基于孔隙流体参数频变反演的储层流体识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明用于地球物理勘探资料处理方法领域，特别是一种利用孔隙流体参数频散 属性进行砂岩、泥页岩、碳酸盐岩和火成岩等各类岩石储层流体识别的方法。
【背景技术】
[0002] 获取高精度的储层流体识别结果是地球物理勘探的最终目标。随着勘探程度的加 深，我们所面临的地下条件也变得日益复杂，以地震资料为主体进行储层流体识别可以在 一定程度上增加勘探成功率，提高生产效率以及减少勘探开发成本，是现阶段油气勘探领 域的研究热点之一。
[0003] 地球物理勘探中所接收到的反射地震波是地下地层的综合响应，反映了地下储层 的物性、流体等发育情况。常规的流体识别方法是通过地下地层的介质弹性参数（如纵波 阻抗、拉梅参数、泊松比等）进行储层预测以及流体识别。基于地震资料的储层流体识别是 一项在岩石物理理论指导下将与孔隙流体有关的异常特性表征为流体因子，利用流体因子 实现介质孔隙流体类型判别的技术。20世纪七八十年代，利用"亮点"现象进行储层预测 的技术得到广泛应用。1987年，Smith与Gidlow率先提出了流体因子的概念，即利用纵横 波速度相对变化量的加权叠加判别储层含烃异常。Goodway等（1997)提出了 LMR技术，使 用拉梅常数和密度进行流体指示的方法。George (2003)提出了流体因子角和交会图角两 种流体因子概念。GaSSmann(1951)在一定的假设前提下，推导了表征双相介质弹性模量参 数的Gassmann方程。Russell等人（2003)在多孔弹性介质岩石物理理论的指导下，基于 Biot-Gassmann方程推导出了可以反映孔隙流体类型的p f参数，并于2006年进一步研究 了孔隙流体参数（Gassmann流体项f)，指出可以将f直接作为一项流体因子参与流体检测。 印兴耀等（2010)提出了包含Gassmann流体项的弹性阻抗方程，可以直接反演高精度的流 体项。这些方法仅仅只是利用了地震波的振幅信息，而接收的地震波中不仅包含了振幅信 息，还包含了地震波的频率以及相位信息。实际观测数据与岩石物理实验均证实，当地震波 穿过含烃储层时，在地震频带内会发生较为明显振幅频散现象，主要是因为介质弹性模量 在不同的频率响应下具有不同数值，从而振幅在不同的频率相应下也具有不同的数值。因 此，利用振幅随频率变化的信息有助于我们进一步明确储层流体的发育状况，对勘探开发 油气藏方面具有理论意义和实用价值，是储层流体识别技术发展的必然趋势。考虑到地震 波经过油气储集层后表现出吸收衰减、速度频散等异常现象，可以利用地震资料中所蕴含 的频率信息进行储层描述与流体识别。利用低频阴影识别以及优势频带识别储层流体是目 前利用与频率有关的属性进行储层描述的主要方法。Taner(1979)在通过复地震道分析提 取瞬时频率和瞬时振幅等属性，并在研究中发现了与储层相关的"低频阴影"现象。谱分解 方法是低频阴影检测的重要手段。Castagna(2003)通过瞬时谱分析，进而检测与储层相关 的低频阴影。陈学华等（2009,2011)利用黏滞型波动方程对饱含流体地质模型进行低频阴 影的数值模拟，发现它能刻画由于流体弥散性、黏滞性以及速度频散引起的反射同相轴时 移、相位畸变、主频降低和振幅衰减及低频阴影现象。张固澜等（2010)基于改进的广义S 变换检测与油气相关的低频阴影，提高了储层纵横向位置的准确度，直接指示油气的存在。 张波等（2011)利用时频连续小波变换，结合低频阴影对储层进行了含气性检测。但造成 "低频阴影"原因有很多，Ebrom(2004)总结了叠前和叠后地震资料中的可能造成"低频阴 影"的10种机理，可见利用低频阴影检测油气不具有普适性。Chen等（2008)利用谱分解 技术对大角度角道集的深部储层流体的频率响应的研究，发现在低频剖面中能明显区分油 水界面。Goloshubin (2000, 2002, 2006)讨论了储层流体饱和的低频效应，并展示了利用低 频信息进行流体识别的实例。陈学华等（2012)认为在不同角度叠加道集中，含流体地层地 震反射中不同频率成分存在差异，通过广义S变换进行谱分解，再利用低频分量构建瞬时 谱差异信息提取公式进而进行流体识别，与实际钻井结果相符。上述利用频率信息进行储 层流体识别的方法主要是定性的，要实现利用频率属性进行定量储层流体识别，最为关键 的问题是频散属性与地震反射特征之间的数学关系表示。C 〇〇per(1967)推导了线性粘弹 性介质界面处的反射与透射系数；Krebes(1984)和Nechtschein等人（1997)则推导了粘 弹性介质的反射与透射系数；Ursin(2002)推导了粘弹各向同性薄层介质的反射和透射系 数 ；3丨(1161'和031^;[0116(2007)分析了￥1'1粘弹介质中反射和透射特征；而1^11(2009)结合 中观White模型，利用数值模型的方法研究了频散界面处的法向入射振幅随频率的变化规 律，并将其分为三种类型，这对AVF(Amplitude Variation with Frequency)的研究提供了 理论指导，以上这些研究主要是以基于各种假设的理论分析为主，围绕实际资料实现频散 属性提取的难度较大，直到2009年Wilson根据Chapman岩石物理模型Smith与Gidlow两 项AV0反射系数近似公式看作与频率的函数，给出了纵、横波频散属性表达式，并利用了最 小二乘方法进行反演，定量地利用频散属性进行流体识别才得以实现。吴小羊（2010)、Sun Z D(2012)分别基于伪平滑Wigner-Ville分布的频谱分析技术和广义S变换技术实现了频 变AV0反演，得到纵横波速度的频散属性，得到较好的储层流体识别效果。Zhang S X(2011) 等推导了基于AV0梯度频散属性的频变AV0近似方程，并利用最小二乘方法进行了反演。
[0004] 虽然以上方法能够在一定程度上识别流体，但仍然存在流体识别的假象。不同的 弹性参数的频率响应特征也不相同，而速度频散属性并不是对储层流体敏感性最强的流体 因子，并且最小二乘反演方法缺乏稳定性。因此，在常规的AV0近似方程中加入频率信息， 可以更好地利用接收得到的资料，结合测井信息，研究储层流体识别方法，对减少流体识别 假象具有重要意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对实际生产中现存技术的不足，给出了一种基于孔隙流体参数 频变反演的储层流体识别方法，旨在岩石物理分析不同弹性参数的频散属性对储层流体的 敏感性，提出将对储层流体更为敏感的孔隙流体参数频散属性作为流体因子，从而推导基 于孔隙流体参数频散属性的频变反射系数近似方程，在贝叶斯反演理论指导下加入模型约 束，增强反演的稳定性，以达到提高储层流体识别精度、减少流体识别假象的问题。
[0006] 本发明的总体技术路线是利用地震岩石物理频散特征分析，从所有参数中选择频 散最为严重的弹性参数，反演其频散属性，进行相应的储层预测和流体识别。利用平面反射 方程，从孔隙流体参数AV0近似方程出发，考虑孔隙流体参数的频变特征，推导包含弹性参 数频散程度和频散程度随偏移距变化梯度的两个频散属性的地震波AV0近似频变反射特 征公式；利用角度叠加地震数据，分别进行小波多尺度分解，基于模型约束利用贝叶斯反演 方法直接反演孔隙流体参数的频散属性，用于储层预测和流体识别。其中：根据地震岩石 物理理论分析了在含流体相同情况下岩石不同弹性参数的频变特征，选取了频散最为严重 (对流体最为敏感）的弹性参数的频散属性用于储层预测和流体识别。考虑孔隙流体参数 的频变特征，从Russell孔隙流体参数近似公式出发，推导了包含弹性参数频散程度和频 散程度随偏移距变化梯度的两个频散属性的地震波AVO近似频变反射特征公式。
[0007] 基于孔隙流体参数频变反演的储层流体识别方法，包括：
[0008] (1)对叠前地震数据进行保幅、去噪及偏移处理，即将叠前CMP道集数据转化叠前 CRP道集数据；
[0009] (2)在对叠前地震数据进行保幅、去噪及偏移处理的基础上，进行分角度叠加得到 至少三个角度的分角度叠加地震资料，即根据叠前CRP道集提取至少三个角度叠加道集数 据；
[0010] (3)利用测井曲线计算孔隙流体参数以及剪切模量的伪井曲线，并建立孔隙流体 参数以及剪切模量模型，根据不同角度的叠加地震资料以及测井资料提取角度子波，对不 同角度的叠加地震资料进行小波多尺度分频处理，转化为不同主频的地震资料；
[0011] (4)结合不同频率不同角度的地震资料以及贝叶斯最大后验概率反演方法，进行 孔隙流体参数的频变属性反演；
[0012] (5)根据孔隙流体参数频变