譜分解在儲層預(yù)測中的應(yīng)用

陳華+潘曉慧+吳昊

摘 要：地震譜分解實(shí)質(zhì)上就是通過離散傅里葉變換或最大熵等方法，將地震資料從時間域轉(zhuǎn)換到頻率域，利用振幅譜及相位譜對地震資料在頻率域進(jìn)行地質(zhì)解釋。譜分解技術(shù)提供了比常規(guī)地震屬性更加豐富的地質(zhì)信息，是進(jìn)行砂體預(yù)測的有效手段。文章用譜分解技術(shù)對X9井區(qū)薄砂體進(jìn)行預(yù)測，以分頻數(shù)據(jù)體為基礎(chǔ)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，預(yù)測薄砂體厚度較為可靠。

關(guān)鍵詞：譜分解；離散傅里葉變換；分頻；砂體預(yù)測

引言

目前譜分解技術(shù)在地震資料處理和解釋中被廣泛應(yīng)用，應(yīng)用中最常見的是確定地層的厚度和進(jìn)行烴類識別。從目前各種類型的文獻(xiàn)上看，可用于非平穩(wěn)信號的地震譜分解算法有短時間傅里葉變換（STFT），最大熵譜法（MEM），連續(xù)小波變換（CWT），S變換（ST），魏格納-威利分布（MVD）和匹配追蹤（MP）等[1-2]。由于儲層厚度對應(yīng)于調(diào)諧頻率，低頻對應(yīng)著較厚的薄層，高頻能顯示出較薄的薄層，因此頻譜分解能有效提高地震數(shù)據(jù)的分辨率，能在一定程度上識別較薄的儲層，在實(shí)際應(yīng)用中也取得了很好的效果。

1 譜分解的方法及其比較

地震譜分解便是通過時頻分析方法對地震道上的時間采樣點(diǎn)進(jìn)行分析得到所分析地震道數(shù)據(jù)的頻率譜來進(jìn)行砂體預(yù)測[3]。從理論上來說，各譜分解方法各具優(yōu)點(diǎn)和特色，同時也存在一定的局限或缺點(diǎn)。為了顯示各種譜分解算法的分辨性能，提取一道實(shí)際地震信號，該實(shí)際地震信號長度為350ms，在3500-3650ms段的頻率比3650-3850ms段的頻率高（圖1（a））。

（a）地震道（b）20ms時窗 （c）30ms時窗 （d）40ms時窗

圖1 地震道與短時傅里葉變換頻譜圖

（a）連續(xù)小波變換 （b）時頻連續(xù)小波變換 （c）S變換

圖2不同時頻分析方法得到頻譜圖

圖1是用短時傅里葉變換譜分解的結(jié)果，窗函數(shù)都為高斯窗。三個圖橫向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，高頻時時間分辨率隨時窗增大而降低，低頻時頻率分辨率隨時窗增大而增加。圖2（a）是基本小波為Morlet小波的連續(xù)小波變換時頻分析結(jié)果，從圖中可以看出整體的時頻分辨率水平要高于圖1中展示的短時傅里葉變換得到的時頻譜。圖2（b）是基本小波為Morlet小波的時頻連續(xù)小波變換時頻分析結(jié)果可以看出，時頻分辨率都要比連續(xù)小波變換更高一些。圖2（c）為S變換的時頻分析結(jié)果可以看出其時間分辨率與時頻連續(xù)小波變換相當(dāng)，頻率分辨率略高。

2譜分解的實(shí)際應(yīng)用

研究目的層是位于志留系柯坪塔格組下砂巖段，該目的層是致密砂巖油氣藏，地震資料的主頻約為25Hz，最高頻約為50Hz。當(dāng)頻率取50Hz時，可以分辨出厚度大于23米的砂巖層，該工區(qū)僅X9井砂巖厚度為30米，其調(diào)諧頻率約33-38Hz，其它井砂巖厚度僅為幾米，則調(diào)諧頻率通過計(jì)算要到幾百HZ左右，實(shí)際地震資料根本就沒有這么高的頻率。故利用調(diào)諧頻率預(yù)測砂巖層厚度僅能在X9井附近砂巖較厚區(qū)域內(nèi)使用。

圖3是過X9井的25-40Hz不同頻率的分頻剖面，圖中的三個層位從下往上依次是Sand-Bot、Sand-Mid、Sand-Top。從圖中可以清晰看出X9井的砂體在層Sand-Mid與Sand-Top之間，通過各頻率圖對比可以看出，在30Hz的分頻剖面上砂體對應(yīng)的能量團(tuán)開始出現(xiàn)，在35Hz的分頻剖面上較清晰的看出了砂體對應(yīng)的位置，在40Hz的分頻剖面上砂體位置的能量已經(jīng)明顯降低，其它分頻剖面上基本不能識別砂體對應(yīng)的位置，這說明了X9井砂體對應(yīng)的調(diào)諧頻率應(yīng)該在30-40Hz之間，與上述分析吻合。

但譜分解所能識別的厚度極限受到地震數(shù)據(jù)頻帶寬度的影響，因此，能分辨的時間厚度是一個相對概念。由于地震數(shù)據(jù)頻率帶寬較窄，僅在X9井附近區(qū)域可以較為準(zhǔn)確的預(yù)測砂體厚度，其它區(qū)域都是砂巖與泥巖組合地層結(jié)構(gòu)的振幅響應(yīng)，不能直接用于薄砂體厚度的預(yù)測。因此設(shè)計(jì)一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對砂體厚度進(jìn)行預(yù)測（圖4）。

圖3 過X9井25-40Hz不同頻率的分頻剖面

圖4 X9井區(qū)砂體厚度等值線圖

參考文獻(xiàn)

[1]印興耀，張奎，張廣智.聯(lián)合時頻分布及其屬性的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探，2003，38（5）：522-526.

[2]劉喜武，張寧，勾永峰，等.地震勘探信號時頻分析方法對比和應(yīng)用分析[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，23（3）：743-753.

[3]魏志平.譜分解調(diào)諧體技術(shù)在薄儲層定量預(yù)測中的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探，2009，44（3）：337-340.endprint

摘 要：地震譜分解實(shí)質(zhì)上就是通過離散傅里葉變換或最大熵等方法，將地震資料從時間域轉(zhuǎn)換到頻率域，利用振幅譜及相位譜對地震資料在頻率域進(jìn)行地質(zhì)解釋。譜分解技術(shù)提供了比常規(guī)地震屬性更加豐富的地質(zhì)信息，是進(jìn)行砂體預(yù)測的有效手段。文章用譜分解技術(shù)對X9井區(qū)薄砂體進(jìn)行預(yù)測，以分頻數(shù)據(jù)體為基礎(chǔ)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，預(yù)測薄砂體厚度較為可靠。

關(guān)鍵詞：譜分解；離散傅里葉變換；分頻；砂體預(yù)測

引言

目前譜分解技術(shù)在地震資料處理和解釋中被廣泛應(yīng)用，應(yīng)用中最常見的是確定地層的厚度和進(jìn)行烴類識別。從目前各種類型的文獻(xiàn)上看，可用于非平穩(wěn)信號的地震譜分解算法有短時間傅里葉變換（STFT），最大熵譜法（MEM），連續(xù)小波變換（CWT），S變換（ST），魏格納-威利分布（MVD）和匹配追蹤（MP）等[1-2]。由于儲層厚度對應(yīng)于調(diào)諧頻率，低頻對應(yīng)著較厚的薄層，高頻能顯示出較薄的薄層，因此頻譜分解能有效提高地震數(shù)據(jù)的分辨率，能在一定程度上識別較薄的儲層，在實(shí)際應(yīng)用中也取得了很好的效果。

1 譜分解的方法及其比較

地震譜分解便是通過時頻分析方法對地震道上的時間采樣點(diǎn)進(jìn)行分析得到所分析地震道數(shù)據(jù)的頻率譜來進(jìn)行砂體預(yù)測[3]。從理論上來說，各譜分解方法各具優(yōu)點(diǎn)和特色，同時也存在一定的局限或缺點(diǎn)。為了顯示各種譜分解算法的分辨性能，提取一道實(shí)際地震信號，該實(shí)際地震信號長度為350ms，在3500-3650ms段的頻率比3650-3850ms段的頻率高（圖1（a））。

（a）地震道（b）20ms時窗 （c）30ms時窗 （d）40ms時窗

圖1 地震道與短時傅里葉變換頻譜圖

（a）連續(xù)小波變換 （b）時頻連續(xù)小波變換 （c）S變換

圖2不同時頻分析方法得到頻譜圖

圖1是用短時傅里葉變換譜分解的結(jié)果，窗函數(shù)都為高斯窗。三個圖橫向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，高頻時時間分辨率隨時窗增大而降低，低頻時頻率分辨率隨時窗增大而增加。圖2（a）是基本小波為Morlet小波的連續(xù)小波變換時頻分析結(jié)果，從圖中可以看出整體的時頻分辨率水平要高于圖1中展示的短時傅里葉變換得到的時頻譜。圖2（b）是基本小波為Morlet小波的時頻連續(xù)小波變換時頻分析結(jié)果可以看出，時頻分辨率都要比連續(xù)小波變換更高一些。圖2（c）為S變換的時頻分析結(jié)果可以看出其時間分辨率與時頻連續(xù)小波變換相當(dāng)，頻率分辨率略高。

2譜分解的實(shí)際應(yīng)用

研究目的層是位于志留系柯坪塔格組下砂巖段，該目的層是致密砂巖油氣藏，地震資料的主頻約為25Hz，最高頻約為50Hz。當(dāng)頻率取50Hz時，可以分辨出厚度大于23米的砂巖層，該工區(qū)僅X9井砂巖厚度為30米，其調(diào)諧頻率約33-38Hz，其它井砂巖厚度僅為幾米，則調(diào)諧頻率通過計(jì)算要到幾百HZ左右，實(shí)際地震資料根本就沒有這么高的頻率。故利用調(diào)諧頻率預(yù)測砂巖層厚度僅能在X9井附近砂巖較厚區(qū)域內(nèi)使用。

圖3是過X9井的25-40Hz不同頻率的分頻剖面，圖中的三個層位從下往上依次是Sand-Bot、Sand-Mid、Sand-Top。從圖中可以清晰看出X9井的砂體在層Sand-Mid與Sand-Top之間，通過各頻率圖對比可以看出，在30Hz的分頻剖面上砂體對應(yīng)的能量團(tuán)開始出現(xiàn)，在35Hz的分頻剖面上較清晰的看出了砂體對應(yīng)的位置，在40Hz的分頻剖面上砂體位置的能量已經(jīng)明顯降低，其它分頻剖面上基本不能識別砂體對應(yīng)的位置，這說明了X9井砂體對應(yīng)的調(diào)諧頻率應(yīng)該在30-40Hz之間，與上述分析吻合。

但譜分解所能識別的厚度極限受到地震數(shù)據(jù)頻帶寬度的影響，因此，能分辨的時間厚度是一個相對概念。由于地震數(shù)據(jù)頻率帶寬較窄，僅在X9井附近區(qū)域可以較為準(zhǔn)確的預(yù)測砂體厚度，其它區(qū)域都是砂巖與泥巖組合地層結(jié)構(gòu)的振幅響應(yīng)，不能直接用于薄砂體厚度的預(yù)測。因此設(shè)計(jì)一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對砂體厚度進(jìn)行預(yù)測（圖4）。

圖3 過X9井25-40Hz不同頻率的分頻剖面

圖4 X9井區(qū)砂體厚度等值線圖

參考文獻(xiàn)

[1]印興耀，張奎，張廣智.聯(lián)合時頻分布及其屬性的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探，2003，38（5）：522-526.

[2]劉喜武，張寧，勾永峰，等.地震勘探信號時頻分析方法對比和應(yīng)用分析[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，23（3）：743-753.

[3]魏志平.譜分解調(diào)諧體技術(shù)在薄儲層定量預(yù)測中的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探，2009，44（3）：337-340.endprint

摘 要：地震譜分解實(shí)質(zhì)上就是通過離散傅里葉變換或最大熵等方法，將地震資料從時間域轉(zhuǎn)換到頻率域，利用振幅譜及相位譜對地震資料在頻率域進(jìn)行地質(zhì)解釋。譜分解技術(shù)提供了比常規(guī)地震屬性更加豐富的地質(zhì)信息，是進(jìn)行砂體預(yù)測的有效手段。文章用譜分解技術(shù)對X9井區(qū)薄砂體進(jìn)行預(yù)測，以分頻數(shù)據(jù)體為基礎(chǔ)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，預(yù)測薄砂體厚度較為可靠。

關(guān)鍵詞：譜分解；離散傅里葉變換；分頻；砂體預(yù)測

引言

目前譜分解技術(shù)在地震資料處理和解釋中被廣泛應(yīng)用，應(yīng)用中最常見的是確定地層的厚度和進(jìn)行烴類識別。從目前各種類型的文獻(xiàn)上看，可用于非平穩(wěn)信號的地震譜分解算法有短時間傅里葉變換（STFT），最大熵譜法（MEM），連續(xù)小波變換（CWT），S變換（ST），魏格納-威利分布（MVD）和匹配追蹤（MP）等[1-2]。由于儲層厚度對應(yīng)于調(diào)諧頻率，低頻對應(yīng)著較厚的薄層，高頻能顯示出較薄的薄層，因此頻譜分解能有效提高地震數(shù)據(jù)的分辨率，能在一定程度上識別較薄的儲層，在實(shí)際應(yīng)用中也取得了很好的效果。

1 譜分解的方法及其比較

地震譜分解便是通過時頻分析方法對地震道上的時間采樣點(diǎn)進(jìn)行分析得到所分析地震道數(shù)據(jù)的頻率譜來進(jìn)行砂體預(yù)測[3]。從理論上來說，各譜分解方法各具優(yōu)點(diǎn)和特色，同時也存在一定的局限或缺點(diǎn)。為了顯示各種譜分解算法的分辨性能，提取一道實(shí)際地震信號，該實(shí)際地震信號長度為350ms，在3500-3650ms段的頻率比3650-3850ms段的頻率高（圖1（a））。

（a）地震道（b）20ms時窗 （c）30ms時窗 （d）40ms時窗

圖1 地震道與短時傅里葉變換頻譜圖

（a）連續(xù)小波變換 （b）時頻連續(xù)小波變換 （c）S變換

圖2不同時頻分析方法得到頻譜圖

圖1是用短時傅里葉變換譜分解的結(jié)果，窗函數(shù)都為高斯窗。三個圖橫向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，高頻時時間分辨率隨時窗增大而降低，低頻時頻率分辨率隨時窗增大而增加。圖2（a）是基本小波為Morlet小波的連續(xù)小波變換時頻分析結(jié)果，從圖中可以看出整體的時頻分辨率水平要高于圖1中展示的短時傅里葉變換得到的時頻譜。圖2（b）是基本小波為Morlet小波的時頻連續(xù)小波變換時頻分析結(jié)果可以看出，時頻分辨率都要比連續(xù)小波變換更高一些。圖2（c）為S變換的時頻分析結(jié)果可以看出其時間分辨率與時頻連續(xù)小波變換相當(dāng)，頻率分辨率略高。

2譜分解的實(shí)際應(yīng)用

研究目的層是位于志留系柯坪塔格組下砂巖段，該目的層是致密砂巖油氣藏，地震資料的主頻約為25Hz，最高頻約為50Hz。當(dāng)頻率取50Hz時，可以分辨出厚度大于23米的砂巖層，該工區(qū)僅X9井砂巖厚度為30米，其調(diào)諧頻率約33-38Hz，其它井砂巖厚度僅為幾米，則調(diào)諧頻率通過計(jì)算要到幾百HZ左右，實(shí)際地震資料根本就沒有這么高的頻率。故利用調(diào)諧頻率預(yù)測砂巖層厚度僅能在X9井附近砂巖較厚區(qū)域內(nèi)使用。

圖3是過X9井的25-40Hz不同頻率的分頻剖面，圖中的三個層位從下往上依次是Sand-Bot、Sand-Mid、Sand-Top。從圖中可以清晰看出X9井的砂體在層Sand-Mid與Sand-Top之間，通過各頻率圖對比可以看出，在30Hz的分頻剖面上砂體對應(yīng)的能量團(tuán)開始出現(xiàn)，在35Hz的分頻剖面上較清晰的看出了砂體對應(yīng)的位置，在40Hz的分頻剖面上砂體位置的能量已經(jīng)明顯降低，其它分頻剖面上基本不能識別砂體對應(yīng)的位置，這說明了X9井砂體對應(yīng)的調(diào)諧頻率應(yīng)該在30-40Hz之間，與上述分析吻合。

但譜分解所能識別的厚度極限受到地震數(shù)據(jù)頻帶寬度的影響，因此，能分辨的時間厚度是一個相對概念。由于地震數(shù)據(jù)頻率帶寬較窄，僅在X9井附近區(qū)域可以較為準(zhǔn)確的預(yù)測砂體厚度，其它區(qū)域都是砂巖與泥巖組合地層結(jié)構(gòu)的振幅響應(yīng)，不能直接用于薄砂體厚度的預(yù)測。因此設(shè)計(jì)一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對砂體厚度進(jìn)行預(yù)測（圖4）。

圖3 過X9井25-40Hz不同頻率的分頻剖面

圖4 X9井區(qū)砂體厚度等值線圖

參考文獻(xiàn)

[1]印興耀，張奎，張廣智.聯(lián)合時頻分布及其屬性的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探，2003，38（5）：522-526.

[2]劉喜武，張寧，勾永峰，等.地震勘探信號時頻分析方法對比和應(yīng)用分析[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，23（3）：743-753.

[3]魏志平.譜分解調(diào)諧體技術(shù)在薄儲層定量預(yù)測中的應(yīng)用[J].石油地球物理勘探，2009，44（3）：337-340.endprint