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1、AVO 地震反演培训,2,第一部分 内容,AVO 概述- 4 理论：岩石物理 & 流体替换建模- 21 练习1：The Colony Gas Sand 横波估算及流体替换- 58 理论：AVO 理论 & 建模-103 练习2：The Colony Gas Sand 合成记录及AVO建模-123 理论：地震数据的AVO属性分析-146 练习3：The Colony Gas Sand 计算AVO属性-174 理论：对 AVO 属性做交汇图-193 练习4：The Colony Gas Sand AVO属性交汇分析-231,3,第二部分 内容,理论：AVO 反演 - 弹性阻抗反演 理论：AVO 反演
2、 - Lambda-Mu-Rho反演 理论：AVO 反演 - 联合(同时)反演 练习1：The Colony Gas Sand 联合反演 练习2：Gulf Coast Exercise 1 练习3：Gulf Coast Exercise 2 理论：AFI：AVO不确定性分析 理论：总结,4,AVO 处理概述,这份PPT简单扼要地介绍了地震振幅随偏移距的变化，或称为AVO； 简单回顾地震解释已经发生的一些变化； 为何AVO技术是解释烃类异常的重要的先进工具； 最后展示AVO响应为何与油气藏的岩石物理紧密相关。,5,地震剖面,以上地震剖面显示了加拿大Alberta白垩系浅层的地震数据. 你如何解释
3、这个剖面呢?,6,构造解释,可能首先关注630 ms -640 ms 有意义的地震同相轴 ,已经拾取和解释的H1。1970年以前地震解释员只关心构造,可能在CDP330位置定一口井.,7,气井位置,在这个例子中，她是正确的！在这个位置打到了成功的气井。以上显示的是声波测井曲线，时深转换后显示在地震剖面上。 气藏的顶底如图中的黑线显示。,8,“亮点”,但是这是一次幸运的猜测，单独的构造不能显示气藏的存在。70年代的地球物理师们确定井的位置是依据地震剖面上可以看见“亮点”, 如图所示.,9,何为 “亮点”?,要理解“亮点”，先看零偏移距的反射系数的定义，如以上图所示R0，对应的是地震的波峰。 注意
4、到它与密度和速度V的乘积有关，这个乘积称为声阻抗。,地震路径,深度为d的地质界面,r1 V1,r2 V2,t,在时间为t = 2d/V1 地震反射,地质,地震,地表,地震子波,泥岩,气砂岩,10,右边的数据取之于Gardner et al. (Formation velocity and density - The diagnostic basics for stratigraphic traps: Geophysics, 1974) 显示在浅层泥岩和砂岩存在很大的速度差别。 论文还证实速度和密度的关系大约可以用以下公式表示 = 0.23 V 0.25 因此在浅层气砂岩应该有大的反射或 “亮点
5、”出现。,浅层泥岩和气砂岩的速度差别.,11,AVO 方法,不幸的是, “亮点” 的出现除了有气砂岩外，也可能是由于岩性的变化引起的。这就使的80年代的地球物理开始使用叠前数据进行研究。对于某些类型的气砂岩(第三种类型)，随偏移距的增加振幅变大。首先是由 Ostrander 预测的。(其论文为Plane-wave reflection coefficients for gas sands at nonnormal angles-of-incidence：Geophysics, 1984)。,12,什么造成AVO 响应?,如上图所示，道集中的不同地震道来自于不同的入射角q地震信号，反射系数作为角
6、度的函数是对零偏移距反射系数增加了第二项：,B 是梯度,是它产生了 AVO 响应. 它与密度r, P波速度VP, 以及横波速度VS 有关.,Zoeppritz,13,为何横波速度很重要?,梯度与密度和横波速度有关。左图解释了为何横波速度有影响，图中显示了纵波和横波速度与油藏中的气饱和度的函数关系，注意到纵波速度剧烈的变小，但横波速度只是缓慢地增加 (原因?). 后面的章节将进行全面的讨论。,14,AVO 建模,根据AVO理论和油藏的岩石物理,我们可以计算AVO正演模型，如上图所示。注意到正演的模型与偏移距道集相当吻合。还注意到泊松比是 Vp/Vs 的函数，后面的章节讨论。,P-wave,Den
7、sity,S-wave,Poissons ratio,Synthetic,Offset Stack,15,Biot-Gassmann 方程,岩石物理研究开发了一些方法使得我们可以对不同流体饱和度正演出测井曲线。在我们的软件包中这个过程称为 FRM： 流体替换建模。（无横波怎么办？） 然后对不同的流体情况创建合成道集并判断该油气藏是否适宜于做AVO分析。,正演油气藏顶底振幅.,16,AVO 属性,Intercept: A,Gradient: B,利用AVO属性分析大数据体的地震数据,寻找烃类异常区域。,17,属性的交绘图,AVO分析方法之一是将零偏移距的反射系数(A)和梯度(B)进行交绘,如左图
8、显示. 如下图所示,突出的区域对应于气砂(粉红)顶部,气砂底部(黄色)和气砂层之下的硬条纹(蓝色).,18,Near Inversion,AVO 反演,Far Inversion,将AVO反演和AVO分析结合起来进行分析是一个非常重要的识别油气藏的手段,19,AVO方法总结,输入NMO动校正后的道集,处理分析,反演,正 演,截距、梯度属性,部分叠加,Zoeppritz,波动方程法,交绘图,LMR,弹性阻抗,联合反演,20,结论,地震解释通过多年的演化，已经从精确的构造解释到 “亮点” 识别，到利用AVO直接进行碳氢检测； 本课程将对前述简短介绍中展现的思想进行详细描述； 接下来将开始更仔细地讨
9、论岩石物理的原理； 然后讲解AVO正演； 最后看在实际地震数据上如何进行AVO分析； 每个章节,我们都先学习理论然后学习实际操作。,岩石物理 & 流体替换正演,22,孔隙流体Pores / Fluid,基质Rock Matrix,AVO响应受孔隙型储层的纵波速度、横波速度及密度的影响，如下所示，这涉及到基质、孔隙、及孔隙中的流体的性质。,岩石物理基础,23,下图进行解释.,对密度的影响因素可用以下方程来描述:,密度,24,密度,含气情况衰减快,25,P波和S波速度,不象密度，地震速度包含了作为时间函数的岩石变形。如下图所示，岩石体可以被压缩，改变它的体积和形状，或被剪切只改变形状而不改变它的体
10、积。,只改变形状,改变形状和体积,26,P-waves,S-waves,这就导致有两种不同类型的速度: P波（压缩波）粒子运动方向和波传输方向一样 S波（剪切波）粒子运动方向和波传输方向成90度角,P波和S波速度,27,l = 第一拉梅常量, m = 第二拉梅常量, r = 密度.,P波和S波速度最简单的方程是从非孔状、各向同性的岩石中求得。这个就是用拉梅系数表示的方程:,用 和 表示的速度方程,28,K = 体模量，或者叫作压缩系数的倒数 （reciprocal of compressibility） = 剪切模量, 第二拉梅常数, = 密度.,另外一种常用的方程是用体模量或剪切模量来描述:
11、,用 和 表示的速度方程,29,以上方程的反推，可以通过泊松比反求出VP与 VS 的比值:,观察VP与 VS 的比值通常是用泊松比的方法, 泊松比定义为:,泊松比,30,泊松比与 VP/VS 比值,31,If VP/VS = 2, 则 = 0 If VP/VS = 1.5, 则 = 0.1 (气藏) If VP/VS = 2, 则 = 1/3 (含水) If VP/VS = , 则 = 0.5 (VS = 0),泊松比,有几个重要的泊松比和VP/VS 比值需要记忆：,32,但以上方程对含气状态不适合，需要求解新的速度方程。,速度的影响因素可以通过体平均方程来描述:,孔状岩石的速度,33,利用体
12、平均方程的速度与饱和度的关系,34,注意 sat是由前面讨论的体平均方程式计算的,体平均方程应用于气藏，结果是不准确的。Gassmann (1951) 和 Biot (1956) 提出了流体饱和状态岩石中更为完整的波传播理论，即利用饱和状态的体模量和剪切模量替换以上通常的方程以求取P波和S波速度：,Biot - Gassmann 方程,35,Biot-Gassmann 方程,要理解Biot-Gassmann 方程，我们要更新前面的图表，增加“饱和状态岩石”概念 (包含现场的流体) 和 “干岩石” 概念(流体被排干),36,在Hampson-Russell AVO 软件包中，Biot-Gassm
13、ann 分析是通过 FRM (流体替换建模) 来完成的。首先看一些原理，然后考虑实际使用FRM选项时需要考虑的一些问题。 在Biot-Gassmann 方程中，如果孔隙度不变，那么饱和度变化时剪切模量不改变:,Biot-Gassmann 剪切模量1,37,Mavko et al, 在 The Rock Physics 手册中, 对以上公式重写，给出更简单的公式:,sat = 饱和岩石；dry = 干岩框架；m = 岩石基质； fl = 流体； f =孔隙度.,(1),(2),Biot-Gassmann 体模量方程如下:,Biot-Gassmann 饱和体模量2,38,Ksandstone =
14、40 GPa, Klimestone = 60 GPa.,现在分析在Biot-Gassmann方程中如何估算各种体模量，先计算固体岩石基质的体模量。值是以 (GPa)为单位，等于1010 dynes/cm2。,固体岩石基质的体模量Km 通常都是从岩心钻探样本(试验室)测量所公布的数据中得来，标准值有:,岩石基质体模量Km,39,Batzle 和 Wang，1992给出了估算水、气、油体模量的方程。论文名：Seismic Properties of Pore Fluids, Geophysics, 57, 1396-1408. 标准值有：,Kgas = 0.021 GPa； Koil = 0.7
15、9 GPa； Kw = 2.38 GPa,流体体模量 Kfl 可用以下方程计算:,流体体模量Kfl,流体的体模量（要求的） 水的体模量 油气的体模量,40,在 FRM 软件中重要的一步是计算干岩模量 Kdry. 这个可以通过以下方法完成: (1) 已知VS 和 VP， Kdry可通过先计算 Ksat 然后利用 Mavko方程计算； (2) 已知 VP, 但未知VS, Kdry 可通过以下方法估算: (a) 假定已知干岩泊松比 sdry. 方程 (1) 可重写成二次方程式,以求解 Kdry. (b) 利用泥岩方程估算含水状态，然后利用Mavko 等的方程进行烃类的估算. (论文见Fluid Substitution:Estimating changes in VP without knowing VS, Geophysics, Nov-Dec, 1995)
