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频率分解技术在预测三角洲平原相储层中的应用

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频率 分解 技术 预测 三角洲 平原 相储层 中的 应用
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2009年6月 第28卷第3期 大庆石油地质与开发 009 28 .0.3969/J.000.3754.2009.03.027 频率分解技术在预测三角洲平原相储层中的应用 纪彤洲 皮金云 王彦春 段云卿 (1.中国地质大学地球信息与技术学院,北京100083;2.中国地质科学院地质研究所,北京100037) 摘要:在油气勘探中,成功预测河流相是比较困难的。用地震资料的分频信息进行薄层砂体预测,在油气勘探 中逐步得到应用。它是通过傅立叶变换,把时间域的地震数据转变为频率域的切片,从而得出地震数据的多个 频率信息,通过对多个频率域的信息进行分析,结合平面资料对储层进行综合分析研究。应用分频信息预测砂 体效果良好,这种方法在理论上有充分的依据,对薄层的预测不但突破了地震分辨率的极限,而且在实际应用 中也得到了很好的验证。借助分频技术对河道砂体进行预测,可大大提高对河道这类薄储层的勘探精度。 关键词:分频技术;河道储层;傅立叶变换;三角洲平原相 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1000.3754(2009)0304 N in.an.un.1.00083,2. 00037,t is to of of be by in to in is in to in he of of be in to of of s 研究识别岩性突变区以及薄储层方面,时频 分析技术较常规三维地震数据体有明显的优势,采 用地震信号离散频率成分识别地质异常体进而预测 储集层,可以彻底摆脱仅依赖振幅类以及振幅衍生 类地震属性信息进行储集层厚度、物性预测以及烃 类检测的束缚,同时也可弥补由于地震采集、处理 时振幅不一致导致的地震地质解释的多解性,并进 一步提高储集层预测的精度。地震分频技术是一种 收稿008者简介:纪彤洲,男,1968年生,博士后,从事储层及油气预测方面的研究工作。 E—63.28卷第3期 纪彤洲等:频率分解技术在预测三角洲平原相储层中的应用 。127· 基于频谱分析的全新地震成像解释方法,它可以整 体揭示地层的纵向变化规律、沉积相带的空间演变 模式,并能指导人们进行储集层厚度展布的描绘与 分析、单砂体级别薄互层的定量检测,还能够对整 个研究区的薄层时间厚度和地质体的非连续性进行 检测,是一项针对地层厚度和地质体非连续性进行 成像或模拟的地球物理新技术 。 细油藏描述中,针对冲积河流相砂泥岩互层复杂 多变的特点,采用地震分频信息技术开展储集层预 测,获得了很好的效果。 时频分析法是从短时窗傅立叶变换技术发展起 来的。它采用快速傅立叶变换,将时间域地震记录 变换为频率域的能谱记录,进而对储层进行预测。 本文介绍的时频分析方法——分频解释技术,可细 致地分析地震信号的时变特性,揭示地震数据的内 涵,对薄层和不连续地震体进行精细成像,从而对 河流相储层进行预测 。 1基本理论 地震分频信息可以有效识别储集层时间厚度的 变化及检测地质体横向上的不连续性,分频解释技 术是一项基于频率的储层解释技术,通过离散傅立 叶变换,将地震数据从时问域转换到频率域。在频 率切片上,薄层的干涉以相干振幅变化的形式出 现,而随机噪音表现为干涉图上的小斑点。通过浏 览整个频率范围的动画(如浏览所有的频率切 片),并结合储层沉积模式的认识,得到目的层段 储层的横向变化规律¨J。 1.1传统时频分析技术 离散傅立叶变换是将时间函数g(t)(地震时 间记录)变换为频率函数G( ∞ G(f g(t)竹/ft)离散表达式为 Ⅳ一1 F=A( )=∑口( )27r )/N) 式中 (J)表示地震时间道在样点 处的振幅 值;A( )表示经过傅立叶变换后数据在频率 处的振幅值;振幅谱的频率响应对时窗长短比较敏感,在通 常情况下,地震波反射系数 序列对地震数据的分 析过程,传统频谱分析方法与分频解释技术的主要 差别之一是数据分析时窗的长短。长时窗与短时窗 产生的振幅谱频率响应的差别相当大。由于传统傅 立叶变换要求信号在(一∞~+∞)上取值,因 此对长时窗数据分析而言(一般大于100个样 点),傅立叶变换带来的误差很小,可以获得较为 理想的效果;但用长时窗作频分析, 和凡都是随 机的,它们的频谱是白噪的,两者都为常数,即地 震反射波与噪音的频谱形态一致,频谱的形态则由 子波的形态决定,故而长时窗频谱分解无法得到薄 层的反射信息。若采用短时窗对数据进行分析,由 于时窗短,可供分析的数据量小,无法满足傅立叶 变换条件要求,分析结果会产生较大的误差,从而 使频谱分析失真,出现吉布斯现象。 1.2分频解释技术 分频解释技术是利用离散傅氏变换或基于z 变换的最大熵谱方法,将地震数据变换到频率域, 计算出某一目的层的频率切片,用频率切片来观察 储层纵、横变化,可以更好地确定储层几何形态, 展现储层内部非均质变化,且分辨率高于传统的解 释方法。分频解释技术主要生成2种新类型的数据 体:调谐体和离散频率能量体。 1.2.1调谐体 调谐体实际就是单一时窗段多个频率组成的数 据体,其在垂向上为连续变化的频率,在平面上为 单一频率对应的调谐振幅。频率调谐体能够较好地 反映独立储层的分布;频率调谐体振幅的变化趋势 反映储层厚度的变化(图1)。 z === 数据体两’广——————..厂J 解释后的 三维地震 数据体 z 高 二二 数据子体 间。●—■■—————l— 颦 调谐体 率●●■●●■■—●,- z 水平切片 率。■■■——■———l,1调谐体处理 .2.2离散频率能量体 离散频率能量体是沿短滑动时窗生成一系列离 散频率的调谐振幅数据。与调谐体的区别是该数据 ·128· 大庆石油地质与开发 2009拄 体在垂向上与常规数据体相同,均为时间,但每个 生成的数据体中只包含单一的频率成分。图2为形 成离散频率能量体的工作流程。这种频率分析方法 既可采用等时窗分析方法避开层位的控制和影响, 也可用沿层位滑动时窗的方法进行计算,以消除构 造形态对解释带来的影响。 能 量 体 三维地震 数据体 时频四维体 Z:l z=2 z=3 z=4 Z=5 z ~ … 频率1 频率2 频率 图2离散频率能量体处理 应用实例 在实际工作中,选用了具有频率分解功能的 段,对层系主力 含油层系为三角洲平原相陆源碎屑沉积。油层砂体 薄,纵横向变化大,断层稀少,构造简单,为岩性 砂体油藏。据钻井取心资料及测井相分析,在下发育3套生油岩,且分布广泛,在了2—8 生油岩与砂岩储层 之间沉积了近80 区沙溪庙 组油藏以河道砂体的岩性油藏为主。原相,河道较为发育、隐蔽性强,是主力储层。 在图3中,河道的走向以南北向为主,河道宽度变 化大,贯穿整个工区。由于三角洲平原相的沉积主 体为泥岩(图4),河道砂为三角洲平原相的主力 储层。因此在该相带河道砂是油气聚集的惟一场 所。由于三角洲平原相的储层横向非均质性强,油 气的侧向运移能力很差。油气通过裂缝垂向运移到 此河道砂体是否存在显得 极为重要。通过对剖面的分析很难对河道储层形成 全面、完整的认识。根据研究区砂层组薄的特点, 将地震分频解释技术应用于研究区各油气层组的砂 体分布预测。 图3三角洲平原相河道频率56 of of 6Hz of 4现代三角洲平原相照片(坦桑尼亚) of 傅立叶变换过程中时窗的长短对振幅谱的频率 响应非常重要,如果分解时窗采用长时窗进行数据 分析,由于 和们的谱是白噪 的,无法得到薄层的反射信息。若采用太短的时窗 对数据进行分析,由于时窗太短,可供分析的数据 量小,无法满足傅立叶变换条件要求,频谱分析会 产生较大误差,导致分析结果失真。所以应该根据 目的层段在地震剖面上的纵向分布特征确定时窗的 长短。根据研究区的实际地质情况,以油层顶面为 参考基准面,上下0 该时 窗内的数据体作离散傅立叶变换,转换到频率域, 生成在频率上连续变化的振幅数据,得到目的层段 数据的频率一振幅体。 结果表明,与常规时间域振幅、相位信息切片 28卷第3期 纪彤洲等:频率分解技术在预测三角洲平原相储层中的应用 ‘129· 相比,目的层频率调谐体切片在刻画地质体横向变 化、展现沉积特征方面效果更佳。已有钻井证实, 该区西侧展布的辫状河道在56 (图3)明显好于在30 片 颜色的细微变化清晰地再现了辫状河道频繁地侧向 迁移、改道形成的废弃河道,并反映了该区沙溪庙 组砂层主要物源来自南侧。这些特征与区域沉积背 景完全吻合,是时间域振幅类信息切片所不能分辨 的。 在分频属性图上(图5)可以看到,河道走向 和河道边界清晰可见,河道砂体的反射显示得比较 清晰。河道砂体的反射特征表现为在弱振幅反射的 背景下相对较强的反射,同相轴略有扭曲,仅仅通 过剖面很难识别该河道。 图5三角洲平原相河道频率56 of of 6Hz of 图5上,发育,河道砂的厚度为8 油藏类型为裂缝 一岩性油藏。从7井位于河道砂体上,且河道发育带沿北东走向 展布。遇河道砂厚度 2 m。 另一方面,东侧近北东向辫状河道沉积体45 这表明,任何单一的频率都不能完全揭示沉积层序 的变化规律及沉积单元的时空演化。 3结论 (1)分频解释技术通过频率扫描从整体上反 映储集层的形态、厚度,揭示地层纵向变化规律及 沉积相带的演变,更有利于薄砂体的检测,储层分 布预测的结果具有较高的可信度,它有别于地震反 演等储层预测方法,不需要建立假设的模型,直接 对地震波的频率和振幅进行观察和计算,尊重原始 地震数据,减少了人为因素干扰带来的假象。振幅 调谐体切片信息丰富,可用于储集层预测、断层识 别等,既可以用于新区目标圈定,也适用于老区的 精细挖潜。 (2)对有利砂体在地震剖面上难于连续追踪 对比时,可利用分频解释技术在频率域进行全频段 扫描、成像,对每一个频率所对应的振幅进行分 析。这种方法摆脱了常规地震分辨率的限制,充分 利用了高频的信息,从而可得到高于传统分辨率的 解释结果,在整体上描绘储层展布形态,尤其适用 于纵、横向变化大的地区。 (3)分频解释技术在测中取得良好的效果,与实际钻井吻合较好,能 从宏观上描述岩性圈闭的轮廓,为岩性圈闭目标的 识别起到了标记作用,能指示砂体的展布,为进行 井位部署提供了依据,也为储层预测研究提供了新 的方法和手段,在石油勘探领域具有较好的推广前 景。 参考文献: [1]邹文,陈爱萍,顾汉明.地震信号的时频分析方法[J].世 界地质,2004,23(1):95[2]姚忠瑞,乔玉雷,毕俊凤.谱分解技术及其在井间储层解释中 的应用[J].油气地球物理,2005,3(1):322[3]毕俊凤,刘书会,陈学国,等.分频解释技术在桩106地区 馆上段河道砂体描述中的应用[J].油气地质与采收率, 2003,10(5):38[4]薛大力,徐鸣洁,龚姚进,等.地震分频解释技术在沈143 井区储层预测中的应用[J].大庆石油地质与开发,2007, 26(3):128—131. [5],,.of al in ].999,18(3):353f 6]n n in ].4t}l 004:1l—[7]李宗杰,王胜泉.地震属性参数在塔河油田储层含油气性预 测中的应用[J].石油物探,2005,43(5):453[8]杨子川.塔河油田碳酸盐岩储层预测技术与应用[J].勘探 地球物理进展,2004,27(6):432编辑:李安峰
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