一种利用叠后地震数据进行油气检测的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用叠后地震数据进行油气检测的方法，本发明通过井旁地震道目的层段频谱分析确定滑动时窗参数；以加权平均频率划分频谱的高低频部分，采用反向频率加权的方法求取低频部分频谱能量；利用频谱的低频部分能量与高频部分能量的比值，获得能量系数；以能量系数和加权频率构建地震波衰减因子，用以指示地层含油气的概率；获得工区地震波衰减因子数据体，识别工区内有利含油气目标区。本发明能够充分提取和利用地震数据频谱中低频增强、高频衰减的信息,有利于突出油气层的存在，增强了对油气层的识别能力，提高了油气检测的灵敏度。
【专利说明】一种利用叠后地震数据进行油气检测的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用叠后地震数据进行油气检测的方法，属于地震勘探储层油气 预测【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 叠后地震数据除了携带与地下地质构造形态有关的运动学信息（如反射面形态、 旅行时等）之外，还包含了与地下岩层性质有关的大量动力学信息。随着地震勘探的主要 对象转向岩性油气藏领域，人们期望通过叠后地震数据的振幅、频率等属性获取目的层段 岩性和含油气性的信息。
[0003] 二十世纪六、七十年代，出现了依据地震振幅特征的油气检测技术，该类技术主要 应用于较新沉积的地层中油气藏的预测。勘探实践表明，在那些古老的、埋藏较深的油气藏 中，油气藏的地震反射振幅特征不明显，油气检测结果具有多解性。
[0004] 除了利用地震资料的振幅信息外，人们更多地尝试利用地震资料中携带的频率信 息进行直接油气检测，出现了瞬时频率、吸收系数、衰减梯度、频谱比等方法，在特定条件下 取得了一定的效果。近年来通过采用小波变换、S变换等信号分析技术，增加了时频分析的 分辨率，并被用于频谱参数的计算和含油气检测。经过多年的研究和发展，相继出现了多种 油气检测方法，但由于地下实际地质条件的复杂性，每种方法都有一定的局限性。概括来 说，当前利用频率信息检测油气的方法主要存在以下问题：
[0005] (1)针对单个地震采样点或者很薄层段采取的局部频谱信号分析方法，难以克服 反射系数对频谱的影响，油气检测可靠性低。申请号为200910236634. 6的发明公开了一种 油气预测方法，该方法利用小波函数良好的时间域和频率域局部变化特性，根据计算出的 多个纵波信号的主频和/或品质因子预测油气分布的有利区域。由于该方法提取的频率信 息受地层结构本身的影响较大，导致油气检测可靠性较差，不能准确反映油气的存在与否。
[0006] (2)申请号201010227065. 1公开了一种利用地震数据瞬时频率属性进行油气检 测的方法，通过采用广义S变换得到地震数据每个样点的时频谱，然后以时频谱中总能量 的15%和35%分别为计算低频段吸收衰减梯度的起始频率和终止频率，对起始频率和终 止频率间的时频谱取自然对数后利用最小二乘法进行拟合，得到该样点的低频段吸收衰 减梯度，低频段吸收衰减梯度强的位置对应含油气有利区域。大量的岩石物理实验和油气 地震勘探实践（Dilay，Eastwood，1995 ;高建虎，雍学善，2004 ;张景业，贺振华等，2010 ;仲 伟军，陈军等，2012)表明，含气层地震数据在频率变化上表现为"高频衰减、低频增加"。这 种通过求取低频衰减梯度的油气检测方法，与实际的油气藏地震响应特征不一致，导致油 气检测方法适应性差。
[0007] (3)地震数据频谱衰减梯度类油气检测方法，易受地层结构本身影响，油气检测稳 定性差。地震数据频谱包含了地层结构信息和地震子波信息，是地下地层反射系数和地震 子波共同作用的结果。在计算时窗较小时，频谱受反射系数的影响较大，不易获得真实的地 震波衰减参数；在计算时窗较大时，频谱形态不规则，衰减梯度的计算稳定性差。
[0008] (4)利用频谱高、低频能量比的油气检测方法，反映油气层的灵敏度低。该方法以 频率振幅谱中峰值振幅对应的频率（主频）为界，在有效频带范围内把主频以下的低频部 分能量去除主频以上的高频部分能量，即获得高、低频能量比。该方法较好表征了地震数据 高、低频能量的分布与组成。但实际上，由于油气的存在会引起低频段部分能量增强，而对 于高频段而言，频率越高衰减程度越大。以主频为界进行高、低频段能量比的油气检测方 法，因在常规低频段能量求取中包括的范围通常较大，包含了更多的对油气存在反映不敏 感的信息在内，因而，这类油气检测方法灵敏度低。
【发明内容】
[0009] 本发明旨在克服上述现有油气检测方法存在的可靠性低、适应性差、稳定性不足 等问题，提出一种利用叠后地震数据的油气检测方法。
[0010] 为实现上述目的，本发明采用技术方案是通过频率反向加权求取低频部分能量获 得新的能量系数，并以新的能量系数和加权频率构建地震波衰减因子，突出对地震频谱 数据中低频增强和高频衰减信息的提取和利用，提高利用叠后地震数据进行油气检测的能 力，包括以下步骤：
[0011] 1、数据准备：获取工区的地震叠后纯波数据、工区内各井位的坐标及各井目的层 段含油气层厚度和解释的目的层顶、底时间数据；
[0012] 2、确定地震数据的分析时间范围和滑动时窗长度：
[0013] 2. 1根据工区解释的目的层顶、底时间数据，以保证覆盖目的层范围为原则确定 地震叠后纯波数据的分析时间范围；
[0014] 2. 2根据各井位坐标在地震叠后纯波数据中抽取该井位的井旁地震道，采用不同 滑动时窗长度，利用短时窗傅立叶变换方法获得该井旁地震道目的层段的每个时间采样点 的频谱，通过分析不同滑动时窗长度对该井旁地震道目的层段频谱的特征及其对油气层的 表征确定滑动时窗长度；
[0015] 3、对工区地震叠后纯波数据提取能量系数，构建地震波衰减因子，获得衰减因子 数据体，分析、识别工区内有利含油气目标区：
[0016] 3. 1针对地震叠后纯波数据的每一地震道，在步骤2. 1中确定的分析时间范围内 对每一时间采样点以步骤2. 2中确定的滑动时窗长度做短时窗傅立叶变换，获得该时间采 样点的频谱，确定加权平均频率和有效频带的低频端和高频端；
[0017] 3. 2以步骤3. 1中确定的加权平均频率为分界点，把该时间采样点的频谱划分为 低频和高频两个部分，把频谱的低频部分以频率反向加权的形式求和，获得频谱的低频部 分能量；把频谱的高频部分求和，获得频谱的高频部分能量；
[0018] 其中，低频端到加权平均频率的范围为低频部分，加权平均频率到高频端的范围 为高频部分；
[0019] 3. 3利用步骤3. 2获取的低频部分能量与高频部分能量的比值，获得该时间采样 点的能量系数，并通过该时间采样点的能量系数和步骤3. 1确定的加权平均频率，构建该 时间采样点的地震波衰减因子；
[0020] 3. 4重复上述步骤3. 1-3. 3,获得工区地震叠后纯波数据每一道在步骤2. 1确定 分析时间范围内每一时间采样点的地震波衰减因子，得到工区地震波衰减因子数据体；
[0021] 3. 5对上述步骤3. 4获得的工区地震波衰减因子数据体，根据其数值的大小，分 析、识别工区内有利含油气目标区。
[0022] 本发明的有益效果是：本发明通过采用频率反向加权方法求取频谱低频部分能量 而获得新的能量系数，并通过由新的能量系数和加权平均频率构建地震波衰减因子的方 法获得工区地震波衰减因子数据体，能够充分提取和利用地震数据频谱中"低频增强、高频 衰减"的信息，有利于突出油气层的存在，增强了对油气层的识别能力，提高了油气检测的 灵敏度。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本发明流程框图；
[0024] 图2为中国渤海湾盆地东濮凹陷濮138工区过pl38-7井的三维地震纯波数据剖 面图；
[0025] 图3为确定分析时间范围的方法示意图；
[0026] 图4为中国渤海湾盆地东濮凹陷濮138工区pl38-7井旁地震道不同滑动时窗长 度的时频谱；
[0027] 图5为频谱主要参数定义的示意图；
[0028] 图6为渤海湾盆地东濮凹陷濮138工区过pl38-7井地震波衰减因子剖面图；
[0029] 图7为渤海湾盆地东濮凹陷濮138工区Es3z2层含油气性预测平面图；
[0030] 图8为渤海湾盆地东濮凹陷濮138工区Es3z3层含油气性预测平面图。
【具体实施方式】
[0031] 下面以中国渤海湾盆地东濮凹陷濮138工区的含油气检测为例，并结合附图对本 发明详述。由图1可知，本发明包括以下步骤：
[0032] 1、数据准备：获取工区的地震叠后纯波数据、工区内各井位的坐标及各井目的层 段含油气层厚度和解释的目的层顶、底时间数据，图2显示了一个标有pl38-7井位置及 Es3zl、Es3z2、Es3z3、Es3z4层底界面层位的地震剖面图，叠后地震纯波数据时间采样率是 2ms，时间采样点数2000 ;表1显示了 pl38-2、pl38-3和pl38-7井Es3z2和Es3z3层的含 油气厚度数据。
[0033] 表1中国渤海湾盆地东濮凹陷濮138工区部分井油层厚度统计表
【权利要求】
1. 一种利用叠后地震数据进行油气检测的方法，其特征是包括以下步骤： (1) 数据准备：获取工区的地震叠加纯波数据、工区内各井位的坐标及各井目的层段 含油气层厚度和解释的目的层顶、底时间数据； (2) 确定地震数据待分析时间范围和滑动时窗长度； (3) 对工区地震叠后纯波数据提取能量系数，构建地震波衰减因子，获得衰减因子数 据体： 针对地震叠后纯波数据的每一地震道，在步骤（2)中确定的分析时间范围内对每一时 间采样点以步骤（2)中确定的滑动时窗长度做短时窗傅立叶变换，获得该时间采样点的频 谱，确定加权平均频率和有效频带的低频端和高频端； 以上述步骤确定的加权平均频率为分界点，把该时间采样点的频谱划分为低频和高频 两个部分，把频谱的低频部分以频率反向加权的形式求和，获得频谱的低频部分能量；把频 谱的高频部分求和，获得频谱的高频部分能量； 利用上述步骤获取的低频部分能量与高频部分能量的比值，获得该时间采样点的能量 系数，并通过该时间采样点的能量系数和上述步骤确定的加权平均频率，构建该时间采样 点的地震波衰减因子； (4) 重复上述步骤（3)，获得工区地震叠后纯波数据每一道在步骤（2)确定分析时间范 围内每一时间采样点的地震波衰减因子，得到工区地震波衰减因子数据体，根据工区地震 波衰减因子数据体数值的大小，分析、识别工区内有利含油气目标区。
2. 根据权利要求1所述的一种利用叠后地震数据进行油气检测的方法，其特征是：步 骤（2)的确定滑动时窗长度包括以下步骤： (2. 1)根据井位坐标在工区地震叠后纯波数据中抽取井旁地震道x(i)，i为所抽取井 旁地震道时间采样点的序号； (2.2)以不同滑动时窗长度，利用傅立叶变换方法获得地震道x(i)的目的层段每个时 间采样点的频谱A (i，f)，即 A(i, f) < - > FFT(x; (i)) 其中，i为时间采样点的序号，f?为频率采样点的序号，x'⑴是地震道x(i)加海明 窗的结果，即
其中，j为海明窗函数的时间采样点序号，N为滑动时窗长度的样点数，为圆周率； (2. 3)分析不同时窗长度对频率域振幅谱形态及其对油气层反映的能力，确定滑动时 窗长度。
3. 根据权利要求1或2所述的一种利用叠后地震数据进行油气检测的方法，其特征是： 对工区地震叠后纯波数据提取能量系数，构建地震波衰减因子，获得衰减因子数据体，包 括以下步骤： (3. 1)针对地震叠后纯波数据的每一地震道，在确定的分析时间范围内对每一时间采 样点以确定的滑动时窗长度做短时窗傅立叶变换，获得该时间采样点的频谱A(i，f)，其中， i为时间采样点的序号，f为频率采样点的序号，由A(i, f)中最大振幅的1/20为下限确定 有效频带的低频端4和高频端fH，加权平均频率fw通过如下方法确定
(3.2) 以上述步骤（3.1)中确定的加权平均频率为分界点，把该时间采样点的频谱划 分为低频和高频两个部分，把频谱的低频部分以频率反向加权的形式求和，获得频谱的低 频部分能量4
把频谱的高频部分求和，获得频谱的高频部分能量Eh
(3.3) 利用步骤（3.2)获取的低频部分能量与高频部分能量的比值，获得该时间采样 点的能量系数C (i)，
通过该时间采样点的能量系数和上述步骤（一）确定的加权平均频率，构建该时间采 样点的地震波衰减因子Q (i)
其中，b为常数,此处取值为1 ; (3.4) 重复上述步骤（3. 1)-(3.3)，获得工区地震叠后纯波数据每一道在分析时间范 围内每一时间采样点的地震波衰减因子，得到工区地震波衰减因子数据体； (3.5) 对上述步骤（3.4)获得的工区地震波衰减因子数据体，根据其数值的大小，分 析、识别工区内有利含油气目标区。
【文档编号】G01V1/28GK104360382SQ201410602565
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】秦广胜, 蔡其新, 姜贻伟, 苏云, 张红霖, 晋达, 汪露露, 常正时 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司中原油田分公司物探研究院
文档序号 :
【 6246348 】
技术研发人员：秦广胜,蔡其新,姜贻伟,苏云,张红霖,晋达,汪露露,常正时
技术所有人：中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司中原油田分公司物探研究院
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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技术研发人员：秦广胜,蔡其新,姜贻伟,苏云,张红霖,晋达,汪露露,常正时
技术所有人：中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司中原油田分公司物探研究院
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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