AVO技术在气藏预测中的应用
Abstract Based on the theory of elasticity and the information of
the amplitude variation with offset in the seismic reflection,AVOs (Amplitude Versus Offset)can be used to detect the gas and oil reservoirs.This paper analyzes the process of AVO's inversion techniques,where the optimized Xu-White model is used to predict the S -wave without observed S -wave data,the technique of blue filtering is used in the process of expanding frequency range before the inversion,and the method of synchronous inversion is used in the pre-stack inversion,at the same time in obtaining the inversion about P -wave's impedance,S -wave's impedance and the density,and as the results,extracting various elastic parameters,for forecasting the lithology and fluid content in reservoir pores,combined with the regional geology and log standard.The application of this technique in some zone in east China proves that the relative error of the thickness of the gas formation is less than 4percent as compared with the logging interpretation result.The accuracy of predicting is dependable
Keywords AVO technique;optimized Xu -White model;blue
filtering;synchronous inversion;gas reservoir predicting
0引言
地震勘探一直以来都是寻找油气的主要方法，从人们开
始利用地震波研究地球内部结构以来,地震勘探的理论和应用技术有了很大的发展。20世纪80年代后，又出现了一些新的地震方法探测油气，利用AVO （Amplitude Versus Offset ，振幅随偏移距变化）技术直接寻找油气就是其中的一种。AVO 技术以弹性理论为基础，对地震反射振幅随炮检距（或入射角）的变化特征进行研究，得到反射系数与炮检距之间的关系，并对地下反射界面上覆、下伏介质的岩性特征和物性参数做出分
析，用以估算界面泊松比，推断地层岩性和含油气情况，达到利用地震反射振幅信息检测油气的目的[1-6]。
目前，在利用不同岩性的地质模型研究其AVO 响应特征方面，前人已进行了大量的研究工作，而利用AVO 分析和地震反演相结合研究储层的物理特性才刚刚开始。AVO 分析和地震反演相结合可以提供一种新的流体预测和岩性预测方法。叠前地震数据的物性特征反演可直接对岩性进行解释，预测地下岩性和流体的变化。从AVO 技术最初用于识别“亮点”等振幅异常开始到今天，特别是近年来的发展和应用，使该技术在油气勘探领域中处于不可替代的地位。本文采用图1所示流程进行AVO 反演，并对其应用于气藏检测的基本原理及应用效果进行了阐述。
1测井横波速度预测
准确的横波测井速度是地震波正演模拟、叠前地震反演
和叠前地震属性分析的必要参数，然而实际生产中往往缺乏横波速度信息。采用经验公式往往精度有限，基于理论模型法的Xu-White 横波预测方法[7-8]在实际应用中受到了越来越
AVO 技术在气藏预测中的应用
顾军锋，金振奎
中国石油大学（北京）资源与信息学院，北京102249
摘要
AVO 技术以弹性理论为基础，对地震反射振幅随炮检距的变化特征进行研究，以达到利用地震反射振幅信息检测油气的目
的。分析了AVO 反演的技术流程，对无实测横波资料的井采用优化Xu-White 模型进行横波预测，并对叠前地震资料利用蓝色滤波技术进行拓频处理。叠前AVO 反演方法选择同步反演法，同时反演得到纵波阻抗、横波阻抗及密度数据体，在此基础上提取出各种弹性参数，结合区域地质和测井解释气层标准，达到岩性及气层预测的目的。通过将该技术在中国东部某区块的应用，证明所预测的气层厚度与测井解释结果的相对误差小于4％，预测精度较高。
关键词AVO 技术；优化Xu-White 模型；蓝色滤波；同步反演；气层预测
中图分类号P631.4+25，P618.13
文献标识码
A 文章编号1000-7857（2009）06-0043-05
Application of AVO Technique in Gas Reserve Prediction
收稿日期：2009-02-18
作者简介：顾军锋，博士研究生，研究方向为层序地层学和测井地质学，电子信箱：gujfemail@https://www.wendangku.net/doc/e016081412.html, ；金振奎（通信作者），教授，研究方向为沉积学和储
层地质学，电子信箱：jinzhenkui@https://www.wendangku.net/doc/e016081412.html,
GU Junfeng,JIN Zhenkui
Faculty of Natural Resource and Information Technology,China University of Petroleum,Beijing,Beijing 102249,China
2地震资料拓频处理
地震资料的分辨率对反演效果有很大的影响，拓频处理是开展地震资料反演工作之前的一个重要步骤。地震数据处理中常用反褶积来压缩地震子波，提高地震反射资料的信噪比和分辨率。但常用的反褶积方法基本上都是假设地震子波为最小相位、反射系数序列为白噪声。实际上，一次波反射系数不是白噪的（功率谱不是平的），而是有色的，即缺乏低频成分和高频成分。蓝色滤波技术可以补偿在常规反褶积后反
图1叠前AVO反演基本流程
Fig.1Basic flow chart of pre-stack AVO inversion
多的关注。本文利用优化Xu-White模型对工区内的井进行了横波预测。
1.1测井资料标准化
优化Xu-White模型横波预测主要依据常规测井中的声波时差、伽马、密度和全波列测井中的纵波时差、横波时差曲线预测横波速度，因此原始曲线的合理性、准确性、一致性就非常重要，这就需要对所有测井曲线进行标准化处理。常规的标准化工作需要按以下3个步骤进行：①标志层选取，即选取全区非常稳定的特征沉积；②特征值统计，分别统计标志层声波时差、伽马和密度数据，求出分布特征值；③根据构造、沉积和成岩作用特征，结合钻井位置、深度等分析特征值在平面上的分布合理性，对特征值分布不合理的测井曲线进行校正。
1.2横波预测及效果分析
测井资料横波预测工作之前还需要分析存在的有利及不利条件。例如测井资料的好坏，是否作过标准化工作，目的层的岩性组合是否复杂，对于含气地层是否存在井筒充气导致的周波跳跃现象等。这些因素都对测井横波预测结果有很大的影响。此外，要选择工区内有实测横波资料的井作为横波预测标准井，针对这些井输入声波时差、伽马、密度以及实测横波资料和测井解释结果等，采用优化Xu-White模型横波预测方法进行测井横波预测。然后对比实测值与预测值，看二者之间的吻合程度。在研究区的实例研究表明，优化Xu-White方法预测的横波与实际横波曲线非常相似（图2），相关度达0.9，尤其在油气层段。从全区所有横波预测井来看，优化Xu-White方法预测的横波在油气层段都比较符合地质规律，而利用经验公式计算的横波效果比较差。因此本文推荐优化Xu-White方法预测横波速度进行叠前AVO反演。
射系数序列的有色（蓝色）部分（图3、图4），该技术的实质就是应用ARMA 算子的白噪反褶积，利用该技术可以达到地震资料拓频效果[9-10]。
由此可见，应用蓝色滤波既能提高地层反射系数的保真度，为研究地层岩石性质奠定比较可靠的基础，又能提高地震资料分辨率，有利于研究薄互层地层。采用蓝色滤波拓频技术对三维地震数据进行拓频处理，拓频后三维地震资料主频最高可达约70Hz ，且能量关系保持不变，波组特征清楚，断点比较清晰，同相轴连续性良好，可解释性强。
3叠前AVO 反演基本流程
高分辨率的地震数据和纵横波速测井数据是叠前AVO
反演的基础。在资料准备完备的基础上，针对不同入射角提取地震子波，进行纵横波联合反演，然后计算各种弹性参数，最后进行与岩性、含气性相关的多种弹性参数的综合分析，判别储层物性和含气性。该项技术又包括弹性波阻抗反演、
LMR 反演和纵波阻抗-横波阻抗、密度同步反演等。本文重点
介绍同步反演，即同时反演纵波阻抗、横波阻抗和密度，是目前应用效果最好的叠前波阻抗反演技术。本文采用Hamson-
Russell Strata 软件提供的同步反演模块进行同步反演
[11-17]
。
3.1同步反演基本流程
同步反演是利用一组AVA 地震数据、AVA 子波、井的
AVA 弹性阻抗数据，在层位数据、井数据及地质模式约束下
完成纵横波阻抗和密度的联合反演，得到纵波数据体、横波数据体、纵横波速度比数据体及密度数据体，进而根据纵横波速度、密度与岩石弹性参数之间的理论关系得到泊松比σ、剪切模量μ、拉梅常数λ等多种弹性参数数据体（图5）。
3.2同步反演3.2.1
层位标定
对于常规声波阻抗的反演，子波提取是基于全叠加地震
数据和井的纵波数据来进行的。但是对于AVA 子波（即振幅随角度变化的子波），则是根据井的AVA 弹性阻抗数据和
AVA 地震数据进行的。提取的AVA 子波将用于后续的层位
标定及纵横波联合反演当中。在固定频带范围内，如果近偏移距地震数据振幅小于远偏移距地震数据振幅，则表明该区地震数据目的层位具有AVO 效应。近、中、远道的地震数据能量不均可能会导致近偏移距振幅大于远偏移距振幅。
选择合适的子波极性，制作合成记录后进行井震标定，对比合成记录与井旁地震道的匹配效果，如果效果不理想，则要重新提取子波进行标定，直至合成记录与井旁地震道匹配。
3.2.2构建初始模型
初始模型反映的是反演结果低频的背景信息，因此初始模型对反演结果至关重要。选择合适的插值方式及频率范围是建立初始模型的关键。该步骤也要经过多次重复试验才能得到一个恰当的结果。
3.2.3反演参数设定并反演
反演过程中的参数选择和质量控制对于反演结果的可
图4
拓频后地震资料频谱
Fig.4Seismic data frequency spectrum after extension
图3拓频前地震资料频谱
Fig.3Seismic data frequency spectrum before extension
图5同步反演流程示意
Fig.5Synchronous inversion flow diagram
靠性和有效性至关重要。通过多次重复处理和参数试验，选择合适的采样间隔及迭代次数是得到优质反演结果的关键。
经过以上3个关键步骤，可以获得纵波阻抗Z p、横波阻抗Z s和密度ρ三维数据体。通过反演软件自带功能可以进行井点位置反演误差分析。通过对比反演结果与原始曲线之间误差，以及提取反演结果的合成记录和原始道集之间相关系数，可以对反演结果质量加以控制。
3.2.4计算属性体
根据纵波阻抗、横波阻抗和密度与其他地震属性、弹性属性的关系，计算拉梅常数、泊松比和纵横波速度比等属性体。其中泊松比主要指示流体的变化，剪切模量主要反映岩性的变化，拉梅常数和纵横波速度比γ也主要反映流体的变化。
4东部某区块储层岩性及含油气性预测实例利用AVO技术对研究区目的层含气砂岩进行预测，该区目的层含气砂岩位于内-中陆架环境下，是由风暴浪为主要动力的周期性垂向加积形成的风暴席状砂岩。该砂岩层岩石类型以石英砂岩为主，岩性较细，多为细砂岩和粉砂岩，分选中－差，颗粒次棱－次圆；颗粒间以点接触为主，多为孔隙式胶结，部分因交代颗粒边缘而形成充填交代式胶结；孔隙度一般在18％～38％范围内，主峰为26％～28％，平均孔隙度为26.9％，属高孔隙度储层。渗透率值通常在1～1000mD之间，主峰渗透率为100～400mD，平均渗透率为206mD，属中等渗透率储层，总体上属高孔-中渗储层，物性较好。
4.1气层解释标准
由相应岩石物理研究可知，本区拉梅常数、泊松比和纵横波速度比可以反映气层特征，以拉梅常数为主结合密度和纵横波速度比，可以确定各气组气层解释标准：λ＜7、密度＜2.3g/cm3、纵横波速度比＜2。据此，可在相应反演数据体中追踪各气层（图6、图7），绘制各种平面图或立体图。气水边界的确定主要依据是：①地层测试得到的气水界面数据；②地震剖面上“平点”位置；③气层反射同相轴“极性反转点”位置。4.2反演效果分析
依据气层的解释标准和气水界面数据，在拉梅常数数据体上追踪各气组气层，图6显示的是经过分析在原有气组的基础上增加了新的气组。表1为该地区5口井的各个气组测井解释气层厚度与反演解释气层厚度对比表，反映本次在叠前反演数据体上解释气层厚度与测井解释气层厚度基本相同，相对误差低于4%。说明本文所选取的横波预测模型、拓频技术及反演方法在该研究区是可行的。
5结论
本文所述AVO方法是在测井横波速度预测和地震资料拓频的基础上，经反演识别岩性及流体的一种技术。勘探实践表明，AVO技术是寻找砂岩气藏行之有效的方法之一。随着地震勘探技术的发展，AVO技术已从简单的AVO处理和解释逐步发展到直接油气检测。地震数据处理的各项新技术也在AVO分析中得到应用并取得了良好的效果，展示了该技术广阔的应用前景。利用AVO方法寻找油气，应该成为提高油气预测精度的一种例行方法。
需要指出的是，对于AVO解释来说，必须综合利用地质、测井信息进行验证，这样可避免非油气因素造成的AVO假象。
图7气层在拉梅常数反演数据体（联络线方向）上的显示Fig.7Gas display in the Lame constant
inversion data(line)
图6气层在拉梅常数反演数据体（主测线方向）上的显示Fig.6Gas display in the Lame constant
inversion data(Inline)
表1反演结果与测井解释气层厚度对比表
Table 1Comparison of gas thickness between inversion
results and log interpretation
井号Well-1Well-2Well-3Well-4Well-5
统
计
类
型
测井解释气层
厚度/m
12.7018.9010.909.2014.40
反演气层
厚度/m
12.3018.7010.608.9014.20
相对误差/% 3.15 1.06 2.75 3.26 1.39
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（责任编辑李慧政）
“第24次全国计算机安全学术交流会”暨“中国计算机学会计算机安全专业委员会2009年年会”定于2009年9月5日在云南丽江召开。本次年会由公安部网络安全保卫局及工业和信息化部信息安全协调司指导，中国计算机学会主办，公安部第一研究所承办。会议将邀请国内知名信息安全专家及政府领导演讲，并向优秀论文的作者提供论文展示和与知名专家现场交流平台。
会议征文主题是：“面对全球经济危机的中国信息安全”。征文内容：等级保护技术，可信计算，信任体系，信息安全应急响应体系，内容安全，网络安全，信息系统安全，数字保护技术，预防和打击计算机犯罪，信息技术热点应用的安全问题。
征集的稿件经过专家遴选后，编入本年度年会论文集，并由国家正式出版社出版发行，论文集将赠送国家图书馆等收藏。录取稿件还将在《信息网络安全》上分期发表。同时评选出若干优秀论文，颁发奖金与获奖证书，并推荐发表于核心期刊。详见会议网站：https://www.wendangku.net/doc/e016081412.html, 。
稿件征集期：2009年3月1日至2009年6月15日。
联系人：夏银波，电话：010-********，投稿信箱：24anquan2009@https://www.wendangku.net/doc/e016081412.html, 。
·学术动态·
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“第24次全国计算机安全学术交流会”征文