利用频变地震反射系数识别含气储层的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地球探测技术领域，涉及一种利用频变地震反射系数识别含气储层的 方法。
【背景技术】
[0002] 碳氢储层像其它沉积岩一样属于流体饱和的孔隙介质，储层的弹性属性可用孔隙 介质理论来描述。但是，大多数的弹性孔隙理论的研究都集中在对速度频散和衰减的研究， 只有极少数的学者对孔隙介质中的平面波的反射系数进行了研究。在本文中，首先，我们利 用从中国西南某气田收集的岩石物理资料设置了一个气水界面的地球物理模型。然后，在 地震频带内，研究了法向反射系数随频率变化的可能性。
[0003] 众所周知，经典的孔隙介质理论（Biot, 1956a,b,Dvorkin, 1993)不适合在低于 100Hz以下的地震频带内做研究，其衰减和速度频散只有在大于Biot特征频率时才变得有 意义，该特征频率通常为 0.1MHz或者更高（Gurevich, 2004)。Barenblattetal. (1960) 提出的双孔隙模型认为裂缝是以不同尺度的渗透率出现的。PrideandBerryman(2003 a&b)提出了另一种双孔隙模型，但该模型需要有较大规模的流体流动。本文研究 的模型合并了Barenblatt模型和Biot弹性孔隙理论，但它的应用不仅限于裂缝储层 (Goloshubin，2006, 2008)，而适用于岩石中有两种或多种尺度的情形。我们知道，孔隙介质 任意入射角的反射系数的表达式极其复杂（Dennemanetal, 2002)，但是，如果只考虑地 震波的法向入射，则该方程就可以大大的被简化。基于Biot-Barenblatt弹性孔隙模型， SilinandGoloshubin(2006, 2010)获得了两种孔隙介质反射界面上的反射和透射系数的 渐进表达式，在包括地震频带内（10-100HZ)的低频范围内，当平面波法向穿过可渗透界面 时，可用该表达式来描述。因此，下面我们将研究该法向入射时反射和透射系数公式在气水 界面上应用的可能性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种利用频变地震反射系数识别含气储层的方法，解决了现 有技术中存在的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种利用频变地震反射系数识别含气储层的方法， 通过高分辨率地震勘探和高保真的地震反Q滤波扩展其地震频带来解决。
[0006] 本发明的特征还在于，
[0007] 具体过程为： _8] …
， 0-12}
[0009]常数
该系数与储层流体的流动性流体的密度和流体的渗透 率成正比；
[0010] 采用混沌优化算法来对参数和(^进行反演，反演的目标函数定义为
[0011]
(3-13)
[0012] 这里是频率域的观察数据，其中的Sf,Q为反演参数，
[0013] 混纯优化算法是一种搜索优化随机变量x的非线性算法，x由Logistic映射方 程产生
[0014]x(k+1)=yx(k)(l-x(k)), (3-14)
[0015] 这里k是迭代次数，y是控制随机行为的常数，如果3. 569 <y< 4,随机变量x 就是混沌的，在反演中，设置y=4,无量纲的x的值范围为（0，1)，但迭代中需要剔除三个 不动点（0. 25, 0. 5, 0. 75)，如果需要反演n个未知参数{Xl，i= 1，2,. . .，n}，只需简单的对 每一个参数Xi设置不同的初始值，
[0016] 对每一次迭代k，首选需要给定在（0, 1)中的任何的随机变量#>，然后将其投影 到实际的物理空间中，计筧其卖际倌的女小，
[0017]
(3-15)
[0018] 公式（3-15)中是模型空间中实际的参数，圹的范围为[hbj，在每一次迭代 中，目标函数中的所有的n个参数!.= 将同时被修改，通过多次迭代，最后找到 使目标函数最小化的解。
[0019] 本发明的有益效果是，在地震勘探频带内，利用地震反射的渐进方程计算气水界 面上的法向反射系数是可行的。该反射系数可表示成为对无量纲参数e的幂级数，该无量 纲参数为储层流体流动性、流体密度和信号频率的乘积，该反射系数的表达式结构为利用 频变地震反演而产生频变地震属性提供了很好的契机。研究表明，在像西南某气田这样低 渗透率的超致密砂岩储层中，气水界面上反射系数随频率变化的现象在地震频带内仍然能 够被观察到。此外，地震反演产生的属性Q能指示含气性的存在，利用C:绝对值加权产生 的新属性CfAia丨可用来区别气和水储层。
【附图说明】
[0020] 图1是渗透率k= 〇. 〇3mD，气饱和与水饱和孔隙介质的界面上反射系数随频率 的变化图。
[0021] 图2是渗透率k=30mD，气饱和与水饱和孔隙介质的界面上反射系数随频率的变 化图。
[0022] 图3为西南某气田过井A和井B的连井剖面含气性检测图。
[0023] 图4为用混沌优化算法反演的Q属性剖面图。
[0024] 图5为Cf A| ]属性剖面图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0026] 本发明的具体步骤如下：
[0027] (1)气水界面上的法向反射系数的理论及公式
[0028] 反射系数随频率的变化用公式（1-1)表示为： 剛
（1-D
[0030]该系数与储层流体的流动性（粘滞系数的倒数）流体的密度
.7 和流体的渗透率成正比，该公式为进行反射系数的反演提供了依据。
[0031] (2)岩石物理模型模拟研究
[0032] (3)地震反演及流体识别
[0033] (4)建立频变地震反射系数气水识别方法技术
[0034] 具体来说：
[0035] 1 ?研究区的岩石物理模型
[0036] 表2-1为某研究区某储层岩石物理模型参数，这些数据是从岩石物理和测井数据 收集而来。在后面的计算中，假设气水界面的上层孔隙介质和下层孔隙介质的岩石骨架参 数是相同的，因此，这里的气水界面可看成一过渡区，而非一确定的反射界面。在西南某地 区，主要储层是致密砂岩而且渗透率很低，计算的目标储层的渗透率在〇. 〇3mD左右，目的 储层主要产天然气，并且多与裂缝有关。当储层中有裂缝存在时，其渗透率将以几十倍或 几百倍甚至上千倍的数量增加。因此，在后面的数值模型的计算中，设计了 2种渗透率参数 0. 03mD和30mD，渗透率为30mD代表有较强裂缝存在的情形。
[0037] 表2-1岩石骨架和孔隙流体属性参数
[0038]
[0039] 岩石物理模型中包含的参数
[0040] Kg:固体颗粒的体积模量
[0041]K:孔隙介质的体积模量
[0042] y:剪切模量
[0043] 伞：孔隙度
[0044] k:渗透率
[0045] Pg:固体颗粒的密度
[0046] Kf:流体体积模量
[0047] Pf:流体密度
[0048] n:稳定态的剪切粘滞系数
[0049] 2.气水界面上的法向反射系数
[0050] 假设有两个弹性孔隙半空间孔隙介质a和b，在它们的交界处（z= 0)有一可渗透 界面，从z〈0的半空间有一快纵波垂直入射到界面上，这时，在反射界面上会产生4种类型 的波：反射快波（RFF)，反射慢波（RFS)，透射快波（TFF)和透射慢波（Tfs)。
[0051] 孔隙介质中，质量和动量守恒暗示了岩石骨架的位移，同时，要求反射界面上流体 的达西速度、总压力和流体压力必须是连续的。当地震波垂直入射时，反射界面上反射与透 射系数的渐进表达式（SilinandGoloshubin, 2010):
[0052]
[0053]
[0054] 这里的IT,and分别为反射系数渐进展开式的零阶项和一阶项， e是关于流体的一项综合参数，定义如下：
[0055]
(3-3)
[0056] 该公式是流体密度Pf，流体粘滞系数n和渗透率K的一种组合。在这里，我们 重新定义了参数e，使之与SilinandGoloshubin(2010)定义的参数稍有不同，以便使渐 进公式有更直观的线性的表达形式。
[0057] 在渐进展开式中，零阶的反射和透射系数可表示为：
[0058]
[0059]
[0060]这里的Z定义为另一种形式的波阻抗
[0061] (3-6)
[0062]根据（Biot, 1962)，公式（3-