工区地下介质频率域异常分析的方法

工区地下介质频率域异常分析的方法
【专利摘要】本发明公开了一种工区地下介质频率域异常分析的方法，工区地下介质频率域异常分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过测井资料的岩石物理分析，区分工区的地下介质的砂岩地层和泥岩地层；通过时频分析算法，求取工区的地震资料在砂岩地层和泥岩地层的频率信息资料；通过地震波衰减特征提取技术，对频率信息资料进行衰减特征提取，获得地震资料在砂岩地层和泥岩地层的频率衰减特征参数；利用最小二乘法对衰减特征参数进行线性拟合或多项式拟合，得到砂岩地层的衰减趋势线和泥岩地层的衰减趋势线；以砂岩地层的衰减趋势线为主，以泥岩地层的衰减趋势线为附，分析地震资料在砂岩地层和泥岩地层的衰减趋势的差异。
【专利说明】工区地下介质频率域异常分析的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及海上油田工程【技术领域】，具体是一种工区地下介质频率域异常分析的 方法。

【背景技术】
[0002] 石油和天然气作为动力能源，控制着国民经济的发展和国家战略命脉，石油天然 气的自主勘探开发是维护国家稳定、国际竞争力的重要支柱。准确预测储层和储层含油气 性在石油天然气开发中显得尤为重要。从上世纪开始，利用地球物理勘探方法寻找油气储 层的技术已经得到发展和应用，进入本世纪，随着简单构造油气藏已经基本被勘探完毕，复 杂岩性裂缝型油气藏是当下油气勘探的主要目标，随之也产生了相应的基础理论和技术手 段对储层进行预测和评价，形成了一系列技术发展较为成熟、国际业内较为认可、理论基础 较为先进的储层预测技术和烃类检测技术。
[0003] (1)现阶段，已发展较为成熟的地震储层预测技术主要有以下几个方面。
[0004] ①地震反演技术：反演包括各种叠后、叠前反演技术，叠后反演主要预测储层厚 度，叠前反演在识别储层岩性及流体方面具有重要作用。
[0005] 叠后反演发展有稀疏脉冲波阻抗反演技术等。稀疏脉冲波阻抗反演过程中以精细 的层位解释为基础，建立符合地质规律的波阻抗模型，应用测井约束地震反演技术，反演得 到高分辨率的波阻抗数据体，对储层有利砂体的展布规律进行初步的分析。
[0006] 叠前反演技术主要是基于弹性阻抗的反演和地震波全波形反演等。叠前弹性阻抗 反演技术是根据地层反射振幅随炮检距(入射角）的变化规律来计算岩石弹性参数的一项 技术，通过选择适当的弹性参数表达式，进行拉梅常数（λ ρ/μ p )交会分析，利用λ p和 μ Ρ剖面比较直观地解释含油气储层。扩展弹性阻抗反演技术是油气勘探领域正在兴起的 一项新技术，利用分角度叠加数据及横波、纵波、密度等测井资料，联合反演出与岩性、含油 气性相关的多种弹性参数，用于综合判别储层的物性及含油气性。地震波全波形反演技术 是一种基于全波场正演模拟，从地震数据反演地球物理参数的技术方法。地震波全波形反 演利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下速度结构，具有揭示复杂地质背景下 构造与岩性细节信息的潜力。由于一次逆时偏移相当于全波形反演的一次迭代，因此全波 形反演技术具有常规反演技术无法比拟的优越性：与地震处理技术有机融合，能够在更加 准确的地层构造成像和更加真实振幅条件下精确揭示储层岩性与流体特征。
[0007] ②地震属性分析技术：包括各种常规地震属性分析，地震属性在预测油气储层等 方面具有独到之处。
[0008] 常规地震属性是指振幅类、频率类、相位类及相关类等属性，应用的最为广泛的是 亮点技术，在一定地质条件下，利用亮点技术进行储层预测是一种有效可行的方法。理论证 明，地下岩层含油气之后岩石波速降低，从而引起地震反射波振幅相对增强，因此利用地震 资料上的亮点进行含油气储层预测，具有一定的可行性。在综合分析钻、测井和地震资料基 础上，对含油气区域的地震资料进行研究，寻找亮、暗点与含油气的关系，阐明亮、暗点形成 的原因，并利用多种技术手段精细刻画亮、暗点，指出有利含油气区分布范围，为下步勘探 指明方向。局部频率属性技术是在研究常规地震记录瞬时频率属性基础上提出的方法，该 方法综合利用转换波数据进行交互解释，最终得到的局部频率属性反映储层流体的频变特 征，具有比瞬时频率属性更高信噪比及较强的解释性，适用于天然气藏的储层预测和流体 定性解释。此外还发展有多属性融合技术预测"甜点"，以此来进行储层预测。
[0009] ③地震岩石物理技术，随着地球物理勘探开发从宏观向微观的不断深入研究，地 震岩石物理技术可以有效地模拟储层的地震响应与传播特征，对于研究非常规油气藏地球 物理特征非常重要。
[0010] ④多波多分量技术，多分量地震资料包含了纵波和横波信息，比常规地震资料的 信息更加丰富。岩石实验结果证明，岩石含油气后体积模量降低，而剪切模量基本不变，导 致纵波速度明显降低、横波速度基本不变，从而使纵波和转换横波剖面的地震属性参数出 现不同的异常。因此，利用多波地震资料联合属性分析技术进行岩性和流体识别的可靠性 比单纯利用纵波要高得多，多波地震联合属性分析成为利用多波资料实现岩性、流体预测 的关键技术之一。
[0011] (2)烃类检测技术目前发展有以下两大类：一是基于AV0的多种属性分析的烃类 检测技术，二是基于地震波吸收和衰减两个方面，以各种时频分析为工具，发展的多项烃类 检测技术。
[0012] ① AV0技术是以弹性波理论为基础，利用叠前CDP道集对地震反射振幅随炮检 距(或入射角）的变化特征进行研究，分析振幅随炮检距的变化规律，得到反射系数与炮检 距之间的关系，并对地下反射界面上覆、下伏介质的岩性特征和物性参数做出分析，达到利 用地震反射振幅信息检测油气的目的。该技术通过分析叠前地震信息随偏移距变化特征， 目的就是要把AV0信息与岩性和油气联系起来，揭示AV0属性异常和烃类关系，给予AV0属 性的地质含义。频率域AV0分析指通过时频转换将地震数据转换到频率域，再对目的层段 地震振幅(能量)随频率以及炮检距的变化情况进行研究。由于在频率域内能够反映一些在 时间域无法表征的地震信号特征，通过频率域AV0分析可以对不同频率、不同炮检距下的 有效储层振幅(能量）变化进行判别，依此进行复杂气藏流体识别。与常规AV0分析不同的 是，频率域AV0分析手段不但要考虑炮检距的变化情况，而且还要考虑频率域的变化特征。
[0013] ②吸收和衰减主要是指地震波在经过烃类储层时，地震记录的低频段能量显著增 强，而高频段能量显著减弱，通常称其为"低频共振、高频衰减"。地震信息中同时存在的低 频共振和高频衰减特性是指示烃类储层的重要标志，低频共振的大小与可流动油气孔隙度 有关，而高频衰减与可流动油气的渗透率有关。水层一般不会出现明显的低频共振、高频衰 减特征。Klinversion烃类检测方法的基础是"低频共振、高频衰减"原理，结合钻井揭示 的孔隙度、渗透率、含油气饱和度等多参数进行综合分析，精确地识别油气层、油水同层、水 层或干层(含束缚水)。流体活动属性分析也是基于烃类对地震波高频能量的吸收作用，表 现出的高频能量的衰减现象，其原理与Klinversion的原理基本一致，不过这种方法是通 过谱分解的方式来实现不同频率地震波能量的对比。一般来讲，随着频率的增加，能量的损 失逐渐加大，这种能量损失随着频率变化而变化的特征是烃类储层的典型特征。地震衰减 梯度技术进行烃类检测的理论基础是地层含油气后高频信息衰减，地震波吸收系数增大， 含油气储层内衰减属性与振幅属性呈正比关系。利用吸收系数进行储层含油气预测。地震 微属性差异烃类检测技术，就是利用地震波的在穿过油气储层时振幅和频率微小的差异， 通过分析地震波的变化，来进行差异分析，从而对岩石的性质特别是由于含有油气所造成 的变化进行预测分析，进而进行烃类检测。子波分解技术正是利用子波分解重构后的地震 频率、振幅及波形等属性开展烃类检测。将目的储层上方的地震反射资料的频谱减去目的 储层下方的频谱得到剩余频谱，即为地震波通过目的储层的频谱衰减特征，应用频谱衰减 可进行烃类检测，直接预测含油气有利区域。
[0014] (1)吸收衰减技术：地震波在地层中传播时，受到炮检点耦合、地震记录仪器的增 益控制、波的球面发散、反透射的损失、偏移距的变化以及地层吸收等的影响，地震波能量 是一个持续衰减的过程。地层吸收是引起地震波能量衰减的一个因素，其主要机制是岩石 内部流体的相互作用及流动性。通常地层吸收系数是用来描述地层吸收大小的一个重要参 数，可以用来研究目的层吸收系数的空间分布，与其它地震、测井和地质信息相结合直接用 于圈定油气的分布范围，估算储量。在由固、液、气构成的多相介质中，对吸收性质影响最显 著的是气态物质，在岩石孔隙饱和液中渗入少量气态物质，可以明显提高对纵波能量的吸 收。相较而言，吸收系数对含气地层特别敏感，含流体地层次之。在73届（2003年）SEG年 会上，Eugene Lichman发表了论文《在瞬时地震子波上检测天然气和流体的统一方法》，他 结合其他人研究成果认为，在瞬时子波的幅谱上，高频部分的吸收异常往往预示着气藏的 存在，而低频部分的吸收异常则常常与岩石孔隙中的流体相关。由于水、油、气本身性质存 在的差异，其引起的吸收也存在着差异。当仅仅存在油、水两相介质时，这种差异要大于背 景的影响，可以在先验信息下区别二者的边界。现在常用的有基于瞬时子波振幅谱分析法、 地震波动力学参数法等相关方法。
[0015] Mitchell等人（1996)提出了一种计算地震信号能量衰减的分析方法-E1技 术，该项技术的核心是求取信号谱的高频指数衰减系数，指数衰减函数的形式为exp (_a， w)，a为我们感兴趣的衰减系数(或吸收系数)，w为频率。计算是以一系列小视窗对地震道 连续作谱分析，并计算得到相应的衰减系数，视窗大小以略大于地震波的周期为准则，连续 计算使衰减系数成为时间的函数。该技术重要的思想是对背景(均匀）能量衰减的消除，因 为我们只需要关心衰减的异常部分，该技术假定背景的能量衰减变化(在时间轴上）是缓慢 的，消除背景后的吸收异常可以更直接地反映岩石的岩性或含油气性。
[0016] Eugene Lichman结合前人的研究成果，拓展了 Mitchell等人提出的EAA分析技 术，他在实验的基础上提出：弹性介质（固体和液体）和塑性介质(气体）对声波传播过程中 的能量再分配的形式有着明显的不同，高吸收，特别是振幅谱高频部分的高吸收往往与岩 石孔隙含气有关，低频部分的高吸收则可能预示着岩石孔隙的含水（油）饱和度。对于一个 多孔介质来说，孔隙中气体对能量吸收的影响机制主要是声波在气体中的传播速度远小于 在岩石骨架中的传播速度，液体部分的机制则是液体与岩石骨架之间的摩擦，液体、气体部 分对总能量损失的贡献是：

【权利要求】
1. 一种工区地下介质频率域异常分析的方法，其特征在于，包括以下步骤:A、通过测 井资料的岩石物理分析，区分工区的地下介质的砂岩地层和泥岩地层；B、通过时频分析算 法，求取工区的地震资料在砂岩地层和泥岩地层的频率信息资料；C、通过地震波衰减特征 提取技术，对频率信息资料进行衰减特征提取，获得地震资料在砂岩地层和泥岩地层的频 率衰减特征参数，并分别统计砂岩地层的频率衰减值和泥岩地层的频率衰减值；D、利用最 小二乘法对砂岩地层的频率衰减值进行线性拟合或多项式拟合，得到砂岩地层的频率衰减 趋势线；E、利用砂岩地层的频率衰减趋势线，分析工区地下介质频率域的异常。
2. 根据权利要求1所述的工区地下介质频率域异常分析的方法，其特征在于：所述步 骤D中，利用最小二乘法对泥岩地层的频率衰减值进行线性拟合或多项式拟合，得到泥岩 地层的频率衰减趋势线；所述步骤E中，以砂岩地层的频率衰减趋势线为主，以泥岩地层的 频率衰减趋势线为附，分析工区地下介质频率域的异常。
3. 根据权利要求1或2所述的工区地下介质频率域异常分析的方法，其特征在于：所 述步骤A中，应用测井约束地震反演技术，反演得到高分辨率的波阻抗数据体，对测井资料 进行岩石物理分析，分析阻抗对于砂岩、泥岩区分度的敏感性，结合岩石物理分析的结果， 确定合适的纵波阻抗的阈值，通过纵波阻抗的阈值，区分工区的地下介质的砂岩地层和泥 岩地层。
4. 根据权利要求1或2所述的工区地下介质频率域异常分析的方法，其特征在于：所 述时频分析算法，采用短时傅立叶变换算法、小波变换算法、S变换算法或者匹配追踪时频 分析算法。
5. 根据权利要求4所述的工区地下介质频率域异常分析的方法，其特征在于：所述匹 配追踪时频分析算法，具体的算法流程如下： (D用Hilbert变换计算复地震道； (2)计算复地震道的瞬时包络、瞬时相位和瞬时频率； (2)找到包络最大值及其对应的时间位置，得到最优小波振幅的估计值； G)计算相应时间处的瞬时相位和瞬时频率，得到最优小波相位角和主频的估计值； (D从原地震道中减去上面确定的小波的实部； ?重复(D至CD步，直到剩余的地震道幅度小于迭代误差。
6. 根据权利要求1或2所述的工区地下介质频率域异常分析的方法，其特征在于：所 述衰减趋势线拟合的具体算法如下： (D分别统计砂岩和泥岩的衰减特征，建立衰减特征与深度的散点函数关系：
，其中，3?是衰减值，％是深度，是样本数； @应用最小二乘法，对散点数据进行数值拟合，分别拟合出砂岩地层和泥岩地层的衰 减趋势线，求取多项式.
> 使得
满足上式的多项式称为最小二乘拟合多项式，特别的当》=1时，称为线性拟合。
【文档编号】G01V1/40GK104090302SQ201410310541
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】刘仕友, 陈殿远 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油(中国)有限公司湛江分公司