课程名称 能源地震勘探新方法技术 报告名称 AVO技术的综述 教师姓名 顾汉明、张玉芬 本科生姓名 施伟刚 本科生学号 20131001450 本科生专业 勘查技术与工程 所在院系 地空学院
日期:2016年12月10日
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评分表
序号 1 报告规范性 指标 ①专业术语表达准确语句通顺 ②文字、符号、标点符号使用准确 ③参考文献的引用规范 ④装订完整 2 报告内容 ①报告结构完整、条理清晰 ②内容与课程授课内容密切相关 ③内容有深度和广度 ④报告中有自己的个人见解 ⑸学术严谨（不涉及从网上或文献中大量拷贝) 3 对课程论文的评语 其它 对课程上课的改进意见
平时成绩： 课程论文成绩： 5 60 满分 35 得分 总 成 绩： 评阅人签名: 注：1、无评阅人签名成绩无效；2、必须用钢笔批阅，用铅笔阅卷无效
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目录
前言 ...................................................... 4 第一章 AVO技术概述 ........................................... 5
1。1 AVO的基本概念 ...................................................... 5
1.2 AVO技术的理论基础—-Zoeppritz方程 .................................. 5 1.3 Zoeppritz方程的简化 ................................................. 6
1.3。1 Aki近似公式 ................................................. 7 1.3.2 Shuey近似公式 ................................................ 7 1。4 AVO分析的岩石物理学基础 ............................................ 8 第二章 AVO资料的采集 ......................................... 10 第三章 AVO资料的处理 ......................................... 12
3.1 地面扩散补偿 ....................................................... 13 3.2 吸收衰减补偿 ....................................................... 13 3。3 地表一致性振幅补偿 ................................................ 14 3.4 剩余振幅补偿 ....................................................... 14 第四章 AVO地震资料的解释 ...................................... 16
4。1 AVO属性及其物理意义 ............................................... 16 4。2 AVO交汇图分析方法 ................................................. 16 第五章 AVO技术的实际应用 ...................................... 21
5.1 地质条件 ........................................................... 21 5.2 CMP道集分析........................................................ 21 5.3 AVO正演模拟........................................................ 22
5.3。1 模型正演 ................................................... 22 5.3。2 井旁道正演 ................................................. 24 5。4 检测效果 .......................................................... 26 第六章 AVO技术的展望 ......................................... 28 致谢 ..................................................... 29
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前言
地震勘探一直以来都是寻找油气的主要方法。从人们开始利用地震波研究地球内部结构以来,地震勘探的理论和应用技术有了很大的发展。进入20世纪80年代后，又出现了一些新的地震方法来探测油气，利用AVO技术直接寻找油气就是其中的一种.
AVO（Amplitude various with offset）技术是通过建立储层含流体性质与AVO的关系，应用AVO的属性参数来对储层的含流体性质进行检测。在实际应用中,就是利用地震反射的CDP道集资料，分析储层界面上的反射波振幅随炮检距的变化规律,或通过计算反射波振幅随其入射角的变化参数,估算界面上的AVO属性参数(AVO截距P和AVO斜率G）、泊松比和流体因子等，进一步推断储层的岩性和含油气性质。
AVO应用的基础是泊松比的变化，而泊松比的变化是不同岩性和不同孔隙流体介质之间存在差异的客观事实基于这种事实，使我们应用AVO技术进行储层识别和储层孔隙流体性质检测成为可能。
最早在20世纪80年代初被Ostrander发现这一现象表现为: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。
针对AVO现象继向出现的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，这十几年发展非常的迅速，在国内外都已经进行了相当多的试验，并且也取得了很大的成效。
为了避免AVO公式复杂性，不少作者对Zoeppritz方程进行简化，不同的近似表达强调AVO分析的不同侧面。不少作者对AVO反演进行过深入的讨论。类似于声阻抗反演，Patrick（1999）提出一种与入射角有关的弹性阻抗反演，与常规的声阻抗相比，这种弹性阻抗对储层或烃类更为敏感.随着AVO应用的深入,人们也注意到利用双参数的AVO反演(P波速度变化量和S波速度变换量，或P剖面和G剖面）有时无法区分低含气饱和度和高含气饱和度的气层，Kabir建议用密度差异作为含气饱和度的指示因子，Sidmore等也用密度参数变化量区分不同含气饱和度的气层。
此外，人们还利用三维AVO信息检测裂缝，利用三维AVO属性体提高烃类检测的能力.AVO的提出最初仅仅是为了提高碳烃检测能力,今天AVO的发展已经超出了这个范畴，它已经和正在渗透到地震勘探的各个领域。在裂缝检测、压力
预测、油藏动态检测、油气预测、储层非均质性描述方面得到广泛应用。 本篇课程报告主要以能源地震勘探新方法技术(张玉芬教授、顾汉明教授）课堂所讲的知识为主，并且结合地球物理学报、石油地球物理勘探、石油物探、地球物理进展等中文期刊以及Geophysics等相关的英文期刊上的文献，对AVO技术的理论基础、AVO资料的采集、处理、解释以及应用做一个综述，最后结合当前国内外AVO技术的研究现状和应用情况，对AVO技术的未来发展做一个展望。
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第一章 AVO技术概述
1。1 AVO的基本概念
在AVO分析中，经常提到两个基本概念,AVO和AVA，前者是振幅随偏移距变化（Amplitude Variation with offset)或振幅和偏移距关系(Amplitude Versus Offset)的英文缩写，后者是振幅系数随入射角变化(Amplitude Variation with incident Angle)的英文缩写。AVO(或AVA）是一项利用振幅随偏移距变化特征分析和识别岩性及油气藏的地震勘探技术.理论分析表明:振幅系数随入射角变化与分界面两侧岩石的弹性参数有关，它是通过非常复杂的非线性关系与介质的密度和、纵波速度和、横波速度和、及入射角联系起来。在地震勘探中，共中心点道集地震记录可以等价地用偏移距和反射深度表示地震波的入射角，因此，振幅随偏移距变化(AV0)与振幅随入射角变化(A VA）是等价的概念。
图1-1 共中心点道集是由炮点S1—S4和检波点R1—R4构成对于同一反射点，不
同的偏移距反映不同的入射角（侯伯光，2005）
图1—2 含水砂岩AVO呈减少现象、含气砂岩AVO呈增加现象（侯伯光,2005）
1。2 AVO技术的理论基础——Zoeppritz方程
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当一个平面纵波非垂直入射到2种介质的分界面上,就要产生反射纵、横波和透射纵、横波.在界面上,根据应力连续性和位移连续性，根据边界条件并引入反射系数透射系数，就可以得出四个相应波的位移振幅应当满足的方程叫做Zoeppritz方程，这个方程是Zoeppritz在1919年解出的.这个方程组比较复杂,不能解出新产生的波的振幅与有关参数明确的函数关系但是从方程组可以看出，一般反射纵波的反射系数速度
是入射角界面上部介质的密度,纵波速度
，横波速度
,横波
，以及界面以下的介质密度，纵波速度等七个参数的
函数，可以简单的表示为解出
，虽然不能直接从方程中
与七个参数的具体关系，但是可以假设以物质的六个物性参数为参变量，
以为变量，仔细分析可以得到,六个参数是以两个参数的比值，例如，等形式出现，这样就可以把，等分别看作一个参数，再加上在同一种介质中，纵波速度,横波速度，以及泊松比之间又有关系，如
,于是有关系
式， 这样来达到减少参数的目的.从理论上说，在实际地震记录上得到某个界面的反射波的振幅与入射角的变化关系曲线，并且又知道某些参数，就可以利用曲线族作为量板来估算地层参数.
1。3 Zoeppritz方程的简化
反射透射理论是进行AVO分析的基础，也是AVO技术应用的前提。AVO技术的核心思想是利用在不同的介质中,反射系数随入射角的变化规律来寻找油气层。因此,必须建立一个具有普遍意义的方程，将反射系数表示成入射角和地层参数的函数。精确的Zoeppritz方程全面考虑了平面纵波和横波入射在水平界面两侧产生的纵横波反射和透射能量之间的关系，满足了以上要求，它是AVO正演的理论基础。该方程解析地表述了平面波反射系数与入射角的关系，但其Zoeppritz方程过于复杂，也难于直接看清各参数对反射系数的影响，方程组解
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析解的表达式十分复杂,很难直接分析介质参数对振幅系数的影响.因此国内外很多人做了大量工作，从不同的方面对Zoeppritz方程进行简化，这一方面节省了计算工作量;另一方面更有利于AVO技术的研究和应用。虽然近似公式的表达式不尽相同，但其精度无太多差异,Bortfeld，Aki，Shuey和郑晓东的公式适合于小弹性参数变化量情形。人们总是喜欢使用那些形式简洁、物理意义明确的近似公式。近似公式是进行AVO反演、AVO交汇图分析、岩性预测和烃类检测的基础。目前使用的近似公式，在弹性参数反演中，经常用的是AKI表达式，在AVO属性分析中常用的是Shuey表达式.
1。3.1 Aki近似公式
假设岩性参数变化量，,都远远小于1的情况下,Aki得到Zoeppritz方程解的近似公式如下：
（1）
(1—a)
（1—b)
（1-c)
Aki公式强调的是岩性参数变化量，,,常用于定性岩性分析。
1。3。2 Shuey近似公式
Shuey于1985年根据Aki提出的Zoeppritz简化方程做了进一步的研究，认 为:在
随着入射角变化的过程中，泊松比是与之关系最密切的一个弹性参
数。 (2）
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其中，
,
，
。
，，，
垂直入射时的反射振幅,和分别为入射介质和透射介质
的泊松比其中，界面两侧泊松比的差检距关系研究的物理基础。
是一个至关重要的因素,这就是振幅与炮
shuey近似式的特点就是它的三项都有明确的物理意义：
第一，垂直入射时,
，
，即
是垂直入射时的反射
振幅；
第二，在中等入射的情况下（
,有近似
），于是有：
（3）
此时，反射振幅与A有关，前两项起作用.这时的反射系数与介质的泊松比有密切关系，因此，利用此式更能突出油气特征.
第三，对于大角度入射情况，反射振幅与速度变化有关中的第三项起主要作
用，即：
) （4)
1.4 AVO分析的岩石物理学基础
AVO分析的目的是识别岩性和烃类，这就要求对反映岩石物理学特征的地震参数与岩性和烃类的关系有深刻的理解，这是进行AVO分析的物理基础。表征岩石物理学特征的地震参数主要有岩石的弹性模量、密度、纵波速度、横波速度和衰减等，它是我们识别岩性及油气的重要参数,也是我们联系储集层特征的参数，进行定量地震油藏描述的桥梁，例如，孔隙度、饱和度S、渗透率K和地层压力P。岩石物理学用于烃类直接检测的主要问题是:当孔隙流体成份改变时，密度、速度和衰减是如何变化？描述这种变化通常采用Biot—Gassmann方
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程。计算多孔岩石流体饱和的地震参数-—密度、纵波速度和横波速度，需要了解背景岩石的弹性参数之间的关系,针对不同地区，建立相应的地震参数一岩性关系量板,统计相应的地震参数一储集层特征参数的经验关系。通常采用流体替代模型，分析油、气、水层和泥岩的地震反射特征、AVO属性交汇图，通过检测AVO属性和背景模型的差异来预测油气和特殊岩性体.王之敬曾对岩石物理学的研究现状和应用进行了系统的回顾。（侯伯光,2005）。
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第二章 AVO资料的采集
地震资料采集实际观测是非垂直入射,反射振幅随偏移距变化而变化,振幅信息可反映岩石多种物理参数的信息。常规处理是在水平叠加假设前提下进行的，假设前提是:自激自收（垂直入射）振幅不随偏移距变化。叠加损失了隐含在AVO中的横波信息，且叠加理论不符合实际观测的结果。因此，更多地应用地震反射振幅的AVO信息应该从地震资料的采集设计开始。
图2-1 实际观测（侯伯光，2005）
图2-2 多次覆盖(侯伯光，2005)
理论研究和实践证明，野外采集中影响AVO异常的主要因素是:
（1）炮检距。炮检距过小，则在一个CDP道集内不能充分反映AVO曲线的特征,漏掉油气引起的AVO异常：炮检距大到接近临界角时,反射振幅会突然增大，造成假的AVO异常。因此，要利用AVO模型研究确定合适的炮检距。
(2）组合：常规地震勘探中的震源和(或)检波器组合将改变反射波的振幅和
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频率特征。组合的振幅和频率特征曲线是偏移距x.反射深度H和组合长度△X的函数，由于组合引起的振幅衰减和频率损失同样影响AVO异常的研究,理论结果和实例证明采用垂直测线的组合可以基本消除组合对反射波振幅和频率特征的影响。
（3）频率。地震波中包含的高频成分的多少决定了地震波的分辨率,识别 薄的含油气地层的AVO异常同样需要高的分辨率.
(4）信噪比。原始地震资料的信噪比对处理效果影响很大，AVO异常很可能
被强的噪音背景所掩盖，因此，提高信噪比是以AVO研究为目标的数据采集的重要任务。垂直测线的组合在近炮点有较长的等效组合长度，有利于压制震源产生的干扰。
在一个地区开始以AVO研究为目的的野外数据采集之前，首先必须利用AVO模型方法确定来自该区目的层的反射是否具有AVO特征，以及什么类型的AVO特征。其次要利用AVO模型研究选择野外采集参数，即根据实际情况设计地质模型，确定包括泊松比在内的各种岩性参数，计算AVO曲线，制作合成记录，并用不同的滤波参数进行滤波.最后确定为了在该区获得主要目的层的AVO异常应该选用的炮检距和滤波频带。
适合AVO技术的三维观测系统应满足以下四个条件：①具有较小的偏移距，甚至零偏移距;②道集中偏移距增量较小;③道集中的偏移距要均匀，非纵距不能太大;④具有较高的覆盖次数。完整而均匀的偏移距和较高的覆盖次数是AVO处理技术对野外三维地震资料采集提出的新要求.虽然利用处理技术对这些老三维地震资料在观测系统方面的不足做了一定的弥补，但是由于先天不足，不能做到尽善尽美，因此三维地震勘探中，特别是油气并举的地区，要兼顾AVO处理的需要，一是偏移距既完整又分布均匀，既有大偏移距，又要有小偏移距，甚至零偏移距，因此要求三维地震观测系统勘探的非纵距不能太大,二是适当增加三维地震观测系统的覆盖次数，以提高三维AVO处理的准确性和可靠性。
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第三章 AVO资料的处理
地震波反射振幅的变化受多种因素的影响和控制。如激发和接收条件的变 化,波传播过程中大地滤波吸收衰减，透过损失，薄层调谐,层间多次波，震源 组合和检波器组合效应等等，都会使地震信号的振幅、频率和相位产生畸变。
图3—1是比较流行的3D AVO处理流程图。
图3-1 3D AVO资料处理流程
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广义的振幅恢复通常包括两方面,第一,通过各种滤波方法或其它手段压制各种地震噪声，包括我们不需要的地震波，如多次波,将淹没在噪声背景中的信号恢复出来,第二，或叫狭义振幅恢复，主要是恢复地震波在传播过程中由非介质弹性参数引起的振幅能量损失和振幅变化，例如球面扩散，Q值引起的衰减，地表激发和接收条件不一致引起的振幅变化。恢复这类振幅损失就是我们通常所说的振幅恢复。振幅恢复的目的就是要消除非介质弹性参数引起的振幅变化,要做到这一点在实际工作中是很困难的。最大的困难在于我们并不能完全掌握全部的振幅衰减机制，部分衰减机制是未知的，例如，偏移距剩余振幅补偿问题。因此，真振幅恢复问题实际上是一个“灰箱”问题,只能采用确定性和统计性方法相结合的方法处理。充分考虑补偿与偏移距有关的振幅衰减，消除非岩性因素引起的振幅变化，这是进行AVO分析的关键。本文从四个方面来讨论振幅恢复。
3。1 地面扩散补偿
地震波在地层中传播时，由于球面扩散会引起能量的损失，而球面扩散补偿因子与偏移距密切相关，所以简单地用零偏移距球面扩散补偿因子代替非零偏移距球面扩散补偿因子是不合适的.OStrander：(1982)和吕牛顿（1986）曾定量地分析了零偏移距和非零偏移距球面扩散补偿因子的差异.OStrander:的研究表明:用零偏移距补偿因子代替非零偏移距补偿因子,当地表为低速层时，偏移距的振幅补偿量不足，而当地表为高速层时，偏移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，因此用零偏移距球面扩散补偿因子代替非零偏移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，零偏移距和非零偏移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.
3.2 吸收衰减补偿
对于常数Q值，平面弹性波由于非弹性Q值引起的吸收衰减通常用E指数形式的传递函数
的模来表示.当
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时，，介质无吸收，当
时,则振幅完全被吸收。对于常数Q值假设，无论是非零偏移距还是
零偏移距的记录，同一时刻的反射振幅由Q值引起的衰减是相同的,但是，实际地层在整个地层序列中并非常数Q值，一种更为接近实际情况的模型是连续介质或水平层状介质，考虑非常数Q值模型，同一时刻的反射振幅，由于偏移距不同，Q值引起的吸收衰减效应是不同的.因为，地震波经历的介质有差别。这意味着我们在研究吸收补偿时也应该考虑偏移距的因素。为简化处理,可用考虑偏移距的吸收系数代替Q值表达，采用统计平均的方式，对共偏移距迭加的模型道计算每个偏移距的平均的吸收系数，然后进行吸收补偿校正。
3.3 地表一致性振幅补偿
地表一致性振幅补偿的目的是为了消除由于激发和接收条件不一致性引起的振幅变化,这包括激发和接收条件的不一致性、地表衰减条件的不一致性等。按照Taner等人（1981)和Mazzotti等(1991）的假定,在检波点m处接收到炮点n处激发的反射振幅可分解成炮点，检波点距
，检波器排列上的道号
，偏移
和CDP点五个分量，地表一致性振幅补偿的目的就是要计算,、、、的校正量，使得地表一致性条件得到满足，使振幅真正反映了CDP点处地下
的信息。地表一致性校正一般需要分为两个步骤,第一步计算校正量，第二步进行校正。计算地表一致性振幅补偿的校正量可以采用高斯一赛德尔方法或广义线性反演方法。
3.4 剩余振幅补偿
在某些情况下，尽管已进行了各种振幅恢复处理，由于存在未知的振幅衰减机制，偏移距振幅补偿不足,需进一步做剩余振幅补偿。其基本思想如下:分析某个目的层的AVO,选取参考层,通过统计方法计算参考层的振幅随偏移距的衰减率，然后计算使参考层振幅达到某一已知或合理的振幅级别所需的加权系数,对AVO进行加权处理，实现剩余偏移距振幅补偿。与常规地震处理相比、AVO处
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理有三点不同，第一振幅处理要求高，它包括与偏移距有关的球面扩散和吸收补偿，避免使用单道均衡，以免引起虚假的AVO现象。第二、强调地表一致性处理，包括地表一致性反褶积、振幅补偿和静校正。第三，AVO处理还增加了一些与AVO信息提取、异常显示、检测和增强的特殊处理.
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第四章 AVO地震资料的解释
AVO解释的目的就是要把AVO信息与岩性和油气联系起来，揭示AVO属性异常和烃类关系，给予AVO属性的地质含义。这是一项综合性的分析方法，必须结合本地区地质和地球物理特点.建立本区的AVO识别标志，结合地质、测井、钻井和地震资料，进行综合解释，以充分挖掘AVO信息的潜力,减少AVO解释的陷井。AVO解释通常利用叠前道集记录、叠前地震属性、AVO反演、AVO解释交汇图、AVO烃类指示因子对岩性和油气进行定性和定量描述。从这个意义上讲，AVO技术更适于在油藏描述阶段使用。
4.1 AVO属性及其物理意义
AVO属性剖面中P剖面是真正的垂直入射零炮检距的P波反射系数，由AVO截距组成。G剖面反映的是岩层弹性参数的综合特征。对应P波波峰，当斜率G为正值时，表示振幅随炮检距的增加而增加;当G为负值时，表示振幅随炮检距的增加而减小.对应P波波谷，当斜率G为正值时，表示振幅随炮检距的增加而减小;当G为负值时，表示振幅随炮检距的增加而增加。因此，单独使用G剖面很难对AVO特征做出解释.解决这个问题有三种方法,一是将G剖面与P剖面叠合显示,在P剖面波形背景上用彩色显示出G值，波峰上的正G值和波谷上的负G值都表示振幅随炮检距的增加而增加。二是把波峰上的正G值与波谷上的负G值都用同一种彩色显示，这个彩色表示振幅随炮检距的增加而增加.三是对振幅取绝对值，然后求取G值,只要G是正值，就表示振幅随炮检距的增加而增加。
4。2 AVO交汇图分析方法
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AVO交汇图分析技术是在AVO碳氢检测反演的基础上发展起来的用于寻找天然气和轻质油的综合分析技术,它可以直观地分析任意两个AVO属性因子的变化规律,分析己钻探井的含气特征，建立AVO交汇图分析预测量板，对未钻区进行含油气性预测。同时也可在己钻探区内利用一口井或多口井的AVO属性的相似性进行横向预测,确定可能的含气层范围、预测未知的含气层以及更深入地分析探区AVO异常的性质。AVO交汇分析能突出由烃类因素引起的异常现象P-G交汇图是一种理想的检测岩性以及不同流体类型相关的AVO响应差异的方法。同时可以根据P—G交汇图的特征将砂岩分类，分析它们的物性特征，确定其是否为有利的油气储层。
AVO交汇图分析的目的就是要减少气层评价中的多解性，并试图找到最有效的烃类指示因子。AVO交汇图的模式和趋势通常是有地质含义的，但是在进行模型分析之前,其确切地质含义是不清楚的。正演模型可以帮助我们分析孔隙流体对岩石性质的影响，了解孔隙流体和岩性与地震响应的对应关系，识别和提取合适的AVO属性,进行特殊岩性体或烃类检测。在AVO交汇图分析中，关键要解决两个问题,第一，确定哪一种属性可以使用;第二，如何显示AVO交汇结果。通常AVO交汇分析有以下几个步骤（:1）编辑和准备用于AVO模型的测井曲线，创建流体/岩性替代的测井曲线;（2）形成井点处的流体/岩性AVO替代模型，利用Gasslmann方程计算流体饱和的岩石模型，首先,确定含气和含水砂岩（背景岩石,例如致密砂岩、泥岩或钙质砂岩）存在的交汇关系；（3)根据合成记录,分析和提取适合所给岩性和流体模型的AVO属性，常见的属性有截距和梯度、截距和泊松比差异、流体因子；（4）结合每个模型对地震AVO属性进行交汇分析和解释。
P、G交汇图是一种理想的检测岩性以及不同的流体类型相关的AVO响应差异方法。Smith和Gidlow（1987）等人指出,地震上提取的AVO属性参数截距P
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和斜率G，不含烃的地层,在P、G交汇图上是一条过原点的背景趋势线，并且它的斜率依赖于背景的纵横波速度比。Castagna等人的研究证明，随着纵横波比值的增加，背景趋势线的斜率由负变为正，当Vp/VS的值接近或等于2时，由密度假设引起的发散是最小的。
图4-1
为常数时AVO的P—G交汇图（杨立伟，2007）
实际研究表明,这条背景趋势线的偏移，可能是含烃的一种指示，这是Smith和Gidlow使用流体因子△T对烃类进行检测的基础。流体因子是从背景趋势线上偏移的一种量度，其关系式为:
式中，△F为流体因子，无量纲；b为常系数，无量纲。
Smith和Gidlow指出,对AVO解释的一个关键问题是由烃引起的相对偏移的变化幅度,实验表明,当孔隙被烃尤其是被气充填时，这种与背景趋势线的偏移最为明显，也即对于气饱和的砂岩顶部的反射，P，G的绝对值要比相应的盐水饱和的P，G值大.以此为理论基础，Castagna等人研究指出，含气砂岩在P-G面内发生的偏移最容易观测到,P—G交汇图为含气砂岩的检测又提供了一种有效手
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段（见图4-1）。
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图4—2 含气砂岩从背景趋势线的偏移（杨立伟，2007）
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第五章 AVO技术的实际应用
——在苏75区块含气性检测中的应用
5。1 地质条件
由于苏里格气田苏75区块东、西部沉积特征不同,导致地震资料特征、气层位置、AVO特征不同,利用AVO技术获得的单一参数以及烃类指示属性难以获得满意的储层预测结果.为此,通过对地震资料的CMP道集分析、气层理论模型正演及井旁道气层模型正演，发现不论气层顶、底界面的AVO响应的极性如何,反射振幅的绝对值均随着炮检距的增大而增大,利用AVO技术可以有效检测目的层段中较厚的气层。研究利用拟泊松比及拟横波反射系数较好地检测了苏75区块气层的分布特征,检测结果与井资料吻合程度较高，为该区的油气开发提供了技术支持。
5.2 CMP道集分析
图5—1是苏75区块的一个1800一Z000ms的原始CMP道集，目的层段(1 900一Z000mS)的地震资料品质较好，振幅能量适中，只是远道波组略微向“上翘”。
图5-2为对CMP道集进行了增强能量及消除远道“上翘”的拉平处理后的角道集，由图中可见：振幅能量有所加强、盒8段波组远道“上翘”得到消弱，但是山西组波组局部还存在“上翘”现象，这对山西组的AVO分析有一定的影响；目的层段振幅随入射角增加存在明显变化,为开展AVO的含气性检测提供了基础。
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图5-1 工区原始CMP道集数据（刘东琴,2013）
图5-2 经过增强能量及消除远道“上翘”的拉平处理的角道集（刘东琴,2013)
5.3 AVO正演模拟
5.3.1 模型正演
苏75区块的地震资料频带为5-60Hz，主频约为30Hz，为了确定应用AVO含气性检测的理论气层厚度，根据工区的钻井资料,设计了不同气层厚度(20，10,5m）的三层介质模型（顶、底为围岩，中部为气层)，选取30Hz主频的雷克子波进行正演。图5—3是模型正演的结果，由图可见：当气层厚度为20m(图5-3a)及10m（图5—3b)时，气层顶、底界面的反射振幅都随着炮检距的增加而增加,但是两者极性相反;当气层厚度为5m(图5—3C）时，气层顶界面的反射振
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幅不再随炮检距增加而增加，只是在炮检距很大的情况下()才有减小的趋
势。模型正演结果表明，即使在理想的条件下，应用AV()技术也只能检测厚度为10-20m的气层，不能检测厚度
的气层。
为了研究不同含气饱和度的气层AvO特征,对上述模型进行流体替换，分别以含气饱和度为100%、75%、50％进行正演。从正演结果(图4)看,当含气饱和度发生变化时，气层顶界面的AVO特征均发生较大变化，表现为：当气层厚度为20m时(图5-4a),气层顶界面的反射振幅随炮检距增大由增加变为减少;当气层厚度为10m(图5-4b）及5m(图5—4c)时，气层顶、底界面的反射振幅随炮检距的变化趋势基本上一致;当含气饱和度为75％（图5-4a中、图5—4b中、图5-4c中）、50%(图5—4a右、图5-4b右、图5-4c右)时，气层顶界面的反射振幅特征差别不大。因此利用AVO技术只能检测气层的存在，不能判断气层含气饱和度。
图5—3 气层厚度分别为20m(a），10m（b），5m（c）的模型响应(上）及AVO特征(下）
(刘东琴，2013）
三层介质的顶部和底部围岩介质参数相同，即纵波速度为4800m/s、，泊松比为0。3，密度为2.6g/cm3
中部气层介质纵波速度为4500m/s，泊松比为0.15，密度为2。4g/cm3
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图5—4 气层厚度分别为20m（a)，10m（b)，5m(c)的AVO特征(刘东琴,2013)
从左至右，含气饱和度分别为100%、75％、50％
5。3。2 井旁道正演
钻井资料表明，苏75区块的单层砂体的厚度很薄（一般小于3m）,显然不能应用AVO技术进行检测。分析工区的钻井资料发现，虽然单层砂体厚度很薄，但是含气显示较好的钻井均存在多套气层,并且相对集中于盒8下段和山西组，整个气层段的累计厚度可达10m.为了利用AVO技术检测气层段，笔者进行了大量正演模拟；为了提高AVO道集模拟的可靠性，在进行井旁道AVO正演模拟时,利用井旁道的角道集数据提取的子波进行正演。在苏75区块东、西部的沉积特征有明显差异，引起的AVO特征也不一样.
工区西部：
由61一34x井的正演结果表明（图5—5)：盒8下段气层厚度为5m，虽然气层顶存在明显的II类AVO特征(蓝色曲线），但是气层底没有表现出明显的AVO
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特征，且顶、底的振幅随炮检距的变化不大，因此不能够区分两者（与理论模型结论一致）;山西组气层总厚度为9m，气层顶具III类AVO特征,气层底具II类AVO特征,即随炮检距增加，振幅绝对值幅度增大，但顶、底极性截然相反,该气层表现出较经典的AVO特征，因而很容易识别。
图5-5 61-31x井AVO正演结果(刘东琴，2013）
工区东部：
由71—7x井的正演结果表明(图5—6）：盒8下段有5套气层（前3层总厚度为7m，前4层总厚度为12m）,气层顶具典型的II类AVO特征（蓝色曲线），无论气层厚度是7m还是12m,气层底均具有III类AVO特征,只是前者在远道具有微弱的III类AVO特征(红色曲线）,而后者则为典型的III类AVO特征（黄色曲线）。显然，当气层厚度为12m时,随着炮检距增大，顶、底界面的反射振幅绝对值增加越明显，很容易进行气层检测，这与理论模型结果相一致，即：气层厚度越大，AVO特征越明显，利用AVO技术越容易检测。山西组只有一套气层(厚为2m)，气层顶具II类AVO特征(蓝色曲线)，气层底具IV类AVO特征（红色曲线)，虽然气层顶、底AVO具有不同的AVO特征,但是随着炮检距增大，气层顶、底界面的反射振幅绝对值分别微弱增大、微弱减小,导致很难检测气层。
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正演结果(图5—5、图5—6)表明，无论是盒8下段、还是山西组的气层AVO特征类型均非常复杂。通过统计120口井的正演结果发现：具有III类AVO特征的占48%，具有II类AVO特征的占34％，其他类型仅占18%。特别是当气层厚度
时，无论II类还是III类AVO特征,都有一个共同的特点,即:不论气层顶、
底界面的AVO响应的极性如何，反射振幅的绝对值均随着炮检距的增大而增大。根据井旁正演模拟结果可知，利用AVO技术可以有效检测目的层段中较厚的气层。
图5-6 71-7x井AVO正演结果(刘东琴，2013）
5.4 检测效果
根据2012年新钻的37口井(图7中的红色井点)的统计结果可知：盒8下段有33口井获成功，准确率达89。1%;山西组有30口井获成功，准确率达81.1％.山西组检测结果误差略大的主要原因有：①山西组气层厚度相对薄一些；②前期处理主要是针对盒8下段，因此处理后山西组波组远道“上翘\"的现象仍然存在；③对山西组的研究远不如盒8下段精细。
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图5-7 AVO技术检测预测结果与钻井结果对比(刘东琴，2013）
（a)盒8下段拟泊松比平面分布图;(b）盒8下段拟横波反射系数平面分布图;（C）山西组拟泊松比
平面分布图；(d)山西组拟横波反射系数平面分布图。红色为新钻井位，黑色为老井位
由于苏75区块东、西部沉积特征不同，导致地震资料特征、气层位置、AVO特征不同,利用AVO技术获得的单一参数以及烃类指示属性难以获得满意的结果.本文通过对地震资料的CMP道集分析、气层理论模型正演及井旁道气层模型正演发现，利用拟泊松比及拟横波反射系数可较好地检测气层的分布特征，因此最终选用这两种AVO属性进行油气检测,检测结果与随后根据井约束反演取得的结果相吻合。
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第六章 AVO技术的展望
经过多年的研究发展，AVO理论技术已发展的比较成熟，应用范围也越来越广泛.基于中小角度入射的理论方面已经取得了很大进展,在处理及分析方面也取得了长足的进步。近年来，AVO技术的进展主要涉及AVO理论上AVO正演模拟技术、AVO参数反演技术、方位AVO分析技术，此外薄互层及非砂岩储层、非亮点气层的AVO特征研究等应用方面发展也较快,使得叠前AVO属性提取与分析正逐步成为常规工作.随着勘探难度的增大及计算机技术的发展，国外许多公司已经将叠前时间偏移技术逐步和AVO处理相结合，国内，随着油气田的进一步勘探和开发，在速度变化大的区域将叠前时间偏移应用于AVO资料处理是一种趋势。三维地震资料AVO分析技术比较成熟,但主要适用于小角度和中等角度的入射角，由于距离目标层比较远、观测数据信噪比、分辨率比较低，其效果不是十分理想。近年来，在井间地震资料的处理中发现明显的AVO特征。由于井间地震资料信噪比高、分辨率高，为AVO技术的发展提供了有利方向.但井间地震中入射角较大，传统AVO方法不是十分适用.开展大角度入射下AVO理论研究必将推动AVO技术的进一步发展。研究VSP、井间地震等距离目标层近但入射角较大的高信噪比数据VOA处理分析技术，是目AVO技术发展的新方向。
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致谢
能源地震勘探新方法技术是由张玉芬教授、顾汉明教授讲授一门专业选修课，当初是怀着对地震勘探的兴趣选了这门课，最后结果也没让我失望.
张玉芬老师上课讲的很有自己的特色，虽然上课节奏很平淡，但是你仔细听发现讲的都是一些比较经典、重要的问题;顾汉明老师上课非常风趣，而且讲的很细，基础差一点的人都可以听得懂,只要你认真听讲。两位老师的教学态度和教学方法都值得我们学习.
时间匆匆，不知不觉大学三年半已经过去了，很庆幸自己能够保研.对于当初选择应用地球物理这个专业我并不感到后悔，可能现在这个行业不是很景气，但是我相信只要大家学的好，每个行业都会有低谷期，不久的将来肯定会迎来春天。
最后再次感谢两位老师的谆谆教诲！
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参考文献
［1］刘伟，曹思远. AVO技术新进展［J]. 物探化探计算技术，2008,06：471-479+442。 [2］宋建国,王艳香，乔玉雷，王慧. AVO技术进展[J］。 地球物理学进展，2008，02：508-514. [3］孙鹏远。 AVO技术新进展［J]. 勘探地球物理进展，2005,06:432—438+10。 ［4]郑昭。 AVO正演模型研究分析［D].成都理工大学,2013.
［5］顾军锋，金振奎。 AVO技术在气藏预测中的应用[J]。 科技导报,2009，06:43-47. [6]冯顺彦，潘仁芳,左兴龙。 AVO技术的研究及实际应用[J]。 内蒙古石油化工,2009，05:105-106。
[7］夏晓燕. AVO技术在靖边气田含气性检测中的应用研究[D]。中国地质大学，2012. [8]史松群,赵玉华. 苏里格气田AVO技术的研究与应用［J]. 天然气工业,2002，06:30-34+10—9。
［9］杜焰。 AVO技术及在苏里格气田储层含气性检测中的应用［D]。成都理工大学,2009。 ［10]王栋. AVO技术的研究探讨［J]。 内蒙古石油化工,2007,08：16—19.
［11］吴志强，陈建文,龚建明,肖国林,文丽。 AVO技术在水合物勘探中的应用［J］。 海洋地质动态,2004，06:31—35.
［12]李艳玲. 运用AVO技术进行直接油气检测研究[D]。东北石油大学，2010.
［13]Mallick.A simple approximation to thep-wave reflection coefficient and its implication in the inversion of amplitude variation with offset data［J] .GeoPhysics,1993,58:544一552。
[14］Wang Y H .Approximations to Zoeppritz equations and their use in AVO analysis[J］.Geophysics，1999，64:1920一1927。
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