双相介质的频谱分析技术在流体识别中的应用--以中东某油田裂缝型碳酸盐岩稠油油藏为例.pdf

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1、石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年9月第36卷第9期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Sep．2014Vo1．36No．9双相介质的频谱分析技术在流体识别中的应用——以中东某油田裂缝型碳酸盐岩稠油油藏为例汲生珍(中国地质大学(北京)能源学院；中国石化石油勘探开发研究院，北京100083)邬兴威，王萍，夏东领(中国石化石油勘探开发研究院，北京10008s)[摘要]双相介质理论认为地下岩石是由具有孔隙的固体骨架和孔隙中所充填的流体所组成。地震波在含流体的多孔介质中传播时，会使流体在孔隙空间流动，从而

2、引起低频共振与高频衰减。对三维地震资料及井旁道典型单井的频谱分析，以确定不同流体性质的频谱特征。应用面积差值法求取高、低频能量的差异，实践证实，油气层往往表现为明显的高频衰减与低频共振特征，而水层与干层则表现不明显。该方法在中东某油田碳酸盐岩裂缝储层发育区流体预测符合度可达8O，为区内的增储上产提供了有力的技术支撑。[关键词]双相介质；频谱分析；低频共振；高频衰减[中图分类号]P631．44[文献标志码]A[文章编号]1000—9752(2014)O9—0049—05储层流体识别的方法较多，近年来利用频率域属性进行流体识别逐渐成为储层描述与

3、流体识别的热点。1979年Tanger等口利用“低频阴影”技术识别储层流体，1997年BP—Amoco公司的Lopez等人提出适于三维地震解释和储层预测的地震频谱分级技术，随之被广泛应用于储层含油气检测。近几年，基于品质因子(Q)等吸收属性识别流体的方法也发展迅速，并在许多地区取得了较好的应用[5]。目前，油气预测的技术多以单相介质的波动理论为基础，无法准确描述地震波的传播规律。油气层是一种多项介质(即固相的多孑L岩石骨架与流相的油、气、水等)的组合体，对此，应用双相介质理论对地震资料进行频谱分析，确定不同流体性质的频谱特征，应用“低频共振

4、”及“高频衰减”法进行流体识别。当储层中含有流体时，往往会引起地震波能量和频率的变化，尤其储层中含有油气时，往往导致主频降低及高、低频反射异常，同时地层吸收的不一致性致使地震频谱表现为低频共振及高频衰减一】。该现象在国内外油田现场的实钻结果与实验室模型正演、数值模拟结果中均已得到证实。在国内，张应波L9最先将Biot理论用于地震勘探的研究。针对地震频谱与储层流体性质的关系，杨顶辉等『】。。通过建立BISQ模型证实，含流体多孑L介质中喷射流是造成地震波强衰减的主要原因。李勇等口通过双介质正演，探索了含油气储层对地震波的吸收衰减作用。尹陈等口基

5、于一维弥散一黏滞型波动方程正演方法模拟出地震波衰减延迟现象，认为含流体性地层的黏滞性和弥散性是地震波在传播中能量衰减的一个重要原因。l理论依据一双相介质理论双相介质理论于1956年由Biot首先提出，并建立了双相介质条件下的波动方程。双相介质理论认为地下岩石是由具有孔隙的固体骨架(即固相)和孔隙中所充填的流体(即流相)所组成。若多孔介质的孔隙单元相互连通，则地震波在含流体的多孔介质中传播时，由于流体和固体的振动相互作用、耦合，会使孔隙中的流体在空间中流动，从而引起流体和固体颗粒的相对运动，导致波的振幅衰减m叫。在有限带宽内，地震波从低频向高

6、频方向移动时，存在低频衰减最小值和高频衰减最大值，即“低频共[收稿日期]2013—12—26[基金项目]国家科技重大专项(20l1zxo5o31)。[作者简介]汲生珍(1976一)，女，2004年石油大学(北京)毕业，高级工程师，博士生，现主要从事储层预测与流体检测工作。石油天然气勘查2014年9月振”与“高频衰减”，这是双相介质和单相介质的最大区别。由于石油和天然气黏滞系数远比水大，因而含油气储层的地震波振幅衰减将会相当明显。利用储层中油气的地震振幅衰减大于水，可以间接识别含油饱和度较高的储层流体。振幅衰减计算公式如下：A一簪(一)㈩式中

7、：为介质孔隙度，9／6；K为介质渗透率，mD；77为流体黏滞系槲馨数，mPa·m；为介质固体位移，鞲m；U为介质液体位移，IT1；￡为时间，S[。从式(1)中可以看出：在多相介质中，地震波的振幅衰减与介质的衰减系数及流体与固体的相对运动速度成正比。且当流体和固体颗粒相对运动速度较小时，地震波衰减最小而振幅最强，该现象即为频率“共振”，它仅存在于地震波的某一图l单相介质与多相介质中地震波振幅衰减与频率关系图低频率上。流体和固体颗粒之间的相对运动速度随着频率的增加而增大，在某一频率处，地震波衰减最大而振幅最小，从而形成高频衰减。“高频衰减”现象

8、已为人们所熟悉，但“低频共振”却为一个有意义的新发现。正是该发现奠定了油气检测的基础。从图1中可清晰地反映出地震波在地下传播时，在一定带宽内，存在着低频衰减的最小值和高01020