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第4 卷第6期
  4                          石 油 物 探                             Vl4 , o6
                                                                  o. N .
                                                                     4
20 年 1 月                                                         
 05   1           G O HY I A R S E T N O E R L UM
                   E P SC LP O P C I GF RP T O E                  Nv , 0
                                                                   o . 05
                                                                      2

文章编号: 0 14 ( 0 ) 06 0
    1 0 412 50 53 5
     0      0   6


         盖层各向异性对时移地震 AVO 的影响
                      李景叶,陈小宏,郝振江,芮振华
       (中国石油大学资源与信息学院 石油天然气成藏机理教育部重点实验室,北京 124 )
                                            029

     摘要:油藏盖层各向异性在油藏开发前后对地震 A O 曲线有相同程度的影响,
                            V             而这种影响能否在 2 次地震
  A O 曲线相减后变得很小,
   V            可以被忽略?利用某油田数据建立了储层岩石物理模型,根据 Gs m n 方程获得
                                             as an
  了该油田储层的纵、 横波速度与含油饱和度的关系曲线。设计了双层油藏模型,通过求解横向各向同性 ( T )
                                                     VI
     介质界面的透射系数与反射系数的线性方程组,   计算了油藏盖层存在各向异性时的 P P 波和 P S转换波反射
     系数,分析了不同 T o sn参数对反射系数及其油藏开发前后反射系数差异的影响,
               h me                           并进行了定量分析。分析
     结果表明, 小入射角情况下进行 P P 波时移地震 A O 分析,
                                  V    可以忽略盖层各向异性的影响;大入射角情况下
     进行 P P 波时移地震 A O 和多波时移地震 A O 分析,
                   V           V     盖层各向异性不能忽略。
     关键词:时移地震; V ;
             A O 岩石物理;各向异性;盖层
     中图分类号:614
          P 3 .       文献标识码:
                           A


  实验室岩心测量数据和野外实际测量数据表                          犾1
                                              熿α    犿1
                                                     β     - α -犿 2燄
                                                            犾2   β

明,油藏含油饱和度和孔隙压力等参数的变化对                          犿1 - β
                                                α  犾1       犿2
                                                             α    犾2
                                                                 -β
纵、横波速度和密度会产生不同的影响。Z epi                  犛=                                ()
                                                                           2
                    opr z
                       t                       犪     犫      犪    犫
                                                1     1      2    2
方程分析表明,地震波 A O 属性的变化不仅可以
            V
                                               犮
                                              燀1     犱1     犮
                                                           - 2   -犱 燅
                                                                   2
反映纵、横波速度变化的信息,还可以反映密度变
                                   式中,
化的信息。因此,人们利用时移地震的 A O 属性
                   V
                                         1 = 犆 4, ( 1 α +狆 α )
                                        犪     4 1 狇犾
                                                   α 1    犿1
来表征油藏流体的变化,识别流体前缘[]。
                 1
                                         1       ( 1 β -狆β )
                                        犫 = 犆 4, 狇 犾1 犾1
                                              4 1 β
     油藏的盖层通常是渗透率很差的泥岩层,由于
                                        犪 = 犆 4, ( 2 α +狆 α )
                                         2    4 2 狇犾
                                                   α 2    犿2
组成泥岩的矿物呈薄片状或鳞片状结构,加之成岩
                                          犫 = 犆 4, ( 2 β -狆β )
                                           2   4 2 狇犾
                                                    β 2   犾2
过程中的压力作用,使得泥岩有着或强或弱的各向
                                           1 犾1 1 1
                                          犮 =狆α 犆 3, +狇1犿 1犆 3,
                                                       α α 3 1
异性,这种各向异性介质通常具有垂直的对称轴,
                                          犱 =狆β 犆 3, -狇1 β 犆 3,
                                           1 犾1 1 1    β犾 1 3 1
一般可近似看作是一种 V I介质[~4]。通常认为
            T   2
                                          犮 =狆α 犆 3, +狇2犿 2犆 3,
                                           2 犾2 1 2    α α 3 2
盖层在油藏开发前后对时移地震 A O 特性的影
                V                       犱 =狆β 犆 3, -狇2 β 犆 3,
                                         2 犾2 1 2    β犾 2 3 2
响相同,因此,有关盖层各向异性对时移地震 A O
                      V           狓 可以表示为
特性的影响常常被忽视,相应的研究和探讨也很
                                                          狉P
                                                          熿P燄
少。我们通过时移地震 A O 正演,
            V     求取 V I介
                      T                                   狉S
                                                           P
质界面的反射与透射系数,以分析盖层各向异性对                              狓=                     ()
                                                                           3
                                                          狋P
                                                           P
时移地震 A O 曲线的影响。
      V
                                                          狋S
                                                          燀P 燅
                                  犫 可以表示为
1  V I 介 质 界 面 的 反 射 与 透 射 系
    T                                         熿            犾1
                                                          -α           燄
   数[]
     5
                                                          犿1
                                                           α
                                         犫=                                ()
                                                                           4
                                                  犆 4, ( 1 α +狆 α )
                                                   4 1 狇犾      犿1
  根据界面处质点位移分量和 2 个应力的连续                                 α 1


性,可以得到一组关于横向各向同性介质界面的反                        燀 ( α 犆 3, +狇1犿 1犆 3, )
                                                 犾
                                               - 狆1 11     α α 3 1 燅

射系数与透射系数的线性方程组,将其写成矩阵的
形式                                 收稿日期: 0 0 2 ;
                                       2 5 4 2 改回日期: 0 0 1 。
                                        0            2 5 5 2
                                                      0
                                   作者简介:李景叶(98 , 博士,
                                            17 —) 男,  现从事时移地震正、反演与
         犛 =犫
         狓              ()
                        1
                 [,]
                                  A O 方法研究工作。
                                   V
矩阵的解就是所求的反射与透射系数 67
                    。P 波入         基金项目: 国家“ 3 高技术研究发展计划( 0 A 621 0 )
                                          8 ”
                                           6             2 3 A 010 2 和
                                                          0
射时, 可以表示为
  犛                               国家自然科学基金项目( 143 )
                                               4 707 资助。
                                                0
·54·
   6                                           石 油 物 探                                    第4 卷
                                                                                            4


   犾                                                  震 A O 曲线的影响,
                                                         V        计算时,先将 T o sn 参数
                                                                          h me
其中,
   犿
    α

     α
       []
       为 P 波特征向量,表达式为
                                                      和纵、横波垂向速度转化为介质弹性参数。
                         2      2           /
                                            12
          犃 狇 +犃 4 -1
犾= ( 2
α
    1狆
      [         4狆
              ) 犃3 α 2
                   4 α
                    4
                      3 α
                      2
                       3
   犃 1 -犃 狇 -1 + ( 3狇 +犃 4 2 -1
                        4狆     )           ]          2 储层岩石物理模型
                                                 ()
                                                        
                                                 5
                                             /
                                            12
           犃 1 2 +犃 4 α -1
                      2
 α    [
犿 = ( 2
             1狆    4狇
    犃 1 +犃 4 α -1 + ( 3狇 +犃 4 2 -1
     1狆   4狇
             2   ) 犃3 α  2
                           4狆     )         ]               由于储层岩石在组分、胶结程度、分选和泥质
                                                 ()
                                                 6    含量等方面有很大的差别,因此在利用岩石模型进
犾                                                     行地震参数计算时,需要用实验室岩心测量数据和
[ ] SV 波特征向量,
犿
 β

  β
   为         表达式为
                                                      野外测井数据对模型进行校正和验证。我们用某
          犃 1 +犃 狇 -1   2        2          /
                                            12        油田实际数据建立了岩石物理模型,并利用基于实
犾= ( 2
β
    1狆
      [  4狇
            1狆
            2          2
                          4狆
                              4 β
                               4
   犃 1 +犃 4 β -1 + ( 3狇 +犃 4 2 -1
                ) 犃3 β           )         ]          验室岩心测量数据和野外测井数据建立的岩石物
                                                 ()
                                                 7    理参数关系, G s m n 方程[]计算得到了该油
                                                            由 as a n   9
                         2       2          /
                                            12
           犃 狇 +犃 狆 -1
 β    [
犿 = ( 2
                      3 β
                       3      4 α
                               4
    犃 1 +犃 狇 -1 + ( 3狇 +犃 4 2 -1
     1狆        ) 犃3 α
                   4 β
                    4
                      2
                      2
                         4狆     )           ]         田储层的纵、横波速度与含油饱和度的关系曲线
                                               ()
                                               8      ( 1 。分析图 1 可知,
                                                       图 )          在含油饱和度变小时,横
式中, 犻 =犆犼 ρ 犆犼 表示介质弹性参数; 和狇 分
  犃犼 犻/ , 犻            狆                              波速度逐渐减小且变化缓慢,纵波速度增大且变化
别表示质点运动的水平慢度和垂直慢度; 表示介                                明显。根据物质平衡方程计算得知,油藏密度随含
                       ρ
质密度; 为 P 波的垂直相慢度,
      狇               表达式为                            油饱和度减小而增大[0]。
                                                               1
        α

          1(                /
                           12
            犓1 -槡 2 -4 2犓3 )                                 12
                                                             .3
                                                       v (m s)




      狇 =
       α         犓1   犓                        ()
                                               9
                                                            -1




          2
          槡
                                                             18
                                                             .2
狇  为 S 波的垂直相慢度,
      V           表达式为
                                                        /k




 β

              1(                /
                                                       S




                               12
                犓1 +槡 2 -4 2犓3 )            ( )
                                                             14
                                                             .2
          狇 =
           β         犓1   犓                 10
              2
              槡                                               10
                                                               0      80      60   40      20
式中,                                                                          S,
                                                                             O %

                                                             25
                                                             .4
                                                      v (m s)




             犆 1 犆 4 (1 +犆 4) 2
                             2
                                                            1




                      犆3
                                                           -




犓1 = ρ + ρ -
    犆3 犆4
              1
                +
             犆4 犆3
                  4
                    - [犆3 4
                        3犆4
                           4
                               狆            ]                20
                                                             .4
                                                             25
                                                             .3
      3   4   4   3
                                                      P k




       犆1 2 ρ
                                                       /




                                                             20
                                                             .3
        1
犓2 =      狆 -
                                                              10
                                                               0      80      60   40      20
       犆3
        3    犆33

                                                                             S,
                                                                             O %
犓3 =狆 - ρ 2
       犆44
                                                         图1 油藏含油饱和度与纵、
                                                                      横波速度变化关系曲线
    为了使描述介质各向异性程度的参数具有更
明确的物理意义, h m e 定义了 3 个描述横向
       T o sn
各向同性介质各向异性程度的参数[], δε , 。
                   8
                      即 ,P γ                          3 油藏模型
                                                        
其中, 是描述 S 波各向异性程度的参数,
  γ      H            在本
研究中不予考虑。 P 和δ 与介质弹性参数的关系
         ε                                                  油藏模型为双层,上层为盖层,下层为储层。
可表示为                                                  油藏盖层为横向各向同性介质,纵波垂向速度 P=
                                                                          狏
       犆 3- 1
        3  犆1                                         2860m s 横波垂向速度狏 = 130 0m s 油
                                                       9 . /,         S   5 . /,
     P=
    ε                                       ( )
                                            11
        21犆1                                          藏密度ρ=2 20gc , 和ε 取不同的值。储
                                                             .5 / m δ
                                                                   3
                                                                        P

       (1 + 4 )-(3 - 4 )
       犆3 犆4 2 犆3 犆4 2                                层为各向同性介质,  即各向异性参数δε , 均为
                                                                           ,P γ
     =
    δ                                       ( )
                                            12
          2 3 (3 - 4 )
           犆3 犆3 犆4                                   0。表1为开发前的油藏参数, 开发后油藏的含油
  我们分析了 T o sn参数δ 和ε 对时移地
         h me       P                                 饱和度从8 %减小到2 %,
                                                           0     0 其它参数不变。

                                          表1 油藏开发前参数表
                                             

       岩石组成           原始含油       岩石孔隙度, 原油密度/         围压/         地层水密度/ 油藏温度/     气体密度/
      石英      粘土     饱和度,%           %    ( · m-3)
                                          g c          Ma
                                                        P         ( · m-3)
                                                                  g c         ℃    ( · m-3)
                                                                                   g c

      8% 1%
      8  2               80          30    072
                                            .6          40         094
                                                                    .8       65     050
                                                                                     .8
第 6期                                      李景叶等. 盖层各向异性对时移地震 A O 的影响
                                                             V                                                                ·55·
                                                                                                                               6

                                                                    S转换波反射系数的变化率高达 10 ; 当δ 增
                                                                                    0% ②
4 各向异性参数变化时移地震 A O
                V                                                   大时, P 波反射系数绝对值也随之增大,
                                                                      P                  油藏含
   响应分析                                                               油饱和度引起的反射系数差异随δ 的增大而减小,
                                                                      入射角度越大, 对反射系数差异的影响就越大,
                                                                            δ
  根据 T o sn的 5 块沉积岩各向异性测量
      h me    8                                                       在入射 角 为 5°时 反 射 系 数 差 异 的 变 化 率 大 于
                                                                               0
  []
结果 ,
  8
     在进行时移地震 A O 正演模拟分析时,
                V                                                   5 ; 对于 P S 转换波, 增大且在小入射角时
                                                                     % ③          δ
取盖层各向异性参数δ 和ε 的变化范围为0 03
             P       ~ .                                            反射系数减小,  当入射角度大于一定值时, 反射系
    [ ]
是合适的 。
    11                                                                数增大,而反射系数的差异则在δ 增大且入射角较
  1)图2和图3给出了盖层各向异性参数δ 对                                               小时增大,入射角在 2°
                                                                                 0 左右时达到最大,变化率
时移地震 P P 波和 P S 转换波 A O 曲线的影
                     V                                                可达7 %,
                                                                         0 此后随着入射角增大, 对反射系数差
                                                                                    δ
响。                                                                    异的影响先减小后增大,在入射角为 3°
                                                                                        5 时达到最
   分析可 知, δ 对 P P 波 和 P S 转 换 波
         ①                                                            小,但油藏含油饱和度引起的反射系数差异是随入
A O
 V  曲线的影响随入射角增大而增大, P 波反P                                             射角增大而增大的。表 2 给出了图 2 和图 3 中各
射系数在入射角为 5°0 时的变化率大于 3 %,P
                         0                                            曲线的各向异性参数。

                                  曲线C
                  -1
                  00
                   .
                                         曲线A        曲线B
                                                                                        04
                                                                                        .0
                                                                                                        曲线D                  曲线F

                  -1
                  05
                   .
                                                                                                      曲线E
                                                                          P S 转换波反射系数




                                                                                        03
                                                                                        .0
      - 波反射系数




                  -2
                  00
                   .
                                        曲线D
                                              曲线E                                       02
                                                                                        .0                             曲线B

                  -2
                  05
                   .
     PP




                                                                                                                             曲线A
                                                                           -V




                                                                                        01
                                                                                        .0
                                                     曲线F                                                      曲线C



                  -3
                  00
                   .                                                                     0
                     0       1
                             0          2
                                        0     30          4
                                                          0    5
                                                               0                                  1
                                                                                                  0         2
                                                                                                            0    30      4
                                                                                                                         0         5
                                                                                                                                   0

                                          a                                                                   b
                                         入射角 / °)
                                              (                                                             入射角 / °)
                                                                                                                 (


                                  图2 δ对时移地震 P P 波() P S转换波( ) V 曲线的影响
                                                 a和       bA O



                -. 2
                03
                 0                                                                  01
                                                                                    .0
                                                                                     0
                                                                    P S 转换波反射系数
      - 波反射系数差异




                                                                                    00
                                                                                    .8
                                                                                     0
                                                     曲线C                                                    曲线C
                -. 6
                03
                 0                                                                  00
                                                                                    .6
                                                                                     0
                                        曲线A
                                                                                    00
                                                                                    .4
                                                                                     0
                -. 0
                04
                 0
                                                                     -V
     PP




                                                                                                                  曲线A
                                                    曲线B                             00
                                                                                    .2
                                                                                     0
                                                                                                        曲线B
                                                                                        0
                -. 4
                04
                 0
                    0        1
                             0          2
                                        0     3
                                              0           4
                                                          0    5
                                                               0                         0       1
                                                                                                 0          2
                                                                                                            0    3
                                                                                                                 0       4
                                                                                                                         0         5
                                                                                                                                   0

                                                                                                              b
                                                                                                            入射角 /°)
                                                                                                                 (
                                          a
                                        入射角 / °)
                                             (


                         图3 δ对油藏开发前后时移地震 P P 波() P S转换波( ) V 曲线差异的影响
                                              a和       bA O

                                              表2 图2和图3曲线各向异性参数表
                                                 
                    曲线 A             曲线 B              曲线 C                         曲线 D                 曲线 E             曲线 F  
 图序
     犛W                  δ   εP    犛W    δ     εP    犛W    δ   εP                 犛W         δ   εP    犛W    δ    εP    犛W    δ    εP

 图2 08.                  0   01 08 01 01 08 03 01 02
                              .5 . . 5 .5 .  .  .5 .                                         0   01 02 01 01 02 03 01
                                                                                                  .5 . .5 .5 . . 0 .5
     08
      .                          08
                                  .       08
                                           .
                  ~




                                   ~




                                                     ~




 图3                      0   01    01 01    03 01
                              .5    .5 .5    .  .5
     02
      .                          02
                                  .       02
                                           .
   )图4和图5给出了盖层各向异性参数ε 对
  2                       P                                           响。分析可知, 随ε 增大 P P 波反射系数的绝
                                                                             ①  P

时移地震 P P 波和 P S 转换波 A O 曲线的影
                     V                                                对值增大,且随入射角增大反射系数的增加量也在
·56·
  6                                              石 油 物 探                                                              第4 卷
                                                                                                                        4

增加,入射角较小时,P 的影响可以忽略,
         ε          入射角                                                响可以忽略,入射角为 5° 反射系数的变化率
                                                                                   0 时,
为5° 反射系数的变化率最大可达到 2 %;
  0 时,             7 P                                                 最大可达到 10 ; S 转换波反射系数差异的
                                                                              1% P
P 波反射系数差异的绝对值随ε 增大而减小,
               P        入                                              绝对值随入射角增大而增大,  在相同入射角情况
射角越大, 差异的减小量也越大, 在入射角为 5°
                        0                                              下, 增大反射系数差异也增大,
                                                                        εP            在入射角为 5°
                                                                                             0
时,反射系数差异的变化率可达到2 %。
                0                                                      时,反射系数差异的变化率最大可达到9 %。
                                                                                         0
  随ε 增大 P S转换波的反射系数减小,
    P                  减小                                                       表3 给出了图 4 和图 5 中各曲线的各向异性
量随入射角的增加而增大,  入射角较小时,P 的影
                    ε                                                  参数。

                                                                           06
                                                                           .0                                曲线D
               -1
               00
                .                     曲线A      曲线B
                                                                                                   曲线A
                                            曲线C




                                                       P S 转换波反射系数
                                                                           04
                                                                           .0
               -1
               05
                .
                                                                                                                  曲线E
   - 波反射系数




               -2
               00
                .                                                          02
                                                                           .0
                                     曲线D                                                                           曲线B
  PP




                                                        -V                                         曲线C
               -2
               05
                .
                                       曲线E
                                           曲线F                             0
                                                                                                              曲线F

               -3
               00
                .
                  0   1
                      0     2
                            0    30          4
                                             0     5
                                                   0                        0      1
                                                                                   0     2
                                                                                         0    30             4
                                                                                                             0          5
                                                                                                                        0

                                 a                                                             b
                            入射角 / °)
                                 (                                                       入射角 / °)
                                                                                              (


                           图4 ε 对时移地震 P P 波() P S转换波( ) V 曲线的影响
                              P            a和       bA O

                                                                           01
                                                                           .2
                                                                            0

                                                                           01
                                                                           .0
                                                                            0
                                                           P S 转换波反射系数差异




                                                                                                            曲线C
               -00
               03
                .
                                                                           00
                                                                           .8
                                                                            0                                曲线B
   - 波反射系数差异




                                       曲线C

               -05
               03
                .                                曲线B                       00
                                                                           .6
                                                                            0

                                                                           00
                                                                           .4
                                                                            0
                                                            -V




               -00
               04
                .
  PP




                                                                                                             曲线A
                                       曲线A                                 00
                                                                           .2
                                                                            0

               -05
               04
                .
                  0   1
                      0        2
                               0    30       4
                                             0     5
                                                   0                        0       1
                                                                                    0        2
                                                                                             0    30          4
                                                                                                              0         5
                                                                                                                        0

                                 a                                                                 b
                               入射角 / °)
                                    (                                                        入射角 / °)
                                                                                                  (


                      图5 ε 对开发前后时移地震 P P 波() P S转换波( ) V 曲线差异的影响
                         P                a和       bA O

                                     表3 图4和图5曲线各向异性参数表
                                        
                  曲线 A       曲线 B             曲线 C                           曲线 D         曲线 E                曲线 F  
 图序
     犛W δ  εP 犛W δ  εP  犛W δ  εP 犛W δ  εP                                               犛W    δ        εP   犛W    δ     εP

 图4 08 01
      . .5 0 08 01 01 08 01 03 02 01
               . .5 . 5 . . 5 .   . .5 0                                                02 01 01 02 01 03
                                                                                         . .5 .5 . . 5 .
     08
      .       08
               .        08
                         .
                ~




                           ~




                                            ~




 图5    01
        .5 0    01 01    01 03
                 .5 . 5    .5 .
     02
      .       02
               .        02
                         .
                                                                       同。在入射角较小(     小于 1° 时, 和ε 对 P P
                                                                                          5) δ    P

5 结束语
                                                                       波反 射 系 数 差 异 的 影 响 较 小, 影 响 时 移 地 震
                                                                                              不
                                                                     A O 分析的精度,
                                                                      V           因此在小偏移距范围内,     可以利
   油藏盖层各向异性参数δ 和ε 对地震 A O
                 P     V                                             用各 向 同 性 介 质 Z epi 方 程 进 行 时 移 地 震
                                                                                   opr z
                                                                                      t
曲线有很大的影响,但由于这种影响在油藏开发前                                               A O 研究。在入射角较大时, 和ε 对 P P 波
                                                                      V             δ  P

后都存在,因此对时移地震 A O 曲线差异的影响
              V                                                      反射系数的差异影响较大, P S 转换波反射系
                                                                                  对
相对较小,但不同波反射系数差异的变化规律不                                                  数的差异不仅影响大且规律复杂,因此在进行大偏
第 6期                 李景叶等. 盖层各向异性对时移地震 A O 的影响
                                        V                         ·57·
                                                                   6

移距时移地震 A O 分析和多波地震 A O 分析
        V           V                   N wY r : HFe m nadC , 9026 38
                                          e ok W   re a n o 18 . ~ 0
                                                                 2
时,要充分考虑油藏盖层的各向异性问题。                   5  陈天胜,刘洋, 魏修成.几种 P S 转换波反射系数近
                                                            V
   本文的研究是在双层油藏模型条件下进行的,                  似公式的比较[]石油物探, 05 4 () 1 3
                                                 J.       20 , 41 : ~

储层较厚,对于薄层或薄互层油气藏,由于地震反                6 r h J T e f c o t nvre iorp o rf c
                                        Wi t . h e et fr sesl sto y n e e
                                           g      f s    a    y        l
                                        t na ptd esso st[ ] ep yi ,18 ,
                                        i m luevru f e J .G o hs s 97
                                         o    i         f          c
射波的相互干涉,反射系数变化复杂,进行时移地
                                        5 () 6 ~ 6
                                         24 : 4 57
                                            5
震 A O 分析较为困难,
   V         有待进一步研究。
                                      7  阴可,杨慧珠. 各向异性介质中的 A O[] 石油物探,
                                                           V J.
           参 考 文 献                      19 , 64 : 8 3
                                         97 3 () 2 ~ 7
1 o ,et yL.Tm pewllgaa s , li
  Z uY Bn e
         l   i e as e o nl i Fu
                l    l    ys   d        T o snL.W a ls caiorp [] ep yi ,
                                      8 h me      eke t n to y J .G o hs s
                                                     ai s               c
              [] E pne bt c f 2d
  sbt u o n V J . xaddA s at 7
  ustt nadA O
     i i                 r so  n
                                        18 , 11 ) 194 196
                                         96 5 ( : 5 ~ 6
                                               0
  A na Itra S G M g20 , 1 ~ 2
    n ul nent E t , 2179 172
                   0                  9 as an Eat ae tru hapcigo shrs
                                        Gs m n . ls cw vs ho g
                                                    i            akn f pee
2  王永刚,  朱兆林.裂缝各向异性介质中 P S 转换波正
                             V          [] G o hs s 15 , 64 : 7 ~ 8
                                        J . ep yi , 91 1 () 63 65
                                                  c
   演模拟[]石油物探, 05 4 () 2 ~ 8
        J.      20 , 41 : 4 2         1  Bt e M,W n . e mcpoe i fpr lis
                                       0 al
                                          z      agZ Si i rpr e
                                                        s       t so oef d
                                                                        u
3 苑书金,
       董敏煜.横向各向同性介质中的地震波传播特              [] G o hs s 19 , 71 ) 136 148
                                         J . ep yi . 92 5 1
                                                  c        ( : 9~ 0
   性[]石油大学学报(
    J.       自然科学版) 022 () 3 2
                  ,0 , 1 : ~ 9
                   2  6 2             1  张广娟,
                                       1     胡天跃.地震波 A O 与地层岩性分析.
                                                       V         石油
4 k    , ihrsPG.Q ata v e m lg [ ]
  A iKI Rcad     un tt es s o y M .
                   i i i o               地球物理勘探, 02 3 () 58 54
                                                20 , 76 : 7 ~ 8
                                                        (本文编辑:戴春秋)



檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭




                            招 聘 启 事
   ora o ep yi n nier g (G , 地球物理与工程》 是由中国石化石油勘探开发研究
  Junl fG o hs sa dE gne n J E 《
              c         i            )
院南京石油物探研究所主办被 S I收录的一份国际性英文科技期刊。为了进一步做好 J E 的编辑出版
                   C                         G
工作,编辑部拟招聘部分人员赴英国进行为期一年的编辑业务知识和专业知识培训,培训结束后回编辑部
从事该刊的编辑和出版工作。
   招聘条件
   1 必须通过雅思60或以上考试。
    .        .
   2.年龄不超过3 岁的在职人员或应届本科、
           5            硕士和博士毕业生。
   3 有地球物理专业、
    .        石油地质或油藏工程等相关专业背景的人员优先考虑。
   录用人员将按中国石化石油勘探开发研究院有关规定提供相应待遇, 具体情况面谈。办公地点在南
京。有意者请将个人简历、学历证书、雅思考试等级证书复印件及能够说明个人能力和业绩的相关材料寄
至:南京市卫岗2 号 严建文收。也可以通过传真、
        1               电子邮件方式报名。所有应聘材料恕不退还。面试
时间及地点另行通知。
   咨询电话:( 58271
        0 ) 861
         2 4
   传  真:( 58272
        0 ) 882
         2 4
   E a : n y t 13 nt aj @ g .
    mil  j w @ 6 .e ynw ipc
          s                  n
   邮  编: 104
         201

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盖层各向异性对时移地震avo 的影响

  • 1. 第4 卷第6期 4 石 油 物 探 Vl4 , o6 o. N . 4 20 年 1 月               05 1 G O HY I A R S E T N O E R L UM E P SC LP O P C I GF RP T O E Nv , 0 o . 05 2 文章编号: 0 14 ( 0 ) 06 0 1 0 412 50 53 5 0 0 6 盖层各向异性对时移地震 AVO 的影响 李景叶,陈小宏,郝振江,芮振华 (中国石油大学资源与信息学院 石油天然气成藏机理教育部重点实验室,北京 124 ) 029 摘要:油藏盖层各向异性在油藏开发前后对地震 A O 曲线有相同程度的影响, V 而这种影响能否在 2 次地震 A O 曲线相减后变得很小, V 可以被忽略?利用某油田数据建立了储层岩石物理模型,根据 Gs m n 方程获得 as an 了该油田储层的纵、 横波速度与含油饱和度的关系曲线。设计了双层油藏模型,通过求解横向各向同性 ( T ) VI 介质界面的透射系数与反射系数的线性方程组, 计算了油藏盖层存在各向异性时的 P P 波和 P S转换波反射 系数,分析了不同 T o sn参数对反射系数及其油藏开发前后反射系数差异的影响, h me 并进行了定量分析。分析 结果表明, 小入射角情况下进行 P P 波时移地震 A O 分析, V 可以忽略盖层各向异性的影响;大入射角情况下 进行 P P 波时移地震 A O 和多波时移地震 A O 分析, V V 盖层各向异性不能忽略。 关键词:时移地震; V ; A O 岩石物理;各向异性;盖层 中图分类号:614 P 3 .       文献标识码: A   实验室岩心测量数据和野外实际测量数据表 犾1 熿α 犿1 β - α -犿 2燄 犾2 β 明,油藏含油饱和度和孔隙压力等参数的变化对 犿1 - β α 犾1 犿2 α 犾2 -β 纵、横波速度和密度会产生不同的影响。Z epi 犛= () 2 opr z t 犪 犫 犪 犫 1 1 2 2 方程分析表明,地震波 A O 属性的变化不仅可以 V 犮 燀1 犱1 犮 - 2 -犱 燅 2 反映纵、横波速度变化的信息,还可以反映密度变 式中, 化的信息。因此,人们利用时移地震的 A O 属性 V       1 = 犆 4, ( 1 α +狆 α ) 犪 4 1 狇犾 α 1 犿1 来表征油藏流体的变化,识别流体前缘[]。 1 1 ( 1 β -狆β ) 犫 = 犆 4, 狇 犾1 犾1 4 1 β 油藏的盖层通常是渗透率很差的泥岩层,由于 犪 = 犆 4, ( 2 α +狆 α ) 2 4 2 狇犾 α 2 犿2 组成泥岩的矿物呈薄片状或鳞片状结构,加之成岩 犫 = 犆 4, ( 2 β -狆β ) 2 4 2 狇犾 β 2 犾2 过程中的压力作用,使得泥岩有着或强或弱的各向 1 犾1 1 1 犮 =狆α 犆 3, +狇1犿 1犆 3, α α 3 1 异性,这种各向异性介质通常具有垂直的对称轴, 犱 =狆β 犆 3, -狇1 β 犆 3, 1 犾1 1 1 β犾 1 3 1 一般可近似看作是一种 V I介质[~4]。通常认为 T 2 犮 =狆α 犆 3, +狇2犿 2犆 3, 2 犾2 1 2 α α 3 2 盖层在油藏开发前后对时移地震 A O 特性的影 V 犱 =狆β 犆 3, -狇2 β 犆 3, 2 犾2 1 2 β犾 2 3 2 响相同,因此,有关盖层各向异性对时移地震 A O V 狓 可以表示为 特性的影响常常被忽视,相应的研究和探讨也很 狉P 熿P燄 少。我们通过时移地震 A O 正演, V 求取 V I介 T 狉S P 质界面的反射与透射系数,以分析盖层各向异性对 狓= () 3 狋P P 时移地震 A O 曲线的影响。 V 狋S 燀P 燅 犫 可以表示为 1  V I 介 质 界 面 的 反 射 与 透 射 系 T 熿 犾1 -α 燄 数[] 5 犿1 α 犫= () 4 犆 4, ( 1 α +狆 α ) 4 1 狇犾 犿1   根据界面处质点位移分量和 2 个应力的连续 α 1 性,可以得到一组关于横向各向同性介质界面的反 燀 ( α 犆 3, +狇1犿 1犆 3, ) 犾 - 狆1 11 α α 3 1 燅 射系数与透射系数的线性方程组,将其写成矩阵的 形式 收稿日期: 0 0 2 ; 2 5 4 2 改回日期: 0 0 1 。 0 2 5 5 2 0 作者简介:李景叶(98 , 博士, 17 —) 男, 现从事时移地震正、反演与 犛 =犫 狓 () 1 [,] A O 方法研究工作。 V 矩阵的解就是所求的反射与透射系数 67 。P 波入 基金项目: 国家“ 3 高技术研究发展计划( 0 A 621 0 ) 8 ” 6 2 3 A 010 2 和 0 射时, 可以表示为 犛 国家自然科学基金项目( 143 ) 4 707 资助。 0
  • 2. ·54· 6 石 油 物 探 第4 卷 4 犾 震 A O 曲线的影响, V 计算时,先将 T o sn 参数 h me 其中, 犿 α α [] 为 P 波特征向量,表达式为 和纵、横波垂向速度转化为介质弹性参数。 2 2 / 12 犃 狇 +犃 4 -1 犾= ( 2 α 1狆 [ 4狆 ) 犃3 α 2 4 α 4 3 α 2 3 犃 1 -犃 狇 -1 + ( 3狇 +犃 4 2 -1 4狆 ) ] 2 储层岩石物理模型 ()   5 / 12 犃 1 2 +犃 4 α -1 2 α [ 犿 = ( 2 1狆 4狇 犃 1 +犃 4 α -1 + ( 3狇 +犃 4 2 -1 1狆 4狇 2 ) 犃3 α 2 4狆 ) ] 由于储层岩石在组分、胶结程度、分选和泥质 () 6 含量等方面有很大的差别,因此在利用岩石模型进 犾 行地震参数计算时,需要用实验室岩心测量数据和 [ ] SV 波特征向量, 犿 β β 为 表达式为 野外测井数据对模型进行校正和验证。我们用某 犃 1 +犃 狇 -1 2 2 / 12 油田实际数据建立了岩石物理模型,并利用基于实 犾= ( 2 β 1狆 [ 4狇 1狆 2 2 4狆 4 β 4 犃 1 +犃 4 β -1 + ( 3狇 +犃 4 2 -1 ) 犃3 β ) ] 验室岩心测量数据和野外测井数据建立的岩石物 () 7 理参数关系, G s m n 方程[]计算得到了该油 由 as a n 9 2 2 / 12 犃 狇 +犃 狆 -1 β [ 犿 = ( 2 3 β 3 4 α 4 犃 1 +犃 狇 -1 + ( 3狇 +犃 4 2 -1 1狆 ) 犃3 α 4 β 4 2 2 4狆 ) ] 田储层的纵、横波速度与含油饱和度的关系曲线 () 8 ( 1 。分析图 1 可知, 图 ) 在含油饱和度变小时,横 式中, 犻 =犆犼 ρ 犆犼 表示介质弹性参数; 和狇 分 犃犼 犻/ , 犻 狆 波速度逐渐减小且变化缓慢,纵波速度增大且变化 别表示质点运动的水平慢度和垂直慢度; 表示介 明显。根据物质平衡方程计算得知,油藏密度随含 ρ 质密度; 为 P 波的垂直相慢度, 狇 表达式为 油饱和度减小而增大[0]。 1 α 1( / 12 犓1 -槡 2 -4 2犓3 ) 12 .3 v (m s) 狇 = α 犓1 犓 () 9 -1 2 槡 18 .2 狇 为 S 波的垂直相慢度, V 表达式为 /k β 1( / S 12 犓1 +槡 2 -4 2犓3 ) ( ) 14 .2 狇 = β 犓1 犓 10 2 槡 10 0 80 60 40 20 式中, S, O % 25 .4 v (m s) 犆 1 犆 4 (1 +犆 4) 2 2 1 犆3 - 犓1 = ρ + ρ - 犆3 犆4 1 + 犆4 犆3 4 - [犆3 4 3犆4 4 狆 ] 20 .4 25 .3 3 4 4 3 P k 犆1 2 ρ / 20 .3 1 犓2 = 狆 - 10 0 80 60 40 20 犆3 3 犆33 S, O % 犓3 =狆 - ρ 2 犆44 图1 油藏含油饱和度与纵、   横波速度变化关系曲线    为了使描述介质各向异性程度的参数具有更 明确的物理意义, h m e 定义了 3 个描述横向 T o sn 各向同性介质各向异性程度的参数[], δε , 。 8 即 ,P γ 3 油藏模型   其中, 是描述 S 波各向异性程度的参数, γ H 在本 研究中不予考虑。 P 和δ 与介质弹性参数的关系 ε 油藏模型为双层,上层为盖层,下层为储层。 可表示为 油藏盖层为横向各向同性介质,纵波垂向速度 P= 狏 犆 3- 1 3 犆1 2860m s 横波垂向速度狏 = 130 0m s 油 9 . /, S 5 . /,      P= ε ( ) 11 21犆1 藏密度ρ=2 20gc , 和ε 取不同的值。储 .5 / m δ 3 P (1 + 4 )-(3 - 4 ) 犆3 犆4 2 犆3 犆4 2 层为各向同性介质, 即各向异性参数δε , 均为 ,P γ      = δ ( ) 12 2 3 (3 - 4 ) 犆3 犆3 犆4 0。表1为开发前的油藏参数, 开发后油藏的含油   我们分析了 T o sn参数δ 和ε 对时移地 h me P 饱和度从8 %减小到2 %, 0 0 其它参数不变。 表1 油藏开发前参数表   岩石组成 原始含油 岩石孔隙度, 原油密度/ 围压/ 地层水密度/ 油藏温度/ 气体密度/ 石英 粘土 饱和度,% % ( · m-3) g c Ma P ( · m-3) g c ℃ ( · m-3) g c 8% 1% 8 2 80 30 072 .6 40 094 .8 65 050 .8
  • 3. 第 6期 李景叶等. 盖层各向异性对时移地震 A O 的影响 V ·55· 6 S转换波反射系数的变化率高达 10 ; 当δ 增 0% ② 4 各向异性参数变化时移地震 A O   V 大时, P 波反射系数绝对值也随之增大, P 油藏含 响应分析 油饱和度引起的反射系数差异随δ 的增大而减小, 入射角度越大, 对反射系数差异的影响就越大, δ   根据 T o sn的 5 块沉积岩各向异性测量 h me 8 在入射 角 为 5°时 反 射 系 数 差 异 的 变 化 率 大 于 0 [] 结果 , 8 在进行时移地震 A O 正演模拟分析时, V 5 ; 对于 P S 转换波, 增大且在小入射角时 % ③ δ 取盖层各向异性参数δ 和ε 的变化范围为0 03 P ~ . 反射系数减小, 当入射角度大于一定值时, 反射系 [ ] 是合适的 。 11 数增大,而反射系数的差异则在δ 增大且入射角较 1)图2和图3给出了盖层各向异性参数δ 对 小时增大,入射角在 2° 0 左右时达到最大,变化率 时移地震 P P 波和 P S 转换波 A O 曲线的影 V 可达7 %, 0 此后随着入射角增大, 对反射系数差 δ 响。 异的影响先减小后增大,在入射角为 3° 5 时达到最 分析可 知, δ 对 P P 波 和 P S 转 换 波 ① 小,但油藏含油饱和度引起的反射系数差异是随入 A O V 曲线的影响随入射角增大而增大, P 波反P 射角增大而增大的。表 2 给出了图 2 和图 3 中各 射系数在入射角为 5°0 时的变化率大于 3 %,P 0 曲线的各向异性参数。 曲线C -1 00 . 曲线A 曲线B 04 .0 曲线D 曲线F -1 05 . 曲线E P S 转换波反射系数 03 .0 - 波反射系数 -2 00 . 曲线D 曲线E 02 .0 曲线B -2 05 . PP 曲线A -V 01 .0 曲线F 曲线C -3 00 . 0 0 1 0 2 0 30 4 0 5 0 1 0 2 0 30 4 0 5 0 a b 入射角 / °) ( 入射角 / °) ( 图2 δ对时移地震 P P 波() P S转换波( ) V 曲线的影响   a和 bA O -. 2 03 0 01 .0 0 P S 转换波反射系数 - 波反射系数差异 00 .8 0 曲线C 曲线C -. 6 03 0 00 .6 0 曲线A 00 .4 0 -. 0 04 0 -V PP 曲线A 曲线B 00 .2 0 曲线B 0 -. 4 04 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 b 入射角 /°) ( a 入射角 / °) ( 图3 δ对油藏开发前后时移地震 P P 波() P S转换波( ) V 曲线差异的影响   a和 bA O 表2 图2和图3曲线各向异性参数表     曲线 A     曲线 B     曲线 C     曲线 D     曲线 E     曲线 F   图序 犛W δ εP 犛W δ εP 犛W δ εP 犛W δ εP 犛W δ εP 犛W δ εP 图2 08. 0 01 08 01 01 08 03 01 02 .5 . . 5 .5 . . .5 . 0 01 02 01 01 02 03 01 .5 . .5 .5 . . 0 .5 08 . 08 . 08 . ~ ~ ~ 图3    0 01    01 01    03 01 .5 .5 .5 . .5 02 . 02 . 02 .    )图4和图5给出了盖层各向异性参数ε 对 2 P 响。分析可知, 随ε 增大 P P 波反射系数的绝 ① P 时移地震 P P 波和 P S 转换波 A O 曲线的影 V 对值增大,且随入射角增大反射系数的增加量也在
  • 4. ·56· 6 石 油 物 探 第4 卷 4 增加,入射角较小时,P 的影响可以忽略, ε 入射角 响可以忽略,入射角为 5° 反射系数的变化率 0 时, 为5° 反射系数的变化率最大可达到 2 %; 0 时, 7 P 最大可达到 10 ; S 转换波反射系数差异的 1% P P 波反射系数差异的绝对值随ε 增大而减小, P 入 绝对值随入射角增大而增大, 在相同入射角情况 射角越大, 差异的减小量也越大, 在入射角为 5° 0 下, 增大反射系数差异也增大, εP 在入射角为 5° 0 时,反射系数差异的变化率可达到2 %。 0 时,反射系数差异的变化率最大可达到9 %。 0 随ε 增大 P S转换波的反射系数减小, P 减小 表3 给出了图 4 和图 5 中各曲线的各向异性 量随入射角的增加而增大, 入射角较小时,P 的影 ε 参数。 06 .0 曲线D -1 00 . 曲线A 曲线B 曲线A 曲线C P S 转换波反射系数 04 .0 -1 05 . 曲线E - 波反射系数 -2 00 . 02 .0 曲线D 曲线B PP -V 曲线C -2 05 . 曲线E 曲线F 0 曲线F -3 00 . 0 1 0 2 0 30 4 0 5 0 0 1 0 2 0 30 4 0 5 0 a b 入射角 / °) ( 入射角 / °) ( 图4 ε 对时移地震 P P 波() P S转换波( ) V 曲线的影响  P a和 bA O 01 .2 0 01 .0 0 P S 转换波反射系数差异 曲线C -00 03 . 00 .8 0 曲线B - 波反射系数差异 曲线C -05 03 . 曲线B 00 .6 0 00 .4 0 -V -00 04 . PP 曲线A 曲线A 00 .2 0 -05 04 . 0 1 0 2 0 30 4 0 5 0 0 1 0 2 0 30 4 0 5 0 a b 入射角 / °) ( 入射角 / °) ( 图5 ε 对开发前后时移地震 P P 波() P S转换波( ) V 曲线差异的影响  P a和 bA O 表3 图4和图5曲线各向异性参数表     曲线 A     曲线 B     曲线 C     曲线 D     曲线 E     曲线 F   图序 犛W δ εP 犛W δ εP 犛W δ εP 犛W δ εP 犛W δ εP 犛W δ εP 图4 08 01 . .5 0 08 01 01 08 01 03 02 01 . .5 . 5 . . 5 . . .5 0 02 01 01 02 01 03 . .5 .5 . . 5 . 08 . 08 . 08 . ~ ~ ~ 图5    01 .5 0    01 01    01 03 .5 . 5 .5 . 02 . 02 . 02 . 同。在入射角较小( 小于 1° 时, 和ε 对 P P 5) δ P 5 结束语   波反 射 系 数 差 异 的 影 响 较 小, 影 响 时 移 地 震 不 A O 分析的精度, V 因此在小偏移距范围内, 可以利    油藏盖层各向异性参数δ 和ε 对地震 A O P V 用各 向 同 性 介 质 Z epi 方 程 进 行 时 移 地 震 opr z t 曲线有很大的影响,但由于这种影响在油藏开发前 A O 研究。在入射角较大时, 和ε 对 P P 波 V δ P 后都存在,因此对时移地震 A O 曲线差异的影响 V 反射系数的差异影响较大, P S 转换波反射系 对 相对较小,但不同波反射系数差异的变化规律不 数的差异不仅影响大且规律复杂,因此在进行大偏
  • 5. 第 6期 李景叶等. 盖层各向异性对时移地震 A O 的影响 V ·57· 6 移距时移地震 A O 分析和多波地震 A O 分析 V V N wY r : HFe m nadC , 9026 38 e ok W re a n o 18 . ~ 0 2 时,要充分考虑油藏盖层的各向异性问题。 5  陈天胜,刘洋, 魏修成.几种 P S 转换波反射系数近 V 本文的研究是在双层油藏模型条件下进行的, 似公式的比较[]石油物探, 05 4 () 1 3 J. 20 , 41 : ~ 储层较厚,对于薄层或薄互层油气藏,由于地震反 6 r h J T e f c o t nvre iorp o rf c  Wi t . h e et fr sesl sto y n e e g f s a y l t na ptd esso st[ ] ep yi ,18 , i m luevru f e J .G o hs s 97 o i f c 射波的相互干涉,反射系数变化复杂,进行时移地 5 () 6 ~ 6 24 : 4 57 5 震 A O 分析较为困难, V 有待进一步研究。 7  阴可,杨慧珠. 各向异性介质中的 A O[] 石油物探, V J. 参 考 文 献 19 , 64 : 8 3 97 3 () 2 ~ 7 1 o ,et yL.Tm pewllgaa s , li  Z uY Bn e l i e as e o nl i Fu l l ys d  T o snL.W a ls caiorp [] ep yi , 8 h me eke t n to y J .G o hs s ai s c [] E pne bt c f 2d sbt u o n V J . xaddA s at 7 ustt nadA O i i r so n 18 , 11 ) 194 196 96 5 ( : 5 ~ 6 0 A na Itra S G M g20 , 1 ~ 2 n ul nent E t , 2179 172 0 9 as an Eat ae tru hapcigo shrs  Gs m n . ls cw vs ho g i akn f pee 2  王永刚, 朱兆林.裂缝各向异性介质中 P S 转换波正 V [] G o hs s 15 , 64 : 7 ~ 8 J . ep yi , 91 1 () 63 65 c 演模拟[]石油物探, 05 4 () 2 ~ 8 J. 20 , 41 : 4 2 1  Bt e M,W n . e mcpoe i fpr lis 0 al z agZ Si i rpr e s t so oef d u 3 苑书金,   董敏煜.横向各向同性介质中的地震波传播特 [] G o hs s 19 , 71 ) 136 148 J . ep yi . 92 5 1 c ( : 9~ 0 性[]石油大学学报( J. 自然科学版) 022 () 3 2 ,0 , 1 : ~ 9 2 6 2 1  张广娟, 1 胡天跃.地震波 A O 与地层岩性分析. V 石油 4 k , ihrsPG.Q ata v e m lg [ ]  A iKI Rcad un tt es s o y M . i i i o 地球物理勘探, 02 3 () 58 54 20 , 76 : 7 ~ 8 (本文编辑:戴春秋) 檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭 招 聘 启 事    ora o ep yi n nier g (G , 地球物理与工程》 是由中国石化石油勘探开发研究 Junl fG o hs sa dE gne n J E 《 c i ) 院南京石油物探研究所主办被 S I收录的一份国际性英文科技期刊。为了进一步做好 J E 的编辑出版 C G 工作,编辑部拟招聘部分人员赴英国进行为期一年的编辑业务知识和专业知识培训,培训结束后回编辑部 从事该刊的编辑和出版工作。 招聘条件 1 必须通过雅思60或以上考试。 . . 2.年龄不超过3 岁的在职人员或应届本科、 5 硕士和博士毕业生。 3 有地球物理专业、 . 石油地质或油藏工程等相关专业背景的人员优先考虑。 录用人员将按中国石化石油勘探开发研究院有关规定提供相应待遇, 具体情况面谈。办公地点在南 京。有意者请将个人简历、学历证书、雅思考试等级证书复印件及能够说明个人能力和业绩的相关材料寄 至:南京市卫岗2 号 严建文收。也可以通过传真、 1 电子邮件方式报名。所有应聘材料恕不退还。面试 时间及地点另行通知。 咨询电话:( 58271 0 ) 861 2 4 传  真:( 58272 0 ) 882 2 4 E a : n y t 13 nt aj @ g . mil j w @ 6 .e ynw ipc s n 邮  编: 104 201