碳酸盐岩储层地震波数值模拟影响因素分析

碳酸盐岩储层地震波数值模拟影响因素分析

通过对比分析已有井的钻测井资料，建立了基于单井的正演模型以及区域连井地质-地球物理模型，并且两者的储层正演响应特征规律性一致。分析讨论了模型建立过程中需考虑的影响因素：子波选择与旁瓣，围岩的尺度、位置、形状。揭示了发育不同厚度时的地震响应特征，进而正确认识了储层的地震相，在实际应用中取得了良好的效果。

标签：地震波数值模拟；有限差分法；碳酸盐岩储层；影响因素

1 概述

在地震勘探中，地震波数值模拟又称地震正演，可供正确认识储层的地震响应特征，为储层预测提供基础。通过分析不同厚度、岩性组合对地震响应的影响，建立储层和地震响应特征之间的联系，為应用地震资料进行储层预测提供一定的依据。地震波数值模拟方法主要分为射线追踪法和波动方程法两类，而其中波动方程法因其能够提供更丰富的波场信息而得到了更加广泛的应用。基于波动方程的数值模拟按照算法不同又分为有限差分法、伪谱法、有限元法及谱元法等，其中有限差分法是最为流行的方法之一[1]。文章采用地震波数值模拟的最常用的波动方程有限差分法正演模拟对下二叠统的储层特征进行了正演影响因素分析实验。

2 基本原理

3 储层正演影响因素分析

在研究区范围内，栖霞组以深灰色厚层状石灰岩为主，含泥质条带及薄层，具灰黑色生物碎屑灰岩、藻灰岩、藻团粒灰岩互层。栖霞组与下伏梁山组黑色含煤岩系及上覆茅口组浅灰色块状灰岩均为整合接触。结合区域地质认识、地震、钻井、测井资料及已有研究成果，建立如图1所示的正演模型。茅口组整体发育大套灰岩，在茅口组底部普遍性发育的一套泥灰岩，由于物性差异较大，对实验结果影响较大。模型仅在透镜体一侧设计了一定厚度的泥灰岩，从实验结果中可以得到效果对比。储层发育在栖霞组上部，储层厚度透镜状变化由中间70米向两侧逐渐减薄，直至储层不发育。在下伏地层中，梁山组黑色含煤系地层虽然很薄（十米左右），但地震波阻抗差异更大，同样不可忽视。

根据上述建立的地质-地球物理正演模型，选用接近实际地震资料的子波进行正演实验。实验选用了30Hz理论Puzirov子波和Riker子波两种不同子波，其中，Puzirov子波波形与Riker子波波形相似均为零相位子波，但旁瓣能量较弱并且能量延续时间较短，具有更高的分辨率。两种不同子波模型正演结果分别如图2所示，图2a是选用30Hz Puzirov子波的结果，图2b则是同一频率常用的Riker 子波的正演结果。总体而言，选用Puzirov子波的正演剖面中，波形信息更加丰富，具有更高的分辨率。在细节刻画方面，图2a中随着储层厚度增大，储层顶

部的波谷响应更具规律性，同时储层底部的波峰也发生的规律性变化。在目的层的下部，图2a对煤系地层以上的刻画也更加清晰。

实验发现，茅口组底部非普遍性发育的一套泥灰岩是目的层段正演响应特征的重要影响因素。对比模型与正演结果，图2b显示栖霞组内部不发育储层时，顶部表现为极弱波谷反射特征，底部逐渐出现弱波峰响应。随着储层厚度增大，峰谷响应均变弱甚至空白反射。图2中阶梯状的强能量同相轴代表茅口组的泥灰岩出现的强反射。茅口组底部的泥灰岩与上覆大套的茅口组下段的纯灰岩之间存在较大的波阻抗差异，此处产生了强波峰反射。

对储层的响应而言，茅口组的泥灰岩的出现使储层段波峰中出现了波谷的特征，变化十分明显，也使得实验结果开始与实际勘探地震资料吻合。所以，建立模型时应该综合考虑围岩的尺度和波阻抗差异分界。为了进一步说明这一影响，在图1所示的模型基础上稍作改进，得到了图3所示的地层发育厚层泥灰岩的模型正演结果（30Hz雷克子波）。当茅口组下段发育厚层泥灰岩并直接与栖霞组整合接触时，储层的波谷响应消失，底部的弱波峰反射也变的极弱接近空白反射。

4 结论与建议

文章围绕地震波场正演影响因素进行了实验分析，可以得出以下结论：子波旁瓣与考虑围岩的尺度对储层正演至关重要。不同子波的旁瓣对储层正演的影响很大，井-震标定常用的是理论Riker子波，并且同一频率下Puzirov子波具有更高的分辨率。同时，目的层上下围岩的尺度，包括细层的划分及层厚的延伸对结果也有较大影响。由于碳酸盐岩储层正演需要解决的是分辨率附近薄层地震标定问题。在分辨率附近讨论地震响应特征，某一峰谷同相轴的响应并不是单一地质界面或波阻抗界面，而是集合了围岩的厚度、形状、相对位置等几何参数和纵横波、密度等物性性质为一体的综合响应。

参考文献

[1]张永刚.地震波场数值模拟方法[J].石油物探，2003，42（2）：143-149.

[2]陆基孟，王永刚.地震勘探原理[M].北京：石油工业出版社，2009：276-286.

[3]马中高，管路平，贺振华，等.利用模型正演优选地震属性进行储层预测[J].石油学报，2003，24（6）：39-43.

作者简介：姜宁宁（1991-），男，成都理工大学在读硕士研究生，地球探测与信息技术专业，研究方向为地震资料解释与正演模拟。