專利名稱：一種基于速度隨頻率變化信息的油氣檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油地球物理勘探技術(shù)，是一種基于速度隨頻率變化信息的油氣檢測(cè)
方法。
背景技術(shù)：
在石油地球物理勘探烴類檢測(cè)技術(shù)中，利用地震資料進(jìn)行油氣檢測(cè)除了采用常用 的"亮點(diǎn)"技術(shù)、"AVO"技術(shù)、地震波吸收衰減技術(shù)以及譜分解技術(shù)外，地震波的速度頻散特 性研究正越來(lái)越受到人們的高度重視。 實(shí)際含油氣儲(chǔ)層是由含孔隙或裂隙的固體部分和孔隙或裂隙中的流體(包括油、 氣、水等)兩部分構(gòu)成，是屬于雙相或多相介質(zhì)。Biot理論(Biot，M. A. ，1956)描述了飽和流 體孔隙介質(zhì)(或雙相介質(zhì))中彈性波的傳播。含流體孔隙介質(zhì)BISQ模型(Dvorkin，J.等， 1993， 1995)將Biot宏觀流機(jī)制和Squirt局部噴射流機(jī)制有機(jī)結(jié)合起來(lái)，描述了飽和或部 分飽和流體孔隙介質(zhì)(或雙相介質(zhì))中彈性波的傳播。BISQ模型對(duì)雙相介質(zhì)中地震波的衰 減和頻散描述要比單純的Biot理論更加符合實(shí)際。地震頻帶內(nèi)，雙相介質(zhì)中Squirt局部 噴射流機(jī)制起主導(dǎo)作用(Dvorkin，J.等，1993， 1995 ;Batzle， M. L.等，2006)。
地震波在非彈性介質(zhì)中傳播過(guò)程中，存在能量衰減，速度頻散、主頻降低、初至延 遲、相位滯后等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象從不同側(cè)面反映了介質(zhì)的粘滯性。地震波的能量衰減(品 質(zhì)因子Q)與速度頻散之間存在定量關(guān)系(Futterman， 1962 ;Aki和Richards, 1980)。對(duì)非 彈性介質(zhì)而言，地震波的衰減與速度頻散是耦合的。當(dāng)?shù)卣鸩ù嬖谒p時(shí)，就有不同程度的 速度頻散。 非彈性介質(zhì)中，地震波的相速度和群速度是不同的。群速度表示了振幅包絡(luò)(或 能量)隨時(shí)間的變化。而相速度則表示質(zhì)點(diǎn)振幅隨時(shí)間的變化。群速度的頻散效應(yīng)比相速 度的明顯得多(Aki和Richards, 1980)。 含流體巖石中地震波的衰減和速度與頻率有密切關(guān)系(Sam，M.S.等，1997 ; Brown， R. L.等，1997 ;Korneev， V. A.等，2004)。 含流體巖石中地震波的衰減和頻散與流體的物理參數(shù)如滲透率、粘滯系數(shù)、飽和 度等有密切關(guān)系(Dvorkin， J.等，1993， 1995 ;Korneev， V. A.等，2004 ;Batzle， M. L.等， 2006)。因此，地震波的能量衰減和速度頻散屬性是對(duì)流體敏感的地震屬性，可利用它們來(lái) 檢測(cè)油氣。 譜分解技術(shù)(Castagna等，2003)，子波能量吸收法(Lichuman等，2004)等是基于 不同頻率反射振幅(或能量)的不同進(jìn)行油氣檢測(cè)。這些方法在實(shí)際氣藏應(yīng)用中取得到一 定效果。 目前的地震屬性烴類檢測(cè)技術(shù)存在兩個(gè)缺陷一是目前常用的油氣檢測(cè)方法和技 術(shù)嚴(yán)格意義上講都是基于單相介質(zhì)理論的，而含油氣儲(chǔ)層是多相介質(zhì)的，因此，造成了油氣 檢測(cè)結(jié)果存在多解性和不確定性；二是現(xiàn)有的油氣檢測(cè)方法和技術(shù)是利用地震振幅(或能 量)或振幅(能量)衰減屬性進(jìn)行油氣檢測(cè)的，這些方法，對(duì)于儲(chǔ)層的含氣性檢測(cè)是有一定效果，而對(duì)儲(chǔ)層的含油性檢測(cè)效果不好。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種從地震記錄中提取與儲(chǔ)層流體密切相關(guān)的屬性，提高油氣
檢測(cè)敏感性和可靠性的利用速度隨頻率變化信息進(jìn)行油氣檢測(cè)的方法。本發(fā)明通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 具體步驟包括 (1)對(duì)工區(qū)激發(fā)并接收采集的地震記錄資料，進(jìn)行常規(guī)的地震數(shù)據(jù)保真處理，形成疊后道集u(x， y， t)。 步驟(1)所述的常規(guī)地震數(shù)據(jù)處理包括疊前去噪、地表一致性、靜校正、速度分析、動(dòng)校正、疊加和偏移。 步驟(1)所述的保真處理是保持振幅、頻率、相位的相對(duì)變化規(guī)律，以真實(shí)地反映
地震波在地層和儲(chǔ)層中傳播的反射、頻散和衰減的相對(duì)變化特征。 (2)從疊后道集u(x， y， t)中選取目標(biāo)層段時(shí)間窗數(shù)據(jù)體s(x，;;，f)。 步驟(2)所述的目標(biāo)層段是利用測(cè)井的聲波速度和密度數(shù)據(jù)制作合成地震記錄，
結(jié)合鉆井和測(cè)井的含油氣砂層的分層數(shù)據(jù)，將鉆井、測(cè)井深度域中的油氣層的深度值，轉(zhuǎn)換
成時(shí)間域中的時(shí)間值；再利用合成地震記錄與實(shí)際地震記錄的相互關(guān)系，將含油氣層標(biāo)定
在實(shí)際地震記錄的相應(yīng)時(shí)間位置上，該時(shí)間位置所在的層位。 步驟(2)所述的時(shí)間窗Tw選取為TW = tu_tb td+tb。 td表示目標(biāo)層段(區(qū))底部反射時(shí)間，單位為ms。 tu表示目標(biāo)層段(區(qū))頂部反射時(shí)間，單位為ms。、表示目標(biāo)層段(區(qū))上下界外延時(shí)間寬度。 (3)對(duì)所有目標(biāo)層段時(shí)間窗數(shù)據(jù)體s(xj/)按地震道采用數(shù)學(xué)變換進(jìn)行每個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)頻分析，形成時(shí)間頻率域數(shù)據(jù)集A(x， y， t， f)。 步驟(3)所述的數(shù)學(xué)變換可以是小波變換或S變換或加窗Fourier變換。 (4)根據(jù)時(shí)間頻率域數(shù)據(jù)集A(x， y， t， f)，并利用下式計(jì)算各地震道的群特征參數(shù)
曲線、(f)。 ^C0^I麗(雄力) (1) 式中，E(ti，f)表示不同頻率地震道信號(hào)的能量(或振幅)包絡(luò)。t G Tw。 L表示目標(biāo)層段時(shí)間窗。 對(duì)于一定厚度的油氣儲(chǔ)層，步驟(4)的群特征參數(shù)tg(f)曲線表示了群速度的頻散關(guān)系，是群速度隨頻率變化的關(guān)系曲線。
(5)利用以下公式從各地震道的群特征參數(shù)曲線提取群能量梯度屬性GVF，
GFF = avg(j) ( 2 ) 式中，E表示tg對(duì)應(yīng)的地震波群能量。avg( )表示求平均值。j表示群速度隨
頻率的變化率，；表示群能量隨頻率的變化率。
(6)利用各地震道地震屬性GVF的異常值，確定儲(chǔ)層流體異常和識(shí)別油氣變化。
所述的確定儲(chǔ)層流體異常和識(shí)別油氣變化是含油氣儲(chǔ)層的GVF為高的正異常值，含水層為很小的正異常值，而非油氣儲(chǔ)層的GVF值負(fù)值。 本發(fā)明直接從疊后地震資料中提取與孔隙流體密切相關(guān)的速度隨頻率變化信息的方法，無(wú)需先驗(yàn)信息，不依賴于測(cè)井資料，大大地提高了油氣層識(shí)別的敏感性和可靠性，降低了常規(guī)方法中的不確定性，顯著提高了油氣藏識(shí)別的準(zhǔn)確率。本發(fā)明儲(chǔ)層含油性識(shí)別準(zhǔn)確率由常規(guī)的60%左右提高到85%以上，顯著地提高了油氣藏鉆井的成功率，從而大大提高了油氣勘探開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。
圖1是本發(fā)明速度隨頻率變化群能量梯度分析技術(shù)流程圖； 圖2是基于BISQ模型的雙相介質(zhì)低頻帶縱波相速度頻散曲線。其中飽和油與飽和水儲(chǔ)層參數(shù)是孔隙度為0. 2，滲透率為50mD，油的粘滯系數(shù)為40mPa. s，水的粘滯系數(shù)為ImPa. s，特征噴射流長(zhǎng)度為9mm ; 圖3是井旁道(CH2000井)地震信號(hào)的群特征曲線和相特征曲線；
圖4a是某地區(qū)油藏勘探常規(guī)處理和層位解釋后的連井地震剖面。
圖4b是由地震剖面上提取的目標(biāo)層均方根振幅與井油水產(chǎn)量對(duì)比 圖4c是提取的平均群能量梯度(GVF)屬性剖面圖； 圖4d是由GVF屬性剖面上提取的目標(biāo)層均方根屬性值與井油水產(chǎn)量對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明從疊后地震道集出發(fā)，首先對(duì)目標(biāo)層段各地震道信號(hào)采用數(shù)學(xué)變換進(jìn)行時(shí)頻分析；然后從時(shí)間頻率譜圖中提取各地震道信號(hào)的群特征參數(shù)道集；最后從群特征參數(shù)道集上提取群能量梯度屬性(GVF)進(jìn)行油氣識(shí)別。該方法大大地提高了油氣層識(shí)別的敏感性和可靠性，降低了常規(guī)方法中的不確定性，顯著地提高了油氣與水的區(qū)分能力。
本發(fā)明具體步驟包括
具體步驟包括 (1)對(duì)工區(qū)激發(fā)并接收采集的地震記錄資料，按常規(guī)的地震資料處理進(jìn)行振幅相
對(duì)保持、頻率保真的高保真處理，形成用于地震屬性提取的疊后道集u(x， y， t)。
(2)結(jié)合鉆井和測(cè)井資料，利用合成地震記錄在疊后地震道集u (x， y， t)上標(biāo)定目
標(biāo)層位置，并從疊后道集u (x， y， t)中提取目標(biāo)層段時(shí)間窗數(shù)據(jù)體^u，F(xiàn))。
(3)對(duì)所有目標(biāo)層段時(shí)間窗數(shù)據(jù)體s(x,y,f)按地震道采用小波變換進(jìn)行每個(gè)采樣
點(diǎn)的時(shí)頻分析，形成時(shí)間頻率域數(shù)據(jù)集A(x， y， t， f)。 (4)根據(jù)時(shí)間頻率域數(shù)據(jù)集A(x， y， t， f)，并利用下式計(jì)算各地震道的群特征參數(shù)曲線、(f)。 <formula>formula see original document page 5</formula> (1) 式中，E(ti，f)表示不同頻率地震道信號(hào)的能量(或振幅)包絡(luò)。t G Tw。 L表示目標(biāo)層段時(shí)間窗。
對(duì)于一定厚度的油氣儲(chǔ)層，步驟(4)的群特征參數(shù)tg(f)曲線表示了群速度的頻散關(guān)系，是群速度隨頻率變化的關(guān)系曲線。 油氣儲(chǔ)層中群速度的頻散效應(yīng)(如圖3中紅色曲線)比相速度(如圖3中紅色曲線)(如圖3中籃色曲線)的明顯得多。 群速度與相速度之間存在數(shù)學(xué)關(guān)系。含流體巖石中地震波的相速度頻散與流體的物理參數(shù)如滲透率、粘滯系數(shù)、飽和度等有密切關(guān)系(如圖2)。
(5)利用以下公式從各地震道的群特征參數(shù)曲線提取群能量梯度屬性GVF，改,,^),(7) (2) 式中，E表示tg對(duì)應(yīng)的地震波的群能量。avg( )表示求平均值。^表示群速度
隨頻率的變化率，；表示群能量隨頻率的變化率。 (6)利用各地震道地震屬性GVF的異常值大小，確定儲(chǔ)層流體異常和識(shí)別油氣變化。 實(shí)踐證明對(duì)于含油氣儲(chǔ)層則GVF表現(xiàn)為正異常，而含水儲(chǔ)層則GVF表現(xiàn)為較小的正異常。負(fù)值為非儲(chǔ)層(如圖4c所示)。 本發(fā)明的實(shí)例圖1是本發(fā)明速度隨頻率變化的群能量梯度分析技術(shù)流程圖。
圖2是根據(jù)圖4儲(chǔ)層參數(shù)由基于雙相介質(zhì)BISQ模型所計(jì)算的低頻帶縱波相速度頻散曲線?？梢钥闯?，在中孔、中滲條件下飽和含油砂層與飽和含水砂層的縱波相速度頻散存在明顯區(qū)別。 圖3是根據(jù)圖4的井旁道(CH2000井)含油儲(chǔ)層段通過(guò)小波時(shí)頻分析提取的群特征曲線和相特征曲線?？梢钥闯?，群速度的頻散效應(yīng)(如圖3中紅色曲線)比相速度(如圖3中紅色曲線)(如圖3中籃色曲線)的明顯得多。因此，群特征曲線對(duì)儲(chǔ)層的含油氣性的反映比相特征曲線更敏感。 圖4a是某地區(qū)油藏勘探常規(guī)處理和層位解釋后的連井地震剖面。測(cè)線上已鉆有4 口井。其中，CH2037缺測(cè)井資料未標(biāo)出，而其余3 口井的測(cè)井孔隙度曲線已落在了地震剖面圖上。另外，除CH2026為產(chǎn)水井，其余為含油井。目標(biāo)層段為Kltg J3q。
圖4b是由圖4a地震剖面上提取的目標(biāo)層段的均方根振幅與井油水產(chǎn)量對(duì)比圖?？梢钥闯?，均方根振幅與井油水產(chǎn)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系不好。 圖4c是提取的平均群能量梯度(GVF)屬性剖面圖?？梢钥闯?，CH2000和CH2024
兩口井目標(biāo)層段具有高的正GVF值，而CH2026井的目標(biāo)層段則表現(xiàn)為非常低的正GVF值。
另外，目標(biāo)層段的正GVF值異常區(qū)正好分布在測(cè)井孔隙度曲線的高孔隙區(qū)段內(nèi)。 圖4d是由GVF屬性剖面上提取的目標(biāo)層段的均方根屬性值與井油水產(chǎn)量對(duì)比圖。
可以看出，4口井均方根屬性值與對(duì)應(yīng)井的油水產(chǎn)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系良好。產(chǎn)油井與產(chǎn)水井
的屬性值之間的差異很大。正GVF高值表示了目標(biāo)層段的油的產(chǎn)量高，而非常低的正GVF
值表示了目標(biāo)層段產(chǎn)水(見(jiàn)CH2026井)。
權(quán)利要求
一種基于速度隨頻率變化信息的油氣檢測(cè)方法，其特征在于具體步驟包括(1)對(duì)工區(qū)激發(fā)并接收采集的地震記錄資料，進(jìn)行常規(guī)的地震數(shù)據(jù)保真處理，形成疊后道集u(x，y，t)。(2)從疊后道集u(x，y，t)中選取目標(biāo)層段時(shí)間窗數(shù)據(jù)體(3)對(duì)所有目標(biāo)層段時(shí)間窗數(shù)據(jù)體按地震道采用數(shù)學(xué)變換進(jìn)行每個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)頻分析，形成時(shí)間頻率域數(shù)據(jù)集A(x，y，t，f)。(4)根據(jù)時(shí)間頻率域數(shù)據(jù)集A(x，y，t，f)，并利用下式計(jì)算各地震道的群特征參數(shù)曲線tg(f)。tg(f)＝t|max(E(ti，f))(1)式中，E(ti，f)表示不同頻率地震道信號(hào)的能量(或振幅)包絡(luò)。t∈Tw。Tw表示目標(biāo)層段時(shí)間窗。(5)利用以下公式從各地震道的群特征參數(shù)曲線提取群能量梯度屬性GVF， <mrow><mi>GVF</mi><mo>=</mo><mi>avg</mi><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><msub> <mrow><mo>∂</mo><mi>t</mi> </mrow> <mi>g</mi></msub><mrow> <mo>∂</mo> <mi>f</mi></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mi>avg</mi><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mrow> <mo>∂</mo> <mi>E</mi></mrow><mrow> <mo>∂</mo> <mi>f</mi></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式中，E表示tg對(duì)應(yīng)的地震波群能量。avg(·)表示求平均值。表示群速度隨頻率的變化率，表示群能量隨頻率的變化率。(6)利用各地震道地震屬性GVF的異常值，確定儲(chǔ)層流體異常和識(shí)別油氣變化。F2008102260864C0000011.tif,F2008102260864C0000012.tif,F2008102260864C0000014.tif,F2008102260864C0000015.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于速度隨頻率變化信息的油氣檢測(cè)方法，其特征在 于數(shù)學(xué)變換是小波變換或S變換或加窗Fourier變換之一。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于速度隨頻率變化信息的油氣檢測(cè)方法，其特征在 于對(duì)地震道信號(hào)作時(shí)頻分析。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于速度隨頻率變化信息的油氣檢測(cè)方法，其特征在 于根據(jù)步驟4)對(duì)步驟3)的時(shí)頻分析譜圖進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到群特征參數(shù)tg(f)曲線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于速度隨頻率變化信息的油氣檢測(cè)方法，其特征在 于根據(jù)步驟5)對(duì)步驟4)的群特征參數(shù)tg(f)曲線進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到群速度隨頻率的變 化率i 、群能量隨頻率的變化率；以及群能量梯度屬性GVF。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于速度隨頻率變化信息的油氣檢測(cè)方法，其特征還在 于利用群速度隨頻率的變化率"^ 、群能量隨頻率的變化率^以及群能量梯度屬性GVF 進(jìn)行儲(chǔ)層識(shí)別和油氣檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油地球物理勘探技術(shù)，是一種基于速度隨頻率變化信息的油氣檢測(cè)方法。該方法從疊后地震道集出發(fā)，首先對(duì)目標(biāo)層段各地震道信號(hào)采用數(shù)學(xué)變換進(jìn)行時(shí)頻分析；然后從時(shí)間頻率譜圖中提取各地震道信號(hào)的群特征參數(shù)道集；最后從群特征參數(shù)道集上提取群能量梯度屬性(GVF)進(jìn)行油氣識(shí)別。本發(fā)明提高了油氣層識(shí)別的敏感性和可靠性，降低了常規(guī)方法中的不確定性；顯著提高了油氣與水的區(qū)分能力，對(duì)儲(chǔ)層含油氣性識(shí)別準(zhǔn)確率高。
文檔編號(hào)G01V1/48GK101738637SQ20081022608
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者甘利燈, 裴正林 申請(qǐng)人:北京北方林泰石油科技有限公司;中國(guó)石油集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院