煤层气AVO技术的岩石物理基础
AVO原理
叠前反演技术介绍宋长青 帕拉代姆北京办事处内容提要一、 反演的技术思路 二、地震资料识别岩性技术的理论基础 三、AVO技术介绍2反演的技术思路3反演工作中面临的问题基础数据的质量分析 反演算法的选择 反演结果的质量监控 反演属性定量分析 当某一项目涉及多项技术的综合，如岩石物理技术、 AVO技术、振幅反演技术、地震模拟技术和其它辅助技 术，如地震相分类，往往使研究者望而生畏。
4帕拉代姆解决方案使油藏描述的数据转换、数据分析和数据解释等多项 工作在交互的环境下同步实现。
Interpretation岩石到流体解释技术Rock & Fluid Interpretationd ui Fl & g ck gin Ro ImaRock & Fluid CharacterizationPetrophysicsGeophysicsConnecting Disciplines5反演及分析解释技术• • • • • • 基于井资料的岩石物性分析技术 – 地层评价 属性建模技术 – 背景模型 AVO 反演, 正演和解释技术 – AVO 属性 AI/EI 反演, 模型建立与解释技术 – AI/EI, 波松比, 密度, 拉枚常数, 剪切摸量 基于神经网络油藏物性反演技术 – 空隙度, 泥质含量, 饱和度 反演属性的标定及解释 – 油藏属性空间解释6结论• 关键技术Petrophysics GeologVolum interpretation 3D CanvasAI/EI VanguardFacies Classification StratimagicVisualization& Interpretation VoxelGeoAVO Probe7地震资料识别岩性技术的理论基础k + 3P-wave Velocity:Vp =Vs =ρμ ρμ 4ρ: Density, Mass per unit Volume.k: Bulk Modulus, IncompressibilityS-wave Velocity:μ: Shear Modulus, Rigidity⎛Vp ⎜ ⎜V ⎝ s⎞ K 4 ⎟ = + ⎟ μ 3 ⎠2岩层中地震波的速度决定于弹性模量和密度，岩石的弹性模量 又首先决定于岩石的矿物成分，其次是孔隙度、孔隙流体性质以及 压力、温度等环境因素，而孔隙度、孔隙流体及环境因素是通过影 响岩石的弹性模量和密度而影响速度的，所以决定岩石速度的最重 要因素是岩石成分，因此我们自然想到用速度来判别岩性。
AVO基本概念
振幅系数的信息量
在一定的约束条件下，例如，最小平方约束，或 对介质参数有足够的了解，是可以由振幅系数唯 一地确定介质的属性的。若选择独立的参数是
2 1 2 , 1
1 , 1
2 , 2
令： 1 2 2 由于纵横波速度比与泊松比存在如下关系： 2
2 2
因此，独立的参数可以视为
3000
VS
(m/s)
(gm/cc) 2.02 2.12 2.2
1.
2.
左图说明了AVO分析的基本原
理，对于同一反射点而言，共 中心点道集记录可用炮检距和 深度等价表示入射角。对于理 想的共中心点道集记录，含水 砂岩AVO呈减少趋势，含气砂 岩AVO呈增加趋势。不同的岩 性参数组合，反射系数随入射 角变化不同。
这表明：AVO信息有助于直接检测岩性和油气。传
AVO发展历史
Shuey(1985)对Zoeppritz的P波反射系数进行简
化，提出一种抛物线形式的表达，这使得AVO 属性分析和零炮检距剖面的提取得到广泛应用 。 1985年，郑晓东在国内首先提出非零炮检距地 震资料的正演和反演，并把AVO信息应用于“ 暗点”型气层的识别和检测。 Smith（1987）等提出用加权叠加方法估计流体 因子和检测气层。为了充分挖掘AVO信息的潜 力，不少作者研究用AVO属性（斜率和截距） 交汇图识别岩性和油气的方法，并提出AVO烃 类检测因子。
在碎屑岩中寻找天然气， AVO
理论是简单明了的，碎屑岩孔 隙内含天然气，明显降低岩石 的纵波（ P 波）速度，而横波 （S波）速度相对保持不变。这 就是说，当地层中含天然气时 ，会造成纵、横波速度比值的 变化。这种变化必然导致在不 同炮检距的反射振幅的分布， 有着不同的表现。
AVO处理技术(重要)解析
一个共识
在AVO振幅恢复中应减少单道的道均衡，以免
引起虚假的AVO现象。AVO处理和分析的关键 是叠前信息的保持、提取、显示和解释。充分 考虑补偿与炮检距有关的振幅衰减，消除非岩 性因素引起的振幅变化，这是进行AVO分析的 关键。
处理的目的就是要最大限度地消除
这些因素对振幅的影响，恢复和保 持振幅相对变化与反射系数大小单 一因素的关系
角度道和角道集的形成
从数据采集到处理，反射振幅都是作为炮检距
的函数来描述的，而Zoeppritz方程及其近似表 达式则均是以入射角作为变量进行描述的。因 此，我们在很多情况下，需要将振幅与炮检距 的关系（AVO），转换成振幅与入射角角度的 关系（AVA），并形成角度道道集。
处理可能产生的问题
反射振幅的恢复和保持常用的处理方法主要
剔除不正常炮和道以及样点“野”值 几何球面扩散补偿 地表一致性振幅补偿
吸收衰减补偿
剩余振幅补偿
几何球面扩散补偿
球面扩散补偿因子与炮检距密切相关，简单地用零炮
检距球面扩散补偿因子代替非零炮检距球面扩散补偿 因子是不合适的 Ostrander的研究表明：用零炮检距补偿因子代替非 零炮检距补偿因子，当地表为低速层时，炮检距的振 幅补偿量不足，而当地表为高速层时，炮检距的振幅 补偿量偏大。由于地震速度梯度一般随深度增加而增 加，因此用零炮检距球面扩散补偿因子代替非零炮检 距球面扩散补偿因子，其补偿量不足。 吕牛顿的研究表明：对于中浅层，零炮检距和非零炮 检距球面扩散补偿因子差别较大，而对深层反射，两 者差别很小。
影响地震数据振幅改变的因素 -----大地滤波系统
球面扩散 地层吸收 界面透射损失
层间多次反射
薄层振幅调谐 波的相位转换 介质各向异性 地质构造因素
AVO技术详解
第6章 A VO 技术详解AVO 技术是利用反射系数随入射角变化的原理，在叠前道集上分析振幅随偏移距变化的规律，估求岩石的弹性参数、研究岩性、检测油气的重要技术。
AVO 是振幅随偏移距变化(Amplitude Variation with Offset)的英文缩写或振幅与随偏移距关系(Amplitude Versus Offset) 的英文缩写，AVA 是振幅随入射角变化(Amplitude Variation with Incident Angle)的英文缩写。
在地震勘探中，共中心点道集记录的偏移距可以等价地用入射角表示，故AVO 与AVA 等价。
该技术自20世纪80年代提出以来，在油气勘探中不断发展，并得到迅速推广和广泛应用。
尤其是在天然气勘探中指导寻找天然气藏发挥了重要作用，对提高天然气勘探成功率受到了很好的效果。
从近几年的技术发展情况看，P 波方位AVO 已作为一种预测油气藏各向异性的有效方法而受到青睐。
6.1 A VO 技术的理论基础根据地震波动力学中反射和透射的相关理论，反射系数(或振幅)随入射角的变化与分界面两侧介质的地质参数有关。
这一事实包含两层意思：一是不同的岩性参数组合，反射系数(或振幅)随入射角变化的特性不同，称为AVO 正演方法；二是反射系数(或振幅)随入射角变化本身隐含了岩性参数的信息，利用AVO 关系可以反演岩石的密度、纵波速度和横波速度，称为AVO 反演方法。
6.1.1 Zoeppritz 方程AVO 技术的理论基础就是Zoeppritz 方程及其简化的思路。
设有两层水平各向同性介质，当地震纵波非垂直入射(即非零偏移距)时，在弹性分界面上会产生反射纵波、反射横波、透射纵波和透射横波，见图6—1。
各种波型之间的运动学关系服从斯奈尔定理22221111sin sin sin sin S P S P V V V V ϕθϕθ=== (6-1)图6—1 入射波、反射波和透射波的关系式中 1θ、1ϕ——纵波、横波的反射角；2θ、2ϕ——纵波、横波的透射角；1P V 、2P V ——反射界面上下介质的纵波速度；1S V 、2S V ——反射界面上下介质的横波速度。
AVO分析的基本方法
岩性 泥岩 砂岩(含气) 泥岩
速度 3050 2600 3050
泊松比 0.3 0.15 0.3
密度 2.4 2.3 2.4
(a) 厚度为1/8 出现了明显的干涉现象, 形成复合波，使顶底界面不能分开，随着炮检距
的增加振幅在增强，在整个变化过程中形状基本没有改变
(b) 厚度为1/4 随着砂层厚度的增加，振幅随着炮检距的增加在增强，但是其幅度更加明显，振幅达到 极大。这时即使不能把薄层顶底反射面分开的情况下，也能推断出底部反射面的存在
密度 2.5 1.8 2.5
(
a) 厚度为1/8
(b) 厚度为1/4
(c) 厚度为1/2
(d) 厚度为1
模型5：水层模型
岩性 泥岩 砂岩(含水) 泥岩
速度 2250 2850 3050
泊松比 0.4 0.27 0.4
密度 2.0 2.4 2.0
(a) 厚度为1/8
(b) 厚度为1/4
含气和含水砂岩模型
（b）泥岩-含水砂
岩分界面波阻抗差 异大，垂直入射反 射振幅呈“亮点” 特征，AVO呈减少 趋势；
含气和含水砂岩模型
（c）当泥岩夹含
水砂岩，砂岩顶底 反射分不开，AVO 响应反映泥岩-含 水砂岩问的调谐作 用，宏观上看， AVO呈减少趋势， 反射同相轴出现扭 曲现象，极性反转 。
当气层厚度大于 1/16 波长时， AVO 明显呈增加趋
势。事实上，当气层厚度大于 1/4 波长时，气层的 顶底反射可区分，气水分界面AVO呈增加现象，当 气层厚度介于1/4～1/16波长之间时，气层顶底反射 分不开，形成复合波，AVO也呈增加趋势。但是， 当气层厚度小于1/16波长时，AVO明显呈减小趋势 ，出现极性反转。由此可见：即使岩性组合相同， 由于厚度的变化，也会引起AVO特征的差异，薄层 调谐作用对AVO影响很大，也反映AVO分析存在的 多解性 。
煤层气AVO技术的岩石物理基础
一、导言 二、Gassmann-Biot理论不能作为煤层气AVO技 术的岩石物理基础
三、含气量与煤层弹性参数之间存在负相关关系
四、这些负相关关系可以构成煤层气AVO技术的
岩石物理基础
五、应用取得初步成果
六、总结
一、导言 二、Gassmann-Biot理论不能作为煤层气AVO技 术的岩石物理基础
三、含气量与煤层弹性参数之间存在负相关关系
（6）孔隙流体是单一流体，并且岩石处于流体饱和状态； --该条件不阻止将该理论应用于煤层气储层。
由于煤层气储层的裂隙型孔隙体系宏观上是非均 质的和各向异性的，基质型孔隙体系的连通性很 差，两种体系之间的连通性也很差，因此，总体 上来说，Gassmann-Biot理论不完全适用于煤层 气储层。 如果使用Gassmann-Biot理论预测煤层气储层的 纵、横波速度，预测之误差可能导致预测结果在 数量上没有实用意义。
六、总结
这些负相关关系可以构成煤层 气AVO技术的岩石物理基础
含气量与密度、纵、横波速度之间存在线性关系
Vgas = -76.184*D + 119.01 Vgas = -0.0228*Vp + 70.521 Vgas = -0.0619*Vs + 103.69
假设的 Vg 20 15 10 5 预测的密度 1.325 1.371 1.418 1.463 预测的纵波速度 预测的横波速度 2215.8 1352.0 2435.1 1432.8 2654.4 1513.6 2873.7 1594.3
四、这些负相关关系可以构成煤层气AVO技术的
岩石物理基础
五、应用取得初步成果
六、总结
六、总结
含气量与密度、纵、横波速度之间存在负相关关系； 这些负相关关系可能是客观的普遍存在的； 这些负相关关系可以构成煤层气AVO技术的岩石物理 基础；
AVO技术详解
食品安全知识培训方案一、培训背景随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，食品安全问题日益成为公众关注的焦点。
食品安全不仅关系到人民群众的健康和生命安全，还关系到经济发展和社会稳定。
为进一步提高食品生产经营单位的食品安全管理水平，增强从业人员的安全意识和责任意识，预防和控制食品安全事故的发生，特制定本培训方案。
二、培训目标1. 使食品生产经营单位从业人员了解和掌握国家食品安全法律法规和标准要求，提高食品安全法律意识。
2. 提升从业人员对食品安全知识的认知水平，提高食品安全操作技能。
3. 增强从业人员对食品安全事故的预防和应对能力，提高食品安全管理水平。
4. 培养从业人员良好的职业道德和责任意识，树立食品安全工作人人有责的理念。
三、培训对象1. 食品生产经营单位负责人、管理人员。
2. 食品生产、加工、储存、运输、销售等环节的从业人员。
3. 餐饮服务单位负责人、管理人员及从业人员。
4. 食品检验检测机构从业人员。
5. 食品监管执法人员。
四、培训内容1. 食品安全法律法规：包括《中华人民共和国食品安全法》、《中华人民共和国产品质量法》、《中华人民共和国农产品质量安全法》等。
2. 食品安全标准：包括食品安全国家标准、地方标准、行业标准等。
3. 食品安全知识：包括食品污染及其预防控制措施、食物中毒及其预防控制措施、食品添加剂的使用与管理、食品标签标识管理等。
4. 食品安全操作技能：包括食品加工操作规范、食品储存运输规范、餐饮服务操作规范等。
5. 食品安全事故的预防和应对：包括食品安全事故的应急处理、食品安全事故的报告和调查处理等。
6. 食品安全管理：包括食品安全管理体系的建立与实施、食品安全风险评估与控制、食品安全信息管理等。
7. 职业道德与责任：包括食品从业人员职业道德规范、食品安全责任追究等。
五、培训方式1. 集中授课：聘请专业讲师，采用多媒体教学，对食品安全法律法规、食品安全标准、食品安全知识等进行系统讲解。
关于AVO技术
论AVO勘探技术论文提要本文是关于AVO (Amplitude Versus Offset, 振幅随偏移距变化关系) 理论,最早形成于20 世纪初[1]，过研究振幅随炮检距(或入射角) 的变化特征来探讨反射系数响应随炮检距的变化, 进而确定反射界面上覆、下伏介质的岩性特征及物性参数。
其分析方法就是利用Zoeppritz 方程及其近似式, 根据实际观测数据, 以某种数学方法为工具, 求解产生这些观测数据的原始模型及物性参数。
该技术在油气勘探以及岩性分析、在水合物中的应用等方面比亮点技术更为先进。
尽管这种方法在砂岩储层及其类似的区域获得了很大成功，但由于一些其他因素的影响使AVO技术有时失效。
为避免此类事情的发生，在AVO分析中结合地质资料进行解释非常重要。
只有二者相结合才能减小勘探与开发的风险。
正文AVO技术是继亮点之后又一项利用振幅信息研究岩性，检测油气的重要技术，近几年发展迅速。
国内外都已经进行了一些试验。
取得了初步成就。
20世纪60年代，地球物理学家们发现，砂岩中如有天然气存在就常常在一般振幅的背景上伴有强振幅（专业上称亮点）出现。
当时以为只要在地震记录上找到亮点就能找到天然气。
然而，事实并非如此简单，不久人们发现亮点有局限性，也就是说，除地层含天然气外，一些其他因素（如煤层、火成岩侵入等）也可能引起亮点反射。
为此，人们继续探索比亮点更确切的方法，以便在地震记录上直接找到天然气。
到20世纪80年代，勘探工作者在地震记录上发现一些违反常规的现象，即随着检波器离开炮点距离的加大，其接收到的反射能量反而越大（专业上称这种现象为AVO技术，即反射振幅随检波器到炮点距离的增大而增大的技术）。
为什么说它反常呢？日常生活中可能会有这样的体会，离说话人越远，听到的声音也越小。
地震勘探也不例外，按常规，检波器离炮点越远，接收到的能量（振幅）应该越小。
那么，为什么出现上述反常现象呢？这是因为地层含气后，含气地层速度发生了明显变化，它改变了岩石的物理性质，从而改变了反射振幅的相对关系，因此，出现了上述反常现象。
AVO
AVO[编辑本段]AVO 和反演AVO（振幅随偏移距的变化）技术用于评估地震反射振幅随炮点与接收器之间的距离改变而发生的变化。
借助AVO 分析，地球物理学家可以更好地评估油气藏岩石属性，包括孔隙度、密度、岩性与流体含量。
尽管传统的AVO 方法相对成熟，但GX Technology (GXT) 已开发出新一代AVO 工具和方法，能够扩展该技术的实用性和应用。
GXT 开发的一个关键工具是基于子波的AVO (WAVO)。
WAVO 建立在AZIM 各向异性处理的基础上，可以将更传统的AVO 技术应用扩展到更坚硬岩石、更深地层、薄床或裂缝油气藏以及低信噪比的区域。
仅使用P波能量进行AVO 分析的另一个局限是无法产生唯一的解决方案。
人们常常误认为无法区分充满气体的储层和仅仅具有部分气体饱和度（?#27773;水?#65289;的储层。
但是，借助全波能量（如ION 的VectorSeis 传感器记录的全波能量）进行AVO 分析，使地球物理学家能够区分气体饱和度，从而提高其公司的勘探成功率。
反演技术可以将地表采集的地震数据、垂直地震剖面和测井数据组合起来，建立一个包括地下层面及其厚度、密度、P 波和S 波速度的模型。
本质上，正是用这种方法将粗糙的地震数据按比例缩小到在测井级采集的更精细信息（例如，按比例缩小到测井数据）。
成功的反演通常需要较高的信噪比并且记录较宽的带宽数据，而这两者都是使用VectorSeis 单点传感器时可获得的关键结果。
AVO（振幅随偏移距的变化）技术用于评估地震反射振幅随炮点与接收器之间的距离改变而发生的变化。
借助AVO 分析，地球物理学家可以更好地评估油气藏岩石属性，包括孔隙度、密度、岩性与流体含量。
尽管传统的AVO 方法相对成熟，但GX Technology (GXT) 已开发出新一代AVO 工具和方法，能够扩展该技术的实用性和应用。
GXT 开发的一个关键工具是基于子波的AVO (WAVO)。
利用地震AVO反演预测煤与瓦斯突出区
非常规天然气收稿日期:2010-12-03;修回日期:2011-04-271基金项目:国家/9730项目(编号:2009CB219603;2009C B72460;2010CB226800)联合资助.作者简介:胡朝元(1963-),男,河北石家庄人,高级工程师,主要从事三维地震资料解释技术研究.E -mail:hcy0315@s .通讯作者:杜文凤.E -mail:duw f66@.利用地震A VO 反演预测煤与瓦斯突出区胡朝元1,2,彭苏萍1,杜文凤1,勾精为1,2(1.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;2.中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院,河北涿州072750)摘要:基于地震AVO 反演原理和方法,针对已知的煤与瓦斯突出点进行了AVO 反演。
单点分析发现,煤与瓦斯突出点处的偏移距)振幅拟合关系的截距和梯度绝对值比非突出点大,表明煤与瓦斯突出点能引起地震AVO 响应异常。
依据突出点处的地震AVO 响应特征,通过交会分析和综合指标分析,可实现对煤与瓦斯突出区的预测。
但是,作为一项新的预测技术,在实际应用中要结合区域地质综合分析,以避免AVO 反演结果的多解性。
关键词:煤与瓦斯突出;AV O 反演;地震勘探中图分类号:T E132.2 文献标识码:A 文章编号:1672-1926(2011)04-0728-05引用格式:胡朝元,彭苏萍,杜文凤,等.利用地震AVO 反演预测煤与瓦斯突出区[J].天然气地球科学,2011,22(4):728-732.0 引言煤与瓦斯突出是影响煤矿安全生产的重大问题之一,其预测方法主要有地面区域性预测、采面超前探测和巷道瓦斯检测。
实践研究证明,瓦斯突出区煤岩通常是破碎的,甚至呈粉末状,且瓦斯含量异常高。
因此,突出区煤岩物性(如波阻抗、密度、剪切模量、弹性模量等)存在异常[1-2]。
这种异常会引起地震勘探中AVO (Am plitude Versus Offset,即振幅随偏移距的变化)异常。
煤层气AVO分析预处理关键技术
煤层气AVO分析预处理关键技术刘志伟;陈信平;司国帅;王卿;邓世广【摘要】利用地震勘探AVO技术预测煤层气(CBM)的风险主要来自地震预处理对反射振幅的改造,这种改造对高信噪比、高分辨率和高保真处理虽然是必要的,但是对煤层气AVO分析却存在一定影响.类似砂岩含气储层的AVO预处理,相对振幅保持是煤层气AVO分析预处理秉持的基本原则,煤层气储层第Ⅳ类AVO异常使得其预处理又区别于一般砂岩含气储层.径向道滤波线性噪音衰减技术、高低频分离地表一致性振幅补偿技术、保幅Kirchhoff叠前时间偏移技术是解决煤层气AVO分析预处理中线性干扰、近地表异常、空间成像引起的振幅变化问题的关键技术.野外数据试验表明:3项关键技术可以满足相对振幅保持处理要求,最大程度保留煤层气AVO第Ⅳ类振幅异常,有利于实现煤层气AVO分析和提高煤层气预测精度.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)0z2【总页数】9页(P482-490)【关键词】煤层气AVO分析;相对振幅保持;径向道滤波;地表一致性补偿;Kirchhoff叠前时间偏移【作者】刘志伟;陈信平;司国帅;王卿;邓世广【作者单位】中国地质科学院,北京100037;北京捷茂迪华能源技术有限公司,北京102208;东方地球物理公司研究院,河北涿州072751;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国地质科学院,北京100037【正文语种】中文【中图分类】P618.11近年来，地震反射振幅随偏移距的变化(AVO)分析技术逐渐应用于煤层气储层预测。
根据大量煤层钻井资料和煤层气AVO模型正演分析，局部高渗煤层气储层内AVO异常区别于常规砂岩含气，属于第IV类AVO异常，即反射振幅随偏移距增加而减小[1-2]。
地震勘探AVO技术能否应用于煤层气富集储层预测，理论研究基本上持肯定观点[3]。
实际应用中，影响煤层气AVO分析的有利和不利因素也得到详细分析[4]。
地震反射AVO理论及其应用研究进展
， ， 。 其中 ： ｍ＝ ［ ｌ ｎ ｌ ｎ ｌ ｎ ｌ ｎ Ｑ ｌ ｎ Ｑ α， ｓ］ ｐ， β ρ 相应的角道集ｄ ｏ ｂ ｓ 可以用褶积模型表示 ：
ｄ ｃ＋ｅ ＝Ｓ Ａ ｍ ′＋ｅ ｏ ｂ ｓ ＝Ｓ 矩阵Ｓ 表示每一个反射角的子波 ， 假定误差ｅ 是 零均值高斯并独立于 ｍ， 那么ｄ 是高斯分布 。
式中 ： ｔ为传播时间 ； ｖ θ 是入射角 ； ｐ 为纵波 ρ 为密度 ； 速度 ； 实部的线性化反射率系数与 ψ 是转换波 角 度 ，
［］ 虚部部分包含着黏弹性信 Ａ ｋ ｉ等 ３ 已经给出的相似 ， 息 。 反射率的模型可以写为矩阵的形式 ： ｃ ＝Ａ ｍ ′。
速度分析也是这样 ， 射线参数分析的目的是找到 可以在相似准则下得到最 使反射同相轴拉平的速度 ， 好的结果 。 与局部斜率相比 ， 使用相似性准则获得的 射线参数谱可以给出高精度的射线参数 。 １． ３ 稳健的 ＡＶＯ 反演的自适应步长搜索提高反 演 速度 步长 是 迭 代 算 法 中 的 重 要 因 素 ， 它可以通过精 确的或非精确的线性搜索得到 ， 通常 ， 精确搜索比不 精确线性搜索快 。 当 遇 到 复 杂 的 稳 健 范 数 时 ， 可能
地震反射avo理论及其应用研究进展2avo技术在碳酸盐岩流体识别中的应用avo技术是对碎屑岩储层岩性识别和流体检测的流行技术然而普遍看法认为avo技术应用在碳酸盐岩储层中效果不好因为它们的刚性岩石结构很难看出在不同饱和流体弹性参数的变化
地 质 科 技 情 报 第３ ３卷 第２期 Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３ Ｎ ｏ． ２ 年 月 ２ ０ １ ４ ３ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍａ ｒ ． ０ １ ４ ２ ｇ ｇ ｙ
AVO分析的基本方法
当气层厚度大于 1/16 波长时， AVO 明显呈增加趋
势。事实上，当气层厚度大于 1/4 波长时，气层的 顶底反射可区分，气水分界面AVO呈增加现象，当 气层厚度介于1/4～1/16波长之间时，气层顶底反射 分不开，形成复合波，AVO也呈增加趋势。但是， 当气层厚度小于1/16波长时，AVO明显呈减小趋势 ，出现极性反转。由此可见：即使岩性组合相同， 由于厚度的变化，也会引起AVO特征的差异，薄层 调谐作用对AVO影响很大，也反映AVO分析存在的 多解性 。
AVO正演方法
AVO正演模拟，首先要构制一个地质模型
，从钻井、测井以及岩石物理实验分析得到 纵波速度、横波速度、密度和地层厚度等参 数，并通过相应公式计算各炮检距对应的入 射角、透射角，再通过Zoeppritz方程或者 它的近似式求出各道的反射系数，形成 CMP道集。 由此可见，这个道集是针对给定的地层模型 ，由实测参数纵波速度、横波速度和密度正 演计算合成的，是一个理论合成道集，我们 可以用来正演模拟各种AVO响应
煤层和气层叠前道集和
叠加剖面比较，叠加剖 面上，它们都是强反射 ，呈“亮点”特征，很 难区分， 在CMP道集上，两者 是很容易区分，煤层 AVO特征呈减少趋势 ，气层AVO特征呈增 加现象。
“亮点”型气层模型，在泥岩夹砂层（b）、泥岩夹 煤层（c）和砂层夹煤层（d）模型中，AVO均呈减 少趋势，只有泥岩夹气层（a）的AVO呈增加趋势
岩性 泥岩 煤层 泥岩
速度 3050 2600 3050
泊松比 0.3 0.4 0.3
密度 2.4 1.5 2.4
(a) 厚度为1/8
(b) 厚度为1/4
( c ) 厚度为1/2
(d) 厚度为1模型4：砂岩—煤层—砂岩来自型岩性 泥岩 煤层 泥岩
利用AVO属性研究构造煤的分布规律_崔大尉
2 P 2 2 P
给出了其解析表达式， 即
B=
v Δv S v2 1 Δv P S Δρ －4 －2 2 2 vP v v vP ρ S C= 1 Δv P 2 vP （ 3）
Abstract： Currently the seismic exploration technique is mainly used to reveal the structure of coal beds， and cannot be used to evaluate the distribution of deformed coal， the permeability of coal beds and their roof / bottom， which are related to gas outburst． In other words， it cannot evaluate the lithology of coal beds and rock strata． In recent years， some and define the deformed coal distribution geophysicists suggest to investigate the lithology of coal beds and rock strata， and gas concentrated area with AVO technique． In this paper， a 3D seismic cube of deformed coal model was initially obtained using seismic simulation． Subsequently， AVO inversions for the 3D seismic cube were calculated using different Zoeppritz approximate equations， and many AVO attributes were obtained． Through the analysis of AVO attributes， it was proposed that the B value cube inversed with Aki ＆ Ｒichards approximate equation， and the G value cube and AVO inverΔσ cube inversed with Shuey approximate equation are used as the basis of AVO interpretation． Finally， sions for real 3D coal seismic data were performed to define the distribution of deformed coal and gas concentrated areas using AVO attributes． Key words： deformed coal； AVO attribute； AVO inversion； gas 瓦斯是由煤化作用形成并赋存于煤层中的以甲 瓦斯突出问题是长期以来困扰煤 烷为主的混合气体， 矿安全生产的一个难题。 影响瓦斯富集的 5 个主要 地质因素包括煤层埋藏深度、 煤层厚度、 断层及其他 构造分布、 煤层中的软分层 （ 构造煤的分布 ） 、 煤层顶 底板的封闭程度（ 透气性） 等。 现行的煤田地震勘探技术主要是利用反射波的 运动学特征来解决煤系地层的构造问题， 而瓦斯 （ 煤
AVO技术应用原理汇编
W V V
si
si 1
V V V
pi 1
W
V V 2
si
si 1
即：
V V V V R ( ) (1 tanZoeppritz ) ( 8 K sin ) (1 4 K sin ) 方程的简化 V V V V
R sin 2 PP sin 1 RPS cos 1 2VS 2VP1 cos 2 2 1VS1 TPP sin 21 TPS cos 21 2VS 2 sin 21 1VP1
PSV波反射系数近似公式研究：
Aki&Richards(1980)，郑晓东(1991)，杨慧珠等(1996)，Donati(1998)，李正文等
(1996)，Gonzalez等(2000)，Kelly等(2000)，Ramos(2001)，孙鹏远(2003)。
中海石油深圳分公司研究院
9
Zoeppritz 方程简化形式
d
13
d f (1 ) m f VP K 4 / 3
中海石油深圳分公司研究院
VS
AVO反演
AVO反演方法：
AVO反演属于叠前反演，利用Zoeppritz方程的近似公式，从叠前地震数据中估算岩石的弹性参数，用 以岩性分析和油气预测。
性质、储层岩性等。主要有以下特点：
⒈利用叠前CDP资料直接分析，充分利用了多次覆盖的原始信息； ⒉利用了振幅随入射角的变化特点，解释岩性和储层流体性质更可靠； ⒊基于Zeoppritz方程的AVO反演在预测岩性方面有重要意义； ⒋用AVO研究岩性和含油气性，需要地质、测井和钻井资料配合；
基于岩石物理的AVO正演模拟研究
基于岩石物理的AVO正演模拟研究一、本文概述本文旨在探讨基于岩石物理的AVO（振幅随炮检距变化）正演模拟研究。
AVO分析是地球物理学中的一种重要技术，它利用地震波的振幅随炮检距（偏移距）的变化来推断地下介质的岩石物理性质。
这种方法在油气勘探、矿产资源调查以及地质构造研究等领域具有广泛的应用。
本文首先简要介绍了AVO技术的基本原理和应用背景，然后重点阐述了基于岩石物理的AVO正演模拟方法及其关键步骤。
通过正演模拟，我们可以模拟地震波在地下介质中的传播过程，预测不同地质条件下的AVO响应，从而为实际的AVO反演和解释提供理论支持和指导。
本文还讨论了AVO正演模拟中需要考虑的多种因素，包括岩石的物理性质、地震波的传播特性以及地下介质的复杂性等。
通过实例分析，展示了基于岩石物理的AVO正演模拟在实际应用中的效果和意义。
本文的研究对于提高AVO技术的准确性和可靠性，推动地球物理学和相关领域的发展具有重要意义。
二、岩石物理基础岩石物理学是研究岩石物理性质的学科，是地球物理学、地质学和石油工程等多个学科的重要交叉领域。
它通过对岩石的弹性、电性、热学、磁学等物理性质进行测量和分析，揭示岩石内部的结构、组成及其与油气藏的关系。
在AVO（振幅随偏移距变化）正演模拟研究中，岩石物理基础提供了关键的参数和理论支持。
在AVO正演模拟中，岩石的弹性参数尤为重要。
这些参数包括纵波速度（Vp）、横波速度（Vs）和密度（ρ）等。
这些参数不仅直接决定了地震波的传播特性，还与岩石的矿物组成、孔隙度、含油气性等因素密切相关。
通过岩石物理分析，可以建立这些弹性参数与岩石物理性质之间的定量关系，为AVO正演模拟提供准确的输入参数。
岩石物理基础还包括对地震波传播理论的研究。
地震波在地下介质中的传播受到介质弹性、密度等因素的影响，而这些因素又与地下岩石的性质密切相关。
因此，深入理解地震波传播理论，对于准确模拟地震波在地下的传播过程、预测地震响应特征具有重要意义。
AVO处理解释和岩性识别
第25卷 第2期 2003年5月 物探化探计算技术 V o l 125N o.2 M ay 2003COM PU T I N G T ECHN I QU ES FOR GEO PH YS I CAL AND GEOCH E M I CAL EXPLORA T I ON收稿日期:2002-11-12文章编号:1001—1749(2003)02—0145—06AVO 处理解释和岩性识别李 邗,何 诚(四川石油管理局地调处物探研究中心,成都 四川 610213)摘 要:从AVO 技术最初用于识别“亮点”等振幅异常开始,特别是近几年来新科技的发展和应用,使该技术在油气勘探领域中具有不可替代的作用。
用AVO 拟合的纵横波、梯度、近道和远道迭加等剖面,结合AVO C 、AVO 偏振性分析、交汇图、流体替换、声阻抗、波阻抗、LM R 等技术,可以从地震剖面中提取与地层直接相关的岩石物理参数,如Κ、Λ、K 、Ρ等,进而预测储层的岩性和含流体性。
在对这些技术进行了详细的研究后,用实际资料对每一种方法进行验证,总结了一套适用于碳酸岩储层的岩性识别处理解释流程。
关键词:AVO ;交汇图;流体替换;波阻抗;弹性波阻抗;AVO C ;岩性中图分类号:P 31513+1 文献标识码:AAVO PROCESSING 、INTERPRETAT I ON ANDL ITHOLOG Y I D ENT IF I CAT I ONL I H an ,H E Cheng(Cheng d u Geop hy sica l R esea rch Cen ter of S ichuan Geop hy sica l Co m p any ,Cheng d u S ichuan 610213,Ch ina )Abstract :Am p litude versu s offset (AVO )techn iques now has an irreap laceab le po siti on in the area of o il and gas exp lo rati on since it’s first ti m e u se in detecti on of am p litude such as “B righ t Po in t ”etc .,esp e 2cially the app licati on and developm en t of the new techno logy these years.Com b in ing w ith techn iques of AVO C 、AVO po larizati on 、C ro ssP lo t 、F lu id R ep lacem en t M odel 、A I and E I Inversi on 、L am bda 2M u 2R ho (LM R )etc and u sing P 2w ave 、S 2w ave 、Gradien t 、near and far angle stack ,w e can ex tract the rock sand flu ids p hysics p aram eter (Κ、Λ、K 、Ρetc )directily from the seis m ic p rofile ,then p redict the reservo ir rock and flu id satu rati on characteristics.In the article w e give som e case study ,and then p ropo se a rock iden tificati on flow chart fo r carbonate reservo ir .Key words :AVO ;cro ssp lo t ;flu id rep lacem en t ;acou stic i m p edance ;elastic i m p edance ;AVO C ;litho lo 2gy0 引言当岩石含流体饱和度增加时,其体积模量与流体模量存在线性关系(K =G (5)3K f )。
AVO的内涵与外延
[收稿日期]20060120 [作者简介]潘仁芳(1962),男,1982年大学毕业,教授,博士,现主要从事储层地球物理表征的教学和科研工作。
AVO 的内涵与外延潘仁芳 (长江大学地球科学学院,湖北荆州434023)[摘要]A V O 从早先所认识到的一种现象已发展成一种完善的地球物理勘探技术,被广泛应用到油气勘探领域。
详细叙述了A VO 的理论基础,并由此导出对Zoeprr itz 方程的简化程序和相应的异常属性提取方法,分析了相关属性的地质意义;在此基础上,介绍了A V O 在岩性预测、油气检测和裂缝检测方面的应用方法和实例。
最后,对基于A VO 技术过程所带来的资料品质改进,应用过程所存在的观点、重点环节和本身所存在的问题进行探讨和分析。
[关键词]A V O;多方位A V O;岩性预测;油气检测;裂缝检测[中图分类号]P63114[文献标识码]A [文章编号]10009752(2006)020050061 AVO 的内涵AVO 是Am plitude Var iation w ith Offset 的缩写,早先也称为Amplitude V ersus Offset,译为振幅随炮检距变化。
由此而衍生的有振幅随入射角变化AVA (Am plitude Variation w ith Ang le),振幅随方位角变化AVA (Amplitude Variation w ith Azimuth),振幅随炮检距和方位角变化AVOA (Amplitude Var iation w ith Offset and A zimuth)等。
AVO 作为一种含气砂岩的异常地球物理现象,最早在20世纪80年代初被Ostrander 发现[1]。
这一现象表现为:当储层砂岩含气后,地震反射振幅随炮检距会发生明显的加大(基于SEG 标准极性)。
因为AVO 现象与含气砂岩的对应关系,从而引起勘探地球物理界广泛的重视。
后续的研究[2,3]表明:这种异常现象并非一种特殊的形式,而是遵循Zoepprittz 早先所提出的地震反射波动力学方程式,从而对AVO 现象的解释有了完整的理论基础。
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Castana泥岩线性关系
VP = 1360 + 1.16VS
一、导言 二、Gassmann-Biot理论不能作为煤层气AVO技
术的岩石物理基础 三、含气量与煤层弹性参数之间存在负相关关系 四、这些负相关关系可以构成煤层气AVO技术的
岩石物理基础 五、应用取得初步成果 六、总结
这些负相关关系可以构成煤层 气AVO技术的岩石物理基础
（5）岩石是由单一矿物构成的；--该条件不阻止将 Gassmann-Biot理论应用于煤层气储层。
（6）孔隙流体是单一流体，并且岩石处于流体饱和状态； --该条件不阻止将该理论应用于煤层气储层。
由于煤层气储层的裂隙型孔隙体系宏观上是非均 质的和各向异性的，基质型孔隙体系的连通性很 差，两种体系之间的连通性也很差，因此，总体 上来说，Gassmann-Biot理论不完全适用于煤层 气储层。
一、导言 二、Gassmann-Biot理论不能作为煤层气AVO技
术的岩石物理基础 三、含气量与煤层弹性参数之间存在负相关关系 四、这些负相关关系可以构成煤层气AVO技术的
岩石物理基础 五、应用取得初步成果 六、总结
一、导言 二、Gassmann-Biot理论不能作为煤层气AVO技
术的岩石物理基础 三、含气量与煤层弹性参数之间存在负相关关系 四、这些负相关关系可以构成煤层气AVO技术的
0.60 0.40 0.20 0.00 -0.20 0 -0.40 -0.60 -0.80
Vgas（吨煤含气量）
5
10
15
20
25
底板泥岩 Vp=3995.9m/s，Vs=2048m/s，ρ=2.55 g/cm3
底板反射界面截距随Vgas的变化 底板反射界面梯度随Vgas的变化
图3-3 煤层底板反射界面的截距和梯度的绝对值同样地 都随着Vg增加而增大
煤层气AVO技术的岩石物理基础
一、导言 二、Gassmann-三、含气量与煤层弹性参数之间存在负相关关系 四、这些负相关关系可以构成煤层气AVO技术的
岩石物理基础 五、应用取得初步成果 六、总结
一、导言
AVO技术能够被用于勘探煤层气吗？
观点1：不能，因为煤层气是以吸附态赋存 的，Gassmann-Biot理论不适用于 煤层气储层
观点2：能，因为已经在实践中发现煤层气富 集与AVO异常密切相关，……
产生争论的原因：煤层气AVO技术的岩石物理基础 尚未解决。
西方的实践与放弃
美国：新墨西哥州Cedar Hill煤层气田AVO试验 －－Colorado School of Mines
加拿大：煤层气AVO模型正演 －－University of Calgary
含气量与密度、纵、横波速度之间存在线性关系
Vgas = -76.184*D + 119.01
假设的 Vg 20 15 10 5
Vgas = -0.0228*Vp + 70.521
Vgas = -0.0619*Vs + 103.69
预测的密度 1.325 1.371 1.418 1.463
预测的纵波速度 2215.8 2435.1 2654.4 2873.7
高、低含气量储层 AVO响应特征 的差别
图3-2 煤层顶板反射界面的截距和梯度的绝对值都随着Vg 增加而增大
0.80
顶板泥岩 Vp=3995.9m/s，Vs=2048m/s，ρ=2.55g/cm3
煤层弹性参数
D=1.51023 – 0.009257*Vgas Vp=3093.03 － 43.86*Vg Vs=1675.12 － 16.15*Vg
岩石物理基础 五、应用取得初步成果 六、总结
六、总结
含气量与密度、纵、横波速度之间存在负相关关系； 这些负相关关系可能是客观的普遍存在的； 这些负相关关系可以构成煤层气AVO技术的岩石物理
基础； 应用于解释煤层气AVO异常取得了合理的成果； 期望为煤层气AVO技术的岩石物理基础砌下第一块砖。
1400
1450
1500
1550
横波速度（m/s）(测井资料)
图2-26 含5煤气主量力与煤横层的波含速气度量之与横间波关速系度之间的关系
对负相关关系的解释
煤层气地质学理论；
➢ 含气量与灰分负相关 ➢ ＝>>灰分负与密度正相关 ➢ =>> 含气量与密度负相关；
Gardner关系
0.3095
V 0.25 P
2700
2900
纵波速度（m/s）(测井资料)
图2-25 含5煤气主量力与煤纵层的波含速气度量与 之纵间波关速系度之间的关系
Vg含气量（m3/t）(实验室测定)
25.0
Vg = -0.0619*Vs + 103.69
R2 = 0.3209
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0 1350
Vgas versus Vs 线性关系（Vgas versus Vs)
问题B-3：同一个煤层气储层的不同部位在相同水饱和状 态下，其含气量随位置不同而变化时， Gassmann-Biot理论不能预测不同部位煤层弹 性参数相应的变化趋势，因为……。
一、导言 二、Gassmann-Biot理论不能作为煤层气AVO技
术的岩石物理基础 三、含气量与煤层弹性参数之间存在负相关关系 四、这些负相关关系可以构成煤层气AVO技术的
预测的横波速度 1352.0 1432.8 1513.6 1594.3
截距和梯度 截距和梯度
0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 -0.20 0 -0.40 -0.60 -0.80 -1.00
Vgas（吨煤含气量）
5
10
15
20
25
顶板反射界面截距随Vgas的变化 顶板反射界面梯度随Vgas的变化
岩石物理基础 五、应用取得初步成果 六、总结
研究使用的基础资料
实验室测定的密度以及含气量 测井纵波速度、横波速度 录井地质报告 完井报告 录井柱状图 取芯采样记录
研究方法
统计分析 煤层气地质理论佐证
研究所得
含气量与煤层气储层的密度、纵波速度、横 波速度之间存在负相关关系
含气量大则密度小，纵波速度、横波速度也小； 含气量小则密度大，纵波速度、横波速度也大。
问题B-2：水饱和状态保持不变，而煤层的含气量发生变 化时，Gassmann-Biot理论能否预测煤层弹性 参数相应的变化趋势？
问题B-3：同一个煤层气储层的不同部位在相同水饱和状 态下，其含气量随位置不同而变化时， Gassmann-Biot理论能否预测不同部位煤层弹 性参数相应的变化趋势？
B-1、B-2、B-3等三个问题的答案
澳大利亚：昆士兰Kianga煤层气田 欧洲：法国－－有立项、无成果
不解决煤层气AVO技术的理论 基础，该技术就是无源之水、无 本之木。
中国煤层气行业有望解决这一世 界地球物理学界的难题。
一、导言 二、Gassmann-Biot理论不能作为煤层气AVO技
术的岩石物理基础 三、含气量与煤层弹性参数之间存在负相关关系 四、这些负相关关系可以构成煤层气AVO技术的
图2-23 5煤含主气力量煤层与吨密煤度气之含量间与关密系度之间的关系
25.0 20.0
Vg = -0.0228*Vp + 70.521 R2 = 0.5342
Vg含气量（m3/t）(实验室测定)
15.0
10.0
5.0
Vgas versus Vp
0.0 2100
2300
2500
线性关系（Vgas versus Vp）
Gassmann-Biot理论的适用条件
（1）岩石在宏观上是均质的和各向同性的，在微观上可 以是各向异性的；
（2）地震波的频率足够低，使得地震波的波长远大于岩 石孔隙的尺度；
（3）地震波的强度足够小；
（4）岩石的孔隙是彼此连通的；
（5）岩石是由单一矿物构成的；
（6）孔隙流体是单一流体，并且岩石处于流体饱和（水 饱和或者气饱和）状态。
问题B-1：水饱和状态发生变化时，Gassmann-Biot理论 能够预测煤层气储层弹性参数相应的变化趋势， 因为煤层孔隙流体的弹性模量发生了变化。
问题B-2：水饱和状态保持不变，而煤层的含气量发生变 化时，Gassmann-Biot理论不能预测煤层气储 层弹性参数的变化，因为煤层孔隙流体的弹性 模量发生没有变化。
（1）岩石在宏观上是均质的和各向同性的，在微观上可 以是各向异性的；--基质型孔隙体系:部分满足；裂隙 性孔隙体系:不满足;总体上讲，煤层气储层不满足该 条件。
（2）地震波的频率足够低，使得地震波的波长远大于岩 石孔隙的尺度；-- 满足该条件
（3）地震波的强度足够小；-- 满足该条件
（4）岩石的孔隙是彼此连通的； --基质型孔隙体系:不满 足；裂隙性孔隙体系:满足;两个孔隙体系之间基本上 是不连通的总体上讲，煤层气储层不满足该条件
如果使用Gassmann-Biot理论预测煤层气储层的
纵、横波速度，预测之误差可能导致预测结果在 数量上没有实用意义。
Gassmann-Biot理论是否能够预测煤层气储层水饱 和状态、含气量变化时，煤层弹性参数相应的变化
趋势？
问题B-1：水饱和状态发生变化时，Gassmann-Biot理论 能否预测煤层弹性参数相应的变化趋势？
25.0
Vg = -108.03*D + 163.15 R2 = 0.4209
20.0
含气量Vg(m3/t)(实验室测定)
15.0
10.0
Vgas versus Density
含气量与密度之间的线性关系
5.0
1.25
1.30
1.35
1.40
1.45