文昌A凹陷油氣勘探中的頻率域信息應用與探索

劉仕友， 李 輝， 楊振建， 閆安菊

(中海石油(中國)有限公司 湛江分公司， 湛江 524057)

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文昌A凹陷油氣勘探中的頻率域信息應用與探索

劉仕友， 李 輝， 楊振建， 閆安菊

(中海石油(中國)有限公司 湛江分公司， 湛江 524057)

地震波能量衰減與巖性、孔隙流體的性質有一定的關聯，國內、外學者利用高頻成分的頻譜分析對儲層含氣性檢測進行了大量的研究：振幅高頻部分的高吸收與巖石孔隙含氣有關，低頻部分的高吸收則可能預示著巖石孔隙的含水(油)飽和度。這里總結了國內、外利用瞬時子波吸收衰減技術的研究成果，闡述了利用頻率域信息進行烴類檢測的基本原理。文昌氣田的水層、氣層在地震剖面表現為強振幅的亮點特征，利用頻率域信息對文昌XX構造進行了目標巖性預測和含氣性預測，預測效果經鉆井得以驗證，取得了較好的效果。

吸收衰減; 瞬時子波; 預測; 類檢測

0 引言

多年勘探研究和鉆探實踐表明，南海西部文昌A凹陷生烴潛力較大，具有斷陷湖階段沉積的文昌組、恩平組兩套良好的生油氣源巖，珠海組為勘探的有利目標層。但是珠海組地層埋深較大，一般深度為 3 300 m～4 000 m，砂巖成巖性強，孔隙度小，某些砂巖含有灰質、有效儲層的波阻抗特征與泥巖疊置，好的儲層一般情況在地震上表現為強振幅特征。水層、氣層、油層的地震響應特征(振幅域)基本類似，本區域利用振幅域技術(地震反演、AVO、亮點技術和彈性阻抗反演)進行油氣藏評價效果有限，烴類檢測是制約本區域油氣勘探的一個關鍵瓶頸。

國內、外針對頻率域信息的應用研究已經做了大量的工作，Mitchell等人[1]提出了一種計算地震信號能量衰減的分析方法(EAA技術)，可以求取信號譜的高頻指數衰減系數；Eugene Lichman[2]提出瞬時子波上高頻部分的吸收異常往往預示著氣藏的存在，而低頻部分的吸收異常則常與巖石孔隙中的流體(油、水)相關；陳習峰等[3]對基于瞬時子波吸收分析的油氣檢測方法做了系統性的闡述；王宏語、張益明等[4-5]分別利用瞬時自來波吸收分析技術對陸上油氣田、海上氣田的應用效果、適用范圍進行了針對性討論。此外，目前國內、外已經發展了多種衰減解釋理論，主要包括以下幾種：①把大地當成粘彈性介質,通過應用Kelvin-Voight，Maxwell，SLS等模型模擬大地性質來研究大地吸收特性；②把大地當作不均勻介質來研究，用散射理論來解釋地震波能量的衰減；③把大地當作雙相介質。相關的理論包括BIOT理論和噴射流動理論等。

經過對文昌A凹的已鉆遇的氣層、水層、泥巖的頻譜特征對比分析發現，三者的頻率域信息差異明顯，利用頻率域信息是油氣識別的一個有效手段。

1 相關原理及研究思路

1.1 烴類檢測基本原理

地震波在地下傳播時，振幅強度(A，無量綱)可表示為式(1)。

A=A0e-afr

(1)

式中:A0為初始振幅，無量綱;r為傳播距離，m ;a為地層有效吸收系數，無量綱;f為地震波頻率Hz。通常地層含有油氣時，地層吸收系數a會增大。

由公式(1)可以看到，振幅能量同頻率成反比，即如果除去地震波傳播距離的原因，當地層含有油氣時，地震波高頻能量的散失高于低頻段能量，呈現“高頻衰減”現象。同時大量實踐證明，地震波在含油氣介質中傳播時，特別是在含氣儲層中，會發生衰減現象，并且在頻率域上表現為“低頻共振、高頻衰減”的動力學特征。

對時頻方法和薄互層地震響應關系做過深入研究的學者們[6-8]，認為巖性調諧(巖性共振)和厚度調諧并非涇渭分明，兩者常常是共存的。Meckel[9]、Mahrai[10]曾做過地球物理模型實驗和理論計算，認為頻率-振幅-巖石粒度之間確有相關性，即巖性共振的確是存在的。張會星等[11]對頻率-地層粒度關系研究認識認為，當頻率位于1Hz～0.8fo(fo為地震資料的主頻)中、低頻范圍時，地層或層組較厚時，此時的頻率調諧以巖性調諧為主，即調諧頻率越低，反映了地層的粒度越粗。

1.2 地震能量衰減基本理論

衰減屬性分析的主要目的是通過屬性標定將定量的地震衰減屬性轉化為儲層特征，地震屬性標定中最重要的是認識和識別能夠反映地質意義和物理意義的具有穩定統計特征的屬性。

圖1 指定能量比所對應的頻率適應圖

理論研究表明，與致密的單相地質體相比，如圖1所示，當地質體中含流體(油、氣或水)時，會引起地震波能量的衰減;斷層、裂縫等的存在也會引起地震波的散射,造成地震能量的衰減。因此衰減屬性是指示地震波傳播過程中的衰減快慢的物理量，是一個相對的概念。衰減屬性的分析，可以反過來指示這些衰減因素存在的可能性和分布范圍。這里的衰減屬性分析就是要通過計算出的反映地震波衰減快慢的屬性體，來指示油氣存在的可能性和分布范圍。

1.3 研究思路

文昌A凹目前已鉆探井近三十口，鉆遇地層(氣層、水層、泥巖)樣本豐富，大量的樣本統計顯示地震規律特征有以下特點：①有利儲層在地震上表現為“亮點”，巖性調諧頻率為9 Hz ～15 Hz，泥巖的巖性調諧頻率為12 Hz ～18 Hz；②氣層在地震表現為明顯的低頻特征，水層頻率明顯要高于水層；③氣層的高頻段衰減因子遠遠高于地層趨勢背景，而且也略高于水層。

鑒于本區域振幅域技術的局限性，通過總結已鉆井規律認識發現：①頻率域信息與儲層、流體性質有著較好的密切關系，建立了基于頻率域信息的文昌A凹的儲層預測與烴類檢測技術序列：②利用巖性調諧頻率進行儲層物性預測，判斷有利儲層；③在有利儲層的基礎上，利用頻率吸收衰減異常進行孔隙流體預測；④最終根據有利儲層與孔隙流體預測結果優選鉆探井位。

2 實例應用

文昌XX構造位于文昌A凹陷南部邊緣、珠三南斷裂下降盤，是一個發育比較完整的背斜構造，主要目的層珠海組一段、二段存在明顯的地震屬性異常(圖2)，成藏條件優越。為了更好描述，分別把珠海組一段目標稱為A目標，二段目標稱為B目標，它們在疊后地震剖面上都表現為強振幅異常。

圖2 疊后純波地震剖面

2.1 巖性預測

圖3為過目標的單線時頻分析結果，地震資料主頻約為35 Hz～40 Hz，目標A的巖性調諧頻率約為10 Hz～14 Hz，目標B的巖性調諧頻率為 8 Hz～13 Hz，巖性調諧頻率偏低，根據頻率-振幅-巖石粒度之間關系，可以預測目標A和目標B都為有利儲層，而且目標B儲層的粒度更粗，其儲層物性可能更好。

圖3 單點時頻分析剖面

2.2 孔隙流體性質預測

根據瞬時子波吸收分析與孔隙流體之間的關系，分析高頻信息衰減的變化規律(圖4)，分別選取了多點進行瞬時子波特征分析，地震波的瞬時子波特征發生了規律性變化，其中目標A所包含的a、b點衰減規律跟地層衰減趨勢基本一致不存在明顯的衰減異常；目標B包含的e點高頻衰減異常明顯，遠遠脫離了地層衰減趨勢，這種特性與孔隙含氣的響應特征類似。

圖5為過目標線的高頻衰減因子計算剖面，依據1.2所介紹的地震能量衰減基本理論，從圖5中可以明顯看出，目標A存在微弱衰減異常，但是特征并不明顯；目標B高頻衰減異常強烈。綜合分析，預測目標A是一套水層，目標B為含氣儲層概率極高。為了進一步分析目標B的空間分布，分別在地震體和衰減體上提取了目標B的屬性(最大值)，如圖6和圖7所示，對比分析發現，目標體B的異常范圍有所差別，衰減異常范圍明顯小于地震異常范圍。

圖4 利用瞬時子波譜計算的衰減因子

圖5 高頻衰減異常剖面

圖6 目標B HFA屬性(最大值)平面展布圖

圖7 目標B 地震資料振幅屬性(最大值)平面展布圖

2.3 鉆井結果

根據衰減異常范圍重新預測了含氣范圍，并選擇了新井點位置XX。實際鉆井與我們預測基本一致：目標A主要是大套砂巖，測井解釋為水層；目標B錄井氣測值很高，測井解釋了一百多米的氣層。

3 結論

1)文昌A凹有利儲層在地震上表現為“亮點”，巖性調諧頻率為9 Hz ～15 Hz，泥巖的巖性調諧頻率為12 Hz～18 Hz。

2)文昌A凹氣層表現為高頻衰減強異常，HFA屬性可以有效地區分氣層和水層。

3)依據上述的研究思路和預測方法，對目標A和目標B的預測結果與實際鉆井結果基本一致，反映了基于頻率域信息的文昌A凹的儲層預測與烴類檢測技術序列方法是可靠的。

頻率域信息技術，是文昌A凹儲層預測和烴類檢測的有效技術技術手段。頻率域信息是油氣藏預測中的一個有效補充，尤其針對亮點型油氣藏，可以有效地降低多解性。基于瞬時子波的吸收衰減分析技術，通過分別分析主頻兩端頻譜特征變化規律，可以實現對孔隙流體性質的預測，但是在地震波的傳播過程中，所有的地層對地震波頻率成分具有衰減吸收作用，孔隙流體衰減是這種衰減背景下的相對異常，不具有絕對值的意義。

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Application of seismic frequency domain information in theoil and gas exploration in sag A of Wenchang

LIU Shi-you, LI Hui, YAN Zhen-jian, YAN An-ju

(CNOOC Ltd.-Zhanjiang, Zhanjiang 524057, China)

Seismic attenuation is connected to the lithology and the nature of pore fluid. Great deals of researches have been done by scholars at home and abroad on detecting reservoir gas saturation by using the spectral analysis of high frequency component. The researches have showed that high absorption of the high-frequency amplitude is often relevant to the rock porosity gas content, and high absorption of the low-frequency amplitude may signal the water (oil) saturation of pores of the rock. This paper summarizes the results on using instantaneous wavelet attenuation technology and expounds the principle of hydrocarbon detection by using frequency domain information. The water-bearing and gas-bearing reservoirs in Wenchang gas field display have similar seismic responses with strong amplitude bright spot. This paper predicts the lithology and physical property of the XX target in Wenchang by using frequency domain information, and predictive results has been verified in the actual drilling.

absorption attenuation; instantaneous wavelet; lithologic prediction; hydrocarbon detection

2015-04-02 改回日期：2015-07-06

國家科技重大專項課題(2011ZX05023-004)

劉仕友(1982- )，男，碩士，主要從事儲層預測及烴類檢測工作研究，E-mail：liushiyou@139.com。

1001-1749(2015)04-0508-04

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.04.15