CN104237936A

CN104237936A - 一种油气检测的频变反演方法

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Publication number: CN104237936A
Application number: CN201310223682.8A
Authority: CN
Inventors: 魏修成; 刘炯; 陈天胜; 刘春园; 季玉新; 刘韬
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Exploration and Production Research Institute
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-06-06
Also published as: CN104237936B

Abstract

本发明提供了一种油气检测的频变反演方法，属于油汽地球物理领域。本发明方法包括：(1)输入叠前地震记录；(2)根据步骤(1)输入的叠前地震记录生成叠前角道集；(3)对步骤(2)得到的叠前角道集进行频谱分解获得分频角道集记录；(4)利用步骤(3)的分频角道集记录以及分频角道集记录对应的频率进行频变AVO反演，获得纵波频散梯度；(5)利用步骤(4)得到的纵波频散梯度预测油气储层。本发明的反演结果要比利用已有Wilson-Wu的频变AVO反演公式进行反演得到的结果更准确；另外，本发明方法中待反演量前的系数是线性无关的，所以利用本发明方法不会出现反演结果不唯一的情况。

Description

一种油气检测的频变反演方法

技术领域

本发明属于油汽地球物理领域，具体涉及一种油气检测的频变反演方法。

背景技术

当前的AVO(振幅随偏移距变化)分析技术以弹性波的Zoeppritz方程为理论基础。在弹性波理论中，地震波速度是不随频率变换的，然而实际地下岩石是粘弹性的，尤其是当地层中含有流体时，会导致地震波发生频散和不同程度的衰减。目前的弹性AVO技术并没有考虑到实际介质的频散特性。

为了更好利用地震波频散特性，Chapman等人于2003年在多尺度岩石物理模型的基础上研究了地震速度对反射系数的影响，并首次提出了从速度频变的角度来实现AVO反演的概念。Wilson(2009)提出了一种实用的频变AVO反演公式，并引入小波分频技术实现了地震资料的频变AVO反演。Wu(2010)在Wilson的理论基础上，引入了平滑伪Wigner-Ville分布的信号谱分解技术改进了频变AVO反演的精度。王海洋和孙赞东(2011)从Aki-Richard的弹性AVO反演公式出发，将速度扩展至频率域，提出了一种改进的频变AVO反演公式。

由于地震波频散直接和岩石孔隙中的流体相关，所以频变AVO反演方法有很好的应用前景。根据相关调研，目前用速度频散特性去预测油气储层的文献还很少，频变AVO技术目前还只是一种处于研究阶段的油气预测方法。上述几种有关的反演公式存在不同程度的缺陷，需要研发理论基础牢靠的频变AVO油气预测方法。

频变AVO反演是最近几年出现的新方法，它主要利用地震叠前资料反演地震的频散梯度，根据频散梯度的大小来检测地下油气储层。最近的理论和观测表明，流体是地震波在储层中发生频散和衰减的主要原因。在检索到的国内外文献中，利用地震波频散特性来检测油气储层的方法只有Wilson-Wu和王海洋-孙赞东两种格式。Wilson-Wu的频变AVO反演公式在推导过程中认为地震速度是频率的函数，但横纵波比速度假设为频率无关，这种假设导致反演得到的横波频散梯度很大，这和已有的观测结果和理论不相符，因此横纵波速度比频率无关的假设不合理。在王海洋-孙赞东的公式中，待反演参数前的系数线性相关，这使得反演结果不唯一。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种油气检测的频变反演方法，为了充分利用地震波的频散特性，改进目前的频变AVO反演技术，本专利推导一种数学上更为严谨的随频率变化的AVO(AVF)反演公式，在新公式中不仅地震波速度是随频率变化的，而且横波波速度比也是频率的函数。此外新公式中待反演参数前的系数线性无关，因此最后的反演结果是唯一的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种油气检测的频变反演方法，包括以下步骤：

(1)输入叠前地震记录；

(2)根据步骤(1)输入的叠前地震记录生成叠前角道集；

(3)对步骤(2)得到的叠前角道集进行频谱分解获得分频角道集记录；

(4)利用步骤(3)的分频角道集记录以及分频角道集记录对应的频率进行频变AVO反演，获得纵波频散梯度；

(5)利用步骤(4)得到的纵波频散梯度预测油气储层。

所述步骤(3)是这样实现的：

利用信号平滑伪Wigner-Ville分布的频谱分解方法对叠前角道集进行频谱分解获得分频角道集记录。

所述步骤(4)中是利用下面的公式进行频变AVO反演：

R (θ, f) \approx A_{2} (θ) \frac{{ΔV}_{p}}{V_{p}} (f_{0}) + (f - f_{0}) A_{2} (θ) I_{a 2}

(1)

+ B_{2} (θ) \frac{{V_{s}}^{2}}{{V_{p}}^{2}} (\frac{{ΔV}_{s}}{V_{s}} + \frac{1}{8} \frac{{ΔV}_{p}}{V_{p}}) + (f - f_{0}) B_{2} (θ) I_{b 2}

其中I_a2是纵波频散梯度；I_b2是混合剩余频散梯度；R是反射系数，ΔV_p是界面上下层纵波速度差，ΔV_p＝V_p2-V_p1，V_p是界面上下层的平均纵波速度，f₀是参考处的频率值，f是频率，V_s是界面上下层的平均横波速度，ΔV_s是界面上下层横波速度差，ΔV_s＝V_s2-V_s1，θ是入射角；下标2表示界面下层对应物理量，下标1表示界面上层对应物理量；

系数A₂、B₂的表达形式如下：

A_{2} (θ) = \frac{5}{8} + \frac{1}{2} \tan^{2} (θ) - - - (2)

B₂(θ)＝-4sin²(θ) (3)。

公式(1)中的I_a2，I_b2是两个未知量，其它量频率f和参考频率f₀是输入的已知量，其它的参数通过参考频率处的分频角道集记录求得。公式(1)是一个频率角道集记录下的公式，在实际应用中会把原始角道集分成多个不同频率下的记录，那么如公式(1)样式的方程有多个，彼此之间只有频率f不同。最后通过这些不同频率下的方程结合该频率处的角道集记录求得I_a2，I_b2。

所述步骤(5)是这样实现的：

利用纵波频散梯度来衡量纵波频散大小，即纵波频散梯度越大，纵波频散也越大，而纵波频散梯度越大的地方，其含油气的可能性越高。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明没有引入纵横波速度比不随频率变化的假设，所以反演结果要比利用已有Wilson-Wu的频变AVO反演公式进行反演得到的结果更准确；另外，本发明方法中待反演量(指公式(1)中的I_a2，I_b2。)前的系数是线性无关的，所以利用本发明方法不会出现反演结果不唯一的情况。

附图说明

图1是不同流体饱和岩石的纵波频散曲线。

图2是本发明油气检测的频变反演方法的步骤框图。

图3是实施例1中的三层介质模型的示意图，其中第三层为流体饱和粘弹性介质。

图4是实施例1中的三层介质模型的理论地震记录。

图5是实施例1中利用本发明方法对理论记录进行反演得到的纵波频散梯度。

图6是实施例2中的实际资料角道集数据。

图7是实施例2中利用本发明方法对实际资料进行反演得到的纵波频散梯度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明首先将Smith-Gidlow弹性AVO公式扩展至频率域，并将其中反射系数，纵、横波速度以及横纵波速度比都看成是频率的函数，然后将公式在参考频率附近进行泰勒展开，整理得到了一种新的AVF反演公式(AVF就是本发明方法的英文简称)：

R (θ, f) \approx A_{2} (θ) \frac{{ΔV}_{p}}{V_{p}} (f_{0}) + (f - f_{0}) A_{2} (θ) I_{a 2}

(1)

+ B_{2} (θ) \frac{{V_{s}}^{2}}{{V_{p}}^{2}} (\frac{{ΔV}_{s}}{V_{s}} + \frac{1}{8} \frac{{ΔV}_{p}}{V_{p}}) + (f - f_{0}) B_{2} (θ) I_{b 2}

其中I_a2是纵波频散梯度，用来衡量地震频段纵波频散的大小的量，最后以此检测地下的油气；I_b2是混合剩余频散梯度，是公式推导出来的一个结果，它是纵波、横波变化以及横纵波速度比的函数，；分别表示R表示反射系数，系数A₂、B₂的表达形式如下：

A_{2} (θ) = \frac{5}{8} + \frac{1}{2} \tan^{2} (θ) - - - (2)

B₂(θ)＝-4sin²(θ) (3)

由于纵波频散梯度越大，含油气概率越高，所以可以根据纵波频散梯度预测油气储层。

最后根据推导出来的新公式编制了AVF反演软件，并对实际丰谷地区的地震资料(就是实施例2中的数据)进行了反演，结果表明本发明的AVF方法可以用来检测地下油气储层。

本发明在推导AVF反演新公式的过程中假设地震的纵横波速度随频率变化，且纵横波速度比也是频率的函数，所以本新公式要比Wilson-Wu的频变AVO反演公式更准确。

在推导出来的AVF反演新公式中待反演参数前的系数是线性不相关的，所以它不会像王海洋-孙赞东公式那样出现反演奇异、结果不唯一的情况。

本发明的AVF反演公式在推导过程中并没有引入纵横波速度比不随频率变化的假设，所以理论上说本发明的公式要比已有Wilson-Wu的频变AVO反演公式更准确。本发明AVF反演公式中待反演量前的系数是线性无关的，所以它不会出现反演结果不唯一的情况。

图1是不同流体饱和岩石的纵波频散曲线，从图中可以看出地震波在含流体地下岩石中传播时是频散的，岩石中所含的流体不同，频散大小也不同。

如图2所示，本发明方法包括以下步骤：

(1)输入叠前地震记录；

叠前地震记录是一般地震采集的偏移距道集经过去噪、动校正、静校正处理后得到的，它和一般地震资料的处理过程相同，所以中请中没有详述。

(2)根据步骤(1)输入的叠前地震记录生成叠前角道集；

叠前角道集用步骤(1)得到的叠前地震记录(即：偏移距道集)，根据处理过程中的速度信息转化而来。

(3)频谱分解；

是对叠前角道集进行分解。利用信号平滑伪Wigner-Ville分布(即SPWVD)的频谱分解技术求得分频角道集。(平滑伪Wigner-Ville分布的频谱分解方法可以参见文献：张贤达，保铮.非平稳信号分析与处理，61-63.北京：国防工业出版社，1998)

(4)分频角道集记录

对叠前角道集进行频谱分解得到该分频角道集记录。

(5)频变AVO反演

利用新推出的上述AVF反演公式进行反演，其中输入数据有(4)得到的分频角道集数据以及分频角道集对应的频率。

(6)纵波频散梯度

从AVF反演公式中得到的。

(7)利用纵波频散梯度预测油气储层。

频变AVO原理：地震频段下，地下介质含流体越多，纵波频散越大；同样情况下，含气介质的速度频散高于含油气的情况。本发明方法纵波频散梯度来衡量纵波频散大小，纵波频散梯度越大，纵波频散也越大。因此在实际应用时，可以根据反演得到纵波频散梯度来预测地下的油气，纵波频散梯度越大的地方、含油气的可能性越高。

下面通过两个实施例来说明本发明方法的效果。

实施例1：

对如图3所示的三层模型，先用双相介质理论求得粘弹性中速度随频率的变化关系，然后求得不同频率的地层反射系数，进而得到如图4所示的理论角道集，最后对理论角道集分频处理和AVF反演得到如图5所示的理论模型纵波频散梯度结果。

理论模型的AVF反演结果表明：纵波频散梯度大的地方和流体饱和粘弹性层位置对应。

实施例2：

图6是实际丰谷地区地震资料经处理后得到的角道集。先对角道集分频处理，然后再对分频结果进行AVF反演，最后得到如图7所示的实际地震资料的纵波频散梯度结果。

实际资料AVF反演结果表明：纵波频散梯度大的地方和测井的优质气层位置吻合(如灰色椭圆区域所示)。

从上面两个实施例可以看出，利用本发明对理论模型和实际地震资料进行反演，结果表明：AVF反演结果中的纵波频散梯度大的地方和含油气位置吻合，本发明可以用来检测实际地下的油气储层和直接预测地下油气储层。

本发明属于油藏地球物理技术领域，推导出AVF反演的一种新公式，建立了利用地震频散特性直接进行油气检测的方法。本项发明能有效的利用地震信息进行储层流体预测，在勘探新区的油气发现、开发老区的剩余油描述及油气藏开发过程中的地震监测中，具有极高的工业实用价值和推广应用前景。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims

1.一种油气检测的频变反演方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)输入叠前地震记录；

(2)根据步骤(1)输入的叠前地震记录生成叠前角道集；

(5)利用步骤(4)得到的纵波频散梯度预测油气储层。

2.根据权利要求1所述的油气检测的频变反演方法，其特征在于：所述步骤(3)是这样实现的：

3.根据权利要求1所述的油气检测的频变反演方法，其特征在于：所述步骤(4)中是利用下面的公式进行频变AVO反演：

R (θ, f) \approx A_{2} (θ) \frac{{ΔV}_{p}}{V_{p}} (f_{0}) + (f - f_{0}) A_{2} (θ) I_{a 2}

(1)

+ B_{2} (θ) \frac{{V_{s}}^{2}}{{V_{p}}^{2}} (\frac{{ΔV}_{s}}{V_{s}} + \frac{1}{8} \frac{{ΔV}_{p}}{V_{p}}) + (f - f_{0}) B_{2} (θ) I_{b 2}

系数A₂、B₂的表达形式如下：

A_{2} (θ) = \frac{5}{8} + \frac{1}{2} \tan^{2} (θ) - - - (2)

B₂(θ)＝-4sin²(θ) (3)。

4.根据权利要求1所述的油气检测的频变反演方法，其特征在于：所述步骤(5)是这样实现的：