一种叠前地震储层岩性参数的反演方法与流程

本发明涉及地震油气勘探、开发领域，特别涉及一种叠前地震岩性参数的反演方法。

背景技术：

AVO(Amplitude Versus Offset，振幅随偏移距的变化)技术用于研究地震反射振幅随炮点与检波器之间的距离即炮检距(或入射角)的变化特征来探讨反射系数响应随炮检距(或入射角)的变化，进而确定反射界面上覆、下伏介质的岩性特征及物性参数。油气勘探开发技术人员借助AVO技术可以更好地评估油气藏储层的岩石属性。

与叠后地震含油气信息相比，由于叠前地震振幅包含了丰富的地层岩性与油气信息，经过许多研究者技术攻关，近几十年AVO技术得到了迅速的发展。在地震波Zoeppritz方程的基础上，发展了许多应用简便的AVO的近似表达式，如Aki和Rechards(1980)、Shuey(1985)、Bortfeid(1987)、Mallick(1993)近似表达式等，极大地推动了AVO技术的应用。但是由于影响岩石物性(如速度、泊淞比)变化的因素较多，再加上地震子波分辨率的影响，造成AVO储层预测技术存在多解性。为了提高储层的描述精度，虽然发展了井震约束的各种叠前储层参数反演技术，但应用条件苛刻，计算成本很高，应用受到限制。简便、有效的应用AVO叠前地震属性进行岩性与含油气检测技术有待进一步研究发展。

虽然叠前AVO属性参数很多，它们对储层岩性和含油气性的敏感性各不相同，但在AVO属性分析中最常用的是Shuey的表达式，即AVO截距P和梯度G属性。截距P表示反射界面两侧的P波阻抗变化的响应，而斜率G表示振幅随入射角(或炮检距)的变化率，它是岩层弹性参数的综合反映，包含了反射界面两侧的横波速度、纵波速度和密度变化的信息，是岩性识别的敏感参数。

然而，上述AVO技术存在地震识别岩性的精度低，油气勘探开发的风险高的问题。因此，有必要针对该技术进行改进，以提高地震识别岩性的精度，降低油气勘探开发的风险。

技术实现要素：

目前在实际生产科研中被广泛应用地震地层纵波反射系数R(θ)是Shuey的AVO二项近似式：R(θ)＝P+Gsin²θ，其中，θ是地震纵波的入射角，P是地震AVO的截距属性， G是地震AVO的梯度属性。

本发明针对AVO截距属性P对应储层岩性参数为纵波阻抗AI＝V_Pρ(其中，AI表示纵波的声波阻抗，V_p是储层的纵波速度，ρ为储层的密度)，而提出了对应梯度G属性的储层岩性参数梯度阻抗的反演技术，储层的地震梯度阻抗是AVO技术和叠前弹性参数反演技术的继承和发展，可以提高地震识别岩性的精度，降低油气勘探开发的风险。

因此，本发明之一提供了一种叠前地震储层岩性参数的反演方法，其包括地震梯度阻抗储层岩性参数反演。

在一个具体实施例中，所述地震梯度阻抗储层岩性参数反演为梯度阻抗的构造函数，且所述梯度阻抗函数中包括储层的S波(横波)速度、P波(纵波)速度和密度的信息。

在一个具体实施例中，所述构造函数为其中，GI为梯度阻抗，V_p是储层的P波速度，V_s是储层的S波速度，ρ为储层的密度，并且

在一个具体实施例中，依据储层的声波阻抗的值域对所述梯度阻抗GI进行标准化。其目的是使储层的梯度阻抗与P波阻抗具有相同的值域。

在一个具体实施例中，对井储层的梯度阻抗的岩性识别进行统计分析，然后对所述井储层的梯度阻抗进行频谱分析，根据井储层的梯度阻抗的频谱和井附近储层的叠前地震梯度属性数据的频谱加权，求取算子O的频谱，使算子O的频谱具有井梯度阻抗的低频信息、高频信息及地震梯度的主要频谱信息；而后再将求得的算子O应用于叠前地震属性的梯度数据体，通过公式Z＝O*S可得到叠前地震属性的梯度阻抗；其中，Z表示储层岩性参数梯度阻抗，O表示褶积算子，*为褶积算子符号，S表示叠前地震属性梯度数据体的地震道。

其中，低频信息是指总能量低于地震波总能量10％的低频成分的地震能量。地震低频也是一个相对概念，不同的地震数据体的低频成分不同。

高频信息是指总能量低于地震波总能量10％的高频成分的地震能量。地震高频也是一个相对概念，不同的地震数据体的高频成分不同。

地震梯度的主要频谱信息是指以地震主频为中心频带内的地震能量大于80％地震总能量的地震频率成分。其中的地震主频是指在地震频谱分析中频谱分析曲线最大值所对应的峰值频率。

本发明之二提供了一种如上所述的方法在预测储层发育中的应用。

本发明之三提供了一种使用如上所述的方法预测储层发育的方法，其包括如下步骤：

(1)测定井储层的V_p、V_s和ρ，然后根据测定的所述的V_p、V_s和ρ构建井储层梯度阻抗GI曲线，其中，V_p是储层的P波速度，V_s是储层的S波速度，ρ为储层的密度，GI为梯度阻抗；

(2)针对井储层进行梯度阻抗GI的岩性识别敏感性分析；

(3)井储层的梯度阻抗数据在对数域的振幅频率交汇分析；

(4)线性拟合梯度阻抗谱与频率的关系式L＝F^α，其中L表示储层的梯度阻抗，F表示频率，α为梯度阻抗关于变量频率F变化的衰减系数；

(5)联合应用井储层梯度阻抗数据的频谱L和井附近储层地震梯度的频谱加权平均，作为储层梯度阻抗的平均频谱，计算反演算子O的频谱；

(6)将(5)求得的算子O的频谱进行-90°相移，最终形成一个时间域的反演算子O，然后进行地震梯度体褶积运算得到梯度阻抗反演；

(7)在井震标定和层位解释的基础上，求取储层层间的梯度阻抗均方根值的平面分布图，根据储层的岩性特征预测储层发育有利区。

其中，步骤(5)中的L与上述O的不同之处在于：算子O的频谱具有L的低频和高频信息，同时保留了地震梯度的有效频宽和地震梯度包含的主要频谱信息。

在预测储层发育的一个具体实施例中，且并且

在预测储层发育的一个具体实施例中，步骤(6)中的井储层梯度阻抗数据的频谱L和井附近储层地震梯度的频谱均应用傅里叶变换得到。

本发明提出的一种叠前地震储层岩性参数的反演方法，是井储层岩性信息约束的叠前地震梯度属性的拓广算法，通过井储层岩性信息与地震梯度属性有效融合，构建出一种具有储层岩性指示敏感的参数，提高了地震识别储层岩性的精度。该技术涉及参数少，计算成本低，应用简便，能够较好地识别砂体，适用于地震品质较好、AVO技术有效的油气田的勘探开发。

该技术方法试验性地在西非海上某油田开发中，发现因其优化了油田开发方案，因而能够取得很好的应用效果，取得良好的经济效益，例如增加了可采原油550万桶，其产生的经济效益可达35亿多人民币，因而具有极大的应用前景。

附图说明

图1为某油田S井储层的梯度阻抗曲线、测井伽马曲线、P波阻抗曲线(灰色为砂岩)。其中，图1-A为梯度阻抗曲线(GI曲线)；图1-B为测井伽马曲线；图1-C为P波阻抗曲线(AI曲线)。

图2为某油田S井的P波阻抗、梯度阻抗岩性统计直方图(粗黑线为砂岩，细黑线为泥岩)。图2-A为P波阻抗的岩性统计直方图；图2-B为梯度阻抗的岩性统计直方图。

图3为某油田S井储层的梯度阻抗的对数域频谱分析。

图4为求得的算子时间响应特征(左图)及算子的频谱特征(右图)。

图5为过井(测井伽马曲线)的地震反射剖面(白色表示低值，黑色表示高值)。

图6为求得与图5对应的过井(测井伽马曲线)梯度阻抗岩性剖面(白色表示砂岩，黑色表示泥岩)。

图7为根据地震振幅求得目标的砂体平面分布图(白色表示砂体发育区)。

图8为根据梯度阻抗体求得目标的砂体平面分布图(白色表示砂体发育区)。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术实施步骤方案，下面结合具体应用情况，并以附图形式作简单介绍。在没有特别说明的情况下，本发明中采用的方法均为本领域常规的技术方法，涉及有国际标准、国标的方法，优选为国标中采用的方法，特别优选为国际标准中采用的方法。

实施例

实例概况：西非海上某油田实施三维地震后，岩石物理基础研究表明地震P波阻抗不能有效地区分砂泥岩。而后在井的储层弹性参数分析的基础上，开展了叠前AVO属性岩性识别和含油气检测研究。研究区面积200km²，水深1200-1500m，油藏埋深2200-3200m，主要目标层系为深海环境形成的第三系渐新统浊积砂岩，主要延伸方向呈近南北向。根据研究目标提高砂岩预测精度的需要，开展了相关技术的研究和应用，具体实施如下：

(1)构建关键井储层的P波阻抗曲线和梯度阻抗GI曲线，其中，P波阻抗曲线的构建属本领域的技术人员的常规技术。GI为梯度阻抗，V_p是储层的P波速度，V_s是储层的S波速度，ρ为储层的密度，并且如图1。

(2)对关键井储层的岩石物理弹性参数岩性统计分析，确定梯度阻抗参数的有效性如图2。

(3)根据关键井储层的梯度阻抗曲线的对数域频谱分析，拟合梯度阻抗的频谱曲线关系L＝F^α，其中L表示储层的梯度阻抗，F表示频率，α为梯度阻抗关于变量频率F变化的衰减系数。如图3。

(4)根据关键井储层的梯度阻抗频谱L及井附近储层的地震道频谱，计算褶积算子O的频谱。

(5)联合应用井储层梯度阻抗数据的频谱L和井附近储层地震梯度的频谱加权平均，作为储层梯度阻抗的平均频谱，计算时间域的褶积算子O，如图4。

(6)求得的反演算子O的频谱进行-90°相移，最终形成一个时间域的反演算子O，然后与地震梯度体褶积运算得到梯度阻抗体。即将求得的褶积算子O应用于叠前地震属性的梯度数据体，即可得到梯度阻抗的岩性识别体。图6是过井的梯度阻抗岩性剖面。

(7)在井震标定和层位解释的基础上，求取储层层间的梯度阻抗均方根值的平面分 布图，根据储层的岩性特征预测储层发育有利区。也就是说，提取目标层的梯度阻抗体的振幅均方根平面分布图，根据储层岩性特征确定储层砂体有利区，如图8。

针对研究目标，图1展示了该油田S井储层的梯度阻抗曲线、测井伽马曲线(用作储层的岩性标定)、P波阻抗曲线响应特征，图中灰色表示砂岩，通过图1-A、1-B、1-C的对比知，图1-A梯度阻抗、1-B伽马曲线有很好的相关性，而图1-B伽马曲线、1-C的P波阻抗相关性差，说明了储层的梯度阻抗识别岩性的有效性；图2是针对储层的岩性参数统计分析对比图，粗线表示泥岩，细线表示砂岩，研究表明P波阻抗不能有效区分岩性，而梯度阻抗参数提高岩性识别能力，能够有效地区分砂泥岩；图3为该油田关键井S的储层梯度阻抗对数域频谱分析，具有储层的低、高频率成分，其低频充分可以弥补地震数据缺失的低频信息。图4是根据井储层的岩性信息与地震的频谱信息求得的褶积算子。图5是过井的地震反射剖面(白色表示低值，黑色表示高值)，只根据振幅反射量值不能确定储层砂岩发育区；图6是对应图5反演得到的梯度阻抗岩性剖面(白色表示砂岩发育，黑色表示泥岩发育)，其中井曲线是测井伽马曲线，用作标定储层的岩性；从图6中可以清晰看到地震梯度阻抗识别砂岩的能力有明显的提高。图7是根据地震振幅求得目标的砂体平面分布图(白色表示砂体)，砂体呈近南北向特征展布，图8是根据反演梯度阻抗数据体求得目标的砂体平面分布图(白色表示砂体)，与图7相比，尤其是工区的北部，叠前地震岩性参数识别的浊积砂体的分辨率更加清晰，更加符合地质体的沉积规律。依据研究成果优化了油田的开发方案，降低了油气开发的风险，取得了良好的经济效益。