高频能量衰减法油气预测技术研究及实现.pdf

26 油罐材乌仪茹 P E T R 0 L E U M T U B U L A R G 0 O D S ＆I N S T R U M E N T S 2 0 1 6年 2月 开发设计 高频能量衰减法油气预测 技术研究及实现 董建萍， 董国强， 公维民， 勾永峰， 李 占林 大庆钻探工程公司地球物理勘探一公司 黑龙江大庆1 6 3 3 5 7 摘 要 提高油气预测精度一直是油气勘探与开发的迫切需求。地层含油气后对地震波吸收衰减增强， 特别是高频成分， 其响应 特征为吸收系数增大、 地震波主频降低、 有效带宽减小、 高频能量相对降低等。因此， 可从时频谱上提取相关地震属性来进行油气 预测。高频能量衰减法油气预测软件根据地层中含油气后对地震波吸收衰减增强来进行油气预测， 经实际if - 区验证， 各层段油气 预测结果对井符合率较好。利用高频能量衰减法开展油气检测具有较高的预测精度。 关 键 词 油气预测； 高频能量； 频谱衰减； 吸收系数 中图法分类号 P 6 3 1 ． 4 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 6 0 0 7 7 2 0 1 6 0 l 一 0 0 2 6 0 3 Re s e a r c h a n d Re a l i z a t i o n o f Hi g h Fr e q u e n c y En e r g y At t e n ua t i o n M e t ho d f o r Oi l a n d Ga s Pr e d i c t i o n DO NG J i a n p i n g， DON G G u o q i a n g， GON G We i mi n， G0U Y o n g f e n g，L I Z h a n l i n NO ． 1 G e o p h y s i c a l E x p l o r a t i o n C o m p a n y o fD a q i n g D r i l l i n gE x p l o r a t i o n C o r p o r a t i o n ， D a q i n g， H e i l o n g j i a n g 1 6 3 3 5 7， C h i n a Abs t r a c t I mpr o v i n g t h e o i l a nd g a s pr e d i c t i o n a c c u r a c y i s a n u r g e n t de ma n d f o r p e t r o l e u m e x p l o r a t i o n a n d de v e l o pme n t ．Th e a b s o r pt i o n a n d a t t e n u a t i o n o f s e i s mi c w a v e wi l l b e e n h a n c e d i n t h e f o r ma t i o n w i t h o i l a n d g a s ，e s p e c i a l l y t h e h i g h fr e q u e n c y c o mp o n e n t s o f t h e s e i s mi c wa v e s ．Th e r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c s a r e t h a t t h e a b s o r p t i o n c o e ffic i e nt i nc r e a s i n g，t h e ma i ne q ue nc y o f s e i s mi c wa v e d e c r e a s i ng，t he e f f e c t i v e b a n d wi d t h d e c r e a s i n g ，a n d t h e h i g he q u e n c y e n e r g y d e c r e a s i n g ．T h e r e f o r e ，t h e s e i s mi c a t t r i b u t e s c a n b e e x t r a c t e d f r o m t h e t i mef r e q u e n c y s p e c t r u m t o p r e d i c t o i l a n d g a s ．T h e s o f t wa r e o f h i g he q u e n c y e n e r g y a t t e n u a t i o n me t h o d c a n b e u s e d t o c a r r y o u t 0 i 1 a n d g a s p r e d i c t i o n b a s e d o n s e i s mi c wa v e a b s o rpt i o n a n d a t t e n u a t i o n e n h a n c e me n t i n t h e f o r ma t i o n wi t h o i l a n d g a s ．T h e a c t u a l w o r k i n g a r e a t e s t s h o we d t h a t t h e r e s u l t o f 0 i l a n d g a s p r e d i c t i o n o f e a c h l a y e r i s g o o d ．S o ．u s i n g o f t h e h i g he q u e n c y e n e r g y a t t e n u a t i o n me t h o d c a n i n c r e a s e o i l a n d g a s d e t e c t i o n wi t h h i g h p r e d i c t i o n a c c u r a c y ． Ke y wo r ds o i l a n d g a s p r e di c t i o n；hi g he q ue n c y e n e r gy ；s p e c t r um a t t e n u a t i o n；a b s o r pt i o n c o e ffi c i e n t 0 引 言 近年来 ， 地震油气预测技术在油气勘探中发挥着越 来越重要的作用， 有关地震油气预测的分析、 标定等技 术得到了快速发展 。为了表征、 描述地下构造及油气 藏特征， 必须利用地震属性。地震属性指的是那些由叠 前和叠后地震数据 ， 经过数学变换导出的有关地震波的 几何形态、 运动学特征、 动力学特征和统计学特征 ， 这 些地震属性错综复杂， 经过分析处理以后在石油勘探开 发中有非常重要的应用价值。 根据地层含油气后对地震波吸收衰减增强 ， 引起吸 收系数增大的特性， 研制了高频能量衰减法油气预测软 件。该软件的研制成功， 提高了油气预测 的精度 ， 为地 下油气预测提供了一个有力工具。 1 原理方法 利用吸收衰减信息进行油气预测技术在 国内外 已 取得较大进展 ， 这主要体现在吸收衰减地震属性求取方 法以及所依赖的频谱分析方法 两个方面。 对于吸收衰减地震属性求取方法 ， 目前发展的主要 第一作者简介 董建萍， 女， 1 9 6 7年生， 高级工程师， l 9 8 9 年毕业于江汉石油学院电子仪器专业， 目前在大庆钻探工程公司地球物理勘探一 公司从事地震资料解释方法研究及软件系统研制工作。E m a i l d o n p c n p c ． c o rn ． c a 2 0 1 6年第 2卷 第 1期 董建萍等 高频能量衰减法油气预测技术研究及实现 ． 2 7． 有频谱比法求取的有效吸收系数、 能量吸收分析法求取 的吸收系数以及由频谱直接分析法求取 的地震波吸收 衰减信息。能量吸收分析方法是 由 Mi t c h e l l 等人 1 9 9 6 年提出的一种估算地震信号高频能量衰减的方法 ， 它的 的核心是求取信号谱的高频指数衰减系数， 来检测频谱 中相对高频部分指数衰减速率的一个突然增加。指数 衰减函数形式为 e x p 一 ∞ ， 0 l 即为我们感兴趣的衰减 系数， 此方法取得了比较好的应用效果 。 图 1 显示了储层上方、 储层内部及储层下方地震信 号振幅谱高频部分能量的变化。其中， 图的左部给出了 储层的位置， 而图的右部显示了相对储层的不 同位置地 震信号振幅谱的高频衰减情况， 可以看到储层的内部及 下方高频成分都有不同程度的衰减， 如果利用指数函数 e x p 一 ∞ 来拟合 ， 其指数部分 能够反映地震信号高 频成分的衰减程度， 越大 ， 衰减越严重， 因此可利用 仅 的变化来检测可能的油气存在。 ， ／ I J ． 一 ●■ 一 、 一 ■瞄 ‘ ≤ 勰 ■ ■ ■ ■ -， ； 【 ＼一 r r r ＼ 一 } 图 1储 层 上 方 、 储 层 内部 及 储 层 下方 地 震 信 号振 幅谱 高频部分能量的 变化 下面来讨论 仅的具体求取公式。设 4 -厂 为地震信 号的振幅谱 ， 这里 f 代表频率 ， 对于高频段 ， _厂 可近似 用指数函数来表示 A 1厂 A -厂 e 1 式中， 为吸收系数 ， 可利用 1 式对振幅谱高频段 进行拟合来求取。对 1 式两边取对数 ， 得 l n A I 厂 一2 7 r 2 令 Yl n a f ， Y l n A 1厂 ， 则有 Y 一27 r Y l n A Y 一2 a f i 这里 ， 为离散频率值， i 1 ， 2 ， ⋯N。可 以看到， Y 与厂之间呈线性关系， 利用最小二乘法， 使 Y 与 Y 最接 近， 即Y 与Y 的误差平方和为最小， 从而求得 。具体 推导过程如下。令 Ⅳ s ∑ y 3 Ⅳ s ∑ y i 2 7 r 4 il 求 4 式对 的偏导数， 并令 _ O s0 ，则有 d N ∑ 2 侧∑ 0 5 由 5 式可求得 Ⅳ ∑ 一 一 6 ∑ 1 高频能量衰减法的技术流程如下 1 对选定的目标层地震信号进行时频分析， 得到时 频分析数据体； 2 对于某一时间采样点， 提取相应的振幅谱； 3 对此振幅谱的高频部分 ， 利用上述方法拟定一个 指数函数， 进而求得对应此时问样点的吸收系数 ； 重复步骤 2 、 3 ， 就可以完成 目标层所有样点的能 量衰减系数的求取。 对于背景能量衰减的消除， 我们采用与传统方法不 同的新方法， 即高通滤波方法 。背景能量衰减属于低 频成分， 因此利用此方法可以较好的消除它。 2 软件功能及实现 我们在 Wi n d o w s 系统平台上 ， 利用 V i s u a l C 6 ． 0 开发了高频能量衰减法油气预测软件框架和交互界面， 通过与计算程序相结合 ， 形成了基于 Wi n d o w s 系统的油 气预测软件 。该软件包括数据文件、 数据处理、 数据 显示、 时频计算、 吸收特性等模块， 各模块主要功能如下。 数据文件 主要是地震数据的输入和输出。 数据处理 对地震数据进行截取处理 ， 对读入的各 种格式的地震数据进行数据格式之问转换处理 ， 满足不 同需要。 数据显示 地震数据显示、 放大和缩小， 鼠标移动显 示当前的道号和时间等信息。 时频计算 利用时频分析方法对地震数据进行时频 分析 ， 并显示时频分析结果。 吸收特性 利用时频分析提供的结果， 采用能量吸 收衰减特性来计算吸收系数， 以便为油气预测提供可供 研判的数据。 高频能量衰减法油气预测软件操作基本流程如图 2 一 一 一 一 一