地球物理儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法研究

林圣杰

摘 要：地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)是油氣勘探開發(fā)的核心技術(shù)。地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)主要是通過(guò)分析巖性、儲(chǔ)層物性和充填在其中的流體性質(zhì)的空間變化所造成的地震反射波速度、振幅、相位、頻率、波形等的相應(yīng)變化來(lái)預(yù)測(cè)儲(chǔ)集巖層的分布范圍、儲(chǔ)層特征等。本文重點(diǎn)介紹了地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展，了解地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，并為今后地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)的研究方向奠定了一定的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：地震勘探；儲(chǔ)層預(yù)測(cè)；屬性分析；AVO？分析；地震反演

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究，利用地震資料進(jìn)行儲(chǔ)存預(yù)測(cè)的方法已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，尤其是近年來(lái)，地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法所提供的資料日益豐富和可靠，這使得地震勘探方法在油氣勘探和油氣開發(fā)中都成為了不可缺少的工具。地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)是以地震信息為主要依據(jù)，綜合利用其他（地質(zhì)、測(cè)井、巖石物理等）作為約束，利用地震屬性體和儲(chǔ)層之間的關(guān)系對(duì)油氣儲(chǔ)層的幾何特征、地質(zhì)特性、油藏物理特性等進(jìn)行預(yù)測(cè)的一門專項(xiàng)技術(shù)。

1國(guó)內(nèi)外研究歷史及現(xiàn)狀

地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)是一門方法繁多、綜合性強(qiáng)、相互交叉的技術(shù)系列，單項(xiàng)技術(shù)不下數(shù)十種。地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)理論最早來(lái)源于AVO 理論的奠基部分，早在1899 年和1919 年，Knott 和Zoeppritz就完成AVO 理論的基礎(chǔ)工作，奠定了日后儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的理論基礎(chǔ)[1]。1927 年地震反射理論開始應(yīng)用于油氣勘探，最初使用的是機(jī)械式光點(diǎn)記錄地震儀，勘探僅限于尋找淺層的簡(jiǎn)單構(gòu)造。1951 年，Gassmann研究了地震速度和巖石的物理性質(zhì)之間的關(guān)系，為后期孔隙流體預(yù)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。1952-1953 年，前蘇聯(lián)開始利用振幅信息探測(cè)構(gòu)造圈閉的油-水和氣-液界面。1955年Keofoed根據(jù)Zoeppritz方程研究AVO 和地層界面兩側(cè)泊松比變化的關(guān)系，成為日后AVO 解釋基礎(chǔ)[2]。

儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)技術(shù)的蓬勃發(fā)展是在多次覆蓋技術(shù)和數(shù)字地震技術(shù)問(wèn)世后。1956年，地震多次覆蓋疊加改善了地震資料的信噪比，使得儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的構(gòu)造解釋變得較為簡(jiǎn)單。1963 年開始應(yīng)用數(shù)字記錄地震儀，1967 年開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理，數(shù)字地震技術(shù)取代模擬地震技術(shù)，大幅度提高了地震記錄的動(dòng)態(tài)范圍，提升了地震資料的品質(zhì)，為儲(chǔ)層地震技術(shù)的迅速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

二十世紀(jì)六十年代末期，美國(guó)進(jìn)行了油氣直接檢測(cè)（DDI）或碳?xì)錂z測(cè)（HCI）的研究[3]。1963年，Churlin和Sergeyev報(bào)道了地震資料中四個(gè)重要的油氣直接檢測(cè)參數(shù)：亮點(diǎn)、油氣藏邊界干涉模式、平點(diǎn)和吸收系數(shù)。1969 年，Cook 和Taner利用速度譜資料識(shí)別巖性和地層變化信息，并利用Dix（1955 年）發(fā)現(xiàn)的均方根速度與層速度間的關(guān)系式，進(jìn)行巖性（主要是砂地比）預(yù)測(cè)。1970 年三維地震勘探技術(shù)的發(fā)表進(jìn)一步推動(dòng)了儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展[4]。20 世紀(jì)70 年代是儲(chǔ)層地震預(yù)測(cè)技術(shù)大發(fā)展的時(shí)期。1972 年Lindseth研究了道積分反演方法，1977年Lavergne研究了遞推反演方法。七十年代初，Anstey 發(fā)現(xiàn)了亮點(diǎn)技術(shù)——含氣砂巖波阻抗異常變化特征。亮點(diǎn)技術(shù)是最早用于直接檢測(cè)地下油氣存在的技術(shù)，亮點(diǎn)技術(shù)只能在特定條件（砂巖速度低于泥巖速度，且砂巖中含氣）下才能運(yùn)用。1973 年Widess發(fā)現(xiàn)薄層具有“調(diào)諧現(xiàn)象”，開始利用地震波反射振幅預(yù)測(cè)薄層厚度。Gardner（1974）指出：有很多因素能影響地震反射系數(shù)，而速度和密度取決于巖石骨架的礦物成分和粒狀特性，取決于膠結(jié)物、孔隙度、流體成分和圍壓，并特別討論了巖石微裂隙導(dǎo)致壓力對(duì)速度的影響作用。同時(shí)，二十世紀(jì)七十年代初，TurhanTaner在Anstey 的研究成果的基礎(chǔ)上提出了復(fù)數(shù)地震道分析法這一全新的計(jì)算地震屬性的方法，該方法是指利用多種屬性（如瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)相位與吸收系數(shù)等屬性）進(jìn)行巖性和含油氣可能性預(yù)測(cè)。1976 年Rosa 意識(shí)到Koefoed的研究對(duì)巖性預(yù)測(cè)的重要意義，著手研究了可能通過(guò)AVO 反演提取參數(shù)，他的工作與日后Shuer（1985）推導(dǎo)的線性方程具有緊密的關(guān)系。1977 年，Domenicor考慮了不同的壓應(yīng)力以及巖石孔隙中填充的不同的流體會(huì)對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)產(chǎn)生不同的影響，并分析總結(jié)了其在未固結(jié)砂巖儲(chǔ)層中對(duì)儲(chǔ)層中巖石的縱橫波速度和彈性特征的影響規(guī)律，提供了地震屬性分析技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

進(jìn)入20 世紀(jì)80 年代，隨著采集處理技術(shù)的進(jìn)步，才對(duì)40、50 年代問(wèn)世的AVO技術(shù)進(jìn)行了專門研究，是常被忽視和丟棄的疊前信息發(fā)揮作用，為識(shí)別“亮點(diǎn)”、判斷氣-油或氣-水界面、反演彈性參數(shù)、估算巖性等提供了有力手段。同時(shí)新的反演技術(shù)不斷出現(xiàn)，如廣義線性反演（Cooke，1983）、地震巖性模擬（SLIM）（Gelfand，1984）、魯棒的速度反演方法（ROVIM）（Fabre，1989）、寬帶約束反演（BCD）（Martinez，1988）、具有全局優(yōu)化特點(diǎn)的遺傳算法、模擬退火法（Smith 等，1992；Sen和Stoffa，1995）、蒙特卡洛搜索法（Cary和Chapman，1988）以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法（Calderron-Macias等，1998）等。

歷經(jīng)幾十年的發(fā)展歷程，利用地震預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的技術(shù)主要發(fā)展為以地震反演技術(shù)、屬性分析技術(shù)、頻譜分解技術(shù)、AVO分析技術(shù)等為主要手段的一整套儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)系列。在儲(chǔ)層的巖性、形態(tài)、物性和含油氣性預(yù)測(cè)中發(fā)揮著重要作用。其中利用波阻抗反演方法預(yù)測(cè)儲(chǔ)層是開展最早，發(fā)展最好、相對(duì)成熟的一項(xiàng)技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)是利用含有地下地層高頻信息的測(cè)井技術(shù)，補(bǔ)充缺乏低頻信息的地震資料，并結(jié)合了地質(zhì)信息，可以對(duì)地下地層開展精細(xì)預(yù)測(cè)及儲(chǔ)層空間展布特征、儲(chǔ)層厚度和物性定量描述的特點(diǎn)。這種技術(shù)在油田勘探開發(fā)中應(yīng)用最為廣泛，預(yù)測(cè)效果也較好。但是隨著勘探程度的越來(lái)越高，對(duì)儲(chǔ)層精細(xì)描述程度的要求也是越來(lái)越高，提高地震反演技術(shù)預(yù)測(cè)分辨率成為一大需求。

2結(jié)論

發(fā)展至今，利用地震預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的技術(shù)主要發(fā)展為以地震反演技術(shù)、屬性分析技術(shù)、頻譜分解技術(shù)、AVO 分析技術(shù)等為主要手段的一整套儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)系列。雖然利用波阻抗反演方法預(yù)測(cè)儲(chǔ)層最為成熟，但地震分辨率是影響預(yù)測(cè)結(jié)果的一大因素，可以細(xì)致分析研究如何更有效的提高地震分辨率。除此之外，其他技術(shù)（如頻譜分解技術(shù)、AVO 分析技術(shù)等）還不是很清晰，方法也不是很成熟，需要對(duì)其進(jìn)行大量研究。

參考文獻(xiàn)：

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