CN102830432B - 一种煤系强地震反射特征掩盖下弱反射储层的识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤系强地震反射特征掩盖下弱反射储层的识别方法，属于地震勘探储层预测领域。所述方法首先分析叠后保幅三维地震数据体，确定薄层谱分解计算范围和整个数据体的谱分解计算范围，利用薄层谱分解计算得到薄层调谐三维数据体；然后通过移动时窗，得到叠后保幅三维地震数据体内的所有采样点的调谐三维数据体；再经过分选生成共频率分量三维数据体或单一频率分量三维数据体；经过比较得到时间-最大振幅频率数据体；最后利用砂体和煤系地层的频率差异识别出煤系强地震反射特征掩盖下的弱反射储层。本发明可以从剖面和时空上直观反映在煤系强振幅反射特征掩盖下弱反射砂岩储层的空间展布趋势。

Description

一种煤系强地震反射特征掩盖下弱反射储层的识别方法

技术领域

本发明属于地震勘探储层预测领域，具体涉及一种煤系强地震反射特征掩盖下弱反射储层的识别方法。

背景技术

谱分解技术是近年来发展起来的一项基于频率谱分解的特色储层描述技术。谱分解技术将地震数据从时间域变换到频率域，可以获得更丰富的地震波场动力学和运动学信息。目前碎屑岩砂岩储层预测常见的频谱分解技术有傅里叶变换、小波变换、最大熵、Amoco公司谱分解技术等。

这些技术的特点如下：傅里叶变换的基函数具有全局性，在时域上无时间分辨特性，在频域上可局部化，但不能刻画时域局部地层的地震反射特征；最大熵谱分解能够获得较好频率分辨率，但受选取时间窗口限制，时间分辨率不高；小波变换使用尺度参数控制，时频窗的宽度随信号自适应变换，高频时时窗自动变窄，低频时时窗自动变宽，但与频率参数不能直接对应，地质含义不够明确，改进后的小波变换可以指定频带数目和频率分布密度，可以提取与目标体的频率响应特性有关的具有地质意义的有效频率信息；Amoco公司谱分解技术是针对目的层的频谱分解技术，考虑了薄层调谐特性，可以反映薄层内频谱特征，目前的应用主要是针对薄目的层计算得到的调谐三维数据体，并用频谱切片的形式显示薄目的层的频率特性。

上述几种频谱分解技术均考虑了频率特征，但各有优缺点。它们频谱分解的结果大多是用切片形式显示的研究目的层的频谱特征。

我国的鄂尔多斯盆地大牛地气田属低孔、低渗、致密型以河道砂体为主的岩性油气藏。气田主要以二叠系的下石盒子组、山西组和石炭系的太原组砂岩储层为主，圈闭的分布受砂体发育程度控制。山西组和太原组煤层发育，煤层与围岩阻抗差异大、地震反射能量强且连续。下石盒子组盒3段主河道砂体为大牛地气田主力产层，砂体较薄且纵横叠置、相变频繁、非均质性强，砂体与围岩波阻抗差异小、反射能量较弱。大牛地气田的强煤系地层反射往往掩盖了位于其上部的盒3段储层-砂体的反射特征。

在碎屑岩地层储层预测中，提取与振幅有关的信息仍然是目前砂体识别比较常用的方法。但由于煤系地层强地震反射特征的干扰和河道砂体弱反射薄储层的复杂多变，使得用常规方法直接对分辨率有限的地震资料进行砂体预测的精度受到限制，无法精细刻画薄含气砂岩储层内部反射特征。频率-振幅响应可以得到比时间-振幅响应更丰富、更精细的振幅信息。

目前普遍采用的频率切片显示方式虽然可以得到目的层在平面上的干涉图像，但还需要解释人员凭经验识别所代表的地质沉积的结构和模式。仅用切片形式的频谱特征反映砂体的空间展布规律不够全面。

薄层谱分解技术以研究地层内部反射特征变化为特长，由单一薄层(代表目的层)计算得到的调谐三维数据体生成的单一频率切片可以代表局部地层横向反射特征变化，但不能反映更大深度范围、更全面的信息。

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，提供一种煤系强地震反射特征掩盖下弱反射储层的识别方法，利用薄层谱分解技术，兼顾薄层调谐特性和不同岩性、物性岩石在“调谐”频率处优势显示不同的特点，在获得共频率分量数据体的基础上，考虑煤系地层与砂岩储层的频率特征差异，突出薄砂体在剖面上的反射特征和展布规律，进而预测砂体的空间展布趋势，提高砂岩储层预测精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种煤系强地震反射特征掩盖下弱反射储层的识别方法，所述方法首先分析叠后保幅三维地震数据体，确定薄层谱分解计算范围和整个数据体的谱分解计算范围，利用薄层谱分解计算得到薄层调谐三维数据体；然后通过移动时窗，得到叠后保幅三维地震数据体内的所有采样点的调谐三维数据体；再经过分选生成共频率分量三维数据体或单一频率分量三维数据体；经过比较得到时间-最大振幅频率数据体；最后利用砂体和煤系地层的频率差异识别出煤系强地震反射特征掩盖下的弱反射储层。

所述方法包括以下步骤：

(1)分析叠后保幅三维地震数据体

对叠后保幅三维地震数据体进行频谱分析，了解砂体和煤层频谱特征，确定薄层谱分解计算范围和整个数据体的计算范围；

(2)单一薄层谱分解计算

按步骤(1)确定的薄层谱分解计算范围从叠后保幅三维地震数据体中提取薄层数据，进行谱分解计算，得到薄层调谐三维数据体；

(3)整个数据体谱分解计算；

通过逐点移动时窗，对叠后保幅三维地震数据体内的每一个采样点重复步骤(2)，经过计算得到所有采样点相应的薄层调谐三维数据体；

(4)分选成一组共频率分量数据体

对步骤(3)得到的所有采样点的薄层调谐三维数据体进行分选，形成一组共频率分量时间-振幅数据体，同时也可分选生成单一频率分量的时间-振幅切片和剖面；

(5)提取最大振幅频率数据体

对步骤(4)得到的计算结果进行比较，提取时间-最大振幅频率数据体；生成时间-最大振幅频率数据体剖面和切片；

(6)用剖面或切片显示步骤(5)的结果，突出显示强振幅反射特征掩盖下的砂岩储层空间展布特征，进行砂体空间展布预测；其中，薄砂层主频在40Hz左右，煤系地层主频在20Hz左右。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明得到多个共频率分量数据体，可以显示单频率振幅剖面；

(2)本发明提取的时间-最大振幅频率数据体可以从剖面和空间上直观反映在煤系强振幅反射特征掩盖下弱反射砂岩储层的空间展布趋势；

(3)本发明为碎屑岩地层薄储层识别与预测提供了一种直观、实用的方法。

附图说明

图1是本发明方法所使用的薄层谱成像的原理示意图。

图2是本发明方法的实施步骤框图。

图3-1是本发明实施例中的原始剖面。

图3-2是本发明实施例中使用本发明方法获得的20Hz振幅剖面，其中深色强振幅区域为煤系地层反射特征。

图3-3是本发明实施例中使用本发明方法获得的的40Hz振幅剖面，其中深色强振幅区域为煤系地层反射特征。

图3-4是本发明实施例中使用本发明方法获得的最大振幅频率剖面，其中深色背景为低频率，浅色为中高频率，白色为40Hz频率，白色体反映砂体展布趋势。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

(1)基本原理

薄层谱分解技术是基于离散富氏变换的地震数据体时频转换的技术。

离散傅氏变换公式为：

$X_m=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_n{e}^{-\mathrm{inm}\frac{2\mathrm{\π}}{N}};m,n=\mathrm{0,1},...,N-1$

其中x_n为有限离散地震信号，X_m为其频谱，N为采样点数。

X_m可以写成含实部与虚部的表达式：

X_m＝U_m+iV_m

则振幅谱A_m表示为：

$A_m={({U^2}_m+{V^2}_m)}^{\frac{1}{2}}$

频率表示为：

$f_m=\frac{m}{\mathrm{N\Δ}}$

其中，Δ为采样率，m为频点数，N为采样点数。

薄层谱分解技术的理论基础是薄层反射系统可产生复杂的调谐反射(如附图1所示)。薄地层反射在频率域中唯一特征表达可指示时间厚度变化。薄层谱分解计算得到薄层调谐三维数据体。由薄层调谐反射得到的振幅谱可确定构成反射的单个地层的声波特性之间的关系，振幅谱通过谱陷频曲线确定薄地层变化情况。谱陷频曲线与局部岩体(如局部地质、流体、沉积学等)的变化有关。振幅谱陷频特性反映薄层时间厚度变化，复杂岩层内陷频谱变化可以揭示薄地层内部岩性横向分布特征。

基于薄层的调谐三维数据体确定后，可以通过移动时窗得到整个计算数据体的调谐三维数据体，再经过选排生成共频率分量数据体和单一频率分量数据体。

由于煤层和非煤层砂体的优势频率不同，且都属于薄层，可直接用薄层谱分解技术得到的不同频率振幅响应特征来区分。在煤系地层共存的情况下，即使得到单一频率剖面，但单一频率剖面上突出显示的仍然是煤系地层特征，弱反射砂岩特征得不到很好体现(如附图3-2和附图3-3所示)。利用砂体和煤系地层的频率差异可以使煤系地层强振幅掩盖下的弱反射砂体特征得到展现(如附图3-4所示)。

(2)本发明方法的步骤

本发明方法的实现流程如附图2所示，具体如下：

(1)分析叠后保幅三维地震数据体

对叠后保幅三维地震数据体进行频谱分析，了解砂体和煤层频谱特征，确定薄层谱分解计算范围和整个数据体的谱分解计算范围；

(2)单一薄层谱分解计算

按步骤(1)确定的薄层谱分解计算范围从叠后保幅三维地震数据体中提取薄层数据，进行谱分解计算，得到薄层调谐三维数据体；

(3)整个数据体谱分解计算；

通过逐点移动时窗，对叠后保幅三维地震数据体内的每一个采样点重复步骤(2)，经过计算得到所有采样点相应的薄层调谐三维数据体；

(4)分选成一组共频率分量数据体

对步骤(3)得到的所有采样点的薄层调谐三维数据体进行分选，形成一组共频率分量时间-振幅数据体，同时也可分选生成单一频率分量的时间-振幅切片和剖面；

(5)提取最大振幅频率数据体

对步骤(4)得到的计算结果进行比较，提取时间-最大振幅频率数据体；生成时间-最大振幅频率数据体剖面和切片；

(6)用剖面或切片显示步骤(5)的结果，突出显示强振幅反射特征掩盖下的砂岩储层空间展布特征，进行砂体空间展布预测；其中，薄砂层主频在40Hz左右，煤系地层主频在20Hz左右。

附图3-1是一条叠后保幅地震剖面，剖面上强振幅反射特征是山西组和太原组煤系地层所在层位的反映(见附图3-1中的煤系地层B)，该煤系地层B上方盒2+3段主河道砂体为该区主力产层(见附图3-1中的储层A)，该砂体附图3-1上储层A特征不明显。

附图3-2和附图3-3分别为20Hz和40Hz振幅剖面上，强地震反射特征仍集中在煤系地层(见附图3-2和附图3-3中的煤系地层B)，储层A的特征不明显。

附图3-4上储层A的特征明显，储层A的横向延伸范围和相对厚度也清晰可见，实际钻井证实储层A的D处砂体厚于E处砂体，D处获得高产气，E处获得较高产气。C层为盒1段超薄砂体(在附图3-1～附图3-3上不明显)，C层在E处砂体富集程度好于D处。

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)

1.一种煤系强地震反射特征掩盖下弱反射储层的识别方法，其特征在于：所述方法首先分析叠后保幅三维地震数据体，确定薄层谱分解计算范围和整个数据体的谱分解计算范围，利用薄层谱分解计算得到薄层调谐三维数据体；然后通过移动时窗，得到叠后保幅三维地震数据体内的所有采样点的调谐三维数据体；再经过分选生成共频率分量三维数据体或单一频率分量三维数据体；经过比较得到时间-最大振幅频率数据体；最后利用砂体和煤系地层的频率差异识别出煤系强地震反射特征掩盖下的弱反射储层；

所述方法包括以下步骤：

(1)分析叠后保幅三维地震数据体

对叠后保幅三维地震数据体进行频谱分析，了解砂体和煤层频谱特征，确定薄层谱分解计算范围和整个数据体的谱分解计算范围；

(2)单一薄层谱分解计算

按步骤(1)确定的薄层谱分解计算范围从叠后保幅三维地震数据体中提取薄层数据，进行谱分解计算，得到薄层调谐三维数据体；

(3)整个数据体谱分解计算；

通过逐点移动时窗，对叠后保幅三维地震数据体内的每一个采样点重复步骤(2)，经过计算得到所有采样点相应的薄层调谐三维数据体；

(4)分选成一组共频率分量数据体

对步骤(3)得到的所有采样点的薄层调谐三维数据体进行分选，形成一组共频率分量时间-振幅数据体，同时也可分选生成单一频率分量的时间-振幅切片和剖面；

(5)提取最大振幅频率数据体

对步骤(4)得到的计算结果进行比较，提取时间-最大振幅频率数据体；生成时间-最大振幅频率数据体剖面和切片；

(6)用剖面或切片显示步骤(5)的结果，突出显示强振幅反射特征掩盖下的砂岩储层空间展布特征，进行砂体空间展布预测；其中，薄砂层主频在40Hz左右，煤系地层主频在20Hz左右。