高頻能量衰減法油氣預(yù)測技術(shù)研究及實現(xiàn)

董建萍，董國強，公維民，勾永峰，李占林

(大慶鉆探工程公司地球物理勘探一公司　黑龍江　大慶　163357)

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高頻能量衰減法油氣預(yù)測技術(shù)研究及實現(xiàn)

董建萍，董國強，公維民，勾永峰，李占林

(大慶鉆探工程公司地球物理勘探一公司黑龍江大慶163357)

摘要:提高油氣預(yù)測精度一直是油氣勘探與開發(fā)的迫切需求。地層含油氣后對地震波吸收衰減增強，特別是高頻成分，其響應(yīng)特征為吸收系數(shù)增大、地震波主頻降低、有效帶寬減小、高頻能量相對降低等。因此，可從時頻譜上提取相關(guān)地震屬性來進行油氣預(yù)測。高頻能量衰減法油氣預(yù)測軟件根據(jù)地層中含油氣后對地震波吸收衰減增強來進行油氣預(yù)測，經(jīng)實際工區(qū)驗證，各層段油氣預(yù)測結(jié)果對井符合率較好。利用高頻能量衰減法開展油氣檢測具有較高的預(yù)測精度。

關(guān)鍵詞:油氣預(yù)測;高頻能量;頻譜衰減;吸收系數(shù)

0　引言

近年來，地震油氣預(yù)測技術(shù)在油氣勘探中發(fā)揮著越來越重要的作用，有關(guān)地震油氣預(yù)測的分析、標(biāo)定等技術(shù)得到了快速發(fā)展［1］。為了表征、描述地下構(gòu)造及油氣藏特征，必須利用地震屬性。地震屬性指的是那些由疊前和疊后地震數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換導(dǎo)出的有關(guān)地震波的幾何形態(tài)、運動學(xué)特征、動力學(xué)特征和統(tǒng)計學(xué)特征［2］，這些地震屬性錯綜復(fù)雜，經(jīng)過分析處理以后在石油勘探開發(fā)中有非常重要的應(yīng)用價值。

根據(jù)地層含油氣后對地震波吸收衰減增強，引起吸收系數(shù)增大的特性，研制了高頻能量衰減法油氣預(yù)測軟件。該軟件的研制成功，提高了油氣預(yù)測的精度，為地下油氣預(yù)測提供了一個有力工具。

1　原理方法

利用吸收衰減信息進行油氣預(yù)測技術(shù)在國內(nèi)外已取得較大進展，這主要體現(xiàn)在吸收衰減地震屬性求取方法以及所依賴的頻譜分析方法［3］兩個方面。

對于吸收衰減地震屬性求取方法，目前發(fā)展的主要有頻譜比法求取的有效吸收系數(shù)、能量吸收分析法求取的吸收系數(shù)以及由頻譜直接分析法求取的地震波吸收衰減信息。能量吸收分析方法是由Mitchell等人1996年提出的一種估算地震信號高頻能量衰減的方法，它的的核心是求取信號譜的高頻指數(shù)衰減系數(shù)，來檢測頻譜中相對高頻部分指數(shù)衰減速率的一個突然增加。指數(shù)衰減函數(shù)形式為exp(－αω)，α即為我們感興趣的衰減系數(shù)，此方法取得了比較好的應(yīng)用效果［4］。

圖1顯示了儲層上方、儲層內(nèi)部及儲層下方地震信號振幅譜高頻部分能量的變化。其中，圖的左部給出了儲層的位置，而圖的右部顯示了相對儲層的不同位置地震信號振幅譜的高頻衰減情況，可以看到儲層的內(nèi)部及下方高頻成分都有不同程度的衰減，如果利用指數(shù)函數(shù)exp(－αω)來擬合，其指數(shù)部分α能夠反映地震信號高頻成分的衰減程度，α越大，衰減越嚴(yán)重，因此可利用α的變化來檢測可能的油氣存在。

圖1　儲層上方、儲層內(nèi)部及儲層下方地震信號振幅譜高頻部分能量的變化

下面來討論α的具體求取公式。設(shè)A(f)為地震信號的振幅譜，這里f代表頻率，對于高頻段，A(f)可近似用指數(shù)函數(shù)來表示:

式中，α為吸收系數(shù)，可利用(1)式對振幅譜高頻段進行擬合來求取。對(1)式兩邊取對數(shù)，得:

這里，fi為離散頻率值，i = 1，2，…N?？梢钥吹?，y' 與f之間呈線性關(guān)系，利用最小二乘法，使yi與y'i最接近，即yi與y'i的誤差平方和為最小，從而求得α。具體推導(dǎo)過程如下。令:

即:

由(5)式可求得α:

高頻能量衰減法的技術(shù)流程如下:

1)對選定的目標(biāo)層地震信號進行時頻分析，得到時頻分析數(shù)據(jù)體;

2)對于某一時間采樣點，提取相應(yīng)的振幅譜;

3)對此振幅譜的高頻部分，利用上述方法擬定一個指數(shù)函數(shù)，進而求得對應(yīng)此時間樣點的吸收系數(shù)α;

重復(fù)步驟2)、3)，就可以完成目標(biāo)層所有樣點的能量衰減系數(shù)的求取。

對于背景能量衰減的消除，我們采用與傳統(tǒng)方法不同的新方法，即高通濾波方法［5］。背景能量衰減屬于低頻成分，因此利用此方法可以較好的消除它。

2　軟件功能及實現(xiàn)

我們在Windows系統(tǒng)平臺上，利用Visual C + +6.0開發(fā)了高頻能量衰減法油氣預(yù)測軟件框架和交互界面，通過與計算程序相結(jié)合，形成了基于Windows系統(tǒng)的油氣預(yù)測軟件［6］。該軟件包括數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、時頻計算、吸收特性等模塊，各模塊主要功能如下。

數(shù)據(jù)文件:主要是地震數(shù)據(jù)的輸入和輸出。

數(shù)據(jù)處理:對地震數(shù)據(jù)進行截取處理，對讀入的各種格式的地震數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)格式之間轉(zhuǎn)換處理，滿足不同需要。

數(shù)據(jù)顯示:地震數(shù)據(jù)顯示、放大和縮小，鼠標(biāo)移動顯示當(dāng)前的道號和時間等信息。

時頻計算:利用時頻分析方法對地震數(shù)據(jù)進行時頻分析，并顯示時頻分析結(jié)果。

吸收特性:利用時頻分析提供的結(jié)果，采用能量吸收衰減特性來計算吸收系數(shù)，以便為油氣預(yù)測提供可供研判的數(shù)據(jù)。

高頻能量衰減法油氣預(yù)測軟件操作基本流程如圖2所示。

圖2　軟件操作基本流程

高頻能量衰減法油氣預(yù)測軟件首先是對地震資料進行時頻分析，然后在此基礎(chǔ)上，利用地震波吸收衰減特性求取地震屬性，進而為油氣預(yù)測提供比較可靠的屬性信息。

3　應(yīng)用實例

利用“高頻能量衰減法油氣預(yù)測軟件”求取了DQ油田PXSC三維地震工區(qū)某一層的吸收衰減系數(shù)，如圖3所示。

從油氣預(yù)測結(jié)果看，含烴有利區(qū)與解釋人員在解釋過程中利用各種解釋手段預(yù)測的含油氣有利區(qū)有較好的匹配關(guān)系。各層段烴檢結(jié)果對井符合率也比較好，如gul1井無油氣顯示，落入吸收屬性的低值區(qū)。高頻能量吸收衰減預(yù)測技術(shù)主要從流體對地震波的吸收衰減方面考慮，砂巖含油和水都能造成地震波衰減，含油氣儲層對地震波的吸收能力更強，因此，吸收衰減強的高值區(qū)是油氣成藏的有利區(qū)域。

4　結(jié)束語

本項目通過研究形成了一套精度較高的利用高頻能量吸收衰減地震屬性進行油氣預(yù)測的方法技術(shù)，可為DQ油田深層火山巖含氣預(yù)測、中淺層砂巖含油預(yù)測提供一套行之有效的預(yù)測工具。在油氣預(yù)測時，不直接應(yīng)用井信息，只是在能量吸收衰減地震屬性求出后，才應(yīng)用井信息對其有效性進行標(biāo)定，找出油氣的有利區(qū)域，最終完成油氣預(yù)測工作。

圖3　PXSC工區(qū)能量衰減法油氣預(yù)測圖

參考文獻

［1］高建虎，雍學(xué)善，劉洪.疊后地震油氣檢測技術(shù)與應(yīng)用［J］.石油物探，2006，45(4): 385－389.

［2］韓文功，印興耀，王興謀.地震技術(shù)新進展(下)［M］.東營:中國石油大學(xué)出版社，2006: 58－60.

［3］劉企英.用頻譜比法提取衰減吸收信息.石油地球物理勘探［J］，1987，22(5): 529－544.

［4］黃中玉，王于靜，蘇永昌.一種新的地震波衰減分析方法一預(yù)測油氣異常的有效工具［J］.石油地球物理勘探，2000，35(6): 768－773.

［5］Kenneth.R.Castleman著，朱志剛等譯.數(shù)字圖像處理［M］.電子工業(yè)出版社，1998: 181－184.

［6］王華，葉愛亮，祁立學(xué)，曹凌云.Visual C + + 6.0編程實例與技巧［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2000: 182－199.

·試驗研究·

Research and Realization of High Frequency Energy Attenuation Method for Oil and Gas Prediction

DONG Jianping，DONG Guoqiang，GONG Weimin，GOU Yongfeng，LI Zhanlin
(NO.1 Geophysical Exploration Company of Daqing Drilling＆Exploration Corporation，Daqing，Heilongjiang 163357，China)

Abstract:Improving the oil and gas prediction accuracy is an urgent demand for petroleum exploration and development.The absorption and attenuation of seismic wave will be enhanced in the formation with oil and gas，especially the high frequency components of the seismic waves.The response characteristics are that the absorption coefficient increasing，the main frequency of seismic wave decreasing，the effective bandwidth decreasing，and the high frequency energy decreasing.Therefore，the seismic attributes can be extracted from the time－frequency spectrum to predict oil and gas.The software of high frequency energy attenuation method can be used to carry out oil and gas prediction based on seismic wave absorption and attenuation enhancement in the formation with oil and gas.The actual working area test showed that the result of oil and gas prediction of each layer is good.So，using of the high frequency energy attenuation method can increase oil and gas detection with high prediction accuracy.

Key words:oil and gas prediction; high frequency energy; spectrum attenuation; absorption coefficient

(收稿日期:2015－03－31編輯:姜婷)

第一作者簡介:董建萍，女，1967年生，高級工程師，1989年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院電子儀器專業(yè)，目前在大慶鉆探工程公司地球物理勘探一公司從事地震資料解釋方法研究及軟件系統(tǒng)研制工作。E-mail: dongjp@ cnpc.com.cn

中圖法分類號:P631.4

文獻標(biāo)識碼:A

文章編號:2096－0077(2016)01－0026－03