时频分析技术及其在储层预测中的应用

# # "
&井旁道地震数据频谱分析# A 研究分析目标层段井点处合成记录及井旁道
一边是某个确定性的物理意义或地质概念! 通过建 确定图件中特定特征的地质 立两者之间对应关系! 意义#
的频谱成像最佳调谐频率范围# 分别计算合成记 对比各自的计 录的频谱成像和井旁道的频谱成像! 以确定合成记录和井旁道的频谱成像结果 算结果! 的一致性! 保证模拟结果能正确指导实际资料解 释#由于调谐振幅的最大值对应着调谐频率! 因此 频谱分析可以帮助确定目的层的调谐频率范围以 及最佳的计算频带范围# 这个分析过程类似于地 震正演模型的计算! 能让我们知道目的层段中目标 岩性体$ 含油气砂岩* 泥岩或含油气岩性体& 的最佳 调谐频率#
第! "卷
振幅数据体和相位数据体! 通过研究这些不同频率 下的调谐振幅变化和相位变化可以了解本区下石 盒子组盒三段储层的横向展布特征#
! 图@ 是 下 石 盒 子 组 盒 三 段 频 率 为 " AE F ! 红黄色为强 # AE F ! AE F和 @ AE F的能量谱图 $ 能量! 兰色为弱能量 & # 从图 @ 3 8上可以看 图@
上特征说明该区储层最发育位置为< " 井南北向的 条带上! 次厚的储层则发育在< # 和< ! 井的东南部 位#就 J 区 而 言! 在图@ 3上能量最强区域位 于 在该条带的中 L "井正南边一个南北向的条带上! 表现为黄色" 在图 @ 也 部位置能量有所减弱! H 上! 有同样的强能量条带! 只是在中部位置能量较强一 些! 表现为黄色偏红" 在图 @ 8 上能量较 " AE F和 强能量的范围也变小了! 说明在 # AE F的能量弱! 厚储层发育于 L J 区内! "井东南角#对于 K 区而 言! 对比图 @ 不难发现! ! 3 8 " AE F切片上的 图@ 说明在 K 区的 能量较 # AE F和 ! AE F的能量弱! 储层厚度最大值不及 B 区和 J 区储层厚度的最 大值# 图A是下石盒子组盒三段频率为 # AE F的相 位谱#结合图!及图 A 中的 B! 可以看到 J! K 区! 相位谱在 B 区变化最缓! 说明在该区岩性相对较 稳定! 而在 K 区相位谱变化相对剧烈! 说明 K 区的 岩性变化也相对比较剧烈#同时结合图 ! 及图 A ! 可以看到图@中相位谱的极大值与图 ! 和图 A 中 的极小值局部对应较好# 这说明可用相位谱反映
第! "卷第!期 # $ $ %年 &月 文章编号 $ & " & > " % A % A # $ $ % $ ! $ # " ? $ &
勘探地球物理进展 ' ( ) ( + , , ./ 0 2 ) ( 3 4 ) .5 + ) 6 , 8 , * 1 1 7
! 9 ) 2 : ! " ; ) : ! ! < = . : # $ $ %
& # 的时频谱$ 图"
的不同及横向上河道砂体厚度和岩性变化剧烈! 使 得直接用分辨率有限的地震资料来预测砂体十分 困难#将地震数据变换到频率域能看到时间域所 看不到的很多特征! 因此! 可以在频率域提取地震 属性进行岩性油气藏的预测#
" 分频数据体的计算与解释
目前实现数据的变换有两种不同的手段' 一是 沿层分频处理" 二是分频数据体计算#沿层分频处 通常都是通过短时 理的主要原理是薄层调谐效应!
收稿日期 " 改回日期 # # $ $ > $ % # $Hale Waihona Puke Baidu# $ $ % $ # " ! 第一作者简介 刘百红 $ %& ! 男! 硕士! 工程师! " ? > " # $ $ @ 年毕业于 成都理工大学石油物探专业! 现从事科技管理工作#
位的 D 形成复小波" ) ( 2 + 4小波! 在每条地震道的每个时间采 &读入地震道! #
图# 识别目的层储层的时频分析流程
除了对地震数据进行小波变换 该方法的应用! 以外! 还包括以下关键点'
&地震数据分析# " 频谱成像方法的效果取决于子波相位求取的
&地质数据分析# # 首先要了解研究区目的层的主要沉积环境! 建
立研究区的沉积相模型! 进而有目的* 有针对性地 开展频谱成像分析! 初步了解频谱成像结果表达的 地质含义#
到工区内的能量强弱特征差异较大! 强能量区集中 而在图@ 在图中的 B* J 和 K 三个区! I上可以看到 工区内能量谱强度表现为中等! 且中等能量分布较 零散! 即能量存在明显的分区分带性# 同时! 通过 观察同一位置上不同频率的能量谱时会发现其能 量谱差异明显#根据调谐原理! 即高频反映的是薄 储层的响应特征! 低频反映厚储层的响应特征! 可 以得到以下结论' 厚储层在工区的 B* J 和 K 区三 个部位最为发育! 而薄储层的发育没有规律性! 分 布较为零散#就 B 区而言! 在图 @ 3上能量最强区 域位于< 而在图 @ "井南北向的一个条带上" H 上! 除了< 井南北向强能量条带外 在 井和 ! " < # < !井 的东南部区域还有一个强能量区" 在图 @ 8上强能 量区则主要集中在< 以 #井和< ! 井的东南部区域!
地震分频数据体计算与解释的关键 利用地震资料识别目的储层# 首先利用时频
层位数据#而分频数据体计算使用的是纯波数据! 它是用小波变换等方法得到分频数据体然后再进 行解释
( ) @ %
由于时窗变 #在短时窗傅里叶变换中!
短! 可供分析的信号量减少! 用经典的谱估计方法 计算所引起的误差所占比重会增加# 而且一旦选 定时窗后! 在整个变换中时窗的长度是不变的! 变 换后的时频分辨率也就固定了! 这样不利于低频* 高频信号的检测# 而小波变换的优点是对信号的 低频部分有较高的频域分辨力! 而对信号的高频部 分$ 即信号的突变& 能较好的定位! 即有较高的时域 分辨力# 因此! 只要基本小波选择合适! 小波变换 可以很好地用于地震分频数据体计算#据此! 可以 根据勘探目标体的频率响应特性! 提取具有地质意 义的有效频率信息! 进而对储层进行综合评价#
) " ! 窗傅里叶变换( 来实现! 使用的数据是解释后的
通过对地震资料进行时频分析! 将单个地震剖 面转化为一个三维的时频体! 结合调谐效应分析其 振幅谱就可以描述反射层厚度的变化! 而相位谱反 该技术也被称为频谱成 映了地质上横向的不连续! 像#频谱成像技术将地震信息变换到频率域! 利用 振幅谱和相位谱确定反射薄层及其厚度变化! 使解 释人员迅速* 有效地确定薄层干涉和地下不连续 它提供了利用三维地震资料和离散频率域变换 性! 来成像反射层厚度和地质上不连续性的手段# 因 为相位谱对细微的干扰很敏感! 可用于探测横向声 波特征的不连续# 如果时窗内岩石特征是横向稳 定的! 它的相位谱也同样稳定" 如果横向上存在不 连续! 在通过不连续界限时相位响应也变得不稳 定! 因此相位谱可用于描述局部岩石特征#
包括二维剖面* 平面成图和 个步骤# 所有的图件! 空间图形! 只有赋予一定的地质含义! 说明某个有 意义的地质或物理的概念! 才有实际的意义#综合 分析就是这样的一个过程! 它架起一座桥梁! 一边 是由地球物理或某种数学运算得到的某种图件! 另
图! 合成记录和井旁道的频谱分析
# # #
勘探地球物理进展
证实了 B 区内储层最发育的位置在 < " 井南北向 最厚达到# 而在< 的条带上! AM! # 井和< ! 井东南 部区域储层较厚! 也在 # #M 以上#J 区内储层最 厚度为 # 厚的位置在 L " 井的东南位置! #M#K 区内储层厚度在 " &" ?M 之间# 对比图 ! 和图
! 可以看到储层的分区性和条带性具有很好的一 A 致性#
基础上! 可以仔细对比各种测井曲线与目的层段内 频谱成像的结果! 更明确地了解频谱成像结果所代 表的地质意义#
&层位解释# @ 层位解释是一切工作的基础# 只有层位解释
正确! 沿层提取的属性才有地质意义! 分析研究的 频谱成像结果在空间上才有明确的地质含义#
第 !期
刘百红等G 时频分析技术及其在储层预测中的应用
鄂尔多斯盆地大牛地气田主要储集类型是以 由于其与构造油气藏 河道砂体为主的岩性油气藏!
样点! 用时移后的复小波与地震道做互相关! 产生 复互相关系数" 复互相 &将复互相关系数的模作为振幅谱! ! 关系数的相位角作为相位谱# 对于每个时频谱上 的点! 时间坐标就是地震道的采样时间点! 而频率 就是小波的主频# 这样对每个一维的地震道就会形成一个二维
图@ 沿层分频振幅谱切片
" " " 3 " AE F H# AE F 8 ! AE F I@ AE F
第 !期
刘百红等G 时频分析技术及其在储层预测中的应用
# # !
地层岩性尖灭点! 但是需要结合其他信息#综合以 在该工区! 石盒子组盒三段储层具有很强 上结果! 的分区分条带的特点! 厚储层主要集中在 B 区* J 区和 K 区# 图 & 是测井约束地震反演形成的下石盒子组 盒三段储层的厚度# 从图上可以看到整个工区的 储层发育也呈现出较强的分区分条带性! 反演结果
&综合分析# & 综合分析解释是频谱成像技术中最关键的一
# 应用实例
鄂尔多斯大牛地工区含气储层为砂体! 是典型 的岩性油气藏! 其砂体薄且岩性的横向变化快而 大! 非均质性严重#利用传统的方法无法刻画出下 石盒子组盒三段地层中非均质性强而且厚度很薄 的含气砂岩储层的内幕特征# 通过井旁道地震数 图! 可以看到合成记录和井旁道的 据频谱分析$ & ! 保证了模拟结果能正确 频谱成像结果一致性较好! 指导实际资料的解释# 由于调谐振幅的最大值对 据此! 确定了目的层的调谐频率范 应着调谐频率! 围! 得到最佳的计算频带范围为 " # 利用 $ A $E F 时频分析技术对下石盒子组盒三段主频为 # ! AE F 频带范围为 %& AE F的纯波保幅地震数据体进 行全频段扫描! 得到了一系列频率连续变化的简谐
基于小波变换的分频数据的计算过程 相 &在目标频带内分别计算出零相位和 ? " $ C
分析技术将地震数据逐道变换到时间 频率域# 频 谱成像数据处理过程能够计算地震道上每一样点 的振幅谱和相位谱! 通过组合将振幅谱变成同一频 率的成分#经处理的数据体可在剖面和平面上成
$ & # 图$ 同频率的切片& 图#
时频分析技术及其在储层预测中的应用
刘百红 郑四连 任鹏
中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院南京石油物探研究所 江苏南京# " $ $ " @
摘要 根据岩性油气藏的特点! 以鄂尔多斯盆地大牛地气田为例! 提出了利用基于小波变换的时频分析方法进行 岩性油气藏储层预测的思路! 给出了利用小波变换进行时频分析的计算过程以及利用基于小波变换的谱分解技 术进行储层预测的关键步骤#最后! 用基于小波变换的谱分解技术对鄂尔多斯盆地大牛地工区的地震资料进行 了频谱成像# 关键词时频分析" 频谱分解" 频谱成像" 储层预测" 分频 中图分类号 ' & ! " : @ 文献标识码 B
图A AE F相位谱切片 沿层#
图& 地震反演得到的储层厚度
&层位标定# ! 层位标定准确才会有正确的时深关系# 在此
正确性和振幅的处理#在频谱成像处理之前! 首先 需要进行数据品质分析! 保证数据为纯波保幅数 据#其次! 需要研究分析整个数据体上的频谱变化 情况! 尤其需要针对目的层段做大量的频谱分析! 这主要包括研究薄层的调谐效应! 调查了解目的层 段的频谱在空间中的变化情况! 以及频带宽度的变 化情况#一般情况下! 我们要求数据至少要保证一 倍频宽以上的频带范围! 如主频为 # 则 ! A! $E F 要求数据必须达到 " $ & $E F的频宽范围# 对于
# # $
勘探地球物理进展
第! "卷
图" 地震道信号的时频谱
相位空变的情况! 如果井点多 ! 可以分区块选择 ! 在每个区块上选择典型的井作相位分析 ! 以保证 空变的均 匀 性 # 也 可 以 人 工 统 计 多 井 的 相 位 变 化情 况 ! 给 出 一 个 统 计 的 相 位 值! 进行常相位 处理 #