地震波頻譜衰減檢測技術的應用

牟春生（中石化地球物理公司中原分公司，河南 濮陽 457001）

李鐵 邢成智（新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830013）

近年來，車排子凸起南部的sm1井區(qū)在白堊系清水河組獲得了高產(chǎn)油氣流，開辟了準噶爾盆地西北緣車排子地區(qū)南段的天然氣勘探新領域，也充分證實了車排子凸起周緣超覆尖滅帶是一個新的油氣富集區(qū)。從以往的研究成果來看，車排子凸起周緣的白堊系清水河組普遍成藏，油氣藏類型以斷層-巖性油氣藏為主，但砂體與油氣分別具有較強的隱蔽性。同時，白堊系砂層厚度薄，斷裂小，砂體單層厚度在1m-10m之間，橫向上難以對比。清水河組下部為砂巖與泥巖薄互層，整體為泥包砂特征，發(fā)育互層狀砂體，富集程度平面差別較大，給油氣預測帶來了一定的困難。為了整體推動巖性、地層油氣藏勘探進程，需要解剖sm1井區(qū)的白堊系油藏，進行鉆探目標優(yōu)選。

地震頻譜衰減屬性能夠反映地層的吸收性質(zhì)、巖相和含氣性,利用含氣層段對地震波高頻能量吸收強的特點,可以較好地預測地層的含氣層段。另外，不同類型的地層、含油氣層對地震信號響應不同，與之相應的地震信號（子波）的形狀或頻率也可能不同。頻譜分解在不同頻帶顯示對烴類不同的響應，是實現(xiàn)烴類檢測的重要手段。

1 基本原理

地震波在非完全彈性介質(zhì)傳播中，地震波中的一部分能量為了克服介質(zhì)內(nèi)部顆粒的內(nèi)摩擦作用而轉化為熱能從而導致振幅的減弱，為吸收衰減，其衰減方程為：

其中：A為振幅；A0為初始振幅；f為頻率；a為吸收衰減系數(shù)；r為傳播距離）。

吸收衰減系數(shù)是巖性和頻率的函數(shù)，致密的介質(zhì)其吸收系數(shù)小，而非致密的介質(zhì)吸收系數(shù)大；同時，吸收衰減系數(shù)和頻率成正相關關系，高頻的地震波吸收系數(shù)高，衰減的幅度大。因子r顯示隨著地震波的傳播，其振幅將進一步減弱。

為了檢測地震波中的高頻衰減特征，首先要從原始的地震信號分解出不同頻率分量。傳統(tǒng)的傅立葉變換假定信號是靜止的，也即其頻率不隨時間的變化，其結果只能顯示有哪些頻率分量存在，而不能說明頻率在時間上分布規(guī)律。為了把地震信號展現(xiàn)在時間-頻率平面上，有三類不同的頻率分解方法，短時窗的傅立葉變換，小波變換和S變換。而S變換包括了三種小波變化：連續(xù)小波變換、時頻域連續(xù)小波變換和小波包變換。

S變化其變換方程為，

其中：t為時間；f為頻率；x(t)為輸入信號；S(t,f)為在時頻域的輸出信號。

S變換與時頻域連續(xù)小波變換效果類似，但是，其移動時窗與頻率有更嚴格的對應關系，并且其計算復雜度低，能極大地提高頻譜計算的效率。

2 參數(shù)試驗

首先，從該區(qū)的三維地震資料的有效帶寬及主頻分析入手，對地震的有效帶寬和主頻的時窗范圍進行了測試，地震分辨率只與地震波的主頻有關，而與地震的信噪比無關。

2.1 試驗：首先，將地震主頻設為20Hz時，有效頻寬設置為12Hz-50Hz，地震垂直最大分辨厚度為20m；其次，調(diào)整有效頻寬為8Hz-80Hz，地震垂直最大分辨厚度則便為12.5m。

結論：地震主頻不變的情況下，有效頻寬增大后，分辨率得到了提高。

2.2 試驗：將有效頻寬為8Hz-80Hz，改變主頻分別為30Hz、40Hz時，通過頻譜分析目的層地震資料目的層速度3100m/s，能識別砂體厚度都為12.5m。

結論：地震有效頻寬不變的情況下，主頻增大后，分辨率沒有得到提高。

3 結語

3.1 利用地震波頻譜衰減技術，對sm1井區(qū)的疊后三維資料進行含油氣性檢測，它能較準確地劃分sm1井區(qū)已知含油氣區(qū)的邊界，并根據(jù)已知探井的含油氣性對未知區(qū)域進行判斷，減少勘探風險。

3.2 頻率衰減屬性能夠檢測流體分布特征，對新的有利目標區(qū)和新的含油氣層系預測時，只是一個地質(zhì)統(tǒng)計學的概念，吻合程度需要大多數(shù)井的驗證。因此，需要結合地震多屬性分析及疊前地震反演的相互補充，達到提高預測天然氣的精度。

由于地層中含油或天然氣，當?shù)卣鸩ù┰降貙訒r，地震頻譜特征會發(fā)生變化，高頻段的能量會遭到壓制，而形成該段的頻譜衰減特征，因此，利用疊后地震波頻譜衰減檢測天然氣技術也是一種行之有效的手段[4]。但由于受到地震資料的制約，通過針對性的儲層預測和嘗試性的疊后油氣檢測技術攻關，也會出現(xiàn)“陷阱”，預測結果差別較大，難以保證精度，需要更進一步的技術攻關。

[1]趙一民,湯達禎,邊樹濤等.地震頻譜衰減屬性在松遼盆地南部深層火山巖氣藏預測中的應用.油氣地質(zhì)與采收率PETRO?LEUMGEOLOGY AND RECOVERY EFFICIENCY，2009年.第16卷.第2期.

[2]潘春孚,郭小龍,代春萌等.頻譜分解技術在勘探中的應用.科學技術與工程，2013年1月.第13卷.第3期.