CN102288993B - 基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换方法，包括：确定岩石物理模型；计算地质模型中泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式；模拟叠前地震数据，并计算砂岩饱和不同流体时叠前地震振幅随偏移距的变化AVO属性；建立砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程，并为油藏流体变化时叠前地震AVO属性变化范围分析提供图版；模拟实际油藏孔隙度与泥质含量关系，并实现对砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和图版的进一步约束；计算砂岩油藏的流体替换前实际油藏界面叠前地震AVO属性，进而计算砂岩油藏流体替换后实际油藏界面叠前地震AVO属性，完成基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换，提高AVO属性分析精度。

Description

基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换方法

技术领域

本发明涉及油气田地震油藏描述与监测方法，特别是关于一种基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换方法。

背景技术

流体替换常用于计算油藏流体变化前后岩石弹性参数变化，从而计算流体变化引起的地震响应，是进行地震油藏描述与监测研究的关键步骤。流体替换的目的是建立饱和水储层与含油气储层地震响应之间的关系。在时移地震研究中，基于流体替换与叠前地震模拟分析不同油藏流体变化引起的叠前地震AVO(Amplitude Versus Offset，振幅随偏移距的变化)属性差异，从而进行时移地震可行性分析与及其油藏饱和度与有效压力等参数计算。在油藏描述研究前，利用测井资料进行流体替换，并通过叠前地震数值模拟获取流体变化前后叠前地震响应，从而进行叠前地震AVO属性分析与优化。在实际油田条件下，流体替换是基于测井曲线和实验室岩芯测量数据建立的岩石物理关系利用Gassmann方程进行的。流体替换需要孔隙度、岩石基质、流体属性和泥质含量等数据信息，因此目前往往只能在有测井数据的油藏部分进行流体替换，这很大程度上限制了该技术的应用，尤其在海上油气田勘探时，由于缺少测井数据而无法进行或难以进行流体替换分析研究，对油藏描述与预测十分不利。

目前，流体替换研究存在的主要问题是：1、必须基于测井曲线进行流体替换研究，在没有测井曲线的位置就不能开展流体替换研究，应用范围受测井曲线限制；2、流体替换限于测井资料，只能提供测井位置油藏流体替换前后叠前地震AVO响应变化特征，不能为油藏特征，包括储层厚度、孔隙度和泥质含量等参数，变化后叠前地震响应变化特征提供有效信息。3、提供的流体替换前后叠前地震AVO属性响应特征完全依靠测井资料及其模拟叠前地震数据，与实际叠前地震资料AVO属性结合不密切。

发明内容

本发明实施例提供一种基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换方法，以实现基于叠前地震数据的流体替换，降低流体替换对测井数据的依赖，提高基于叠前地震AVO属性分析精度。

为了达到上述技术目的，本发明实施例提供了一种基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换方法，所述方法包括：

利用砂岩油藏的岩石物理实验室测量数据和测井数据及解释成果，确定实际油藏参数变化范围及描述砂岩油藏弹性参数特征的岩石物理模型；

利用所述砂岩油藏岩石物理模型与所述实际油藏参数变化范围，计算中间砂岩厚度可变的三层地质模型中泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式；

基于所述三层地质模型、泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式模拟叠前地震数据，并计算砂岩饱和不同流体时叠前地震振幅随偏移距的变化AVO属性；

利用所述砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性，建立砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程，并为油藏流体变化时叠前地震AVO属性变化范围分析提供图版；

基于所述砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和所述图版，采用Monte-Carlo方法模拟实际油藏孔隙度与泥质含量关系，并利用所述实际油藏孔隙度与泥质含量关系实现对砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和图版的进一步约束；

利用进一步约束的所述砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和所述叠前地震AVO属性计算方法，计算砂岩油藏的流体替换前实际油藏界面叠前地震AVO属性，进而计算砂岩油藏流体替换后实际油藏界面叠前地震AVO属性，利用进一步约束的所述图版分析所述砂岩油藏流体替换后实际油藏界面叠前地震AVO属性变化范围，完成基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换。

可选的，在本发明的一实施例中，所述利用砂岩油藏的岩石物理实验室测量数据和测井数据及解释成果，确定实际油藏参数变化范围及描述砂岩油藏弹性参数特征的岩石物理模型；包括：通过分析砂岩油藏岩石特征，利用所述岩石物理模型，确定油藏参数，并根据实际油藏有限的测井数据与岩心资料确定有效储层实际油藏参数变化范围；所述油藏参数包括孔隙度、泥质含量、油藏厚度。

可选的，在本发明的一实施例中，所述三层地质模型为建立的不同油藏结构与弹性参数变化的地质模型，可调整油藏厚度、纵波速度、横波速度与密度参数以及油藏盖层纵波速度、横波速度与密度参数。

可选的，在本发明的一实施例中，所述基于所述三层地质模型、泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式模拟叠前地震数据，并计算砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性，包括：利用所述三层地质模型、泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式，基于Zoeppritz方程计算P波入射时不同入射角度油藏界面地震反射系数，利用褶积理论与子波褶积获得模拟的叠前地震数据；基于所述模拟的叠前地震数据和Shuey方程，采用曲线拟合方式计算砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性。

可选的，在本发明的一实施例中，所述采用Monte-Carlo方法模拟实际油藏孔隙度与泥质含量关系，并利用所述实际油藏孔隙度与泥质含量关系实现对砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和图版的进一步约束，包括：利用有限的测井数据和岩石物理测量数据通过Monte-Carlo模拟方法描述孔隙度与泥质含量关系，减小变化范围内数据组合的任意性，从而实现对砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和图版的进一步约束。

上述技术方案具有如下有益效果：提供一种可以直接应用于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换方法，基于胶结砂岩油藏岩石物理模型，建立油藏流体替换前后叠前地震AVO属性关系，分析油藏厚度、孔隙度和泥质含量及其组合变化对属性关系的影响，利用蒙特卡洛Monte-Carlo模拟建立孔隙度与泥质含量关系，最终建立可直接应用于实际叠前地震AVO属性的流体替换拟合方程，从而实现基于叠前地震数据的流体替换，很大程度降低流体替换对测井数据的依赖，使流体替换成为更为强有力的工具，从而为油藏描述与监测提供更多有效的信息，提高基于叠前地震AVO属性分析精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换方法流程图；

图2为本发明实施例建立的地质模型示意图；

图3a-图3d为本发明实施例不同油藏厚度，储层泥质含量不变(0.10)，孔隙度变化(0.10-0.30)时饱和水储层与含气储层顶界面G_Wet与G_Gas交汇图；

图4a-图4d为本发明实施例不同油藏厚度，储层泥质含量不变(0.10)，孔隙度变化(0.10-0.30)时饱和水储层与含气储层顶界面R0_Wet与R0_Gas交汇图；

图5a-图5b为本发明实施例储层泥质含量不变(0.10)，孔隙度变化(0.10-0.30)时饱和水储层与含气储层顶界面G_Wet与G_Gas(左)、R0_Wet与R0_Gas(右)交汇图；

图6a-图6d为本发明实施例不同油藏厚度，储层孔隙度不变(0.25)，泥质含量变化(0.0-0.20)时饱和水储层与含气储层顶界面G_Wet与G_Gas交汇图；

图7a-图7d为本发明实施例不同油藏厚度，储层孔隙度不变(0.25)，泥质含量变化(0.0-0.20)时饱和水储层与含气储层顶界面R0_Wet与R0_Gas交汇图；

图8a-图8b为本发明实施例储层孔隙度不变(0.25)，泥质含量变化(0.0-0.20)时饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性G_Wet与G_Gas(左)、R0_Wet与R0_Gas(右)交汇图；

图9a-图9d为本发明实施例孔隙度变化(0.1-0.3)和泥质含量变化(0-0.2)同时变化与饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性差异G_Wet-G_Gas关系图版；

图10a-图10d为本发明实施例孔隙度变化(0.1-0.3)和泥质含量变化(0-0.2)同时变化与饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性差异R0_Wet-R0_Gas关系图版；

图11a-图11b为本发明实施例基于胶结砂岩油藏实际测井资料计算孔隙度与泥质含量交汇图；

图12a-图12d为本发明实施例不同油藏厚度，基于Monte-Carlo模拟数据计算得到饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性G_Wet与G_Gas交汇图；

图13a-图13d为本发明实施例不同油藏厚度，基于Monte-Carlo模拟数据计算得到饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性R0_Wet与R0_Gas交汇图；

图14a-图14b为本发明实施例基于Monte-Carlo模拟数据计算得到饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性G_Wet与G_Gas(左)、R0_Wet与R0_Gas(右)交汇图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明是在研究了油藏参数变化与油藏流体替换前后储层界面叠前地震AVO属性变化关系基础上提出的，是将基于砂岩油藏叠后地震数据的流体替换方法进一步扩展到叠前地震数据。发明的目的是使流体替换研究不再局限于测井数据，可以基于叠前地震资料直接进行流体替换，大大的扩大了流体替换应用范围，为基于叠前地震属性的油藏描述与监测提供更为广泛的分析数据。

如图1所示，为本发明实施例一种基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换方法流程图，包括：

101、利用砂岩油藏的岩石物理实验室测量数据和测井数据及解释成果，确定实际油藏参数变化范围及描述砂岩油藏弹性参数特征的岩石物理模型；

102、利用所述砂岩油藏岩石物理模型与所述实际油藏参数变化范围，计算中间砂岩厚度可变的三层地质模型中泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式；

103、基于所述三层地质模型、泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式模拟叠前地震数据，并计算砂岩饱和不同流体时叠前地震振幅随偏移距的变化AVO属性；

104、利用所述砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性，建立砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程，并为油藏流体变化时叠前地震AVO属性变化范围分析提供图版；

105、基于所述砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和所述图版，采用Monte-Carlo方法模拟实际油藏孔隙度与泥质含量关系，并利用所述实际油藏孔隙度与泥质含量关系实现对砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和图版的进一步约束；

106、利用进一步约束的所述砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和所述叠前地震AVO属性计算方法，计算砂岩油藏的流体替换前实际油藏界面叠前地震AVO属性，进而计算砂岩油藏流体替换后实际油藏界面叠前地震AVO属性，利用进一步约束的所述图版分析所述砂岩油藏流体替换后实际油藏界面叠前地震AVO属性变化范围，完成基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换。

本发明具体采取以下工作步骤来实现上述技术方案：砂岩油藏岩石物理模型建立与相关参数变化范围确定→地质模型建立→叠前地震数据模拟与AVO属性计算→油藏参数变化对流体替换前后叠前地震AVO属性交汇影响分析→基于Monte-Carlo方法模拟实际油藏孔隙度与泥质含量关系→流体替换前后油藏叠前地震AVO属性关系建立→基于实际叠前地震资料流体替换后叠前地震AVO属性计算。技术方案与工作步骤详细叙述如下：

1、砂岩油藏岩石物理模型建立与相关参数变化范围确定：通过分析砂岩油藏岩石特征，建立和确定适合描述研究目标储层砂岩的岩石物理模型及相关模型参数，能够对岩石孔隙度变化、泥质含量变化以及有效压力和流体参数等变化对油藏纵、横波速度以及密度的影响进行定量描述，并根据实际油藏有限的测井数据与岩心资料确定有效储层相关参数变化范围，如孔隙度和泥质含量变化范围以及流体替换前后流体变化情况，为分析储层参数变化范围内油藏叠前地震数据振幅关系奠定基础。

砂岩储层利用胶结砂岩模型进行描述。胶结砂岩模型基于Hashin-Shtrikman的上边界推导得到，可以计算胶结砂岩干岩石有效体积模量(K_eff)和剪切模型(G_eff)。岩石物理模型方程如方程(1)和(2)所示：

$K_{\mathrm{eff}}={[\frac{\mathrm{\φ}/{\mathrm{\φ}}_0}{K_{\mathrm{HM}}+\frac{4}{3}G}+\frac{1-\mathrm{\φ}/{\mathrm{\φ}}_0}{K+\frac{4}{3}G}]}^{-1}-\frac{4}{3}G---\left(1\right)$

$\begin{array}{c}{G}_{\mathrm{eff}}={\left[\right[\frac{\mathrm{\φ}/{\mathrm{\φ}}_0}{G_{\mathrm{HM}}+\frac{G}{6}\left(\frac{9K+8G}{K+2G}\right)}]+[\frac{1-\mathrm{\φ}/{\mathrm{\φ}}_0}{G+\frac{G}{6}\left(\frac{9K+8G}{K+2G}\right)}\left]\right]}^{-1}\\ -\frac{G}{6}\left(\frac{9K+8G}{K+2G}\right)\end{array}---\left(2\right)$

方程中φ和φ₀为岩石孔隙度和临界孔隙度，K和G为岩石基质体积模和剪切模量，K_HM和G_HM为一定有效压力下随机排列同规格球堆体积模量与剪切模量，可以利用Hertz-Mindlin接触理论模型计算。岩石饱和不同流体时体积模量与剪切模量采用Gassmann方程进行计算，如方程(3)和(4)所示。

$K_{\mathrm{Wet}}=K_s\frac{\mathrm{\φ}{K}_{\mathrm{Dry}}-(1+\mathrm{\φ})K_f{K}_{\mathrm{Dry}}/K_s+K_f}{(1-\mathrm{\φ})K_f+\mathrm{\φ}{K}_s-K_f{K}_{\mathrm{Dry}}/K_s}---\left(3\right)$

G_Wet＝G_Dry                      (4)

方程中，K_Wet、K_S、K_Dry和K_f分别为饱和流体岩石体积模量、岩石基质、干岩石和孔隙流体体积模量，G_Wet和G_Dry分别为饱和流体岩石和干岩石剪切模量。砂岩储层骨架由石英与粘土组成，泥质含量(C)变化范围为0.0-0.20，孔隙度(φ)变化范围0.0-0.30，孔隙流体为含水饱和度为1.0和含水饱和度0.40、含气饱和度0.60两种情况。为了消除计算过程中地震子波频率对试验结果的影响，地震数值模拟过程中用地震子波波长(λ)描述砂岩储层厚度，储层厚度变化范围为1/2λ_1/16λ。

2、地质模型建立：建立适合表征实际油藏特征变化的地质模型，建立地质模型能按要求任意调整油藏厚度、纵波速度、横波速度与密度等参数以及油藏盖层纵波速度、横波速度与密度等参数，从而实现实际油藏条件下可能油藏结构与油藏弹性参数的有效表征，为不同油藏结构与弹性参数变化时叠前地震数据模拟与油藏界面AVO属性计算提供有效输入模型数据。

为此建立三层地质模型，如图2所示，为本发明实施例建立的地质模型示意图，顶层与底层为饱和水泥岩层，简称泥岩，研究过程中油藏参数保持不变。中间层为砂岩储层，研究过程中其厚度、孔隙度和泥质含量及其组合发生变化。

3、叠前地震数据模拟与AVO属性计算：利用建立的不同油藏结构与弹性参数变化的地质模型，基于Zoeppritz方程计算P波入射时不同入射角度地震反射系数，利用褶积理论与子波褶积模拟叠前地震数据，并基于模拟的叠前地震数据和Shuey方程采用曲线拟合方式计算叠前地震AVO属性，为油藏参数变化对流体替换前后叠前地震AVO属性交汇影响分析提供数据。叠前地震模拟实现子波频率与油藏厚度的匹配，从而消除子波频率对建立的流体替换前后叠前地震AVO属性关系的影响。为了分析饱和水储层与含油气储层叠前地震响应之间关系，基于砂岩储层岩石物理模型进行叠前地震数据正演模拟与AVO属性计算，并通过数据交汇分析储层流体替换前后AVO属性变化特征，从而建立其联系。

叠前地震正演模拟时利用方程(5)所示Zoeppritz方程计算不同入射角度反射系数，并与子波褶积得到叠前地震数据。

式中，A₁、B₁、B₂和B₂分别表示入射波振幅、反射纵波振幅、反射横波振幅、透射纵波振幅和透射横波振幅。α₁，β₁和ρ₁分别表示盖层(上层)纵、横波速度与密度，α₂，β₂和ρ₂分别表示底层(下层)纵、横波速度与密度；

ψ₁、和ψ₂分别表示入射角、纵波反射角、横波反射角、纵波透射角和横波透射角。实际AVO技术应用中通常基于地震资料利用如方程(6)所示Shuey近似公式计算AVO属性斜率与梯度，并利用AVO属性斜率与梯度进行油藏预测与描述。因此，利用叠前地震模拟结果计算AVO属性截距(R0)与梯度(G)，建立储层流体替换前后叠前地震AVO属性变化关系，从而实现基于叠前地震数据流体替换。

R(θ)＝R0+G sin²θ                (6)

4、油藏参数变化对流体替换前后叠前地震AVO属性交汇影响分析：基于建立岩石物理模型和地质模型，在确定的油藏参数变化范围内模拟单一油藏参数，如油藏厚度、孔隙度和泥质含量，及组合变化，如油藏厚度与孔隙度同时变化、孔隙度与泥质含量同时变化时的叠前地震数据，并计算其叠前地震AVO属性，交汇分析流体替换前后叠前地震AVO属性关系变化，并通过数据拟合，建立不同油藏参数变化条件下，流体替换前后叠前地震AVO属性关系方程。

实际油藏条件下，油藏的厚度、孔隙度和泥质含量都随储层沉积环境变化而变化，并且这些参数在没有测井资料条件下是不能直接从地震资料中获取的。为了更好分析研究的问题，在数值试验过程中，先假定其它参数不变，而逐一分析单一因素变化时饱和水储层顶界面地震AVO属性截距(R0_Wet)、梯度(G_Wet)与含气储层顶界面地震AVO属性截距(R0_Gas)、梯度(G_Gas)的关系，再进行多参数变化组合分析。首先假定油藏泥质含量保持不变为0.10，而孔隙度变化范围为0.10-0.30。计算不同储层厚度(1/2λ、1/4λ、1/8λ和1/16λ)条件下，G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间的关系，计算结果分别如图3a-图3d和图4a-图4d所示。数值计算结果表明，泥质含量不变而孔隙度变化时不同储层厚度条件下G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间都呈现很好的线性关系，如式(7)和式(8)所示。

G_Gas＝0.9670G_Wet-0.0524，λ/2；G_Gas＝0.9919G_Wet-0.0628λ/4；

G_Gas＝0.9073G_Wet-0.0713，λ/8；G_Gas＝0.8388G_Wet-0.0293，λ/16.       (7)

R0_Gas＝1.2087R0_Wet-0.0595，λ/2；R0_Gas＝1.1929R0_Wet-0.0778λ/4；

R0_Gas＝1.4394R0_Wet-0.0674，λ/8；R0_Gas＝1.5604R0_Wet-0.0249，λ/16.   (8)

图3a-图3d为本发明实施例不同油藏厚度，储层泥质含量不变(0.10)，孔隙度变化(0.10-0.30)时饱和水储层与含气储层顶界面G_Wet与G_Gas交汇图。自左至右自上至下分别对应储层厚度为1/2、1/4、1/8和1/16波长，颜色代表孔隙度变化。

图4a-图4d为本发明实施例不同油藏厚度，储层泥质含量不变(0.10)，孔隙度变化(0.10-0.30)时饱和水储层与含气储层顶界面R0_Wet与R0_Gas交汇图。自左至右自上至下分别对应储层厚度为1/2、1/4、1/8和1/16波长，颜色代表孔隙度变化。

为了消除厚度影响，将图3a-图3d和图4a-图4d中不同砂岩厚度G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas交汇图分别叠合得到如图5a-图5b所示结果，G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas呈现很好的线性关系，拟合的线性方程如式(9)和式(10)所示。因此在考虑储层厚度和孔隙度变化而泥质含量不变条件下，利用G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间线性方程可以实现基于叠前地震数据的流体替换。

G_Gas＝1.0316G_Wet-0.0361；λ/2，λ/4，λ/8λ/16.           (9)

R0_Gas＝11391R0_Wet-0.0480；λ/2，λ/4，λ/8λ/16.          (10)

图5a-图5b为本发明实施例储层泥质含量不变(0.10)，孔隙度变化(0.10-0.30)时饱和水储层与含气储层顶界面G_Wet与G_Gas(左)、R0_Wet与R0_Gas(右)交汇图，图3a-图3d和图4a-图4d中所有油藏厚度的分别叠合。

接下来假定油藏孔隙度保持不变为0.25，而泥质含量变化范围为0.0-0.20。计算不同储层厚度(1/2λ、1/4λ、1/8λ和1/16λ)条件下，G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间的关系，计算结果分别如图6a-图6d与图7a-图7d所示。数值计算结果表明，孔隙度不变而泥质含量变化时不同储层厚度条件下G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间都呈现很好的线性关系，如式(11)和式(12)所示。与图3a-图3d、图4a-图4d相比，泥质含量变化对G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas关系的影响相对于孔隙度变化影响要小的多。

G_Gas＝1.0048G_Wet-0.0480，λ/2；G_Gas＝1.0258G_Wet-0.0563λ/4；

G_Gas＝1.0026G_Wet-0.0622，λ/8；G_Gas＝0.9554G_Wet-0.0258，λ/16.       (11)

R0_Gas＝1.2047R0_Wet-0.0583，λ/2；R0_Gas＝1.1213R0_Wet-0.0775λ/4；

R0_Gas＝1.4519R0_Wet-0.0657，λ/8；R0_Gas＝1.5983R0_Wet-0.0238，λ/16.   (12)

图6a-图6d为本发明实施例不同油藏厚度，储层孔隙度不变(0.25)，泥质含量变化(0.0-0.20)时饱和水储层与含气储层顶界面G_Wet与G_Gas交汇图。自左至右自上至下分别对应储层厚度为1/2、1/4、1/8和1/16波长，颜色代表孔隙度变化。

图7a-图7d为本发明实施例不同油藏厚度，储层孔隙度不变(0.25)，泥质含量变化(0.0-0.20)时饱和水储层与含气储层顶界面R0_Wet与R0_Gas交汇图。自左至右自上至下分别对应储层厚度为1/2、1/4、1/8和1/16波长，颜色代表孔隙度变化。

同样，为了消除厚度影响，将图6a-图6d和图7a-图7d中不同砂岩厚度G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas交汇图分别叠合得到如图8a-图8b所示结果，两者呈现较好的线性关系，拟合的线性方程分别如式(13)和式(14)。因此储层厚度和泥质含量变化而孔隙度不变条件下，利用G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间线性方程可以实现基于叠前地震数据的流体替换。

G_Gas＝1.1471G_Wet-0.0287；λ/2，λ/4，λ/8λ/16.        (13)

R0_Gas＝0.8990R0_Wet-0.0510；λ/2，λ/4，λ/8λ/16.      (14)

图8a-图8b为本发明实施例储层孔隙度不变(0.25)，泥质含量变化(0.0-0.20)时饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性G_Wet与G_Gas(左)、R0_Wet与R0_Gas(右)交汇图，图6a-图6d与图7a-图7d中所有油藏厚度的分别叠合。

在孔隙度、泥质含量和厚度同时变化时，可以建立三者同时变化时流体替换前后地震振幅变化差异关系图版，利用该图版可以分析孔隙度和泥质含量在一定变化范围时振幅差异变化范围。

图9a-图9d为本发明实施例孔隙度变化(0.1-0.3)和泥质含量变化(0-0.2)同时变化与饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性差异G_Wet-G_Gas关系图版，图10a-图10d为本发明实施例孔隙度变化(0.1-0.3)和泥质含量变化(0-0.2)同时变化与饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性差异R0_Wet-R0_Gas关系图版。

5、基于Monte-Carlo方法模拟实际油藏孔隙度与泥质含量关系：粘土矿物的出现会填充砂岩的有效孔隙，从而使砂岩的有效孔隙降低，因此不同孔隙度岩石有相对变化的泥质含量变化范围。针对研究砂岩储层，利用有限的测井资料曲线和岩心数据为输入，利用Monte-Carlo方法模拟孔隙度与泥质含量变化，从而获得足够的孔隙度与泥质含量对应关系数据。为实际储层流体替换前后油藏界面叠前地震AVO属性关系建立提供基础输入数据。

实际油藏条件下，储层的厚度、孔隙度和泥质含量都随储层沉积环境变化而变化，并且这些参数在没有测井资料条件下都不能直接从地震资料中获取的。为了建立储层的厚度、孔隙度和泥质含量同时变化时G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间函数关系，一种方案考虑到油藏泥质含量变化对G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas关系影响较小，可以忽略泥质含量变化对两者关系的影响，直接采用孔隙度变化条件下G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas拟合方程进行基于叠前地震数据的流体替换研究，但这会在一定程度上影响地震流体替换的精度。另一种方案是在实际油田资料处理时，基于针对研究储层的有限测井数据利用Monte-Carlo模拟建立孔隙度与泥质含量之间的关系，该方案物理意义明确，粘土矿物通常充填砂岩储层有效孔隙，因此泥质含量越高砂岩储层孔隙度越低。图11a显示基于实际油田胶结砂岩油藏目标层段实际测井资料得到孔隙度与泥质含量交汇图。数据交汇分析表明，随着储层砂岩孔隙度的降低，储层泥质含量逐渐升高。图11b显示了利用Monte-Carlo模拟方法建立的针对研究砂岩储层的孔隙度与泥质含量关系图。

图11a-图11b为本发明实施例基于胶结砂岩油藏实际测井资料计算孔隙度与泥质含量交汇图。图11a Monte-Carlo模拟前研究储层测井曲线孔隙度与泥质含量交汇图；图11bMonte-Carlo模拟得到的研究储层孔隙度与泥质含量交汇图。

6、流体替换前后油藏界面叠前地震AVO属性关系建立：基于建立岩石物理模型、地质模型和基于Monte-Carlo方法模拟的实际油藏孔隙度与泥质含量关系，模拟叠前地震数据，并基于模拟叠前地震数据计算AVO属性。将不同厚度油藏流体替换前后叠前地震AVO属性分析进行交汇分析与数据拟合，分别建立实际油藏条件下流体替换前后叠前地震AVO属性关系方程，为基于实际地震资料流体替换后叠前地震AVO属性计算提供计算准则。

通过Monte-Carlo模拟方法得到油藏孔隙度与泥质含量对应关系后，用模拟数据建立储层的厚度、孔隙度和泥质含量同时变化时G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间的函数关系。计算不同储层厚度(1/2λ、1/4λ、1/8λ和1/16λ)条件下，G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间的关系，计算结果如图12a-图12d和图13a-图13d所示。数值计算结果表明，储层孔隙度和泥质含量同时变化时不同储层厚度条件下G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间都呈现很好的线性关系，同样，为了消除厚度影响，将图12a-图12d和图13a-图13d中不同砂岩厚度G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas交汇图分别叠合得到如图14a-图14b所示结果，G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas呈现很好的线性关系，拟合的线性方程如式(15)和式(16)所示。因此在储层厚度、孔隙度和泥质含量同时变化条件下，利用方程(15)和式(16)所示G_Wet与G_Gas、R0_Wet与R0_Gas之间线性方程可以实现基于叠前地震数据的流体替换，获得油藏流体变化前后的叠前地震属性关系。

G_Gas＝1.0833G_Wet-0.0105；λ/2，λ/4，λ/8λ/16.        (15)

R0_Gas＝0.8645R0_Wet-0.0052；λ/2，λ/4，λ/8λ/16.      (16)

图12a-图12d为本发明实施例不同油藏厚度，基于Monte-Carlo模拟数据计算得到饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性G_Wet与G_Gas交汇图。自左至右自上至下分别对应储层厚度为1/2、1/4、1/8和1/16波长，颜色代表孔隙度。

图13a-图13d为本发明实施例不同油藏厚度，基于Monte-Carlo模拟数据计算得到饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性R0_Wet与R0_Gas交汇图。自左至右自上至下分别对应储层厚度为1/2、1/4、1/8和1/16波长，颜色代表孔隙度。

图14a-图14b为本发明实施例基于Monte-Carlo模拟数据计算得到饱和水储层与含气储层顶界面AVO属性G_Wet与G_Gas(左)、R0_Wet与R0_Gas(右)交汇图，图12a-图12d和图13a-图13d中所有油藏厚度的分别叠合。

7、基于实际地震资料流体替换后叠前地震AVO属性计算：针对研究的油藏层段，基于模拟的叠前地震数据均方根振幅，对实际叠前地震数据振幅进行整体校正处理，并基于整体校正处理后的油藏实际叠前地震数据计算流体替换前地震AVO属性。以流体替换前地震AVO属性作为输入，利用建立的实际油藏条件下流体替换前后叠前地震AVO属性关系方程计算流体替换后实际油藏界面叠前地震AVO属性，完成基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、流体替换研究不再局限于测井数据，可以基于叠前地震资料直接进行流体替换，大大的扩大了流体替换应用范围，为基于叠前地震属性的油藏描述与监测提供更为广泛的分析数据；2、基于叠前地震数据进行流体替换只需设定储层流体变化情况与叠前地震数据，不需要储层厚度、孔隙度和泥质含量等其他参数变化信息，应用方便。3、基于Monte-Carlo方法模拟孔隙度与泥质含量关系，利用有限资料建立两者对应关系，从而可以充分该关系有效流体替换前后叠前地震AVO属性关系方程精度。4、提供的流体替换前后叠前地震AVO属性响应特征不完全依靠测井资料及其模拟地震数据，而与实际叠前地震资料密切结合，数据可靠性更高。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换方法，其特征在于，所述方法包括：

利用砂岩油藏的岩石物理实验室测量数据和测井数据及解释成果，确定实际油藏参数变化范围及描述砂岩油藏弹性参数特征的岩石物理模型；

利用所述砂岩油藏岩石物理模型与所述实际油藏参数变化范围，计算中间砂岩厚度可变的三层地质模型中泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式；

基于所述三层地质模型、泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式模拟叠前地震数据，并计算砂岩饱和不同流体时叠前地震振幅随偏移距的变化AVO属性；

利用所述砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性，建立砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程，并为油藏流体变化时叠前地震AVO属性变化范围分析提供图版；

基于所述砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和所述图版，采用Monte-Carlo方法模拟实际油藏孔隙度与泥质含量关系，并利用所述实际油藏孔隙度与泥质含量关系实现对砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和图版的进一步约束；

利用进一步约束的所述砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和叠前地震AVO属性计算方法，计算砂岩油藏的流体替换前实际油藏界面叠前地震AVO属性，进而计算砂岩油藏流体替换后实际油藏界面叠前地震AVO属性，利用进一步约束的所述图版分析所述砂岩油藏流体替换后实际油藏界面叠前地震AVO属性变化范围，完成基于砂岩油藏叠前地震数据的流体替换。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述利用砂岩油藏的岩石物理实验室测量数据和测井数据及解释成果，确定实际油藏参数变化范围及描述砂岩油藏弹性参数特征的岩石物理模型；包括：

通过分析砂岩油藏岩石特征，利用所述岩石物理模型，确定油藏参数，并根据实际油藏有限的测井数据与岩心资料确定有效储层实际油藏参数变化范围；所述油藏参数包括孔隙度、泥质含量、油藏厚度。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述三层地质模型为建立的不同油藏结构与弹性参数变化的地质模型，可调整油藏厚度、纵波速度、横波速度与密度参数以及油藏盖层纵波速度、横波速度与密度参数。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述基于所述三层地质模型、泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式模拟叠前地震数据，并计算砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性，包括：

利用所述三层地质模型、泥岩与砂岩可能弹性参数及其组合方式，基于Zoeppritz方程计算P波入射时不同入射角度油藏界面地震反射系数，利用褶积理论与子波褶积获得模拟的叠前地震数据；基于所述模拟的叠前地震数据和Shuey方程，采用曲线拟合方式计算砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述采用Monte-Carlo方法模拟实际油藏孔隙度与泥质含量关系，并利用所述实际油藏孔隙度与泥质含量关系实现对砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和图版的进一步约束，包括：

利用有限的测井数据和岩石物理测量数据通过Monte-Carlo模拟方法描述孔隙度与泥质含量关系，减小变化范围内数据组合的任意性，从而实现对砂岩饱和不同流体时叠前地震AVO属性关系方程和图版的进一步约束。

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