CN108254783A - 一种基于时频分析的叠后地震流体识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于时频分析的叠后地震流体识别方法。该方法包括：采用子波分解与能量重构方法进行叠后地震资料处理，消除复杂岩性对地震频率的影响；利用匹配追踪分频技术，将地震数据从时间域转换到频率域，结合测录井成果及生产动态资料，确定含不同流体储层对应的频率成分；利用单井频谱能量归一化处理、多道地震频谱统计技术,建立储层流体频率界限；提取叠后地震频率属性，根据确定的油气频率门限，预测有利含油气区带。本发明可以准确的检测油气，预测油气分布范围，提高钻井成功率，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于石油地球物理勘探油气检测领域技术领域，涉及一种基于时频分析的叠后地震流体识别方法。
背景技术
随着石油工业的发展，油气勘探开发的目标不再是以构造为主的油气藏，而是更为隐蔽的以岩性圈闭等类型为主的复杂油气藏，研究内容从构造、储层发展到储层流体检测。
储层流体检测是指用地球物理方法判别地下储层的含油性，是地球物理勘探的前沿领域。不同的储层流体检测方法最终都归结为从地球物理资料中提取对储层流体敏感的参数。这些参数可以是地震属性，也可以是具有明确物理意义的弹性参数或弹性参数组合。目前公布的流体检测参数主要有两类。
第一类是基于地震属性分析的流体检测因子，如AVO属性中的截距(P)与梯度(G)及其组合、加权叠加得到的纵横波反射系数组合、地震衰减吸收因子以及储层内部及顶底频谱变化。该类方法的优点是直接对地震道运算，计算便捷；不足是多解性较强，运算结果的岩石物理意义不够清晰，解释难度较大。
第二类是弹性参数组合法，如拉梅常数-密度组合、纵横波阻抗组合。基于弹性参数提出的流体优点是物理意义明确，可解释性强，并且也可以开展定量化研究，为进一步评价储层的含油气性差异提供了可能；不足之处是由于需要开展叠前反演以获得弹性参数，对大数据量处理预算成本高。
现有的流体识别方法存在油气预测运算量大、钻井成功率低等问题。因此，目前需要研究开发一种计算便捷、预测准确的流体识别方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于时频分析的叠后地震流体识别方法。该方法基于叠后地震处理数据，应用匹配追踪时频算法和多种频谱特征分析手段，并紧密结合实际测录井成果和生产动态进行流体识别。该方法操作成本低、运算结果的岩石物理意义清晰、且易于解释的流体，能够准确预测油气藏的分布范围和空间展布，钻井成功率高，应用效果好，为石油天然气勘探开发中有利目标优选及井位部署提供技术保障。
为此，本发明提供了一种基于时频分析的叠后地震流体识别方法，包括：
步骤A，对叠后地震资料依次进行子波分解处理和储层段地震响应强化处理，获得储层段地震响应强化叠后地震时间域数据；
步骤B，将储层段地震响应强化叠后地震时间域数据转换成储层段地震响应强化叠后地震频率域数据，并确定不同流体储层对应的频率成分；
步骤C，确定储层流体频率界限，明确含油气储层频谱特征；
步骤D，提取叠后地震频率属性，预测有利含油气区带，提交钻探井位。
根据本发明，在步骤A中，所述子波分解处理是将由单主频子波与地层反射系数褶积而成的地震记录数据分解成由多主频与地层反射系数褶积而成的地震子波分解数据。
根据本发明，在步骤A中，所述储层段地震响应强化处理是从地震子波分解数据中去除膏盐岩对应的子波后，将剩余成分的子波重新构建地震道，从而获得储层段地震响应强化叠后地震时间域数据。
在本发明的一个实施例中，在步骤B中，对储层段地震响应强化叠后地震时间域数据进行匹配追踪分频处理，获得储层段地震响应强化叠后地震频率域数据。
在本发明的另一个实施例中，在步骤B中，基于储层段地震响应强化叠后地震频率域数据，结合地震记录标定、测井解释成果及录井油气显示，确定含不同流体储层对应的频率成分，并分析含油气储层的低频迁移特征。
根据本发明，在步骤C中，利用单井频谱能量归一化处理、多道地震频谱统计技术，确定储层流体频率界限，明确含油气储层频谱特征。
在本发明的一个实施例中，在步骤D中，依据油气频率门限及频谱特征，提取叠后地震频率属性，预测有利含油气区带。
本发明中，优选所述叠后地震频率属性包括低频衰减梯度、高频衰减梯度或其频带宽度。
本发明的效果如下：
本发明降低了油气勘探开发成本，提高了钻井成功率。本发明2010-2011年应用于国外叙利亚Tishrine裂缝型碳酸盐岩油田，2013应用于国内塔河碳酸盐岩稠油油藏，流体识别结果与生产井吻合高，部署实施新钻井成功率高，获得巨大的经济效益。
附图说明
下面将结合附图来说明本发明。
图1示出本发明中地震子波分解与能量重构过程。
图2为地质模型及子波分解与能量重构正演模拟图。
图3示出匹配追踪算法与常小波变换、傅里叶变换处理效果对比结果。
图4为匹配追踪频谱能量分析，其中，图4(a)为12Hz分频能量过井剖面；图4(b)为16Hz分频能量过井剖面；图4(c)为20Hz分频能量过井剖面。
图5示出单井频谱能量归一化曲线分析。
图6示出多道地震频谱统计。
图7为频带宽度属性与地震剖面叠合图(油井和高含水井过井剖面)。
图8示出频带宽度属性平面图及优选的有利区带(封闭曲线圈定部分)。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例和附图来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。
本发明利用子波分解与能量重构、匹配追踪时频分析、单井频谱能量归一化处理、多道地震频谱统计以及地震属性优选等技术系列，进行叠后地震流体识别，提高钻井成功率。
因此，本发明涉及一种基于时频分析的叠后地震流体识别方法，包括：
步骤A，对叠后地震资料依次进行子波分解处理和储层段地震响应强化处理，获得储层段地震响应强化叠后地震时间域数据；
步骤B，将储层段地震响应强化叠后地震时间域数据转换成储层段地震响应强化叠后地震频率域数据，并确定不同流体储层对应的频率成分，建立流体储层与频率成分的对应关系，分析含油气储层的低频迁移特征，确定含油气储层对应的频率；
步骤C，确定储层流体频率界限，明确含油气储层频谱特征；
步骤D，提取叠后地震频率属性，预测有利含油气区带，提交钻探井位。
地震记录是由某一主频的子波与地层反射系数褶积而成，而子波分解与重构技术认为地震记录是由不同主频的子波与地层反射系数褶积而成，基于此，可将地震记录分解成由不同主频子波的合成，反之也可重构某一频带分解后的地震记录。结合井震标定，去掉膏盐岩对应的子波，保留其他成分子波重构新的地震道，从而相对加强了储层段的地震响应，在一定程度上排除岩性干扰，并使重构后的地震数据主要包含储层信息。
本发明中所述的膏盐岩对应的地震子波与砂岩对应的子波相比振幅较强、频率较低，膏盐岩的地震响应掩盖了砂岩的信息。
根据本发明的一个具体实施方式，在步骤A中，利用子波分解技术对叠后地震资料进行子波分解处理，将由单主频子波与地层反射系数褶积而成的地震记录数据分解成由多主频子波与地层反射系数褶积而成的地震子波分解数据。
根据本发明的另一个具体实施方式，在步骤A中，利用重构技术对地震子波分解数据进行储层段地震响应强化处理，结合地震合成记录标定，从地震子波分解数据中去除膏盐岩对应的子波后，将剩余成分的子波重新构建地震道，从而相对加强了储层段的地震响应，在一定程度上排除岩性干扰，并使重构后的地震数据主要包含储层信息，由此获得储层段地震响应强化叠后地震时间域数据。
本发明所述地震子波分解与能量重构中的用语“子波分解”是将宏观上识别的地震道分解为不同形状不同频率的地震子波，这些子波可以由人工控制；而所述用语“能量重构”则是指基于子波分解数据，结合研究区地质背景以及钻井油层资料，筛选有利于油层解释的子波进行重新组合成新的地震道，如图1所示。
根据本发明的一个具体实施方式，在步骤B中，对储层段地震响应强化叠后地震时间域数据进行匹配追踪分频处理，获得储层段地震响应强化叠后地震频率域数据。
根据本发明的另一个具体实施方式，在步骤B中，基于储层段地震响应强化叠后地震频率域数据，结合地震记录标定、测井解释成果及录井油气显示，确定含不同流体储层对应的频率成分，并分析含油气储层的低频迁移特征。
本发明所述用语“匹配追踪分频处理”是采用匹配追踪算法储层段地震响应强化叠后地震时间域数据进行分频处理，由此将储层段地震响应强化叠后地震时间域数据转换成储层段地震响应强化叠后地震频率域数据。
本发明所述用语“匹配追踪算法”是在一个确定的函数集合中自适应地选择一些函数来表示一个信号的计算过程，函数集合中的每个函数都成为原子，其核心思想是将信号表示为一系列与信号局部结构特征最佳匹配的时频原子的线性组合，然后求各时频原子的时频分布并将其叠加，得到信号的时频分布。
匹配追踪算法计算复杂程度较高，但是比传统的傅里叶变换、小波变换具有较高的时间-频率分辨率。例如，图3为匹配追踪算法与小波变换、傅里叶变换处理效果对比结果，其中，匹配追踪算法(图3(a))在时间域和频率域分辨率高于常规的小波变化(图3(b))和傅里叶变换(图3(c))。因此，匹配追踪算法时间分辨率高有利于纵向上分辨薄层，频率分辨率高有利于预测薄层厚度。
根据本发明的一个具体实施方式，在步骤C中，对单井进行频谱能量归一化处理，利用多道地震频谱统计技术确定储层流体频率界限，明确含油气储层频谱特征。
在匹配追踪频谱分解的基础上，对过井地震道子波谱进行能量归一化处理，不同含流体储层对应的最大能量频率不同，结合测井解释、录井显示，确定储层流体频率界限。对于水平井和大斜度井生产层段，还可以利用多道频谱统计技术，分析含不同流体储层的频谱特征，如图5和图6所示。
根据本发明的一个具体实施方式，在步骤D中，依据油气频率门限及频谱特征,提取叠后地震频率属性，预测有利含油气区带。
根据含油气储层具有低频增加和高频衰减的特征，结合测井解释成果和生产动态分析，优选低频衰减梯度、高频衰减梯度、频带宽度等属性，预测油气分布有利区带，提交钻探井位，如图7和图8所示。
实施例
实施例1：
1.对叠后地震资料依次进行子波分解处理和储层段地震响应强化处理，获得储层段地震响应强化叠后地震时间域数据。
(1)设计含高速层的地质模型，如图2(a)所示。其中，大套泥岩中发育一套高速层，厚度45m、速度5000m/s，其下分别为厚度15m，速度2800m/s的泥岩隔层，以及厚度15m，速度3500m/s的油砂岩。
该套地质模型地震正演模拟结果如图2(b)所示，在高速层与砂岩之间形成了一套强波谷地震反射，砂层地震反射受顶面高速层的影响，被掩盖在了强波谷地震反射中。
(2)通过子波分解与重构，去除高速层的影响，突出含油气储层的地震反射特征。
应用子波分解与重构技术对强地震波谷反射进行处理，其结果如图2(c)-图2(f)所示，分别为处理时窗内分解掉1-4个原子的结果。可以看出，分解掉3个原子后，15m砂层的地震反射轴清晰的反映出来。从而验证，可以利用子波分解与重构技术，去掉掩盖有利储层的强反射轴，突出含油气储存的地震响应。
2.将储层段地震响应强化叠后地震时间域数据转换成储层段地震响应强化叠后地震频率域数据，并确定含不同流体储层对应的频率成分，分析含油气储层的低频迁移特征。
(1)利用匹配追踪分频技术(匹配追踪算法)将叠后地震时间域数据转换成叠后地震频率域数据。
(2)结合地震记录标定、测井解释成果及录井油气显示，确定含不同流体储层对应的频率成分，并分析含油气储层的低频迁移特征。
匹配追踪频谱能量分析如图4所示，其中，图4(a)为12Hz分频能量过井剖面；图4(b)为16Hz分频能量过井剖面；图4(c)为20Hz分频能量过井剖面。依据录井显示，确定含油气储层对应的频率为20Hz。
3.建立储层流体频率界限，确定含油气储层频谱特征。
将单井能量谱通过数学变换，映射到0-1范围内，对单井进行频谱能量归一化处理，利用多道地震频谱统计技术确定储层流体频率界限，确定含油气储层频谱特征。
附图5为单井频谱能量归一化曲线分析结果。图5(a)是单井频谱归一化曲线在井旁地震道的显示，18-25Hz对应于油层段，25-30Hz对应于水层段，油水界面在-1210米，和测井解释的油水界面(图5(b))一致。
附图6为多道地震频谱统计。水平井的水平段穿过多道地震，需要对单道频谱的叠加响应数据进行多道地震频谱分析，分析其含油气频谱特征。油井、高含水井和干井的频谱分析表明，油井峰值频率小于20Hz，高频成分少；水井和干井峰值频率大于20Hz，高频成分多。
4.依据油气频率门限及频谱特征，提取叠后地震频率属性，预测有利含油气区带，提交钻探井位。
根据含油气储层具有低频增加和高频衰减的特征，结合测井解释成果和生产动态分析，优选低频衰减梯度、高频衰减梯度、频带宽度等属性，预测油气分布有利区带，提交钻探井位。
图7和图8是根据单井和多井过井频谱分析，得到含油气储层段的频带宽度，进而提取对应的频带宽度属性剖面图[频带宽度属性与地震剖面叠合图(油井和高含水井过井剖面)]和沿层平面图(频带宽度属性平面图，图中封闭曲线圈定部分为优选的外围有利区带)。图8显示出，在开发区外围有五个区域频带宽度属性异常，是油田下一步开发调整和产量接替的有利阵地。
基于上述分析提交的钻探进位，T390H井初期日产油390bbl，含水率34％，频带宽度属性值大；T-280HST含水率100％，频带宽度属性值小。
值得一提的是，本发明2010-2011年应用于国外某地区裂缝型碳酸盐岩油田，新井建产率由51％提高到82％，日产油提高到112-616bbl/d(其中T-712H和T-454H为中国石化接手后首次钻遇的自喷、高产油流井)，新井含水率<24％，远低于油田综合含水率69.2％。
本发明2013应用于国内某地区碳酸盐岩稠油油藏，流体识别结果与生产井吻合率达77％，部署实施新钻井成功率100％，其中TH121116初期产油40.2t/d。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (8)
1.一种基于时频分析的叠后地震流体识别方法，包括：
步骤A，对叠后地震资料依次进行子波分解处理和储层段地震响应强化处理，获得储层段地震响应强化叠后地震时间域数据；
步骤B，将储层段地震响应强化叠后地震时间域数据转换成储层段地震响应强化叠后地震频率域数据，并确定不同流体储层对应的频率成分；
步骤C，确定储层流体频率界限，明确含油气储层频谱特征；
步骤D，提取叠后地震频率属性，预测有利含油气区带，提交钻探井位。
2.根据权利要求1所述的流体识别方法，其特征在于，在步骤A中，所述子波分解处理是将由单主频子波与地层反射系数褶积而成的地震记录数据分解成由多主频与地层反射系数褶积而成的地震子波分解数据。
3.根据权利要求1或2所述的流体识别方法，其特征在于，在步骤A中，所述储层段地震响应强化处理是从地震子波分解数据中去除膏盐岩对应的子波后，将剩余成分的子波重新构建地震道，从而获得储层段地震响应强化叠后地震时间域数据。
4.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，在步骤B中，对储层段地震响应强化叠后地震时间域数据进行匹配追踪分频处理，获得储层段地震响应强化叠后地震频率域数据。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在步骤B中，基于储层段地震响应强化叠后地震频率域数据，结合地震记录标定、测井解释成果及录井油气显示，确定含不同流体储层对应的频率成分，并分析含油气储层的低频迁移特征。
6.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，在步骤C中，利用单井频谱能量归一化处理、多道地震频谱统计技术，确定储层流体频率界限，明确含油气储层频谱特征。
7.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，在步骤D中，依据油气频率门限及频谱特征，提取叠后地震频率属性，预测有利含油气区带。
8.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，在步骤D中，所述叠后地震频率属性包括低频衰减梯度、高频衰减梯度及其频带宽度。
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