多相介质理论的油气检测方法[J].勘探地球物理进展，2002，25（6）：32-35.

[8]杨帅.基于多参数反演的油气检测方法研究与应用[D].成都理工大学，2010：1-6.

[9]印兴耀，张世鑫，张繁昌，等.利用基于Russell近似的弹性波阻抗反演进行储层描述和流体识别[J].石油地球物理勘探，2010，45（3）：373-380.

*通讯作者：李瑞。