竇喜英,王恩利,閆國亮,陳啟艷,董雪華,潘宇航

(1.中國地震局蘭州地震研究所,甘肅蘭州730000;2.中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院西北分院,甘肅蘭州730020)

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等效孔隙裂縫介質(zhì)的彈性阻抗及廣義流體因子分析

竇喜英1,王恩利2,閆國亮2,陳啟艷2,董雪華2,潘宇航1

(1.中國地震局蘭州地震研究所,甘肅蘭州730000;2.中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院西北分院,甘肅蘭州730020)

考慮到裂縫介質(zhì)的雙重孔隙特征,將Thomsen等效孔隙裂縫模型與線性滑動模型進(jìn)行等價對比,得出Thomsen裂縫模型的廣義各向異性參數(shù)并將其引入到HTI介質(zhì)的縱波、轉(zhuǎn)換橫波彈性阻抗公式中,最終得到對應(yīng)Thomsen裂縫介質(zhì)的彈性阻抗公式,建立裂縫參數(shù)、巖性參數(shù)以及物性參數(shù)與彈性阻抗的直接函數(shù)關(guān)系,對彈性阻抗歸一化后進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明,裂縫型油氣藏彈性阻抗對裂縫填充物性質(zhì)極其敏感,且在不同流體飽和條件下對基巖的橫縱波速度平方比、基質(zhì)孔隙度的響應(yīng)程度差異顯著。在此基礎(chǔ)上,將各向同性介質(zhì)流體因子定義延伸,建立適用于各向異性介質(zhì)的廣義流體因子。數(shù)值模擬和實際數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明,優(yōu)選的因子能夠更好地識別等效孔隙裂縫介質(zhì)中的流體。

裂縫介質(zhì);彈性阻抗;流體識別因子;各向異性參數(shù);柔量

彈性阻抗是重要的疊前儲層預(yù)測參數(shù)之一。自1999年CONNOLY提出各向同性介質(zhì)縱波彈性阻抗概念[1]以來,彈性阻抗理論得到迅速發(fā)展,一系列具有明顯物理意義的概念被相繼推出,如:VERWEST等提出的射線彈性阻抗(VEI)[2];WHITCOMBE等提出的歸一化彈性阻抗[3]、擴展性彈性阻抗(EEI)[4];馬勁風(fēng)提出的廣義彈性阻抗(GEI)[5]、反射率阻抗(RI)[6]、Zoeppritz彈性阻抗(ZEI)[7];SANTOS等提出的射線彈性阻抗(REI)[8];苑春芳等對WHITCOMBE的擴展彈性阻抗進(jìn)行改進(jìn)得到的新彈性阻抗[9]等。在彈性阻抗理論發(fā)展的過程中,為解決P-SV轉(zhuǎn)換橫波的層位標(biāo)定和巖性反演問題,LANDR?M等[10]、DUFFAUT等[11]先后提出了橫波彈性阻抗(SEI),基于此概念,GONZLEZ[12]推導(dǎo)了以反射橫波角度和入射縱波角度為參數(shù)的轉(zhuǎn)換橫波彈性阻抗(PSEI),MA等[13]基于Zoeppritz方程推導(dǎo)了轉(zhuǎn)換橫波彈性阻抗的精確表達(dá)形式(PSZEI)。

與此同時,由于裂縫型油氣藏逐漸成為重要的剩余油氣資源和研究目標(biāo)之一,各向異性介質(zhì)的彈性阻抗成為研究熱點之一,MARTINS于2002年首先提出了各向異性彈性阻抗概念[14],并在2006年推導(dǎo)了弱各向異性介質(zhì)的縱波彈性阻抗公式[15],將彈性阻抗分為各向同性與各向異性兩部分,分析它們之間的差異,強調(diào)了各向異性在彈性阻抗反演中所起的重要作用。JLEK[16]基于弱各向異性轉(zhuǎn)換橫波反射系數(shù)公式,推導(dǎo)出復(fù)雜的P-SV波、P-SH波彈性阻抗公式。陳天勝等[17]推導(dǎo)出HTI介質(zhì)的縱波彈性阻抗公式。劉前坤[18]基于Cherepanov的HTI介質(zhì)PS波反射系數(shù)公式,引入Thomsen等效各向異性參數(shù),推導(dǎo)了HTI介質(zhì)中PS波彈性阻抗公式,并進(jìn)行了含有不同流體介質(zhì)的彈性阻抗討論。CUI等[19]基于簡化的Jílek反射系數(shù)公式,重新推導(dǎo)了新的各向異性轉(zhuǎn)換波彈性阻抗公式。王恩利等[20]基于Ruger的HTI介質(zhì)PP波反射系數(shù)公式,引入裂縫密度參數(shù)化的各向異性參數(shù),推導(dǎo)出包含裂縫參數(shù)的彈性阻抗公式。阻抗分析與流體識別密不可分。對AVO信息以及多波多分量地震資料的深入研究推動了儲層流體識別技術(shù)的發(fā)展?；诟飨蛲越橘|(zhì)理論,國內(nèi)外許多學(xué)者提出很多流體指示因子和識別方法,如:GOODWAY等[21]提出了流體識別異常的LMR法;HEDLIN[22]提出了孔隙模量法;RUSSELL等[23]提出了流體組分識別的Russell法;DILLON等[24]提出了直接油氣指示(DHI)的波阻抗差分法;陳遵德等[25]提出了利用縱、橫波速度，密度以及一些其它地震屬性實現(xiàn)巖性油氣藏儲層預(yù)測的方法;黃緒德[26]提出了泊松比流體識別因子;寧忠華等[27]提出了由波阻抗量綱的0次冪和2次冪組合而成的具有較高靈敏度的流體識別因子;尹川等[28]研究了流體因子的敏感性,利用不同敏感程度的流體因子交會分析對流體的識別效果;王棟等[29-30]考慮到波阻抗的高次量綱能將不同含流體砂巖的差異放大,構(gòu)建了包含有波阻抗量綱4次方的高靈敏度流體識別因子,又于2009年對該流體因子進(jìn)行修改,增加對流體敏感的λρ項,得到新流體識別因子,取得了良好的效果;許平等[31]提出了類似于王棟等2008年給出的流體識別因子的新流體因子;PEI等[32]聯(lián)合K/μ,λ/μ兩個參數(shù),提出了可以有效識別低孔滲儲層中流體的新流體因子λK/μ2;鄭靜靜等[33]綜合流體因子ρf和泊松阻抗PI的優(yōu)點,構(gòu)建了新的流體因子,更好地提高了抗噪性能和流體檢測能力。

傳統(tǒng)的裂縫儲層彈性阻抗研究多基于靜態(tài)等效介質(zhì)理論,由于未充分考慮巖石孔隙和流體,與地下介質(zhì)的真實情況依然有較大差距,理論誤差較大。本文將Thomsen等效多孔裂縫介質(zhì)模型(低頻條件下)的廣義各向異性參數(shù)引入HTI介質(zhì)的PP波、P-SV波彈性阻抗公式中,建立裂縫參數(shù)、基質(zhì)孔隙度和彈性阻抗之間的顯性關(guān)系式,分析裂縫密度、裂縫填充物、基巖的縱橫波速度比、基質(zhì)孔隙度對彈性阻抗的影響,以避免由各向異性參數(shù)向裂縫參數(shù)和基質(zhì)孔隙度參數(shù)轉(zhuǎn)換中引入的誤差。此外,在繼承前人研究成果的同時,嘗試將流體因子引入到等效孔隙裂縫介質(zhì)中,研究裂縫參數(shù)、基質(zhì)孔隙度、入射角和方位角對流體因子的影響。

1 等效裂縫介質(zhì)理論

根據(jù)等效介質(zhì)理論,許多研究者提出了多種HTI介質(zhì)模型,常用的主要有3類:孤立平行薄扁平裂縫模型(Hudson裂縫模型)[34]、線性滑動模型[35]和等效孔隙裂縫模型[36-37]。其中,等效孔隙裂縫模型中孔隙和裂縫連通,處于前兩種模型的中間狀態(tài)。該模型假定裂縫為硬幣狀,平行排列且稀疏分布于由均勻顆粒構(gòu)成的多孔介質(zhì)中。不同頻帶條件下流體影響因子不同,導(dǎo)致了各向異性參數(shù)值有差異。低頻帶內(nèi),裂縫與相鄰孔隙間的流體保持局部壓力均衡,即裂縫間的流體通過孔隙可以互相流通;高頻帶內(nèi),裂縫間的流體不能相互流通,即各個裂縫獨立且相互沒有影響。地震頻帶屬于低頻帶,是我們研究最多的頻帶范圍,在這種低頻限制下,如果基質(zhì)孔隙度較低(φp<10%),那么如同模擬平行裂縫一樣,可以將介質(zhì)模型中的孔隙看作少量集中分布,即介質(zhì)的基質(zhì)孔隙可模擬成各向同性固體背景中的球體稀疏分布,本文將這種低頻裂縫模型稱為等效孔隙裂縫模型,將其與線性滑動模型等價比較后建立的新柔量表達(dá)式引入以柔量為參數(shù)的廣義各向異性參數(shù)[38]中,得到新廣義各向異性參數(shù)關(guān)系式:

(1)

(2)

(3)

(4)

式中:ε(V)表示P波各向異性程度;δ(V)表示P波在橫向和垂向之間各向異性變化的快慢程度;γ(V)表示快、慢橫波的速度差異程度;η(V)表示模型非橢圓率程度;e為裂縫密度(單位體積內(nèi)裂縫的數(shù)量);g為橫縱波速度平方比;q是與流體相關(guān)的系數(shù)[38],且q=(1-Kf/Kb)Dcp,其中,Kf為流體體積模量,Kb為基巖體積模量,Dcp為流體影響因子。

顯然,由于孔隙的存在,使得廣義各向異性參數(shù)變得較為復(fù)雜。公式中,γ(V)不受填充流體性質(zhì)的影響,并與裂縫密度e呈線性關(guān)系;參數(shù)ε(V),δ(V)和η(V)除與裂縫密度e和橫縱波速度平方比g有關(guān)外,還與q系數(shù)中的基質(zhì)孔隙度φp和裂縫填充物相關(guān),而對q系數(shù)中的縱橫比(c/a,即裂縫厚度/裂縫直徑)不敏感[27]。

從以上分析可以推論,裂縫填充物、裂縫密度、圍巖的橫縱波速度比、基質(zhì)孔隙度是直接影響裂縫介質(zhì)各向異性參數(shù)的因素,而作為裂縫型油氣藏檢測的重要指標(biāo),它們必將對各向異性彈性阻抗產(chǎn)生顯著影響。本文將所推導(dǎo)的廣義各向異性參數(shù)關(guān)系式((1)式～(4)式)引入到裂縫介質(zhì)彈性阻抗公式中,進(jìn)行數(shù)值模擬,探索對各向異性參數(shù)有影響的幾種因素變化時等效孔隙裂縫介質(zhì)彈性阻抗的變化規(guī)律。

2 等效孔隙裂縫介質(zhì)彈性阻抗

2.1 彈性阻抗

將等效孔隙裂縫介質(zhì)的廣義Thomsen各向異性參數(shù)關(guān)系式((1)式～(4)式)代入陳天勝等[17]推導(dǎo)的HTI介質(zhì)PP波彈性阻抗公式中,整理得到等效孔隙裂縫介質(zhì)的PP波彈性阻抗公式:

(5)

式中:α為縱波速度;β為橫波速度;ρ為密度;φ為方位角;θ為入射角;k=β/α。

(5)式中的q與(1)式中的q相同,將q中所有的Kf用氣體體積模量(Kf=0.02GPa)替代,則(5)式變?yōu)闅怙柡土芽p介質(zhì)的彈性阻抗,而用水體積模量(Kf=2.00GPa)代替,則(5)式為水飽和裂縫介質(zhì)的彈性阻抗。

同理,將(1)式～(4)式代入到HTI介質(zhì)P-SV波彈性阻抗公式[19]中,整理得到等效孔隙裂縫介質(zhì)的P-SV波彈性阻抗公式:

(6)

其中,

分別把氣和水的體積模量代入到公式(6)中,能夠得到氣飽和與水飽和裂縫介質(zhì)的P-SV波彈性阻抗。

2.2 數(shù)值模擬

選用HILTERMAN[39]的第1類AVO氣砂巖作為背景參數(shù),修改砂巖為等效孔隙裂縫介質(zhì),在裂縫密度e(模型①)、基質(zhì)孔隙度φp(模型②)、橫縱波速度平方比g(模型③)3方面進(jìn)行參數(shù)改造,并考慮水飽和與氣飽和條件的影響(見表1),開展PP波和P-SV波彈性阻抗的數(shù)值模擬,具體步驟為:①計算每種改造對應(yīng)的歸一化各向同性彈性阻抗;②計算氣飽和與水飽和等效孔隙裂縫介質(zhì)的歸一化彈性阻抗;③將步驟②中彈性阻抗結(jié)果與步驟①中相應(yīng)的各向同性彈性阻抗結(jié)果做差,得到相應(yīng)流體飽和狀態(tài)下裂縫介質(zhì)的阻抗差。

模擬結(jié)果的組織方式參考表1,得到PP波的阻抗差(圖1)和P-SV波的阻抗差(圖2)。其中,圖1a,圖1d和圖2a,圖2d討論模型①中裂縫密度為0.05,0.10和0.15時的響應(yīng);圖1b,圖1e和圖2b,圖2e討論模型②中基質(zhì)孔隙度φp為0.001,0.010和0.100時的響應(yīng);圖1c,圖1f和圖2c,圖2f討論模型③中橫縱波速度平方比g為0.25,0.36和0.49時的響應(yīng)。每張圖中從上到下的曲面對應(yīng)參數(shù)從小到大的變化。

表1 雙層模型介質(zhì)參數(shù)設(shè)置

圖1 氣飽和(a,b,c)與水飽和(d,e,f)等效孔隙裂縫介質(zhì)的PP波阻抗差a,d 模型①,e=0.05,0.10,0.15; b,e 模型②,φp=0.001,0.010,0.100; c,f 模型③,g=0.25,0.36,0.49

圖2 氣飽和(a,b,c)與水飽和(d,e,f)等效孔隙裂縫介質(zhì)的P-SV波阻抗差a,d 模型①,e=0.05,0.10,0.15; b,e 模型②,φp=0.001,0.010,0.100; c,f 模型③,g=0.25,0.36,0.49

為分析阻抗的方位各向異性,進(jìn)一步抽取在入射角θ=30°,方位角φ∈(0,360°)時相應(yīng)PP波和P-SV波阻抗差絕對值，在極坐標(biāo)中的顯示如圖3和圖4所示,其中,圖3a,圖3d和圖4a,圖4d對應(yīng)模型①的裂縫密度e參數(shù)變化響應(yīng);圖3b,圖3e和圖4b,圖4e對應(yīng)模型②的等徑孔隙度φp參數(shù)變化響應(yīng),圖3c,圖3f和圖4c,圖4f對應(yīng)模型③的橫縱波速度平方比g參數(shù)變化響應(yīng),藍(lán)、綠和紅色曲線代表對應(yīng)參數(shù)依次增大。

圖3 氣飽和(a,b,c)與水飽和(d,e,f)等效孔隙裂縫介質(zhì)的PP波阻抗差極坐標(biāo)(θ=30°,φ∈(0,360°))a,d 模型①,e=0.05,0.10,0.15; b,e 模型②,φp=0.001,0.010,0.100; c,f 模型③,g=0.25,0.36,0.49

圖4 氣飽和(a,b,c)與水飽和(d,e,f)等效孔隙裂縫介質(zhì)的P-SV波阻抗差極坐標(biāo)(θ=30°,φ∈(0,360°))a,d 模型①,e=0.05,0.10,0.15; b,e 模型②,φp=0.001,0.010,0.100; c,f 模型③,g=0.25,0.36,0.49

綜合分析圖1～圖4,總結(jié)如下。

1) PP波、P-SV波阻抗差隨著入射角、方位角的變化呈現(xiàn)周期性的方位各向異性特征，但有所區(qū)別。區(qū)別之一:曲線、曲面形態(tài)。PP波阻抗差方位角在垂直裂縫面方向(0和180°)的相鄰區(qū)域內(nèi),阻抗差幅值最大,各向異性最強,方位角在平行裂縫面方向(±90°)的相鄰區(qū)域內(nèi),阻抗差為0,即各向同性。而P-SV波阻抗差呈4片花瓣狀,方位角在垂直裂縫面方向(0和180°)和平行裂縫面方向(90°,270°)的相鄰區(qū)域內(nèi),都具有方位各向異性差異;在平行裂縫面方向,同一參數(shù)變化情況下,氣、水飽和狀態(tài)下阻抗差幅值相等;在垂直裂縫面方向,阻抗差幅值存在顯著的梯度變化,是P-SV波阻抗差各向異性差異性的主要來源。區(qū)別之二:阻抗差數(shù)值分布。PP波阻抗差始終為負(fù),且在單一象限內(nèi)數(shù)值幅度隨方位角和入射角的增大呈現(xiàn)穩(wěn)定的單調(diào)遞增特征,這表明HTI介質(zhì)PP波阻抗在數(shù)值上小于各向同性阻抗。而P-SV波阻抗差隨入射角、方位角變化會出現(xiàn)符號反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,換言之P-SV波各向異性阻抗值不總是低于各向同性阻抗。

2) 裂縫密度是影響阻抗的最重要因素,無論是氣飽和還是水飽和條件下,由裂縫密度引起的阻抗差變化幅度都要高于基質(zhì)孔隙度和橫縱波速度平方比參數(shù)。另外,對比圖1,圖2,圖3和圖4中左側(cè)圖可見,PP波、P-SV波阻抗差均隨裂縫密度增大而增大,其中,PP波為負(fù)向,P-SV波為正向。對比阻抗差的幅值,可見氣飽和狀態(tài)均高于水飽和狀態(tài)。

3) 橫、縱波速度平方比對阻抗的影響程度略弱于裂縫密度。對比圖1,圖2,圖3和圖4中的右側(cè)圖可見,PP波、P-SV波阻抗差均隨速度平方比的增大而增大,其中,PP波為負(fù)向,P-SV波為正向。對比阻抗差幅值的梯度變化可見,PP波阻抗差在氣飽和狀態(tài)下均弱于水飽和狀態(tài),而P-SV波阻抗差的變化恰恰相反,在氣飽和狀態(tài)下強于水飽和狀態(tài)。

4) 基質(zhì)孔隙度是阻抗的另外一個影響因素,對比圖1,圖2,圖3和圖4中的中間圖可見,在孔隙介質(zhì)中,隨著基質(zhì)孔隙度的增加,PP波、P-SV波阻抗差均有增大的趨勢,且氣飽和條件下的阻抗差梯度變化更加顯著。

可見,阻抗差可明顯區(qū)分填充物性質(zhì),識別介質(zhì)中含氣或含水性。裂縫密度、基質(zhì)孔隙度或橫縱波速度平方比的變化對于區(qū)分裂縫型儲層的填充物性質(zhì)也具有很好的優(yōu)勢。

3 廣義流體因子構(gòu)建及敏感性分析

以聲波的縱波、橫波阻抗組合而成的幾種常見流體識別因子主要有：GOODWAY等[21]構(gòu)建的λρ和μρ,RUSSELL等[23]構(gòu)建的ρf,寧忠華等[27]構(gòu)建的σHSFIF和σHSFIF1,王棟等[29-30]構(gòu)建的FIFW和F1,以及許平等[31]構(gòu)建的FIFP。為實現(xiàn)裂縫型介質(zhì)的流體識別,嘗試用裂縫介質(zhì)的縱波和轉(zhuǎn)換橫波的彈性阻抗替代這幾種常見流體因子公式中的縱波和橫波阻抗,將裂縫密度、入射角和方位角參數(shù)引入流體因子中,形成廣義流體識別因子,形式如下:

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

上述公式中的c,B和C均為調(diào)節(jié)參數(shù),c的取值范圍為1.33～3.00,其具體大小需根據(jù)所研究的儲層特性而定,B的大小與巖性有關(guān),C值一般取2.8即可明顯區(qū)分氣、水砂巖。

以HILTERMAN[39]給出的第1類砂巖參數(shù)(表2) 作為雙層介質(zhì)的背景參數(shù),將下層砂巖修改為等效孔隙裂縫介質(zhì),取裂縫密度e=0.1,進(jìn)行不同流體飽和狀態(tài)下介質(zhì)的PP波和P-SV波彈性阻抗計算,進(jìn)而獲得幾種廣義流體因子,探討它們對裂縫介質(zhì)流體識別的適用性。

表2 模型背景參數(shù)

抽取入射角θ=30°,方位角φ∈(0,360°)時的流體因子曲線如圖5所示,圖中增加gIPP,gIP-SV以示表明縱波、轉(zhuǎn)換橫波彈性阻抗作為流體指示因子效果很差,不提倡直接用于流體識別。gμρ在水、氣兩種飽和狀態(tài)下差異不明顯,而gλρ差異較顯著,這與寧忠華等[27]的觀點一致。gF1突跳點太多且值很大,無法實現(xiàn)整體方位角范圍的流體識別,不適于裂縫介質(zhì)模型,其它廣義流體因子氣、水飽和差異較大。

由上述可見,gμρ,gλρ,gρf,gσHSFIF,gσHSFIF1,gFIFW和gFIFP均適用于裂縫介質(zhì)的流體識別,為比較靈敏度差異性,引入一個相對差異參數(shù),即水、氣飽和狀態(tài)下流體因子之差的絕對值除以兩者之和的絕對值,相對差異值越大,說明其流體識別的靈敏度越高。設(shè)裂縫密度不變,固定方位角φ=0,30°,45°,60°,75°,90°,得到這些廣義流體因子的相對差異隨入射角變化(θ∈(0,30°))曲線如圖6所示;固定入射角θ=10°,20°,30°,則廣義流體因子之間的相對差異隨方位角變化(φ∈(0,30°))的曲線如圖7所示。圖6中,φ=90°為各向同性面,不含流體,流體因子相對差異為零,φ=60°和φ=75°時相對差異曲線基本相近,只保留其中一個進(jìn)行討論即可。綜合分析圖6中φ=0,30°,45°,60°的曲線與圖7,根據(jù)靈敏度差異程度,可將流體因子gFIFW和gFIFP歸為一類,記為第1類靈敏度流體因子,gρf和gσHSFIF歸為一類,記為第2類靈敏度流體因子,gλρ和gσHSFIF1歸為一類,記為第3類靈敏度流體因子;gμρ流體因子相對差異值不超過0.05,靈敏度非常低,單獨用以識別流體效果極差。

圖5 不同流體因子的流體識別對比(θ=30°,φ∈(0,360°))

圖6 氣、水飽和裂縫介質(zhì)流體因子之間的相對差異隨入射角變化的曲線

圖7 氣、水飽和裂縫介質(zhì)流體因子之間的相對差異隨方位角變化的曲線

雖然3類靈敏度流體因子均可明顯區(qū)分介質(zhì)中的流體性質(zhì),但顧及到在方位角和入射角兩種范圍內(nèi)相對差異值的覆蓋程度,我們認(rèn)為第1類靈敏度流體因子最佳,即gFIFW區(qū)分流體的能力更強。為驗證這一觀點,下面以實際數(shù)據(jù)為例，分析這3類靈敏度流體因子的識別效果，探討最優(yōu)靈敏度流體因子。

4 應(yīng)用實例

已知某工區(qū)的測井曲線如圖8所示,深度在5046m以上的地層為各向同性層,在5046～5048m為干層,裂縫密度為0.03,5048m以下為含氣層,裂縫密度為0.20。將gFIFW,gσHSFIF和gσHSFIF1這3類流體因子應(yīng)用于該測井?dāng)?shù)據(jù)處理中,并與相應(yīng)常規(guī)流體因子進(jìn)行對比,結(jié)果如圖9所示,藍(lán)色曲線代表入射角和方位角均為30°時的廣義流體因子,紅色曲線代表常規(guī)流體因子。從圖9中可知,廣義因子與常規(guī)因子的曲線形態(tài)基本相似,說明使用廣義流體因子進(jìn)行流體識別具有較高可信度;常規(guī)流體因子FIFW,σHSFIF和σHSFIF1基本無法區(qū)分干層和含氣層,而廣義流體因子從氣層上界面(5048m)開始出現(xiàn)明顯的變化;對比3類廣義流體因子與對應(yīng)常規(guī)流體因子可知,在氣層,gFIFW與對應(yīng)常規(guī)流體因子的差異性最大,gσHSFIF次之,gσHSFIF1差異性最小,由此驗證了推導(dǎo)公式((7)式～(14)式)的正確性。

圖8 測井曲線

圖9 廣義流體因子與常規(guī)流體因子的流體識別效果對比(淡藍(lán)色橫線為干層/氣層分界線)

5 結(jié)論

裂縫流體識別研究是剩余油氣研究的重要領(lǐng)域之一。本文借助等效裂縫模型中“柔量參數(shù)”這個橋梁架起了等效孔隙裂縫模型中裂縫參數(shù)、基質(zhì)孔隙度與廣義各向異性參數(shù)之間的關(guān)系,建立了新的彈性阻抗與流體因子,并對其中的關(guān)鍵參數(shù),包括裂縫密度、橫縱波速度比和基質(zhì)孔隙度進(jìn)行數(shù)值模擬討論,所得結(jié)論如下:

1) 等效孔隙裂縫介質(zhì)的縱波、轉(zhuǎn)換橫波彈性阻抗呈現(xiàn)明顯的方位各向異性,且兩者差異明顯;在垂直裂縫方向,兩者都具有明顯的方位性,而沿裂縫方向轉(zhuǎn)換橫波存在方位各向異性,縱波不具有這一特點;

2) 裂縫密度、基質(zhì)孔隙度或橫縱波速度平方比等參數(shù)變化引起的阻抗差變化,可以用于區(qū)分裂縫型儲層的填充物性質(zhì),其中裂縫密度和基質(zhì)孔隙度引起含氣介質(zhì)的阻抗差變化高于含水介質(zhì),橫縱波速度平方比引起的變化則相反;

3) 流體因子源于縱、橫波彈性阻抗,由裂縫介質(zhì)的轉(zhuǎn)換橫波彈性阻抗單獨形成的流體因子gμρ不適用于介質(zhì)中的流體識別;

4) 將常規(guī)流體因子延伸的裂縫介質(zhì)流體因子按流體識別靈敏程度歸為3類,其中g(shù)FIFW>gσHSFIF≈gσHSFIF1,實際數(shù)據(jù)處理中具有很好的適用性。

等效裂縫介質(zhì)理論作為裂縫介質(zhì)的一種近似理論,更加接近于地下的真實介質(zhì),那么對于該類介質(zhì)的PP波、P-SV波彈性阻抗以及流體識別因子的研究非常有意義。本文基于較低孔隙度的等效裂縫介質(zhì)模型進(jìn)行PP波、P-SV波彈性阻抗正演模擬研究,其原因在于這種情況下模型彈性矩陣相對簡單,而高孔隙度裂縫介質(zhì)模型引入的參數(shù)多而復(fù)雜,形成的彈性矩陣為裂縫介質(zhì)的彈性阻抗研究增加了困難,有待后期深入研究。

將各向同性介質(zhì)的流體識別因子延伸到各向異性介質(zhì),包含方位角信息后增加了流體因子分析的直觀性,拓寬了流體因子的應(yīng)用范圍,對流體因子的靈敏度歸類以及歸類后的靈敏程度對比可以避免后期盲目的亂用流體因子進(jìn)行流體識別,但本文只對常用的9個流體因子進(jìn)行分析,各向同性介質(zhì)的其它流體識別因子是否適合于裂縫介質(zhì)還有待繼續(xù)分析。

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(編輯：顧石慶)

The analysis on elastic impedance and generalized fluid factor inequivalent porous fracture media

DOU Xiying1,WANG Enli2,YAN Guoliang2,CHEN Qiyan2,DONG Xuehua2,PAN Yuhang1

(1.LanzhouInstituteofSeismology,ChinaEarthquakeAdministration,Lanzhou730000,China;2.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&DevelopmentNorthwest,Lanzhou730020,China)

Considering double porosity features of fracture media,generalized anisotropic parameters obtained in the Thomsen equivalent porous media model,equivalent to linear slip model are introduce into P-wave and P-SV-wave elastic impedance equations in HTI media,and the elastic impedance formula corresponded to Thomsen fracture media is obtained.The direct function relation between fracture,lithology,physical property parameters and elastic impedance is established.Numerical simulation show that the elastic impedance of fractured reservoirs is very sensitive to the properties of fracture fillings,its response degree to (vS/vp)2and equant matrix porosity is significantly different.Based on this,a generalized fluid factor suitable for the anisotropic media is established by extending the isotropic media fluid factor.The test results of numerical simulation and actual data processing results indicate that the generalized fluid factor can accurately identify the fluid in equivalent porous fracture media.

fracture media,elastic impedance,fluid identification factor,anisotropic parameter,weaknesses

2016-07 -01;改回日期：2016-10-31。

竇喜英(1980—),女,博士,主要從事地球物理學(xué)和地震預(yù)報研究。

中國地震局蘭州地震研究所地震科技發(fā)展基金項目(2016050)和中國石油天然氣股份有限公司科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項目(2015B-3712)共同資助。

P631

A

1000-1441(2017)02-0192-11

10.3969/j.issn.1000-1441.2017.02.005

This research is financially supported by the Earthquake Science and Technology Development Fund of China Earthquake Administration of Gansu Province (Grant No.2016050) and the Science Research and Technology Development Project of PetroChina Co. Ltd. (Grant No.2015B-3712).

竇喜英,王恩利,閆國亮,等.等效孔隙裂縫介質(zhì)的彈性阻抗及廣義流體因子分析[J].石油物探,2017,56(2):-202

DOU Xiying,WANG Enli,YAN Guoliang,et al.The analysis on elastic impedance and generalized fluid factor in equivalent porous fracture media[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2017,56(2):-202