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user: 3. 时移地震岩石物理分析应用 3.1. 时移地震可行性研究 随着油田的开发，我国越来越多的油田进入高含水和高采出阶段，因此剩余油分布预测和老油区调整、挖潜是油田的生命力。国内外的研究与应用已证明：时移地震技术是完善油藏管理和提高采收率的重要技术手段，然而并不是每一个油气田都适合时移地震，时移地震可行性分析是时移地震应用的重要基础。 时移地震可行性研究包括技术和经济两方面的可行性 [ 11 ] ，技术上的可行性实质上是研究油气开采过程中油藏变化引起的地震响应变化的可观测性，它又包括岩石物理和地震观测两个方面，它回答什么样的油藏可以利用时移地震进行监测。而经济上的可行性回答什么样的油藏值得使用时移地震。因此，可行性研究事关时移地震的成败，是时移地震研究的关键。 对于A油田，储层空间分布上为背斜构造，储层厚度较大、埋深浅、物性好，属于中孔、中高渗储层，岩性为疏松砂岩。油藏流体性质为轻质原油，水驱开发模式。基于Gassmann方程对A油藏进行流体替换分析时移地震可行性分析，如图1所示，其中图1(a)为流体替换岩石物理参数差异分析，图1(b)为流体替换地震响应差异分析。如图所示：由于水和轻质原油声学性质差异较大，使得油砂和水砂存在较大的岩石物理弹性参数差异，而这种差异使地震响应较明显，因此，能够用时移地震响应特征刻画油藏开发过程中流体的变化。综合地质因素、油藏条件、岩石物理和地震响应分析，A油藏具有较好的时移地震适用条件。 3.2. 油藏开发时移地震响应规律 在油藏水驱开采过程中，时移地震响应变化与储层物性参数、油藏流体饱和度以及储层的温度、压力等因素的变化有关 [ 11 ] ，其影响规律可以分别基于Gassmann方程和Batzle-wang方程进行岩石物理分析 [ 5 ] 。 对于A油藏，结合地质、油藏和生产动态资料，综合分析影响油田开发时移地震响应的可能因素，包括温度、压力、含水饱和度、孔隙度等参数随油田开发过程中的变化的可能，并基于岩石物理方程对各种因素进行时移地震响应规律分析，如图2所示，其中(a)、(c)、(e)分别为地层速度随温度、含水饱和度和孔隙度的变化，(b)、(d)、(f)分别为地层密度随温度、含水饱和度和孔隙度的变化，其中红色数值表示相应的弹性参数值，深蓝色数值为相对变化率。通过分析可知：温度变化对A油藏的速度和密度的影响很小，而储层物性和流体变化对油藏弹性参数的影响较大，速度和密度随含水饱和度的增加而增大，随孔隙度的增大而减小。对于压力影响，通过类比具有相似储层特征和流体性质的油田的岩石物理实验结果，速度随压力的变化率约为10 m/s/Mpa，密度的变化率约为2 kg/cm 3 /MPa。 由于A油藏流体性质为轻质原油，因此，由于A油藏岩性为疏松砂岩，埋深较浅，因此物性变化对水驱时移地震的影响应适度考虑，此外，流体和压力变化是引起该油田地层速度和密度变化的主要因素，而温度对时移地震的影响可以忽略不计。 3.3. 时移地震油藏参数表征 岩石物理分析是连接油藏参数(温度、压力、流体、岩性、物性)和地震参数(速度、密度、地震响应)变化的桥梁。基于Gassmann方程，通过建立岩石物理模型，开展流体替代分析，针对时移地震的工作需求开展了响应的岩石物理分析工作。 综合地质、油藏参数基于Gassmann方程对A油藏各个油组进行水驱油流体替换分析，由于油藏流 体性质为轻质原油，因此水驱油引起的地层弹性参数变化比较明显。对于流体替换前后定义流体敏感性参数： (7) 式中F为某岩石物理参数，如速度、密度等参数，下标w表示水，o表示油，FP值越大表明参数F对流体越敏感。 图1. A油藏时移地震可行性分析：(a) 为流体替换岩石物理参数分析，(b) 为流体替换地震响应差异分析 图2. 油藏开发时移地震响应规律分析：(a)、(c)、(e)分别为地层速度随温度、含水饱和度、孔隙度的变化，(b)、(d)、(f)分别为地层密度随温度、含水饱和度、孔隙度的变化，其中红色数值表示弹性参数值，深蓝色数值为相对变化率 对A油藏水驱油岩石物理分析表明，流体替换敏感弹性参数分析如图3所示，其中水驱油引起的横波速度V s 平均流体敏感性为1.9%，密度Den平均流体敏感性为4.5%，纵波速度V p 平均流体敏感性为9.2%，如图3(a)所示，进一步，我们推导其它弹性参数流体敏感性如图3(b)所示，得到的流体敏感性岩石物理参数排序为(从大到小)： 其中， 和 为拉梅常数， 为泊松比， 、 分别为纵、横波阻抗。 通过上述的流体替换敏感弹性参数分析可知，A油田具有良好的时移地震岩石物理分析基础，通过上述的流体敏感性排序可知， 参数对油藏开发过程中流体的变化最为敏感，因此，在A油藏的时移地震工作中，我们将采用时移地震叠前 反演进行流体变化的刻画。 3.4. 时移地震研究成果解析 通过3.2节油田开发时移地震响应规律可知，地层压力和流体饱和度变化是影响时移地震响应变化的主要因素，基于Gassmann方程进行正演模拟，研究分析压力和流体变化时，储层岩石物理性质变化所导致的地震响应的变化。 根据A油藏测井和地质资料，构建双层模型进行分析，双层模型能反映出由于层内性质改变所导致的界面对地震的影响变化，模型参数如图4所示，假定顶层泥岩的岩石物理性质不变，纵波速度V p 为3210 m/s，密度Den为2.251 g/cm 3 ，底层砂岩的原始性质为：纵波速度V p 为2950 m/s，密度Den为2.154 g/cm 3 ，孔隙度PHI为24%，泥质含量V sh 为10%，含水饱和度S w 为20%，地层压力25 MPa，采用45 Hz雷克子波进行合成地震记录，研究地层压力和流体饱和度变化所引起的地震响应的变化。 3.4.1. 压力引起的地震响应的变化 对于压力变化过程中底层砂岩性质变化引起的地震响应变化，以25 MPa为初始地层压力，按照1 MPa为步长逐步改变地层压力到40 MPa，使用45 Hz的Ricker子波合成地震记录。如图5所示，其中图5(a)为不同地层压力的地震响应，图5(b)为以P = 25 MPa的地震响应进行归一化得到的地震响应随地层压力的变化率。 从图上看出，随着地层压力增大，有效压力减小，模型界面的反射振幅逐步变大。这是由于底层砂岩速度比上层盖岩小，当地层压力增大时，引起底层砂岩速度减小，导致模型上下层之间的速度差异变大，从而导致上下层的波阻抗差异变大，即界面的反射振幅变大，当地层压力从25 MPa变化到40 MPa时，反射振幅变化率达到45%。 图3. A油藏时移地震流体替换弹性参数敏感性分析，其中(a)为水驱油速度、密度变化率，(b)为水驱油岩石物理参数敏感性行分析 图4. 双层介质模型 图5. 地层压力变化的地震响应分析：(a)为不同地层压力的地震响应，(b)为地震响应随地层压力的变化率(以P = 25 MPa的地震响应进行归一化) 3.4.2. 含水饱和度引起的地震响应的变化 对于含水饱和度变化过程中底层砂岩性质变化引起地震响应变化，以20%为初始地层含水饱和度，以10%变化率为步长逐步改变含水饱和度到100%，采用流体替换方法，计算纵波速度的变化，然后使用45 Hz的Ricker子波合成响应的地震记录，如图6所示，其中图6(a)为不同含水饱和度的地震响应，图6(b)为以S w = 0.2的地震响应进行归一化得到的地震响应随含水饱和度的变化率。 从图中可见，随着含水饱和度增加，模型界面的振幅逐步变小，这是由于底层砂岩速度比上层泥岩小，当含水饱和度增加时，引起底层砂岩速度增加，导致模型上下层之间的速度差异变小，从而导致上下层的波阻抗差异变小，即界面的反射振幅变小，当含水饱和度从20%变化到100%时，反射振幅变化率达到94%。