单频成像技术在油气检测中的应用.pdf

天然气工业 2 0 0 8 年 4 月 单频成像技术在油气检测中的应用 何 诚 李 邗 张延充 何 梅 梅 燕 中国石油天然气集 团公 司川庆钻探工程公司地球物理勘探公 司 何诚等． 单频成像技 术在 油气检测 中的应用． 天然气工业， 2 0 0 8 ， 2 8 4 4 0 4 2 ． 摘 要 单频成像技术是 利用 小波变换 的瞬 时频谱分析技术将地震信号变换到频率域 ， 得到单频地震信 息的 频谱 图 。 当储 层含 油 气 时 ， 将 会 引 起 高 频 能 量 的衰 减 和 低 频 能 量 的增 强 。 通 过 井 旁 道 的 对 比分 析 ， 确 定 储 层 由于 含油气 引起 能量的主要高频和低频 ， 两种 频谱 的对 比分析更 能有效地 确定 储层是 否含油 气， 排 除其 他多解性。这 可为隐蔽油气藏的研 究提供有力的技术支持。 主题词 频谱 成像 波场变换 频率 检测 技 术 一 、引 言 地震 波 是 岩石 颗 粒 质 点振 动 在 空 间上 的传 递 ， 质点 的振 动源 于弹性恢 复力 、 波 的衰 减程 度 包 括所 含流 体 的粘 滞 性 。地 震 波 的 频率 成 分 是 受 迫 振 动 的地层 固有频率的叠加 ， 各层 的固有频率又与岩层 的物理性质密切相关。所以当地层 中富含油气时 ， 由于 弹性系数 、 阻尼 系数 、 密度 、 速 度 发生 大 的变 化 ， 其固有频率显著改变。其 固有频率的改变， 表现在 低频段上为低频共振能量增强 ， 高频能量减弱 的现 象[ 1 ] 。也就是地震勘探上常说 的“ 亮点” 现象和“ 低 频 阴影 ” 现 象 ] 。利 用 这 个 原 理 就 可 以 直 接用 来 检 测油气 。国内外也做了许多这方面的研究工作 。但 效 果并 不是 十分理想 。特 别是 对 于规 模 较小 的 隐蔽 性 油气藏 更 是 如 此 。究 其原 因 ， 一方 面是 这 种 低 频 或高频能量的变化具有多解性 ； 另一方面是 目前大 多数的研究是只利用了高频能量这单一信息。那么 如何将两方面的信息都利用起来， 以减少油气预测 的多解 性 呢 二 、 技术思路 在研究中发现 ， 油气 的存在并不是对所有频率 成分的地震信号都产生影 响， 它只使部分的低频和 高频 能 量 发 生变 化 ， 而 发 生 变化 的高 频或 低 频 又 有 变化最大 的主要频率， 这称之为低频 主频和高频主 频。因此， 只要从地震信号中求取出低频主频和高频 主频 ， 然后进行单频的频谱成像， 利用高低主频频谱 能量 的差 异就能进行油气检测 了[ 3 ] 。其方法如下 。 1 ． 利 用小 波变换 分辨 出对 油气 敏感 的 高频 和低 频信 号 传统的傅 氏变换无论时间如何变化， 都将频率 相同的部分变换到同一位置 ， 所 以傅 氏谱为一平均 时间谱 。用傅 立 叶变换提 取信 号 的频谱 需 要 利用 信 号 的全 部时域信息 ， 它无法反映随着时间的变化信 号频率成分的变化情况。而小波变换则能够逐层将 信号分解成高频分量和低频分量， 具有 自适应的时 频窗， 可以满足对信号不同频率成分的变化情况 的 了解 。 在 实 际资 料 处 理 中 ， 利 用 小 波变 换 对 资料 进行 分 频 处 理 ， 然后 利 用 井 资料 的含 油气 信 息 求 出地 震 资料 中对 油气 敏感 的高频信 息 和低 频信 息 。 2 ． 对 高低 频 信 号进 行频 谱 成 像 分析 ， 确 定 高低 频 的优势 频率 对 于优 选 出的对油 气敏感 的高频 信 息和 低频 信 息， 进行小波变换 ， 得到小波域 中单频率段 的复地震 道 ， 由单频率的复地震道进一步求取瞬时属性 ， 得到 单 频段 的“ 三 瞬 ” 剖 面 ， 再 利 用 井 资 料 确定 高低 频 的 优 势频率 [ 6 ] 。 3 ． 利 用 高低 频 优 势 频 率 的 能 量 差 异 进 行 油 气 检测 当储层 中含 有 流体 时 ， 会 引 起地 震 波 能量 和 频 率 的变化 ， 表现为振幅谱 高频段能量 的衰减和低频 段能量的共振l 7 ] 。因此 ， 利用高低频能量变化 的对 比就可 以直接进 行 油气检测 。 作者简介 何诚 ， 女 ， 1 9 7 0年生 ， 高 级工程 师 ； 主要从 事石 油地球 物理 勘探 地震 资料处 理 、 解释 和储层 预测工 作 。地址 6 1 0 2 1 3 四川省成都市华阳双流大道 1号。电话 0 2 8 8 5 6 0 8 5 6 8 。E ma i l h e c h e n g p e t r o c h i n a ． C O rn． c n 40 维普资讯 第 2 8 卷第 4 期 天然气工业 三 、 实 例 现 以 四川盆 地 GF C潜 伏 构 造 为例 ， 说 明单 频 成 像技术在预测小规模的点礁油气藏方面的作用 。 1 ． 工 区地质 背 景 GF C潜伏 构造 位 于重庆 市 万洲 区境 内 。北起 甘 宁镇 一 龙宝 区一 线 ， 南 至 石 桥 乡一新 田镇 一 线 ， 东 起 五桥 区 ， 西 达 龙 古 乡 。根 据 对 川 东 地 区上 二 叠统 沉 积相的研究 ， 在“ 开江一梁平” 海槽周缘生物礁气藏可 分为边缘礁气藏和点礁气藏两类 ， 研究 区晚二叠世末 期位于“ 开江一梁平” 海槽消失端的古斜坡上_ 8 。 2 ． 地震 资料 分析 如 图 1 一 a所示 ， F 1 8井 和 F 9井 都钻 穿 了长兴 组 。 其 中 F 9井 在 长 兴 组 不 产 气 ， 而 与 F 1 8井 同井 场 的 l 1 一 I 曼1 1 2 2 F 0 0 3 2井 F 1 8井未 测试 长兴 组 在 长兴 组测试 日产 气 1 0 5 ． 9 1 0 m。 。从连接 2口井 的模型正演得到 的偏移剖面可以看出， 地震剖面同相轴能量强 ， 连续 性好 ， 分辨率较高。位于 F 1 8井 1 7 4 0 ms 的同相轴 与位于 F 9井 1 8 0 0 ms的同相轴为同一地质层位的 反 映 ， 这也 是 在 未 钻 井 前 的 常 规解 释方 案 。但 依 据 钻 、 测井 资料 ， F 9 井 在 1 8 0 0 ms 处为 长兴组 的顶 界 ， 该井 没 有储 层 ， 而 F 1 8井 长 兴 组 的 顶 界 位 于 1 7 0 0 ms 处 ， 1 7 4 0 ms 处 为 长兴 组 内生 物 礁 储 层 的 底 界 ， 由此可 以看 出地 震 剖 面 根 本 无 法 分 辨 储 层 和 非 储 层 。图 1 - b所示 的利用测井、 钻井资料作 的反演剖 面 也 证 实 此点 ， 即 反 演剖 面也 无 法 分 辨储 层 与 非 储 层 。究其原因是 由于 F 9井 的飞仙关组底部泥岩较 厚 ， 在 长 兴 组 顶 界形 成 了较 强 的波 阻 抗 界 面 ， 图 1 - C a 过 F I 8 井 一F 9 井的模型正演剖面 b 过 F I 8 井 一F 9 井的模型正演的速度反演剖面 c 过 F I 8 井 一F 9 井的伽马反演剖面 图 1 过 F 1 8井mF 9井的模型正演剖面 、 速度反演剖面和伽马反演剖 面图 所 示 的 自然 伽 马反 演 剖 面 也 说 明此 处 为 高伽 马 ， 泥 岩 含量 高 。F 1 8井 在 飞仙 关 组 底 部 泥 岩 较 薄 ， 而 在 长兴 组 的顶界 则 发育有 约 6 O I n厚 的生物 礁 储 层 ， 储 层 物性 较 好 ， 因 此 未 能 在 长兴 组 顶 界 形 成 明 显 的 波 阻抗 界 面 。而生 物礁储 层 与下 复 的 灰 岩则 形 成 了明 显 的波 阻抗 界面 ， 该界 面与 过 F 9 井 的长 兴 组顶 界 就 在一 起 形成 了一 个 连 续 性 好 、 能 量 强 的 同 相 轴 。 由 于 F 1 8井储 层底 界 与 F 9井 的长 兴 组 顶 界 的 波 阻 抗 值处于同一数量级 ， 且 F 1 8井处 的点礁具有礁 体规 模小 、 隆起 幅度较 低等 特点 ， 地 震 资料 受分 辨 率 的 限 制 ， 无 论 是 时 间 剖 面还 是 叠 后 的速 度 反 演 和 波 阻 抗 反 演剖 面 ， 都 不 能准确 地划 分 出点礁 的延 展 范 围[ 1 ， 利 用单 频成像 技 术解 决 了这个 技术 难题 。 3 ． 单频 成像 技术 的 实际应 用 利用上述 的单频成像技术 对 F 1 8井和 F 9井进 行 处理 分析 图 2 ， 确定 出该 地 区储层 段 在频 率 内对 油 气敏 感 的优势 频率 分别 为 2 0 Hz和 5 0 Hz 。对 过 F 1 8井 的主测线和联络线进行单频成像处理 ， 结果 如 图 3 、 4所示 。从 图 3可 以看 出 ， 5 0 Hz能量 剖 面中 储 层顶 部 的反射 能 量 较 连 续 均 衡 ， 在 F 1 8井 附 近 有 能量 减 弱 的 现 象 ， 而 2 0 Hz 的 能 量 剖 面 中 储 层 顶 部 a F I 8 井 b F 9 井 图 2 F1 8井 、 F 9井 合 成 记 录 与 井 旁 地 震 道 频谱 成像 分 析 图 2 o Hz 3 0 黔 ‘ ’ , f a t ’ ’ F I 8 井 井 a 簿 禽 二 ≯ 叠5Olqz 触 一潮 酗 秘睡 _籀曩制 曲 i 一 蓐 f18井 井 舞蕾， 一 ‘ 一 荽1lI } 。1 ] 2 、 蘸飘翮 ～ 一 一 图 3过 F1 8井 主 测 线 的 2 O、 5 0 Hz单 频 能 量 剖 面 图 41 维普资讯 天然气工业 2 0 0 8 年4 月 2 0 H l印l舯 枷 四0 3 2 0 3 驰 } F I g 井 I 1日 。 棚 I藩 一_ ■ _ 一 曩 ， 一 ⋯ ⋯I_ 一 5 0 1 - 1 z ] F r O I 辨 2 2 0 2 申 0 0 ∞ 3 Q 0 t a O 3 4 O 3 ∞， 4 ∞ l ⋯ ． { ．． 一二 一 ⋯⋯ 羼 囊 一 81 溪 l r一 图 4 过 F1 8井 联络 线 的 2 0 、 5 0 Hz单 频 能 量 剖 面 图 的反射能量都很弱 ， 而在 F 1 8井附近却又明显增强 ， F 9井 附 近 没有 这 种 现 象 。图 4也 显 示 了 近似 的意 义 ， 5 O Hz 的能 量剖 面中在 F 1 8井 处 能量 几乎 为 零 ， 而 2 O Hz 的能量 剖 面 中 F 1 8井处 则有 较连续 的能 量 反应 。根 据地震 数据 含流体 异 常 的不 同频率 响 应 特 征 ， 利用 R GB三元色融合技术对高、 中、 低频能量综 合分析 ， 得 到 图 5频 率 和相 位 的 RG B融 合平 面 图r I ， 图上都较为清楚地划分出该礁体的分布范围。 a 频谱融合 面图 b 相位谱融合平面图 图 5 GF C潜 伏 构 造 频 谱 、 相 位 谱 融 合 平 面 图 四、 结束语 单频成像技术是基于储层含油气时会对岩层的 物理性质发生改变 ， 表现在地震资料上就是高低频 能量 的变化 。 由于该 技 术综 合 利 用 了高低 频 两方 面 的变化因素 ， 因此对于油气的检测准确性较高。 42 由于该技术是单频成像， 资料的精度要求较高 ， 因此运用于三维的高密度采集资料 。 参 考 文 献 [ 1 ]孟尔盛． 开发地 震[ R] ． [ 出版 地不详] 中国石油 勘探开 发 研 究 院 地 球 物理 研 究 所 ， 1 9 9 9 ． r 2 ]X U WA NG L I N， Z HA O Y I N G C HE NG， wA NG TI A N QI ． Ap p l i c a t i o n o f c o mp r e h e n s i v e r e s e r v o i r p r e d i c t i o n t e c h n i q u e i n a r e a s w i t h c o mp l i c a t e d l i t h o l o g i e s [ J ] ． B u l l e t i n o f Ch i n e s e Ge o phy s i c al So c i e t y， 2 00 0 4 ． [ 3 ]高福 春， 张 钋． 基于快 速射 线束偏 移 的交互式 地震成 像 [ J ] ． 石油物探 ， 2 0 0 7 ， 4 6 6 6 2 6 6 2 9 ． [ 4 ]李正文 ， 李琼． 沉积盆地 有效 储集层 综合识别 技术 [ M] ． 成都 四川科学技术 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 5 ]高静怀 ， 吴茜 ， 陈文超 ， 等． 小波变换域地震资料瞬时频率 分析方法 [ J ] ． 石油物探 ， 2 0 0 7 ， 4 6 6 5 3 4 5 4 0 ． [ 6 ]刘 企英． 利用地震 信息进 行油气预 测[ M] ． 北京 石 油工 业 出版社 ， 1 9 9 4 ． [ 7 ]杜世通． 地震属 性分析 与应用 技术J R ] ／ ／ 地球 物理勘探 新方法新技术培训讲义． [ 出版地不详] 中国石油天然 气 集团公 司物探重点实验室． [ 8 ]威尔格斯 C K ． 层序地 层学原理[ M] ． 北 京 石 油工业 出 版 社 ， 1 9 9 4 ． [ 9 ]梅燕． 四川盆地高峰场气 田三维地震勘探 总结报告[ R ] ． 成都 四川石油管理 局物探公司 ， 2 0 0 6 ． [ 1 o ]张延充． 四川盆地 “ 开江一梁平海槽” 地震资料地震 相、 沉积相 研 究 [ R ] ． 成 都 四 川 石 油 管 理 局 物 探 公 司， 2 00 6 ． [ 1 1 ]佩 顿 c E ． 地 震地 层 学 [ M] ． 北 京 石 油工 业 出版 社 ， 1 9 86 ． [ 1 2 ]司 马立 强． 测 井、 地 震 结合 储层 横 向 预测技 术 及 应用 [ R ] ． 重庆 四川石油管理局测井公 司， 1 9 9 9 ． [ 1 3 ]C HE N Q， S I D NG Y S ． S e i s mi c a t t r i b u t e t e c h n o l o g y f o r r e s e r v o i r f o r e c a s t i n g a n d mo n i t o r i n g [ J ] ． Th e L e a d i n g EDGE， 1 9 97， 1 6 5 4 45 4 58 ． 收稿 日期2 0 0 8 0 1 - 2 2 编辑韩晓渝 维普资讯