瞬时子波吸收分析技术的应用——以中国近海天然气检测为例

基于地震波在通过含气地层时高频成分衰减剧烈这一性质,通过分析高频成分的频谱可以对储层含气性进行检测。常规吸收分析技术是在地震道上分时窗直接进行频谱分析,分析结果受反射系数的影响较大,难以区分强振幅异常是由地层含气引起还是由高阻岩性引起。基于地震资料相对保幅处理的瞬时子波吸收分析技术,能在复赛谱中实现地震子波和反射系数的分离,排除了反射系数的影响,使分析精度得到很大提高。将该技术应用于中国近海多个海域的天然气检测,其结果与钻探结果相吻合。依据分析结果,进行了有利勘探区预测。     

应用组稀疏正则化反演的高分辨率自适应Gabor时频分析方法

地震信号频率成分随时间的变化规律(时频特性)对油气检测具有重要意义,且Gabor变换作为最简便的时频分析技术在地震资料解释中得到了广泛应用。然而常规Gabor变换所得时频谱的时间分辨率低,相邻反射子波频谱信息混叠严重,不利于开展高分辨率地震资料解释。为了提高Gabor时频谱的时间分辨率,首先基于Gabor反变换的定义将Gabor时频谱的计算归结为求解反演问题; 然后以相同时刻频谱分入同一组的策略加入组稀疏正则化约束项; 最终利用投影快速软阈值迭代算法实现上述目标函数求解并获得Gabor时频谱。同时,还给出一种利用地震信号瞬时质心频率自适应地构造Gabor时频分析所需高斯窗函数的方法。理论信号实验及实际数据应用表明,该方法可在时间方向上对Gabor时频谱的能量团进行显著压缩,低频端和高频端的时间分辨率获得同步提高,进而在低频和高频剖面上同时清晰揭示薄储层顶、底界面,便于精细对比解释。     

多子波分解与重构中子波的优选

在地震信号的多子波分解与重构中,子波类型与子波分辨率的选择是十分重要的。针对这一问题,首先计算了复数Paul子波和复数Morlet子波的时频谱,并讨论了频率域内子波宽度控制参数对频率域分辨率的影响;然后应用匹配追踪算法对实际地震数据进行多子波分解与重构,从理论上确定了控制复数Paul子波和复数Morlet子波频率域分辨率的最佳子波宽度,对两种子波分解重构地震剖面的差异性进行了对比分析。理论和实际计算结果表明:复数Paul子波与复数Morlet子波的分辨率和频谱能量分布有所不同,在实际应用中需针对不同的研究目的选择不同类型的子波。基于复数Paul子波的重构剖面保留了更多的低频能量,适用于反射同相轴连续的地下构造研究;基于复数Morlet子波的重构剖面高、低频频谱差异大,更适用于地震波吸收衰减研究。     

基于子波分解的含气性识别技术在CC地区浅层气藏勘探中的应用

利用子波分解技术将常规地震数据道分解成不同频率子波的集合,并以此为基础开展基于频谱异常的储层含气性检测。CC地区目的层--沙溪庙组以一套河流-三角洲沉积为主,砂体单层厚度不大,多在20 m左右,且同一河道的不同位置以及相同位置的不同河道,其储层含气性迥异。基于传统地震数据的频谱分析由于受其分析时窗限制,其抗噪性和稳定性差,难以准确识别其含气性。为了能准确预测该地区不同期次,不同位置河道砂体的含气性,将基于子波分解的含气性识别技术加以应用,通过分析其得到的频谱异常发现,该地区含气河道砂岩具有明显的“低频共振,高频吸收衰减”特征,利用该特征不但能清晰区分当前高产井与干井,而且成为后期井位部署的主要依据。     

利用储层的频谱吸收特性识别油气藏

窗函数能量归一化的改进广义S变换能在保持时间分辨率不降低的前提下,提高频率域分辨率。本文基于改进广义S变换,通过黏弹性介质波动方程正演模拟,研究黏弹性介质储层的频谱吸收特性。地震波穿过含油气储层时,高频能量相对于低频能量衰减更强,其频谱特征为低频能量相对增加、高频能量相对衰减,因此储层的频谱吸收特性能很好地指示储层的油气富集程度。理论模型和实际井旁地震道的频谱分析结果验证了应用频谱吸收特性检测储层含油气性的有效性和可行性。     

基于宽带B样条子波的匹配追踪时频分解

本文利用四参数宽带B样条子波的高分辨性和子波参数调节的灵活性,结合常规匹配追踪算法,实现了高精度的地震道自适应时频分解。应用理论模型,讨论了该方法的正确性和有效性,并与真实谱和Morlet小波匹配追踪做了对比,结果表明该算法计算的时频谱分辨率较高、时频定位性好。实际地震资料的应用效果表明,该方法计算的低频瞬时能量谱剖面可以较好地反映储层的非均质性,能够显现储层内部的细节信息,取得了良好的时频分解效果。     

基于局部频率约束的动态匹配追踪强反射识别与分离方法

当目标储层上、下存在高阻层时,在地震剖面上形成的强反射会屏蔽目标储层有效反射信息。为此,提出了基于局部频率约束的动态匹配追踪强反射识别与分离方法。考虑到瞬时频率计算结果存在"负频率"现象,故引进局部频率计算模式用于约束动态匹配追踪算法最优原子的搜索范围,该算法计算结果合理,可以确定最佳匹配强反射的地震子波。利用强反射位置处的局部频率和瞬时相位作为先验信息,构建动态反射特征波形库,以此搜索最佳匹配强反射子波;通过单道测试确定强反射压制系数,以保证剥离强反射后的均衡能量与背景能量一致,有助于拾取目标储层的反射信息,最终实现储层的精细描述。通过构建含高阻层的模型数据验证了基于局部频率约束的动态匹配追踪强反射识别和分离方法的可行性,并将该方法应用于实际地震数据,削弱了强反射干扰影响,突显了弱反射信息。     

瞬时子波吸收分析技术在复杂地区的应用—以吐哈盆地鄯勒地区为例

由于储层孔隙中充满了气体，地震波高频能量将会很快衰减(气体介质纵波衰减速度相当快)，因此，地震波传播过程中高频能量衰减规律可应用于储层含气性检测。为了确保提取地震信息的准确性，首先对地震资料进行高分辨率、高信噪比和高保真处理，并在此基础上进行了基于子波能量的吸收分析，求取能时变、空变地震子波，再求取瞬时子波能量衰减的垂向分布规律，消除强反射的干扰，以便在叠后资料中准确分析出含气储层的吸收异常。指出吐哈盆地鄯勒地区E_sh气储层为砂砾岩，J^₂x²油储层之下发育多套特殊地层—煤层，这些层位在地震剖面上均表现为强反射，在瞬时子波吸收剖面上表现为强吸收，这样储层含油气引起的强吸收与煤层的强吸收混在了一起，但由于受油气引起的强吸收的影响，煤层的强吸收在含油气段发生了一定的变化，使得含气层、含油层和含煤层的强吸收仍存在差异，例如E_sh层含气部位强吸收存在时窗往上漂移，位置高于砂砾岩地层的地震同相轴，J₂x²油层的强吸收较煤层的强吸收弱，故可以通过这种差异来识别油气层。     

地震波频谱衰减检测天然气技术应用研究

 由于地层含油气后对高频成分吸收增强、吸收系数增大，这为利用吸收系数预测油气及含油气范围提供了理论依据。实验表明，地层对地震波的吸收作用主要取决于岩石骨架的弹性性质、岩石的孔隙率及孔隙中含流体成分等，因此沿反射层位计算地震波的吸收性质及其横向变化可以用来预测岩性和含油气性。文中利用基于模型的参量法来估算地震波频谱，其优势在于即使在小时窗也可以提取到准确的地震波频谱。具体方法包括以下步骤：①利用目的层顶面的地震追踪层位拾取目的层地震相位；②沿目的层上、下各开一个等大的时窗分别计算信号谱和子波谱；③求取上、下时窗的子波对数谱的绝对值比值，得到目的层含气影响所造成的频率吸收衰减谱。文中分别计算了研究区目的层上、下两个时窗内的地震频率信号谱及其各自的子波同态（Cepstral）谱，还比较了在经过两时窗所夹持的目的层后子波同态谱在有效频段内的吸收程度，认为在高频段的衰减主要由地层中含有天然气所致。     

基于地震子波衰减谱的碳酸盐岩烃类检测方法

针对碳酸盐岩储层,根据含油气地层对地震波高频成分吸收增强、吸收系数增大的原理,提出了基于地震子波衰减谱的烃类检测技术。该技术在对地震资料进行去噪的基础上,应用复倒谱匹配法分别求取目的层上、下沿层时窗内的地震子波谱,进而求取上下时窗地震子波衰减谱。通过衰减谱进行碳酸盐岩储层烃类检测。在Y2井区碳酸盐岩储层的实际应用中,与基于目的层的烃类检测技术相比较,该技术敏感性较高,能够有效地预测碳酸盐岩储层的油气分布,对井位部署和油气增储上产具有指导作用。     

基于非线性变时窗相干算法的不连续性检测方法

为了提高相干体技术刻画地震数据体中地层细微不连续性特征的精度,提出了一种基于非线性变时窗的相干算法。与基于本征结构的相干体技术C3相比,该方法包括三项关键技术:1利用时频分析方法计算的瞬时中心频率自适应地确定相干体属性的时窗长度;2应用Kendall秩相关分析代替Pearson相关分析构建用于计算相干属性的正定矩阵;3采用信息散度作为分析点相干度量。实际资料应用结果表明:此法计算的相干体属性不仅压制了沿同相轴分布的低相干条带假同相轴,取得了较好的地层细微不连续性检测效果,而且计算效率得到显著的提高。     

基于频谱分析的时变子波反褶积

地层的吸收作用会引起的震子波的变性。在假定子波为非时变的情况下，用脉冲反褶积对整个地震道进行处理得出的剖面出现浅层频率高、深层频率低的现象。Ｂｕｒｇ反褶虽然采用滑动时窗的方法可适用于子波的变性，但由于受Ｌｅｖｉｎｓｏｎ关系的约束仍摆脱不了Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩阵的性质，为此我们提出了基于频谱分析的时变子波反褶积。该方法可很好解决子波的时变问题并与地震子波相位无关。理论分析和实践表明，该方法是一种有效且     

地震频谱衰减属性在松辽盆地南部深层火山岩气藏预测中的应用

松辽盆地南部深层火山岩气藏具有岩性复杂、非均质性强的特点。受地震资料分辨率和信噪比的限制,采用地震振幅属性和地震相分析等技术手段预测含气性的效果较差。地震频谱衰减属性可以反映地层的吸收性质、岩相和含气性,利用含气层段对地震波高频能量吸收强的特点,可以较好地预测含气层段。采用最大熵谱算法计算储层的谱率,预测低谱率部分可能含气;同时,采用该算法计算储层上、下一定时窗内地层频谱的比值,获得频谱衰减剖面,预测高频衰减强烈层段为含气层。这2种预测方法相互结合可以有效降低含气预测的多解性。实际应用也证明用地震频谱衰减属性预测含气性是行之有效的。     

歧口凹陷古近系超深气藏烃类检测方法

近几年来,歧口凹陷古近系超深层天然气勘探呈可喜态势。然而,目前还没有针对该地区超深层天然气藏的地震响应总结和与之相匹配的天然气检测技术研究,制约了超深层天然气勘探的进程。为满足扩大勘探的要求,根据超深气藏在频率域所表现的“低频共振,高频衰减”的典型响应特点,对比研究不同的频谱分解方法。同时,根据研究区超深层天然气储层发育特点,应用瞬时子波吸收技术及振幅频率比属性等方法来预测含气层段和边界。结果表明：频谱分解方法是检测含气异常的基础,通过选择时间大小约2倍于地震记录子波两波谷间平均距离的Hanning时间窗函数,进行短时傅氏变换。该方法适用于检测含气储层低频异常,并可获得较高的时频分辨率。烃类检测方法应用结果与新近部署探井的超深层气藏分布吻合,证明了该套方法预测厚含气储层的有效性,为歧口凹陷深层天然气的扩大勘探提供了有力的技术保障。     

基于高分辨率反演谱分解的储层流体流度计算方法研究

反射地震数据中的低频信息包含了与储层及流体有关的丰富信息,从地震数据中提取储层流体流度属性可以为利用地震低频信息进行储层预测和流体识别提供一种新的途径。为此,研究并提出了基于高分辨率稀疏反演谱分解的储层流体流度计算方法。首先基于Biot孔隙介质依赖频率的反射系数低频渐近分析理论,推导出了储层流体流度属性的计算表达式;然后利用地震数据低频段优势频率的瞬时谱振幅代替相应频率处的反射系数,给出了储层流体流度属性的直接近似计算方法,其中关于瞬时谱的计算采用了基于交替方向算法的高分辨率稀疏反演谱分解方法,该方法相对于常规谱分解方法具有更高的时间分辨率和频率分辨率。陆上和海上二维叠后地震资料的试处理结果表明,基于高分辨率稀疏反演谱分解的储层流体流度计算方法得到的储层流体流度属性剖面分辨率非常高,对于含油气储层显示了良好的成像能力,降低了储层流体识别的多解性和不确定性。     

基于广义S变换的低频瞬时能量谱油气检测技术

讨论了S变换的优良性质,并对S变换作了进一步推广。将从地震资料中提取的地震子波代替S变换中的基本小波,实现了应用在地震资料中的广义S变换。通过对原始地震数据做广义S变换,得到了S域中单频率段的复地震道;由单频率段的复地震道进一步求取瞬时属性,得到了广义“三瞬”,即广义瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位(也称单频段的瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位)。当储层中含有流体或气体时,会引起地震波能量和频率的变化,表现为高频段能量的衰减和低频段能量的增强,故利用基于广义S变换的低频瞬时能量谱可进行油气检测。     

应用黏弹性波动方程模拟地震低频阴影

以地震频谱分解为基础的低频阴影提取技术是一项有效的烃类检测方法,但是对于低频阴影的产生机理一直缺少明确的解释。本文通过建立含流体饱和介质的等效地质模型,采用黏弹性波动方程进行正演模拟,对得到的合成地震记录进行频谱分解,探讨低频阴影现象的产生机制。在低频(如15Hz)瞬时频谱剖面中,含油气储层下方表现为强能量团;当频率增加到55Hz以上时,含油气储层下方的能量则比低频瞬时剖面中对应位置的能量要弱得多,这就是典型的低频阴影现象。对低频阴影形成条件的分析结果表明,对于具有低Q值(QP小于90,QS小于70)且达到一定厚度(厚度大于半个地震波长)的储层,低频阴影现象明显,出现在储层下方最先存在波阻抗差异的地层界面处。     

地震分频技术在羊三木潜山储层预测中的应用

以羊三木潜山储层为预测对象,在论述地震分频技术原理和技术特点基础上,说明了采用长短时窗相结合的频谱分解算法,既利于准确刻画薄层,又可保证信号真实性。通过结合前期的地质资料,应用基于长短时窗相结合频谱分解算法的地震分频技术,分析了羊三木潜山储层不同时期的沉积相类型,对不同类型的单频地震响应赋予了更详实的地质意义,更加便于进行识别储层。     

广义 S 变换及其在储集层频谱成像中的应用

将从地震资料中提取的地震子波代替 S 变换中的基本小波,实现了应用在地震资料中的广义 S 变换。通过对理论薄层模型的试验得出,基于广义 S 变换的频谱可将大于 λ/8 的薄层检测出来,证明了广义 S 变换具有高定位的时频谱,而且广义 S 变换具有自适应时频窗,输入长度不受时窗的限制等优点,克服了离散傅立叶变换时窗的局限性,因此在傅氏变换频谱分解的基础上实现了基于广义 S 变换的储集层频谱成像技术,并与傅氏变换频谱分解结果作了对比,取得了良好的效果,成功地应用在了印尼、塔里木、准噶尔等多个地区。     

基于调谐频率与分频处理的高分辨率反演技术

讨论了基于调谐频率与分频处理的高分辨率反演技术，给出了方法的基本原理，即利用地震数据的调谐频率和分频处理分析，半定量地确定储层厚度，并将其作为地震反演的约束条件。方法的实现过程是：通过层状地质模型的地震正演模拟，建立不同主频子波时地层厚度与调谐频率的关系；利用地震资料时-频分析技术，实现地震资料分频处理；利用合成地震记录标定地震子波主频；利用分频处理结果，借助于调谐频率分析与调谐振幅分析，给出地震反演约束条件；利用反演算法消除地震子波影响，提高和拓展地震资料的频带范围，实现储层的高分辨率成像。普光地区的应用实例表明，调谐频率与分频处理的高分辨率反演方法无需对储层空间变化规律进行假设，适用于强非均质碳酸盐岩储层的高分辨率成像。