CN105182415B - 一种基于分频处理的断层识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分频处理的断层识别方法，包括将三维地震数据中优势频率最大值以下信息全部滤除，保留频率大于优势频率最大值的成分形成三维地震分频数据；对所得三维地震分频数据调整显示，使数据中的零值与非零值二元化显示。本发明的基于分频处理的断层识别方法，仅仅保留极其微弱的极高频段及噪音形成三维地震分频数据；调整显示使数据中的零值与非零值二元化显示，达到突出零值的作用重点突出分频数据零值的空间展布形态，大幅度提高了三维地震对层间小断裂的识别精度；本发明的断层识别方法通过一种不同常规的滤波及显示方式，达到显著提高层间小断层识别精度的目的，为油气成藏研究及裂缝型油气藏开发部署提供依据。

Description

一种基于分频处理的断层识别方法

技术领域

本发明属于三维地震勘探技术领域，具体涉及一种基于分频处理的断层识别方法。

背景技术

断层是地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造。油气资源多分布在断层中。断层既是油气藏的边界，也是油气资源运移、聚集的通道，因此断层的识别是油气勘探开发中非常重要的工作。在油气勘探开发过程中往往要对目的层段断层分布特征开展相关研究，明确断层对储层的破坏或聚集作用，进而在井位部署中合理地规避或利用断层。

在现有的储层预测方法中，对断层的识别主要基于地震剖面识别、相干、曲率等方法，对于具有一定规模的断层通常识别效果较好，但是由于地震资料分辨率较低问题，对层间小断层的识别始终受到精度的限制。小断层在经过常规处理后的地震剖面上，表面为微小错开或是同相轴扭曲、振幅突然变弱等形式的一类断层，其在横向上的延伸长度一般不超过500m，断距在10m左右；断层的段距和延伸长度上规模都比较小，在常规勘探的地震资料解释中，利用通常的断层识别标准难以发现其存在。

为了进一步提高三维地震对层间小断层的识别，前人开展过以分频处理为主的相干研究、曲率研究等等，但是主要针对优势频带开展，而且在地震剖面显示方面也没有开展专门的调整，所形成成果为平面认识，难以对层间小断层的空间立体展布特征(例如断层埋藏深度、纵向延伸长度，断层与地面夹角等)进行描述。在实际井位部署，尤其是水平井部署中，难以对压裂规模及参数形成有效指导，容易引发井漏事故。

现有技术中，专利CN103760599A公开了一种微小断层检测方法，包括以下处理步骤：将采集的地震数据记录进行高保真数据处理；对高保真数据处理后的预测前地震数据在频率空间域进行预测滤波；将频率空间域预测滤波后的预测后地震数据与预测前地震数据的振幅调整到同一个振幅级别；将预测前地震数据与经过缩放的预测后的地震数据的振幅对应相减；将预测前地震数据与预测后的地震数据的振幅对应相减获得的预测滤波残差数据做切片分析，通过对预测滤波残差数据的切片分析，识别出地震数据中的微小断层。切片即是沿着三维地震数据体的一个方向，以平面或曲面抽取的二维空间数据体，所形成成果为平面认识；由微小断层引起的预测滤波残差数据在水平切片上体现的特征主要为规律性出现的一段同相轴，难以显示层间小断层的空间立体展布特征；且操作复杂，计算繁琐，不易推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于分频处理的断层识别方法，解决现有断层识别技术操作复杂，难以显示层间小断层的空间立体展布特征并清晰识别层间小断层的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于分频处理的断层识别方法，包括将三维地震数据中优势频率最大值以下信息全部滤除，保留频率大于优势频率最大值的成分形成三维地震分频数据；对所得三维地震分频数据调整显示，使数据中的零值与非零值二元化显示，即得断层识别剖面。

所述基于分频处理的断层识别方法，具体包括下列步骤：

1)对目的层段三维地震资料进行频谱分析后，对三维地震数据进行高通滤波，将三维地震数据中优势频率最大值以下信息全部滤除，保留频率大于优势频率最大值的成分形成三维地震分频数据；

2)调整步骤1)所得三维地震分频数据目的层段地震剖面的显示值域范围，并将波峰最大值与波谷最大值的绝对值设为同等大小；

3)调整显示，使数据中的零值与非零值二元化显示，即得目的层段断层识别剖面。

步骤1)中，所述三维地震资料为叠后三维地震资料。

步骤1)中对三维地震资料进行频谱分析，明确三维地震数据频率特征；频率特征包括峰值频率、优势频带及优势频率最大值。

步骤1)中，高通滤波是完全滤除原始三维地震数据中能量占主导的优势频带及其以下部分，即完全滤除通常认为的有效频率段内信息，仅仅保留极高频率段微弱信号及噪音。

步骤2)中，所述地震剖面是将步骤1)所得三维地震分频数据加载于三维地震专业软件中所得地震剖面。

所述三维地震专业软件为Landmark或Jason软件。

步骤2)中，调整目的层段地震剖面的显示值域范围是将三维地震分频数据值域显示范围调整至原始数据值域范围的1/(10～90)。

步骤2)中，地震剖面的波峰最大值及波谷最大值通常是正负值且不相等的，需要人为设置为等绝对值但保留正负符号。

使数据中的零值与非零值二元化显示的方法是：调整分频数据的显示色标，使数据中的零值与非零值用两种不同颜色显示。

使数据中的零值与非零值二元化显示的方法是：调整分频数据的显示色标，将数据中的零值设置为黑色，非零值全部设置为白色。零值与非零值的色标还可以设置为其他对比强烈的颜色。

步骤1)中所述优势频率最大值是由以下方法获得的：由频谱分析结果得目的层段的峰值频率和频谱能量最小值A，按照计算得优势频率对应的频谱能量B，根据优势频率对应的频谱能量B从频谱分析结果得到优势频率最大值C。

所述断层识别方法还包括在调整显示使数据中的零值与非零值二元化显示后，返回步骤1)，进行重复操作，根据需要调整高通滤波参数和显示值域范围，至步骤3)所得断层识别剖面清晰显示。可根据需求提高步骤1)中的高通滤波参数(优势频率最大值)，通过滤除不同的频率成分达到调整地震资料分辨率的目的。通常而言，滤除相对低频越多，地震数据中高频成分所占比重越大，频率越高分辨率越高，对断层识别精度越高。

所述调整高通滤波参数是指对优势频率最大值进行微调得到优势频率最大值微调值，将三维地震资料中优势频率最大值微调值以下信息全部滤除，保留频率大于优势频率最大值微调值的成分形成三维地震分频数据；所述优势频率最大值微调值的范围不超过优势频率最大值±5Hz。

所述微调是指提高优势频率最大值得到优势频率最大值微调值。提高滤波参数是指滤除更多的频率成分，通常高频成分越多，对断距小的断层识别能力越高；低频成分越高，对断距大的断层识别能力越高；但原则上高通滤波参数微调范围±5HZ，即优势频率最大值±5HZ，根据实际研究发现，频率下降将明显降低分频数据对断层的识别能力，过多提高将压制高频能量，导致信噪比过低。

可根据需求调整步骤2)中的显示值域范围，减小值域范围可有效突出分频数据中零值的显示，对断层的识别清晰度更高。调整值域显示范围同样要根据所要预测的断层断裂规模决定，值域范围越小，对断距小的断层识别清晰度越高，但地震资料中的噪音也更加清晰；显示范围越大，断层及噪音识别越弱。

本发明的基于分频处理的断层识别方法，包括将三维地震资料中优势频率最大值以下信息全部滤除，保留频率大于优势频率最大值的成分，即仅仅保留极其微弱的极高频段及噪音(也即通常所认为的无效信息)，形成三维地震分频数据；对所得三维地震分频数据调整显示，使数据中的零值与非零值二元化显示，达到突出零值的作用(而非通常突出波峰或波谷显示)，重点突出分频数据零值的空间展布形态，大幅度提高了三维地震对层间小断裂的识别精度；本发明的断层识别方法通过一种不同常规的滤波及显示方式，达到显著提高层间小断层识别精度的目的，为油气成藏研究及裂缝型油气藏开发部署提供依据。

进一步的，将极高频段的分频数据显示范围调整至原始数据值域范围的1/(10～90)，通过人为限定范围有效突显极高频段的微弱信息，进而根据微弱信号的空间变化形态达到有效提高层间小断层识别精度的目的。

本发明的目的在于通过将三维地震数据开展分频处理，去除优势频带强能量，突出极高频段微弱有效信息，进而结合特殊的显示及值域调整，提高对高频微弱信息的展示。由于当地震波传播经过断层时，高频成分波长较短，受到的扰动程度相对更高，而低频成分波长较长，受小断层影响相对较小，因此本发明正是基于不同频率成分传播过程中受断层扰动程度不一而建立，这样就达到了提高三维地震预测精度的目的，尤其是通过特殊的显示及值域调整方式，突出层间小断层的立体展布形态，可以明确其埋藏深度，纵向延伸长度等参数，而并非仅仅明确其平面分布。

附图说明

图1为实施例1的断层识别方法中频谱分析图谱；

图2为目的层段常规地震剖面；

图3为实施例1的断层识别方法所得高精度断层识别剖面。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例以某地区三维地震为例，该地区主要目的层段发育大量层间断层，但是常规地震数据由于主频较低，无法对层间小断层进行准确定位，在利用水平井开发部署时，多口水平井水平段发生严重井漏。

本实施例的基于分频处理的断层识别方法，具体操作步骤如下：

1)对该地区目的层段最终处理的叠后三维地震资料进行频谱分析，明确三维地震数据频率特征，结果如图1所示，该地区目的层段的峰值频率为17HZ，以A＝-35分贝为频谱能量最小值下限，按照计算，得优势频率所对应的频谱能量B约为-25分贝，即优势频率最小对应值为5HZ，及优势频率最大对应值C为47HZ，频带宽度为5～47HZ，即优势频率最大值为47HZ；

针对目的层段三维地震数据进行高通滤波，将三维地震数据中优势频率最大值以下信息全部滤除，即去除频率为0～47HZ地震信号，仅保留47HZ以上频率成分，形成极高频段的三维地震分频数据；由于地震分辨率与频率为线性正相关关系，因此该地区分频数据对断层识别能力将比原始数据至少提高2.76倍；

2)将步骤1)所得极高频段的三维地震分频数据加载于三维地震专业软件Jason软件中，在分频地震数据上选择所需要开展断层识别的地震剖面进行显示；

调整三维地震分频数据目的层段地震剖面的显示值域范围，根据分频数据振幅大小，将波峰最大值设为200，波谷最大值设置为-200，即将波峰最大值与波谷最大值设为等绝对值；该地区常规地震数据波峰及波谷最大值约10000，即将三维地震分频数据值域显示范围调整至原始数据值域范围的1/50；滤除优势频率后，仅仅保留了极其微弱的高频成分，这样做的目的在于尽可能利用极高频信息提高层间小断层的识别精度；

3)调整分频数据显示色标，将数据中的零值与非零值完全独立二元化显示，即除仅仅把零值设置为黑色外，其余数值(非零值)色标全部设置为白色，即得高精度断层识别剖面。

微调分频数据色标显示值域范围，分别尝试±300、±400、±100，分别以100作为振幅变量进行对比，认为值域设置为±200更加适用于该地区断层识别，效果优于其他值域。

该地区目的层段常规地震剖面如图2所示，本实施例的基于分频处理的断层识别方法所得高精度断层识别剖面如图3所示。从图2、3可以看出，经本实施例的断层识别方法处理后的特殊显示剖面，可以看出箭头指示区域有明显的断裂特征，而常规剖面难以识别。

此外，如图2、3中箭头a、b分别于高精度断层识别剖面指示了层间小断层顶底位置，可以看出，该断层起始于2108ms，止于2126ms，断距时长18ms。若以该地区平均地层速度4000m/s计算，该断层顶部埋深距离地表4216m，断层底部埋深距离地表4252m，断距36m，上述关于断层特征的描述于常规剖面以及相干、曲率等断层平面识别方法是难以达到的。

本发明的基于分频处理的断层识别方法，在本实施例中有效揭示了水平段及其下伏地层存在一定高频扰动异常，推测层间小断层是造成井漏的主要原因，在今后的水平井部署工作中尽可能避免类似的情况，以免造成投资浪费。

在本发明的其他实施例中，在步骤3)调整显示使数据中的零值与非零值二元化显示后，根据所显示的结果，返回步骤1)，进行重复操作，根据需要微调高通滤波参数和分频数据显示值域范围，步骤3)所得断层识别剖面显示更加清晰。

Claims (7)

1.一种基于分频处理的断层识别方法，其特征在于：具体包括下列步骤：

1)对目的层段三维地震资料进行频谱分析后，对三维地震数据进行高通滤波，将三维地震资料中优势频率最大值以下信息全部滤除，保留频率大于优势频率最大值的成分形成三维地震分频数据；

2)调整步骤1)所得三维地震分频数据目的层段地震剖面的显示值域范围，并将波峰最大值与波谷最大值的绝对值设为同等大小；

3)调整显示，使数据中的零值与非零值二元化显示，即得目的层段断层识别剖面；

步骤1)中所述优势频率最大值是由以下方法获得的：由频谱分析结果得目的层段的峰值频率和频谱能量最小值A，按照计算得优势频率对应的频谱能量B，根据优势频率对应的频谱能量B从频谱分析结果得到优势频率最大值C；步骤2)中，调整目的层段地震剖面的显示值域范围是将三维地震分频数据值域显示范围调整至原始数据值域范围的1/(10～90)。

2.根据权利要求1所述的基于分频处理的断层识别方法，其特征在于：步骤1)中，所述三维地震资料为叠后三维地震资料。

3.根据权利要求1所述的基于分频处理的断层识别方法，其特征在于：步骤2)中，所述地震剖面是将步骤1)所得三维地震分频数据加载于三维地震专业软件中所得地震剖面。

4.根据权利要求1所述的基于分频处理的断层识别方法，其特征在于：使数据中的零值与非零值二元化显示的方法是：调整分频数据的显示色标，使数据中的零值与非零值用两种不同颜色显示。

5.根据权利要求4所述的基于分频处理的断层识别方法，其特征在于：使数据中的零值与非零值二元化显示的方法是：调整分频数据的显示色标，将数据中的零值设置为黑色，非零值全部设置为白色。

6.根据权利要求1所述的基于分频处理的断层识别方法，其特征在于：所述断层识别方法还包括在调整显示使数据中的零值与非零值二元化显示后，返回步骤1)，进行重复操作，根据需要调整高通滤波参数和显示值域范围，至步骤3)所得断层识别剖面清晰显示。

7.根据权利要求6所述的基于分频处理的断层识别方法，其特征在于：所述调整高通滤波参数是指对优势频率最大值进行微调得到优势频率最大值微调值，将三维地震资料中优势频率最大值微调值以下信息全部滤除，保留频率大于优势频率最大值微调值的成分形成三维地震分频数据；所述优势频率最大值微调值的范围不超过优势频率最大值±5Hz。