地震波頻譜衰減檢測技術的應用

牟春生（中石化地球物理公司中原分公司，河南 濮陽 457001）

李鐵 邢成智（新疆油田分公司勘探開發研究院，新疆 烏魯木齊 830013）

近年來，車排子凸起南部的sm1井區在白堊系清水河組獲得了高產油氣流，開辟了準噶爾盆地西北緣車排子地區南段的天然氣勘探新領域，也充分證實了車排子凸起周緣超覆尖滅帶是一個新的油氣富集區。從以往的研究成果來看，車排子凸起周緣的白堊系清水河組普遍成藏，油氣藏類型以斷層-巖性油氣藏為主，但砂體與油氣分別具有較強的隱蔽性。同時，白堊系砂層厚度薄，斷裂小，砂體單層厚度在1m-10m之間，橫向上難以對比。清水河組下部為砂巖與泥巖薄互層，整體為泥包砂特征，發育互層狀砂體，富集程度平面差別較大，給油氣預測帶來了一定的困難。為了整體推動巖性、地層油氣藏勘探進程，需要解剖sm1井區的白堊系油藏，進行鉆探目標優選。

地震頻譜衰減屬性能夠反映地層的吸收性質、巖相和含氣性,利用含氣層段對地震波高頻能量吸收強的特點,可以較好地預測地層的含氣層段。另外，不同類型的地層、含油氣層對地震信號響應不同，與之相應的地震信號（子波）的形狀或頻率也可能不同。頻譜分解在不同頻帶顯示對烴類不同的響應，是實現烴類檢測的重要手段。

1 基本原理

地震波在非完全彈性介質傳播中，地震波中的一部分能量為了克服介質內部顆粒的內摩擦作用而轉化為熱能從而導致振幅的減弱，為吸收衰減，其衰減方程為：

其中：A為振幅；A0為初始振幅；f為頻率；a為吸收衰減系數；r為傳播距離）。

吸收衰減系數是巖性和頻率的函數，致密的介質其吸收系數小，而非致密的介質吸收系數大；同時，吸收衰減系數和頻率成正相關關系，高頻的地震波吸收系數高，衰減的幅度大。因子r顯示隨著地震波的傳播，其振幅將進一步減弱。

為了檢測地震波中的高頻衰減特征，首先要從原始的地震信號分解出不同頻率分量。傳統的傅立葉變換假定信號是靜止的，也即其頻率不隨時間的變化，其結果只能顯示有哪些頻率分量存在，而不能說明頻率在時間上分布規律。為了把地震信號展現在時間-頻率平面上，有三類不同的頻率分解方法，短時窗的傅立葉變換，小波變換和S變換。而S變換包括了三種小波變化：連續小波變換、時頻域連續小波變換和小波包變換。

S變化其變換方程為，

其中：t為時間；f為頻率；x(t)為輸入信號；S(t,f)為在時頻域的輸出信號。

S變換與時頻域連續小波變換效果類似，但是，其移動時窗與頻率有更嚴格的對應關系，并且其計算復雜度低，能極大地提高頻譜計算的效率。

2 參數試驗

首先，從該區的三維地震資料的有效帶寬及主頻分析入手，對地震的有效帶寬和主頻的時窗范圍進行了測試，地震分辨率只與地震波的主頻有關，而與地震的信噪比無關。

2.1 試驗：首先，將地震主頻設為20Hz時，有效頻寬設置為12Hz-50Hz，地震垂直最大分辨厚度為20m；其次，調整有效頻寬為8Hz-80Hz，地震垂直最大分辨厚度則便為12.5m。

結論：地震主頻不變的情況下，有效頻寬增大后，分辨率得到了提高。

2.2 試驗：將有效頻寬為8Hz-80Hz，改變主頻分別為30Hz、40Hz時，通過頻譜分析目的層地震資料目的層速度3100m/s，能識別砂體厚度都為12.5m。

結論：地震有效頻寬不變的情況下，主頻增大后，分辨率沒有得到提高。

3 結語

3.1 利用地震波頻譜衰減技術，對sm1井區的疊后三維資料進行含油氣性檢測，它能較準確地劃分sm1井區已知含油氣區的邊界，并根據已知探井的含油氣性對未知區域進行判斷，減少勘探風險。

3.2 頻率衰減屬性能夠檢測流體分布特征，對新的有利目標區和新的含油氣層系預測時，只是一個地質統計學的概念，吻合程度需要大多數井的驗證。因此，需要結合地震多屬性分析及疊前地震反演的相互補充，達到提高預測天然氣的精度。

由于地層中含油或天然氣，當地震波穿越地層時，地震頻譜特征會發生變化，高頻段的能量會遭到壓制，而形成該段的頻譜衰減特征，因此，利用疊后地震波頻譜衰減檢測天然氣技術也是一種行之有效的手段[4]。但由于受到地震資料的制約，通過針對性的儲層預測和嘗試性的疊后油氣檢測技術攻關，也會出現“陷阱”，預測結果差別較大，難以保證精度，需要更進一步的技術攻關。

[1]趙一民,湯達禎,邊樹濤等.地震頻譜衰減屬性在松遼盆地南部深層火山巖氣藏預測中的應用.油氣地質與采收率PETRO?LEUMGEOLOGY AND RECOVERY EFFICIENCY，2009年.第16卷.第2期.

[2]潘春孚,郭小龍,代春萌等.頻譜分解技術在勘探中的應用.科學技術與工程，2013年1月.第13卷.第3期.