CN110297264B - 一种低渗气藏薄储层甜点地震预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其包括以下步骤：(1)对叠前AVO梯度属性进行计算；(2)对叠后频率斜率属性进行计算；(3)计算权重系数；(4)对薄储层甜点属性进行计算。本发明不仅克服了常规地震属性分析方法预测多解性强的难题，而且较好表征了含气薄储层所特有的地震响应特征，经实钻验证具有较高的符合率，实现了薄储层甜点的高精度预测。
Description
技术领域
本发明属于油气勘探开发领域，特别涉及低渗气藏薄储层甜点地震预测方法。
背景技术
致密低渗天然气资源量占我国天然气总资源量的40％左右,现阶段此类气藏存在着储量较大但可动用程度较低的难题。而对低渗气藏中相对优质储层甜点的预测与刻画是增加此类气藏开发效益的重要工作。其中，储层“甜点”的概念由美国地质调查局于2000年首次提出，定义为可以持续提供30年产量的致密砂岩气区块。通常大多数学者认为“甜点”是致密砂岩气藏内部孔渗物性相对发育处的天然气富集区带，具有一定厚度和范围，且能够提供较高工业产能的优质储层发育区。
地球物理学界目前针对不同类型的油气藏研究了多种“甜点”预测方法，现有公开发表的文章主要集中在厚层储层“甜点”的地震响应机理、叠前及叠后地震多属性融合“甜点”预测等相关研究工作。通过调研发现，目前对于厚层储层甜点地震预测方法已见诸于一些文献和研究成果，可以分为三种地震评价方法：一种是针对储层沉积相带、储层物性、储层含气性等影响储层品味的主要参数或特征分别采用不同的地震方法开展预测，并将多种预测结果进行逐级控制或叠加求交集的方法预测出甜点储层，见专利文献《甜点储层的预测方法及预测装置》、论文《东海低渗气藏储层改造区“甜点”预测技术研究与应用》。第二种“甜点”预测方法通过探寻某一种有利地震属性参数，并将该属性参数的预测结果直接与“甜点”储层预测紧密关联。已经有对地震速度异常及泊松阻尼因子等参数进行“甜点”预测的实例，见专利文献《一种应用地震层速度识别页岩气甜点的方法》和文献《甜点及其融合属性在深水储层研究中的应用》。第三种方法通过预测储层含气性、可压裂性、孔隙度、地层压力以及裂缝、地应力等发育状况，并确定单参数门槛值并赋予不同的权值，对单参数进行加权运算，得到综合评价值，并根据评价值对页岩气区块进行综合分类评价。请见专利文献《一种页岩甜点地震综合评价方法》。
储层“甜点”的预测可以为井位优选提供重要依据，进而提高储层改造的效果，大幅度提高单井产能，实现低孔渗储层的经济有效开发。目前气藏储层“甜点”地震预测研究工作主要针对的是大套厚层且含气丰度较高的储层类型，形成了基于某一特定地震属性参数，或多种地球物理参数的联合预测方法，技术方法已经渐显成熟。但上述方法对薄储层甜点预测多解性较强，无法有效识别薄储层甜点。致密低渗气藏资源量丰富，但大多数储层均为低渗透率、低孔隙度、低含气丰度的低品位气藏，由于低渗气藏薄储层物性较差，含气性隐蔽，甜点地震响应特征模糊，地震预测难，常规的属性法或多参数逐级评价法均无法有效表征储层“甜点”发育特征，因此如何正确描述和预测薄储层甜点分布是解决致密低渗气藏薄储层开发部署和井位优化调整的关键。因此如何找寻相对高含气富集区，探寻有利的薄储层“甜点”，是提高致密低渗气藏薄储层开发效率的重要因素。
基于上述内容，本发明从薄储层“甜点”叠前、叠后地震响应特征出发，基于叠前AVO(Amplitude variation with offset，振幅随偏移距的变化)梯度属性及叠后瞬时频率变化率属性分析，建立了一种低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，从而为此类气藏的勘探开发及目标区域分析提供依据。
发明内容
本发明的目的是针对低渗薄储层所反映的地球物理特征信息，进而发明出预测优质含气储层甜点的一套方法，从而为此类气藏的勘探开发及目标区域分析提供依据。
为达上述目的，本发明提供一种低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对叠前AVO梯度属性进行计算；
(2)对叠后频率斜率属性进行计算；
(3)计算权重系数；
(4)对薄储层甜点属性进行计算。
所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其特征在于，在步骤(1)中，叠前AVO梯度属性为：
其中，G为叠前AVO梯度属性，
A0为地震波垂直入射时的振幅，
R0是地震波垂直入射时岩层的反射系数，
σ为岩层的泊松比。
所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其中，在步骤(2)中，采用最小二乘法对每一道地震数据瞬时频率进行曲线拟合，获得瞬时频率曲线，然后对该曲线求取斜率，得到瞬时频率斜率属性。
所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其中，瞬时频率的公式为：
其中，w(t)为地震瞬时频率属性，
θ(t)为地震信号的瞬时相位。
所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其中，在步骤(4)中，薄储层甜点属性计算公式为：
S＝Ga*Kb
其中，S为甜点属性，
G为叠前AVO梯度属性，
K为叠后频率斜率属性，
a为叠前AVO梯度属性的比例因子，
b为叠后频率斜率属性的比例因子。
所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其中，在步骤(3)中，当叠前AVO梯度属性值大于叠后频率斜率属性值时，对叠前AVO梯度属性的比例因子取负数，对叠后频率斜率属性的比例因子取正数，使得叠前AVO梯度属性值域与叠后频率斜率属性值域相当。
所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其中，在步骤(2)中，当地震波穿过均质厚层地层时，瞬时频率保持不变，则频率斜率保持为0；当瞬时频率增加时，斜率为正值；当瞬时频率降低时，斜率为负值。
所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其中，在步骤(1)之前，利用实钻测井资料开展储层及含气性识别，证实岩层中含气薄储层的发育情况，依次进行井中AVO响应分析和井中属性曲线的计算和分析。
本发明的有益效果是：该方法不仅克服了常规地震属性分析方法预测多解性强的难题，而且较好表征了含气薄储层所特有的地震响应特征，经实钻验证具有较高的符合率，实现了薄储层甜点的高精度预测。本发明以一个全新的视角去研究薄储层甜点预测，为致密低渗薄储层甜点的勘探和开发指明方向。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是薄储层甜点地震属性计算流程；
图2是W1井实测曲线储层示意图；
图3是W1井旁地震道AVO特征示意图；
图4是多井储层段波阻抗与甜点属性交会图；
图5是实例研究区叠前AVO梯度属性图；
图6是实例研究区叠后瞬时频率斜率属性图；
图7是实例研究区薄储层甜点地震属性图；
图8是实例研究区常规地震甜点属性图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
本发明通过探寻低渗气藏薄储层“甜点”隐藏在叠前及叠后地震数据中的微弱响应特征，采取相应的地球物理技术放大与天然气富集薄储层发育相关性最佳的地震属性，并通过对低渗气藏薄储层甜点敏感属性融合研究建立甜点指示因子，发明出一种预测低渗气藏薄储层甜点的方法。该预测方法首先分析气藏薄储层甜点地震响应特征，探寻此类气层的叠前叠后地震响应模式。再计算与薄储层“甜点”发育密切相关的叠前AVO梯度属性及叠后瞬时频率斜率属性。在此基础上将叠前AVO梯度属性及叠后瞬时频率斜率属性进行数据整理，并调试出合理的比例因子。最后构建薄储层“甜点”属性，进行薄储层“甜点”预测分析。本发明是通过以下方案实现的，所述方法包括以下步骤(如图1所示)：
(1)叠前AVO梯度属性计算
由基础地质及地球物理学研究成果可知，当地层物性及含流体特性发生改变时，地下岩层的地震波速度、泊松比等弹性参数均发生改变，从而造成穿过地下介质的地震波产生AVO效应，即反射波振幅随炮检距的变化而变化。而这一现象在叠前CMP道集(CommonMiddle Point)振幅上十分明显。AVO分析的效果取决于预测岩层反射系数的能力和反射界面上下两种弹性介质的弹性参数。这一过程可通过求解满足平面波法应力及切应力和位移连续性的边界条件的Zoeppritz(1919)方程及其Shury(1985)近似解来实现。
上式中，R(θ)是入射角为θ时的地震波反射系数，R0为垂直入射地震反射系数，Vp是纵波速度。伴随着叠前地震反射波随振幅变化(AVO)理论的深入研究，AVO梯度属性被正式提出：
其中：G为AVO梯度，反映振幅随偏移距的变化率，能够反映岩层弹性参数的综合特征；A0是垂直入射地震波的振幅；σ是岩层的泊松比。
(2)叠后频率斜率属性计算
理论研究表明，地震波传播过程中孔隙流体对地震波具有吸收衰减特性，地震波频率会发生非弹性衰减。对吸收性质影响最显著的是气态物质，在岩石孔隙饱和液中渗入少量气态物质，可以明显提高对地震波的吸收。因此，在气藏预测中吸收分析可以有效预测流体分布。当地震波穿过饱含天然气储层时，高频成分会发生衰减、散射和弥散等作用，使得瞬时频率降低，从而导致频率变化率加大。叠后频率斜率属性能够有效监控地震薄频率的变化速率。采用最小二乘法对每一道地震数据瞬时频率进行曲线拟合，可获得瞬时频率曲线，然后对该曲线求取斜率，即可得到瞬时频率斜率属性。当地震波穿过均质厚层地层时，瞬时频率保持不变，则频率斜率保持为0。当瞬时频率增加时，斜率为正值；当瞬时频率降低时，斜率为负值。推理可知，当地下岩层含气后，导致地震波频率衰减降低，形成负值斜率属性。
其中，瞬时频率的表示公式：
其中，w(t)为地震瞬时频率属性，
θ(t)为地震信号的瞬时相位。
地震记录是随时间变化的信号，可求信号的频率。据此可以计算出每一道地震信号记录的频率变化曲线。通常瞬时频率可以在一个时间窗口范围内求取。一般地震信号频率变化范围为0-80hz，大部分数据频率集中在5-30hz之间。因此对这一瞬时频率变化的曲线可求斜率，通常可对这一随时间变化的正值曲线做导数运算，从而求取频率斜率。
(3)计算权重系数
由于叠前AVO梯度属性计量的是地震反射波随炮检距变化的相对变化量，属于地震反射振幅变化量的计量手段。地震频率斜率属性计量的是瞬时频率属性的变化率。两者之间存在这物理量纲的差异，需要由比例因子调整二者绝对值的差异，使得由二者联合计算的甜点属性能够有效放大薄储层甜点信息。在AVO梯度及频率斜率属性计算完成后，通过抽取伪井属性曲线并对比实钻储层信息进行数值分析，确定两种属性在气层段的响应值域范围。在统筹考虑放大气层与围岩甜点属性差异的条件下，依据实际地震属性计算结果调整比例因子的大小。
具体而言，在AVO梯度属性和地震频率斜率属性计算完成后，以一口或多口实钻井井旁属性曲线作为计算对象。这一过程是对井位所在位置处，沿井轨迹提取三维属性体的属性值，从而形成一个属性曲线。由于AVO梯度属性的值域范围是-100000至100000，频率斜率属性的值域通常为-100至100之间。通常由于梯度属性值很大，频率斜率属性值较小，为了提升或降低单一属性对储层的响应敏感性，可以对梯度属性比例因子取负数，也就是对其做负指数幂运算，对频率斜率属性比例因子指定正值，做指数乘方运算。同时还要考虑对两种属性做系统矫正，或归一化处理，使得二者属性值域大体相当，从而便于开展属性乘积运算及统计分析。
(4)薄储层甜点属性计算
低渗薄储层甜点属性计算公式如下：
S＝Ga*Kb (3)
其中，S为甜点属性，G为AVO梯度属性，K为频率斜率属性，a、b分别为AVO梯度属性和瞬时频率斜率属性的比例因子。甜点属性既囊括了叠前AVO振幅梯度属性和叠后频率吸收衰减属性对优质储层预测的能力，又采用了比例因子进行了指数计算放大，使得甜点属性对优质含气储层的相对变化量增大的速度更快。由于甜点属性采用的是叠前地震振幅和叠后频率的相对变化量，不会受不同地区地震振幅能量差异的影响，该属性具有较好的适应性。
其中，对AVO梯度属性而言，它的数值意义取决于研究区含油气储层地震AVO响应类型，如果振幅随着偏移距的增大而增大，则梯度为正，如果振幅随着偏移距的增大而减小，梯度则为负值。对频率斜率属性而言，含油气地层的频率变化较快，且通常斜率为一个较大值的负数。
基于以上，当两种属性结合成甜点属性后，需要首先判断含油气地层的属性响应是正值还是负异常。甜点属性为正值时，有两种情况：一是AVO梯度为负值且地震频率斜率属性为负，此时说明储层含气响应较好，同时满足了含气储层的三类AVO响应及频率变化特征；二是AVO梯度属性为正且频率斜率属性为正，此时说明地震瞬时频率属性呈频率增加特征，不符合含气储层特征，储层含气性差，应该引起注意。当甜点属性为负值时，有两种情况：一是AVO梯度为负，瞬时频率斜率为正，此时可判定储层含气性较差；二是AVO梯度为正，瞬时频率为负，此时符合四类AVO响应特征及储层含气后的频率属性特征，可判定为储层饱含天然气。
其中，井中甜点属性曲线的提取是用于交会验证分析，从而用于验证属性能否有效区分储层流体性质。
实施例：
利用本发明方法对某气田进行薄储层甜点预测应用，下面结合实例对本发明作详细描述：
(1)综合利用实钻测井资料开展储层及含气性识别，证实岩层中含气薄储层的发育情况。研究区含气薄储层在测井资料中清晰可见。如图2所示，气井W1目的层段3840m-3865m发育多套含气薄储层，其中二类甜点储层发育两套，其中上储层厚度为4m，下储层厚度为3m。后期经过测试均获得工业气流。
(2)井中AVO响应分析。立足于叠前地震资料，在井震时深标定的基础上，开展AVO响应特征分析。如图3所示，W1井薄储层甜点发育层段井旁地震道集为波谷反射波，且反射能量随着炮检距的加大呈波谷增强特征，属于典型的三类AVO响应特征。推理可知，此类负反射地震响应(波谷)，当其呈现三类AVO特征时，AVO梯度属性应为负异常。
(3)井中属性曲线计算及分析。通过抽取实例研究区三口井旁地震道数据，分别计算叠前AVO梯度及叠后瞬时频率斜率属性，并计算薄储层甜点地震属性，与测井解释储层数据进行交会分析，如图4所示，储层段数据分为气层、差气层、干层及水层，波阻抗参数无法有效区分以上不同储层类型，但薄储层甜点属性可以有效区分干层、水层及含气储层，说明薄储层甜点属性具有良好的储层识别能力。
(4)叠前AVO梯度属性计算及分析。在薄储层甜点发育目的层顶底界面层位约束下，提取叠前AVO梯度属性。如图5所示，整体上梯度属性强负异常发育在实例研究区中部地区，呈大块连续分布，局部零星发育弱异常。对比实钻三口井信息可知，气井W1位于强值区域，水井W3及干井W2位于弱异常区域。梯度属性对水层及干层的识别能力有限。
(5)叠后瞬时频率斜率属性计算及分析。在薄储层甜点发育目的层顶底界面层位约束下，提取叠后瞬时频率斜率属性。如图6所示，整体上频率斜率属性负异常区发育在研究区西南部，呈北东向条带连续分布。气井W1位于强负值属性异常区域，干井W2位于正值属性区域，与实钻结果相符。但水井W3也位于负值属性区域，说明单一依赖频率斜率属性进行含气性预测存在一定多解性。
(6)地震甜点属性计算及分析。通过对比分析叠前AVO梯度及叠后瞬时频率斜率属性的属性值，按照最大化甜点属性对含气优质薄储层预测能力的研究预期，经过多次尝试调整之后，确定了本实例的比例因子，并按照甜点属性公式计算了薄储层甜点属性。如图7所示，实例研究区薄储层甜点属性异常区域发育在研究区中部地区，呈三个小规模条带状区域，其中气井W1位于高异常值区域，水井W3位于中值属性区域，干井W2位于北部低值属性区域。这说明本发明的地震甜点属性计算结果与实钻井情况相符，预测结果是准确的。
通常由于梯度属性值很大，频率斜率属性值较小，为了提升或降低单一属性对储层的响应敏感性，可以对梯度属性比例因子取负数，也就是对其做负指数幂运算，对频率斜率属性比例因子指定正值，做指数乘方运算。同时对二者的比例因子选取还要考虑最终甜点属性的值域范围，值域范围太大的属性不便于分析计算，需要对值域范围做一定的控制。
对比例
图8所示为常规甜点地震属性(叠后地震振幅与频率的比值)，该属性计算结果与实钻井情况不符，难以有效预测薄储层优质含气储层空间展布特征。
综上所述，本发明主要针对低渗薄储层所反映的地球物理特征信息，进而发明出预测优质含气储层甜点的一套方法。该方法不仅克服了常规地震属性分析方法预测多解性强的难题，而且较好表征了含气薄储层所特有的地震响应特征，经实钻验证具有较高的符合率，实现了薄储层甜点的高精度预测。本发明以一个全新的视角去研究薄储层甜点预测，为致密低渗薄储层甜点的勘探和开发指明方向。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (6)
1.一种低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对叠前AVO梯度属性进行计算；
(2)对叠后频率斜率属性进行计算，其中，当地震波穿过均质厚层地层时，瞬时频率保持不变，则频率斜率保持为0；当瞬时频率增加时，斜率为正值；当瞬时频率降低时，斜率为负值；
(3)计算权重系数；
(4)对薄储层甜点属性进行计算；
其中，薄储层甜点属性计算公式为：
S＝Ga*Kb
其中，S为甜点属性，
G为叠前AVO梯度属性，
K为叠后频率斜率属性，
a为叠前AVO梯度属性的比例因子，
b为叠后频率斜率属性的比例因子。
2.根据权利要求1所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其特征在于，在步骤(1)中，叠前AVO梯度属性为：
其中，G为叠前AVO梯度属性，
A0为地震波垂直入射时的振幅，
R0是地震波垂直入射时岩层的反射系数，
σ为岩层的泊松比。
3.根据权利要求1所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其特征在于，在步骤(2)中，采用最小二乘法对每一道地震数据瞬时频率进行曲线拟合，获得瞬时频率曲线，然后对该瞬时频率曲线求取斜率，得到瞬时频率斜率属性。
4.根据权利要求3所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其特征在于，瞬时频率的公式为：
其中，w(t)为地震瞬时频率属性，
θ(t)为地震信号的瞬时相位。
5.根据权利要求1所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其特征在于，在步骤(3)中，当叠前AVO梯度属性值大于叠后频率斜率属性值时，对叠前AVO梯度属性的比例因子取负数，对叠后频率斜率属性的比例因子取正数，使得叠前AVO梯度属性值域与叠后频率斜率属性值域相当。
6.根据权利要求1所述的低渗气藏薄储层甜点地震预测方法，其特征在于，在步骤(1)之前，利用实钻测井资料开展储层及含气性识别，证实岩层中含气薄储层的发育情况，依次进行井中AVO响应分析和井中属性曲线的计算和分析。
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