分頻技術(shù)在北部灣盆地儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

李海鵬，隋波，陳奎，彭軍　(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

分頻技術(shù)在北部灣盆地儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

李海鵬，隋波，陳奎，彭軍(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

[摘要]對(duì)于地震資料分辨率低、儲(chǔ)層較深、非均質(zhì)性強(qiáng)的地區(qū)，采用常規(guī)的波阻抗反演效果不好。基于時(shí)頻分析的分頻技術(shù)，能夠細(xì)致研究時(shí)變地震信號(hào)，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測(cè)。首先利用時(shí)頻分析結(jié)合地震相研究沉積旋回變化，然后在研究頻率振幅域與巖性的敏感性、頻率能量與巖性交會(huì)性的基礎(chǔ)上，提出使用分頻技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。研究結(jié)果表明，基于匹配追蹤算法的時(shí)頻分析與地質(zhì)沉積中的層序旋回符合較好，中頻時(shí)振幅譜與砂巖相關(guān)性好，分頻結(jié)果顯示振幅能量分布與單井時(shí)頻分析結(jié)果、地質(zhì)沉積相認(rèn)識(shí)符合度較高，說(shuō)明利用分頻技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)是合理可靠的。

[關(guān)鍵詞]分頻技術(shù)；時(shí)頻分析；匹配追蹤；沉積旋回；儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

北部灣盆地潿西南凹陷古近系流沙港組三段(El3)由于地震資料分辨率低，儲(chǔ)層埋深較深，并且受多期應(yīng)力的反復(fù)作用，斷層復(fù)雜；由于流沙港組二段(El2)上覆泥巖影響，速度研究較為困難，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。受到上述因素影響，采用聲波阻抗反演未能獲得較好的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)效果。

分頻技術(shù)基于時(shí)頻分析，是一種研究頻率域和地震數(shù)據(jù)的有效手段。許多在時(shí)間域中不明顯的地震信號(hào)，在頻率域中能夠清晰顯示。因此利用分頻技術(shù)，通過(guò)細(xì)致研究時(shí)變地震信號(hào)，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)層展布、薄互層或不連續(xù)砂體進(jìn)行描述和刻畫，從而達(dá)到儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的目的。

1時(shí)頻分析與分頻技術(shù)原理

時(shí)頻分析技術(shù)利用設(shè)計(jì)時(shí)間和頻率的聯(lián)合函數(shù)來(lái)描述信號(hào)在不同時(shí)頻的能量密度。地震波頻譜中含有地下流體、巖性、構(gòu)造等多種信息，通過(guò)找尋二者的關(guān)聯(lián)性及規(guī)律，便可利用頻譜資料進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)[1～3]。

2時(shí)頻分析應(yīng)用

2.1　扇三角洲沉積時(shí)頻旋回分析

研究區(qū)El3的上部為典型的扇三角洲沉積，從北向南，在地形較陡、近物源的背景下，快速沉積粗碎屑巖，分選性和磨圓度差，結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均較低。順物源方向，地震上往往為一楔狀體(圖1中A井處虛線框所示)，根部雜亂發(fā)射。由于扇三角洲一般發(fā)育在地形較陡的地區(qū)，因此扇三角洲平原一般較短。

圖1　研究區(qū)扇三角洲沉積相帶剖面

扇三角洲前緣是扇三角洲的主體部分，其縱向厚度大，巖性變化快，粒度略細(xì)，分選和磨圓相對(duì)較好，牽引流和重力流成因的沉積構(gòu)造均很發(fā)育。順物源方向，由北向南，在地震剖面上層序界面較穩(wěn)定，反射特征較明顯(圖1中B井處虛線框所示)。

A井的柱狀圖(圖2)所示，El3的上部巖性主要以砂礫巖、含礫粉砂巖、泥巖等細(xì)粒沉積物組成，沉積層序以正韻律為主，有少量不明顯的反韻律，自然伽馬曲線由箱形、鐘形的組合形態(tài)向上逐漸變?yōu)榈头南湫危憩F(xiàn)出分流河道沉積、漫沼沉積及水上非水道化砂(泥)質(zhì)碎屑流沉積等特征。由A井的時(shí)頻譜進(jìn)行分析可以看出，A井整個(gè)El3長(zhǎng)期層序旋回與時(shí)頻旋回對(duì)應(yīng)較好(圖2中A井箭頭所示)，中期旋回由于扇三角洲平原沉積的特點(diǎn)，地震反射上表現(xiàn)得較為雜亂，因此難以與時(shí)頻旋回準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)[4，5]。

B井的柱狀圖(圖2)所示，El3的上部巖性以砂巖為主，沉積層序以正韻律為主，有部分較短期的反韻律，自然伽馬曲線由低中幅微齒化箱形、鐘形向上漸變?yōu)槲X化泥巖基線，主要表現(xiàn)為水下分流河道間沉積、水下非水道化砂質(zhì)碎屑流沉積等特征。分析B井的時(shí)頻譜得出，B井整個(gè)El3長(zhǎng)期、中期旋回與時(shí)頻旋回的對(duì)應(yīng)關(guān)系均較好(圖2中B井箭頭所示)，無(wú)論是正韻律還是短期的反韻律在時(shí)頻譜上都能得到反映。

圖2　扇三角洲平原、前緣A井、B井垂直時(shí)頻掃描

綜上分析可以得出，地質(zhì)上的沉積旋回性會(huì)使地震波的譜頻沿時(shí)間出現(xiàn)差別，這種差別可以通過(guò)時(shí)頻旋回分析得以體現(xiàn)；反之，時(shí)頻旋回分析也能反推沉積旋回特征、在縱向上的變化等，對(duì)于少井或井資料缺乏地區(qū)的地質(zhì)認(rèn)識(shí)提供了重要分析手段。

2.2　時(shí)頻剖面分析

對(duì)研究區(qū)處于扇三角洲前緣沉積亞相的不同區(qū)域標(biāo)志井進(jìn)行井旁地震道的全頻段掃描，以0Hz和60Hz作為起始和結(jié)束頻率，以1Hz為頻率增量，得到60個(gè)頻率連續(xù)變化的調(diào)諧振幅數(shù)據(jù)。

選取目標(biāo)區(qū)的C井、D井、E井，通過(guò)扇三角洲前緣的時(shí)頻分析圖可以看出，砂礫巖在目的層段(圖3中虛線框所指)的頻率、振幅響應(yīng)特征表現(xiàn)出中頻(15～30Hz)、強(qiáng)振的特點(diǎn)，砂巖較為發(fā)育。綜合時(shí)頻分析的結(jié)果，在振幅譜剖面上表現(xiàn)出的差異說(shuō)明頻率振幅域?qū)r性發(fā)育狀態(tài)的差異性更為敏感。

圖3　扇三角洲前緣C井、D井、E井井旁道時(shí)頻剖面(25Hz)

3分頻技術(shù)應(yīng)用

3.1　頻率域振幅能量與巖性交會(huì)分析

確定儲(chǔ)層的頻率、振幅響應(yīng)特征是進(jìn)行分頻技術(shù)的基礎(chǔ)，首先通過(guò)對(duì)井旁道地震數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析，同時(shí)結(jié)合鉆井資料確定儲(chǔ)層的頻率和振幅響應(yīng)參數(shù)，再結(jié)合地震、鉆井資料確定分頻結(jié)果，從而預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的砂體展布(圖4)。

圖4　地震分頻預(yù)測(cè)砂體展布流程圖

對(duì)研究區(qū)各井在低(15Hz)、中(25Hz)、高(35Hz)3個(gè)頻率下的振幅與其砂礫巖體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行交會(huì)(圖5)，結(jié)果表明，砂巖發(fā)育程度與中頻25Hz下的振幅能量相關(guān)性最好。

圖5　研究區(qū)各井在低、中、高頻率下的振幅與砂礫巖體積分?jǐn)?shù)交會(huì)圖

3.2　砂體展布預(yù)測(cè)

對(duì)15、25、35Hz的分頻結(jié)果提取均方根振幅譜(圖6)。分析表明：低頻15Hz下的振幅能量多集中在南北物源之間的中間地帶以及西北部，結(jié)合單井時(shí)頻分析結(jié)果以及沉積相認(rèn)識(shí)，振幅異常值并非儲(chǔ)層的反映；高頻35Hz下的振幅能量與中頻25Hz有些相似，但內(nèi)部變化特征與各井砂體厚度變化特征符合度不高，受斷面雜亂信息影響嚴(yán)重；中頻25Hz時(shí)的振幅能量強(qiáng)弱特征差異較大，能量分布具有規(guī)律性，在研究區(qū)北塊有明顯的東西2個(gè)能量異常體，結(jié)合鉆井、地質(zhì)認(rèn)識(shí)，判斷其為2個(gè)受北方物源控制的扇三角洲相沉積體，在研究區(qū)南塊，也有2個(gè)能量異常體，為受南方物源控制的砂體，中部能量較弱地帶為濱淺湖泥相沉積體[6～9]。通過(guò)分析得知，研究區(qū)頻率響應(yīng)以中頻為主，且25Hz時(shí)頻域振幅能量與砂礫巖體響應(yīng)相關(guān)性最好。

圖6　研究區(qū)分頻后15(a)、25(b)、35Hz(c)的均方根振幅譜圖

4結(jié)論

1)論述了一種時(shí)頻分析結(jié)合地震相研究沉積相垂向旋回變化，以及頻率振幅域與巖性的敏感性分析的方法。基于匹配追蹤算法的時(shí)頻分析與地質(zhì)沉積旋回符合度較好，研究區(qū)的砂礫巖在振幅譜剖面上表現(xiàn)為中頻、強(qiáng)振的特點(diǎn)。

2)在地震資料分辨率受限、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的條件下，分頻技術(shù)提供了一種預(yù)測(cè)砂體的重要途徑。研究區(qū)在中頻時(shí)振幅譜與砂巖相關(guān)性好，分頻結(jié)果顯示振幅能量分布與單井時(shí)頻分析結(jié)果、地質(zhì)沉積相認(rèn)識(shí)符合度較高，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果合理可靠。

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[編輯]龔丹

[引著格式]李海鵬，隋波，陳奎，等.分頻技術(shù)在北部灣盆地儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版) ,2015,12(29):28~31.

[中圖分類號(hào)]P631.44

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2015)29-0028-04

[作者簡(jiǎn)介]李海鵬(1982-)，男，碩士，工程師，從事地球物理解釋及反演方面的研究工作，89357805@qq.com。

[基金項(xiàng)目]中海石油(中國(guó))有限公司自有綜合課題基金項(xiàng)目(ZYKY-2012-ZJ-02)。

[收稿日期]2015-01-06