利用頻變地震反射系數(shù)識別含氣儲層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地球探測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用頻變地震反射系數(shù)識別含氣儲層的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳氫儲層像其它沉積巖一樣屬于流體飽和的孔隙介質(zhì)，儲層的彈性屬性可用孔隙 介質(zhì)理論來描述。但是，大多數(shù)的彈性孔隙理論的研究都集中在對速度頻散和衰減的研究， 只有極少數(shù)的學(xué)者對孔隙介質(zhì)中的平面波的反射系數(shù)進行了研究。在本文中，首先，我們利 用從中國西南某氣田收集的巖石物理資料設(shè)置了一個氣水界面的地球物理模型。然后，在 地震頻帶內(nèi)，研究了法向反射系數(shù)隨頻率變化的可能性。
[0003] 眾所周知，經(jīng)典的孔隙介質(zhì)理論（Biot, 1956a,b,Dvorkin, 1993)不適合在低于 100Hz以下的地震頻帶內(nèi)做研究，其衰減和速度頻散只有在大于Biot特征頻率時才變得有 意義，該特征頻率通常為 0.1MHz或者更高（Gurevich, 2004)。Barenblattetal. (1960) 提出的雙孔隙模型認(rèn)為裂縫是以不同尺度的滲透率出現(xiàn)的。PrideandBerryman(2003 a&b)提出了另一種雙孔隙模型，但該模型需要有較大規(guī)模的流體流動。本文研究 的模型合并了Barenblatt模型和Biot彈性孔隙理論，但它的應(yīng)用不僅限于裂縫儲層 (Goloshubin，2006, 2008)，而適用于巖石中有兩種或多種尺度的情形。我們知道，孔隙介質(zhì) 任意入射角的反射系數(shù)的表達式極其復(fù)雜（Dennemanetal, 2002)，但是，如果只考慮地 震波的法向入射，則該方程就可以大大的被簡化?；贐iot-Barenblatt彈性孔隙模型， SilinandGoloshubin(2006, 2010)獲得了兩種孔隙介質(zhì)反射界面上的反射和透射系數(shù)的 漸進表達式，在包括地震頻帶內(nèi)（10-100HZ)的低頻范圍內(nèi)，當(dāng)平面波法向穿過可滲透界面 時，可用該表達式來描述。因此，下面我們將研究該法向入射時反射和透射系數(shù)公式在氣水 界面上應(yīng)用的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種利用頻變地震反射系數(shù)識別含氣儲層的方法，解決了現(xiàn) 有技術(shù)中存在的問題。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種利用頻變地震反射系數(shù)識別含氣儲層的方法， 通過高分辨率地震勘探和高保真的地震反Q濾波擴展其地震頻帶來解決。
[0006] 本發(fā)明的特征還在于，
[0007] 具體過程為： _8] …
， 0-12}
[0009]常數(shù)
該系數(shù)與儲層流體的流動性流體的密度和流體的滲透 率成正比；
[0010] 采用混沌優(yōu)化算法來對參數(shù)和(^進行反演，反演的目標(biāo)函數(shù)定義為
[0011]
(3-13)
[0012] 這里是頻率域的觀察數(shù)據(jù)，其中的Sf,Q為反演參數(shù)，
[0013] 混純優(yōu)化算法是一種搜索優(yōu)化隨機變量x的非線性算法，x由Logistic映射方 程產(chǎn)生
[0014]x(k+1)=yx(k)(l-x(k)), (3-14)
[0015] 這里k是迭代次數(shù)，y是控制隨機行為的常數(shù)，如果3. 569 <y< 4,隨機變量x 就是混沌的，在反演中，設(shè)置y=4,無量綱的x的值范圍為（0，1)，但迭代中需要剔除三個 不動點（0. 25, 0. 5, 0. 75)，如果需要反演n個未知參數(shù){Xl，i= 1，2,. . .，n}，只需簡單的對 每一個參數(shù)Xi設(shè)置不同的初始值，
[0016] 對每一次迭代k，首選需要給定在（0, 1)中的任何的隨機變量#>，然后將其投影 到實際的物理空間中，計筧其賣際倌的女小，
[0017]
(3-15)
[0018] 公式（3-15)中是模型空間中實際的參數(shù)，壙的范圍為[hbj，在每一次迭代 中，目標(biāo)函數(shù)中的所有的n個參數(shù)!.= 將同時被修改，通過多次迭代，最后找到 使目標(biāo)函數(shù)最小化的解。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是，在地震勘探頻帶內(nèi)，利用地震反射的漸進方程計算氣水界 面上的法向反射系數(shù)是可行的。該反射系數(shù)可表示成為對無量綱參數(shù)e的冪級數(shù)，該無量 綱參數(shù)為儲層流體流動性、流體密度和信號頻率的乘積，該反射系數(shù)的表達式結(jié)構(gòu)為利用 頻變地震反演而產(chǎn)生頻變地震屬性提供了很好的契機。研究表明，在像西南某氣田這樣低 滲透率的超致密砂巖儲層中，氣水界面上反射系數(shù)隨頻率變化的現(xiàn)象在地震頻帶內(nèi)仍然能 夠被觀察到。此外，地震反演產(chǎn)生的屬性Q能指示含氣性的存在，利用C:絕對值加權(quán)產(chǎn)生 的新屬性CfAia丨可用來區(qū)別氣和水儲層。
【附圖說明】
[0020] 圖1是滲透率k= 〇. 〇3mD，氣飽和與水飽和孔隙介質(zhì)的界面上反射系數(shù)隨頻率 的變化圖。
[0021] 圖2是滲透率k=30mD，氣飽和與水飽和孔隙介質(zhì)的界面上反射系數(shù)隨頻率的變 化圖。
[0022] 圖3為西南某氣田過井A和井B的連井剖面含氣性檢測圖。
[0023] 圖4為用混沌優(yōu)化算法反演的Q屬性剖面圖。
[0024] 圖5為Cf A| ]屬性剖面圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0026] 本發(fā)明的具體步驟如下：
[0027] (1)氣水界面上的法向反射系數(shù)的理論及公式
[0028] 反射系數(shù)隨頻率的變化用公式（1-1)表示為： 剛
（1-D
[0030]該系數(shù)與儲層流體的流動性（粘滯系數(shù)的倒數(shù)）流體的密度
.7 和流體的滲透率成正比，該公式為進行反射系數(shù)的反演提供了依據(jù)。
[0031] (2)巖石物理模型模擬研究
[0032] (3)地震反演及流體識別
[0033] (4)建立頻變地震反射系數(shù)氣水識別方法技術(shù)
[0034] 具體來說：
[0035] 1 ?研究區(qū)的巖石物理模型
[0036] 表2-1為某研究區(qū)某儲層巖石物理模型參數(shù)，這些數(shù)據(jù)是從巖石物理和測井?dāng)?shù)據(jù) 收集而來。在后面的計算中，假設(shè)氣水界面的上層孔隙介質(zhì)和下層孔隙介質(zhì)的巖石骨架參 數(shù)是相同的，因此，這里的氣水界面可看成一過渡區(qū)，而非一確定的反射界面。在西南某地 區(qū)，主要儲層是致密砂巖而且滲透率很低，計算的目標(biāo)儲層的滲透率在〇. 〇3mD左右，目的 儲層主要產(chǎn)天然氣，并且多與裂縫有關(guān)。當(dāng)儲層中有裂縫存在時，其滲透率將以幾十倍或 幾百倍甚至上千倍的數(shù)量增加。因此，在后面的數(shù)值模型的計算中，設(shè)計了 2種滲透率參數(shù) 0. 03mD和30mD，滲透率為30mD代表有較強裂縫存在的情形。
[0037] 表2-1巖石骨架和孔隙流體屬性參數(shù)
[0038]
[0039] 巖石物理模型中包含的參數(shù)
[0040] Kg:固體顆粒的體積模量
[0041]K:孔隙介質(zhì)的體積模量
[0042] y:剪切模量
[0043] 傘：孔隙度
[0044] k:滲透率
[0045] Pg:固體顆粒的密度
[0046] Kf:流體體積模量
[0047] Pf:流體密度
[0048] n:穩(wěn)定態(tài)的剪切粘滯系數(shù)
[0049] 2.氣水界面上的法向反射系數(shù)
[0050] 假設(shè)有兩個彈性孔隙半空間孔隙介質(zhì)a和b，在它們的交界處（z= 0)有一可滲透 界面，從z〈0的半空間有一快縱波垂直入射到界面上，這時，在反射界面上會產(chǎn)生4種類型 的波：反射快波（RFF)，反射慢波（RFS)，透射快波（TFF)和透射慢波（Tfs)。
[0051] 孔隙介質(zhì)中，質(zhì)量和動量守恒暗示了巖石骨架的位移，同時，要求反射界面上流體 的達西速度、總壓力和流體壓力必須是連續(xù)的。當(dāng)?shù)卣鸩ù怪比肷鋾r，反射界面上反射與透 射系數(shù)的漸進表達式（SilinandGoloshubin, 2010):
[0052]
[0053]
[0054] 這里的IT,and分別為反射系數(shù)漸進展開式的零階項和一階項， e是關(guān)于流體的一項綜合參數(shù)，定義如下：
[0055]
(3-3)
[0056] 該公式是流體密度Pf，流體粘滯系數(shù)n和滲透率K的一種組合。在這里，我們 重新定義了參數(shù)e，使之與SilinandGoloshubin(2010)定義的參數(shù)稍有不同，以便使?jié)u 進公式有更直觀的線性的表達形式。
[0057] 在漸進展開式中，零階的反射和透射系數(shù)可表示為：
[0058]
[0059]
[0060]這里的Z定義為另一種形式的波阻抗
[0061] (3-6)
[0062]根據(jù)（Biot, 1962)，公式（3-