Введение

В геофизике и сейсмологии отражений амплитуда в зависимости от расстояния (AVO) или вариация амплитуды с расстоянием – это общий термин, обозначающий зависимость сейсмического атрибута, амплитуды, от расстояния между источником и приемником (смещением). Анализ AVO – это метод, который геофизики применяют к сейсмическим данным для определения содержания жидкости в породе, пористости, плотности или сейсмической скорости, информации об сдвиговых волнах, индикаторов флюидов (признаков углеводородов). Это явление основано на взаимосвязи между коэффициентом отражения и углом падения и было установлено еще в начале XX века, когда Карл Зоепприц вывел уравнения Зоепприца. В силу своей физической природы, AVO также может называться амплитуда в зависимости от угла (AVA), однако термин AVO используется чаще, поскольку именно смещение является параметром, который геофизик может изменять для изменения угла падения. (См. схему)

Уравнения Зоепприца

В 1919 году Карл Бернхард Зоепприц вывел четыре уравнения, определяющие амплитуды отраженных и преломленных волн на плоской границе раздела для падающей P-волны как функцию угла падения и шести независимых упругих параметров. Эти уравнения содержат 4 неизвестных и могут быть решены, однако они не обеспечивают наглядного понимания зависимости амплитуд отражения от свойств горных пород.

Ричардс и Фрейзер (1976), Аки и Ричардс (1980)

П. Ричардс и К. Фрейзер расширили выражения для коэффициентов отражения и передачи для P-волны, падающей на границу раздела двух твердых сред, и упростили полученный результат, предположив незначительные изменения эластических свойств на границе раздела. Вследствие этого квадраты и дифференциальные произведения достаточно малы, чтобы стремиться к нулю и их можно отбросить. Такая форма уравнений позволяет оценить влияние изменений плотности и скоростей P- и S-волн на амплитуды отраженных волн. Это приближение получило широкое распространение благодаря книге К. Аки и П. Ричардса «Количественная сейсмология», опубликованной в 1980 году, и с тех пор обычно называется приближением Аки и Ричардса.

Острандер (1980)

Острандер первым продемонстрировал практическое применение эффекта AVO, показав, что песчаник, насыщенный газом и перекрытый сланцем, демонстрирует вариацию амплитуды в зависимости от расстояния до точки приема.

Площадки AVO

Составляется сборник CMP, трассы приводятся к единому двустороннему времени прохождения, сортируются по возрастанию смещения и извлекается амплитуда каждого следа на заданном временном горизонте. Учитывая двухпараметрическое приближение Шуи, амплитуда каждого следа откладывается на график в зависимости от sin^2 его смещения, и зависимость становится линейной, как видно на диаграмме. С помощью линейной регрессии можно рассчитать линию наилучшего соответствия, описывающую изменение амплитуды отражения в зависимости от смещения, используя всего два параметра: точку пересечения P и угловой коэффициент G.

В соответствии с приближением Шуи, точка пересечения P соответствует R(0) – амплитуде отражения при нулевом смещении, а угловой коэффициент G описывает поведение при отклонении от нормального угла, значение, известное как градиент AVO. Построение графика P (или R(0)) в зависимости от G для каждой временной отметки в каждом сборе CMP создает AVO-диаграмму рассеяния, которую можно интерпретировать различными способами.

Интерпретация

Аномалия AVO чаще всего проявляется как увеличение (возрастание) AVO в осадочном разрезе, особенно в тех участках, где углеводородный коллектор "мягче" (имеет меньший акустический импеданс), чем окружающие сланцы. Как правило, амплитуда уменьшается (снижается) с увеличением смещения из-за геометрического расхождения, поглощения и других факторов. Аномалия AVO также может включать случаи, когда амплитуда с увеличением смещения снижается медленнее, чем у окружающих отражающих событий.

Применение в нефтегазовой промышленности

Наиболее важное применение метода AVO – обнаружение залежей углеводородов. Увеличение АВО обычно наблюдается в нефтесодержащих отложениях с газонасыщением не менее 10%, но особенно выражено в пористых, низкоплотных газосодержащих отложениях с малым количеством или полным отсутствием нефти. Яркими примерами служат газовые пески среднего третичного возраста в прибрежных округах Юго-Восточного Техаса, турбидитные пески, такие как дельтаические отложения позднего третичного периода в Мексиканском заливе (особенно в 1980-х – 1990-х годах), в Западной Африке и других крупных дельтах по всему миру. Большинство крупных компаний регулярно используют AVO как инструмент для снижения рисков при разведке и более точного определения размеров и состава существующих залежей углеводородов.

AVO не является защищенным от сбоев

Важным замечанием является то, что наличие аномально возрастающих или убывающих амплитуд иногда может быть обусловлено другими факторами, такими как альтернативные литологии и остаточные углеводороды в пробитой газовой колонне. Не все нефтегазовые месторождения связаны с явной АВО-аномалией (например, большая часть нефти, обнаруженной в Мексиканском заливе за последнее десятилетие), и АВО-анализ ни в коем случае не является универсальным средством для поиска нефти и газа.