浊积体的低频伴影油气检测.pdf

第 3 2卷第 6期 2 0 1 1 年 1 2月 新疆石油地质 XI N J I AN G P ET RO L EU M GE OL O GY V o I ． 3 2 ． No ．6 De c ． 2 01 1 浊积体的低频伴影油气检测 刘 伟 ， 贺 振华 ， 陈学 华 ， 翁 斌 ， 姜 秀娣 1 成 都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室， 成都 6 1 0 0 5 9 ； 2 ． 中海石油 研究中心， 北京 1 0 0 0 2 7 摘要 低频伴影检测技术近年来在砂砾岩和礁滩相储集体油气预测中取得 了很好的效果， 但很少在浊积体系中应 用。 良好的时频分析方法是检测低频伴影的关键。 为了研究低频伴影在浊积体中油气检测的可行性， 运用广义 s变换 进行瞬时谱分解， 产生一系列的共频率数据体， 通过检测不同频率振幅能量的差异， 发现浊积扇体储集层下方振幅能 量随频率增大而逐渐减弱至消失， 即低频伴影。研究实例表明， 低频伴影能够直接指示油气， 在浊积扇体中仍然可以 作为储集层预测和油气检测的有效方法。 关键词 低频伴影； 浊积扇； 谱分解； 油气检测； 广义s变换 文章编号 1 0 0 1 3 8 7 3 2 0 1 1 0 6 0 6 o 9 0 4 中图分类号 P 6 3 1 ． 4 4 5 文献标识码 A 低频伴影是指位于储集层下方的强能量瞬时低 频率区域， 是直接指示油气储集层的几种重要属性之 一【 l 1 。文献[ 2 ] 在复数地震道三瞬参数分析中注意到储 集层下方视频率变低的现象， 即低频伴影， 但并未对 这一现象的机理作出明确的解释。文献[ 3 ] 等利用匹 配追踪算法对地震信号进行时频分解 ，分析检测油 气储集层的低频伴影，展示了低频伴影在地震资料 分析中的良好应用前景。文献[ 4 ] 研究了低频伴影与 油气储集的相关性 ，总结了低频伴影可能存在的 1 0 条原因， 但缺乏相应的理论模型基础。文献[ 5 7 ] 等 通过岩石物理模型实验研究含流体孔隙介质的地震 响应特征，发现了饱和流体孔隙介质的反射同相轴 发生主频降低、 时移及低频高振幅现象， 提出了一种 考虑流体黏滞性和弥散性的一维波动方程 ，但并未 研究其数值实现方法。在此基础上， 为了研究低频伴 影的产生机理， 文献[ 8 ] 将一维弥散黏滞波动方程扩 展到二维， 并推导了其波场延拓公式 ， 对低频伴影进 行数值模拟，解释了储集层下方的低频伴影主要是 由于油气对中高频率成分的吸收比低频剧烈 ，从而 导致中高频率成分能量的高衰减。此外 ， 文献[ 9 ] 推 导了三维的弥散一 黏滞波动方程及其频率波数域波 场延拓算法 ， 用于模拟含油气层地震反射的振幅衰 减、 时间延迟、 相位畸变、 高频能量损失等特征以及低 频伴影。 这些成果为研究含油气储集层的地震响应特 征、 探索低频伴影与油气储集层的关系提供了一种新 途径， 为指导低频伴影检测在油气识别中的实际应用 提供了重要的方法基础 。 近年来 ， 时频分析和波阻抗反演技术相结合的方 法在砂砾岩、礁滩相储集层预测中都取得了较好的 效果【 lo - 埘 ， 低频伴影效应在对砂砾岩 、 礁滩相储集体 中的油气检测中具有重要的实际意义。但 目 前 ， 基于 时频分析的地震低频伴影在浊积体油气检测中很少 应用， 本文尝试运用低频伴影效应在浊积体中进行油 气检测 。 1 方法原理 地震波在穿过含油气储集层时， 不同频率的能量 衰减是有差异的， 时频谱分解通过检测不同频率振幅 能量的差异， 寻找有利油气藏储集体。谱分解是地震 资料数据处理中非常重要的信号处理方法 ， 把地震记 录变换到频率域是一系列地震资料解释和处理的基 础。 迄今为止， 应用频率信息研究储集层仍然是地质、 地球物理工作者关注的焦点[13 1。谱分解是三维地震资 料解释的有效工具， 利用加时窗傅立叶变换分析三维 数据体的目的层段， 将原始三维数据体映射为若干共 频率调谐数据体和离散频率能量数据体， 再从中提取 一 系列不同频率的切片， 可分析和显示储集层的厚度 变化和不连续性 ， 指示沉积环境 、 河道砂体 、 复杂断层 等地质构造信息， 实现储集层结构成像[14 ,15 1 。 调谐后的 共频率数据体亦被用于分析与储集层有关的低频能 量异常， 直接指示油气的异常 q 。 根据测不准原理， 信号的时频分析不可能同时具 备任意高的时间分辨率和任意高的频率分辨率。 传统 的傅立叶变换能获得信号能量在各频率成分中的分 布， 刻画整体频谱特性， 但不能获得信号的局部频谱 特性 ， 缺乏时间定位能力 ， 不能描述和分析非平稳信 号。 短时傅立叶变换中存在不同频率成分的局部分辨 率都一样 ， 不能随信号成分的频率变化自适应地调整 收稿 日期 2 0 1 0 1 1 1 3 修订 日期 2 0 1 1 一 O 5 1 2 国家基金 国家自然科学基金项 目 4 1 0 0 4 0 5 4 作者简介 刘伟 1 9 8 6 一 ， 男， 湖北孝感人， 在读硕士研究生， 地球物理勘探， T e 1 1 5 2 0 8 3 8 0 4 1 9 E ma i l w e i w e i 1 9 8 6 6 1 5 1 6 3 - c 0 m 6 l 2 新疆石油地质 符号注释 x t 地震信号； 小波函数； 广义 S变换； r 时窗函数中心点位置时间， 用来确定小波的时间位置， m s ； 卜 信号传传播时间， ms ； A 调节参数， 调节小波的时间延续度； p 调节参数， 调节小波的时衰减速度； 厂 频率因子 ， H z ． 参考文献 l 1 ] S h e ri ff R E． E n c y c l o p e d i c d i c t i o n a r y o f a p p l i e d g e o p h y s i c s f o u r t h e d i t i o n l M j ． H o u s t o n T h e S o c i e t y o f E x p l o r a t i o n Ge o p h y s i c i s t s ， US A， 2 0 0 2 ． 1 2 j T a n e r M T ， K o e h l e r F ， S h e ri ff R E． C o mp l e x s e i s m i c t r a c e a n a l y s i s [ J J ． G e o p h y s i c i s t ， 1 9 7 9 ， 4 4 6 1 0 4 1 - 1 0 6 3 ． 【 3 j C a s t a g n a J P ， S u n S ， S i c g f r i e d R W． I n s t a n t a n e o u s s p e c t r a l a n a l y s i s d e t e c t i o n o f l o w fre q u e n c y s h a d o ws a s s o c i a t e d w i t h h y d r o c a r b o n [ J ] ． T h eL e a d i n g E d g e ， 2 0 0 3 ， 2 2 2 1 2 0 - 1 2 7 ． 【 4 ] E b r o m D a n ． T h e l o w fr e q u e n c y g a s s h a d o w o n s e i s mi c s e c t i o n [ J j ． T h e Lea d i n g E d g e ， 2 0 0 4 ， 2 3 8 7 7 2 ． 1 5 j G o l o s h u b i n G M， K o r n e e v V A ． S e i s m i c l o w fr e q u e n c y e f f e c t s f r o m fl u i d s a t u r a t e d r e s e r v o i r [ C] ． E x p a n d e d A b s t r a c t o f 7 0 t h S E G An n ． I n t e r n a t ． Mt g ． ， 2 0 0 0 1 6 71 - 1 6 7 4 ． [ 6 j G o l o s h u b i n G M， K o r n e e v V A ， V i n g al o v V M． S e i s m i c l o w fr e q u e n c y e f f e c t s f r o m o i l s a t u r a t e d r e s e r v o i r z o n e C} ． E x p a n d e d Ab s t r a c t o f 7 2 n d S E G An n ． I n t e r n a t ． Mt g ． ， 2 0 0 2 1 8 1 3 1 81 6 ． [ 7 J K o r n e e v V A ， G o l o s h u b i n G M， D a l e y T M， e t a 1 ． S e i s mi c l o w- fr e q u e n c y e f f e c t s i n mo n i t o ri n g fl u i d - s a t u r a t e d r e s e r v o i r s l J ] ． G e o p h y s i c s ， 2 0 0 4 ， 6 9 2 5 2 2 5 3 2 ． 1 8 j H e Z H， X i o n g X J ， B i n L E ． N u me ri c a l s i mu l a t i o n o f s e i s mi c l o w f r e q u e n c y s h a d o w s a n d i t s a p p l i c a t i o n【 J ] ． A p p l i e d Ge o p h y s i c s ， 2 0 0 8 ， 5 4 3 01 3 0 6 ． [ 9 ] 陈学华， 贺振华， 文晓涛 ， 等． 低频阴影的数值模拟与检测 [ J ] ． 石油地球物理勘探， 2 0 0 9 ， 4 4 3 2 9 8 3 0 3 ． [ 1 0 ] 蔡涵鹏， 贺振华 ， 黄德济． 礁滩相油气储层预测方法研究 [ J ] ． 石油地球物理勘探 ， 2 0 0 8 ， 4 3 6 6 8 5 6 8 8 ， 7 1 6 ． [ 1 1 ] 季玉新 ， 刘春园， 陈冬， 等． 分频反演方法及其在塔河 A区储层预测中的应用[ J ] ． 石油与天然气地质， 2 0 1 0 ， 3 1 1 3 8 4 2 ． [ 1 2 ] 朱定， 孙素琴， 蒋进勇． 分频解释技术在塔河油田储层 预测中的应用[ J ] ． 石油与天然气地质， 2 0 1 0 ， 3 1 1 4 9 5 3． [ 1 3 ] C h o p r a S ， Ma r f u r t K J ． S e i s mi c a t t ri b u t e s f o r p r o s p e c t i d e n ． t i fi c a t i o n a n d r e s e r v o i r c h a r a c t e r i z a t i o n [ M] ． T u l s a S o c i e t y o f E x p l o r a t i o n Ge o p h y s i c i s t s ， 2 0 0 7 ． 1 1 4 j L y n n P ， R i c h B ， G r e g P ． I n t e r p r e t a t i o n o f i n c i s e d v a l l e y s us i n g n e w 3 D s e i s mi c t e c h ni qu e sa e a s e hi s t o ry u s i n g s p e c t r a l d e c o m p o s i t i o n a n d c o h e r e n c y l J j ． T h e L e a d i n g E d g e ， 1 9 9 8 ， 1 7 9 1 2 9 4 1 2 9 8 ． 1 1 5 j G r e g P ， J a me s G ， J o h n L ． I n t e rpr e t a t i o n a l a p p l i c a t i o n d o n s o f s p e c t r a l d e c o m p o s i t i o n i n r e s e r v o i r c h a r a c t e ri z a t i o n l J j ． T h e L e a d i n g Ed g e ．1 9 9 9， 1 8 3 3 5 3 - 3 6 0 ． 1 1 6 J S u n S ， C a s t a g n a J P ， S e i g f r i e d R W． E x a mp l e s o f w a v e l e t t r a n s f o r m t i me fre q u e n c y a n a l y s i s i n d i r e c t h y d r o c a r b o n d e t e c t i o n l C j ． E x p a n d e d A b s t r a c t s o f 7 2 n d A n n u a l I n t e r n a t S EG Mt g ． ， 2 0 0 2 4 5 7 - 4 6 0 ． [ 1 7 ] 陈雨红， 杨长春， 曹齐放， 等． 几种时频分析方法的比较 [ J ] ． 地球物理学进展， 2 0 0 6 ， 2 1 4 1 1 8 0 1 1 8 5 ． [ 1 8 ] 高静怀， 汪文秉， 朱光明， 等． 地震资料处理中小波函数 的选取研究[ J ] ． 地球物理学报， 1 9 9 6 ， 3 9 3 3 9 2 ～ 4 0 0 ． [ 1 9 ] 齐宇， 刘震， 魏建新 ， 等． 基于小波变换的频谱分 解技术在地震模型解释中的应用[ J ] ． 新疆石油地质， 2 0 1 0 ， 3 1 4 4 1 7 4 1 9 ． [ 2 0 ] 陈学华， 贺振华， 黄德济． 基于广义s变换的地震资料高 效时频谱分解[ J ] ． 石油地球物理勘探 ， 2 0 0 8 ， 4 3 5 5 3 0 5 3 4 ． [ 2 1 ] 赵澄林， 朱筱敏． 沉积岩石学[ M] ． 北京 石油工业出版 社 ， 2 0 0 1 3 1 1 - 3 1 2 ． De t e c t i o n o f Oi l a nd Ga s i n Tur bi d i t e Fan Sy s t e m b y Lo w Fr e qu e nc y Sha d o ws M e t ho d L I U We i ， HE Z h e n ． h u a ， C HE N Xu e ． h u a ， WE NG B i n ， J I ANG Xi u d i 1 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f O i l ＆G a s R e s e rvo i r s G e o l o g y a n d E x p l o i t a t i o n ， C h e n g d u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， C h e n g d u ， S i c h u a n 6 1 0 0 5 9 ， C h i n a 2 ． R e s e a r c h C e n t e r ， C N O O C ， B e ij i n g 1 0 0 0 2 7 ， C h i n a Ab s t r a c t s I n r e c e n t y e a r s ，l o w fre q u e n c y s h a d o ws t e c h n i q u e h a s e b e e n a p p l i e d e f f e c t i v e l y t o d e t e c t i o n o f g l u t e n i t e a n d r e e f - fi a t r e s e r v o i r s ， b u t s e l d o m t o t u r b i d i t e f a n s y s t e m． T h e k e y for d e t e c t i o n o f l o w fre q u e n c y s h a d o ws i s t o ma k e a g o o d t i me fre q u e n c y a n a l y s i s ． I n o r d e r t o s t u d y t h e f e a s i b i l i t y o f l o w fre q u e n c y s h a d o w s f o r o i l a n d g a s d e t e c t i o n i n t u r b i d i t e f a n s y s t e m， t h e g e n e r ali z e d S t r a n s f o r m G S T i s a p p l i e d t o t r a n s i e n t s p e c t r a l d e c o mp o s i t i o n ，c r e a t i n g a s e ri e s o f c o mm o n fr e q u e n c y d a t a v o l u me s ． T h r o u g h d e t e c t i o n o f t h e a mp l i t u d e e n e r g y v a ria n c e s o f d i f f e r e n t f r e q u e n c i e s ，i t i s s h o w n t h a t t h e a mp l i t u d e e n e r g y b e n e a t h t u r b i d i t e fan r e s e rvo i r i s g r a d u a l l y we a k e n e d a n d d i s a p p e a r e d w i t h t h e fr e q u e n c y i n c r e a s i n g ， wh i c h i s r e g a r d e d a s l o w fr e q u e n c y s h a d o ws ． T h e c a s e s t u d y i n d i c a t e s t h a t t h e s e i s mi c l o w fre q u e n c y s h a d o w s c a n d i r e c t l y i n d i c a t e e x i s t e n c e o f o i l a n d g a s ，t h u s i n t u r b i d i t e f a n s y s t e m，t h e y a r e a l s o t a k e n a s a n e f f e c t i v e me t h o d for r e s e r v o i r p r e d i c t i o n a n d o i l g a s d e t e c t i o n ． Ke y W o r d s l o w fre q u e n c y s h a d o ws ； t u r b i d i t e f a n ； s p e c t r a l d e c o mp o s i t i o n ； o i l g a s d e t e c t i o n ； g e n e r a l i z e d S t r a n s f o r m