甜點地震屬性理論詮釋及應用

張軍華　劉　楊　林承焰　杜玉山　劉　磊　劉　陽

(①中國石油大學(華東)地球科學與技術學院，山東青島 266580；②勝利油田勘探開發研究院，山東東營 257015)

1　引言

在低孔、低滲、致密的非常規油氣藏中，甜點(sweet spots)[1-5]一般是指物性差、飽和度低、豐度低的整體環境中存在的局部油氣有利區。雖然分布不廣泛、厚度也不一定很大，但隨著開發工藝的進步，被成功開發的可能性越來越大，近來已成為非常規勘探的熱點問題。在實際生產中，可不僅限于非常規油氣藏，一般而言沉積地層中局部油氣有利區都可以稱為甜點。與甜點概念有關聯但又不能等同的是一個新的地震屬性，即甜點屬性(sweetness)。

Radovich等[6]在研究澳大利亞Gorgon油田時首次提出“甜點”概念，發現含氣砂體瞬時振幅很強、瞬時頻率較低，直接觀察或進一步通過二原色屬性融合[7-9]可以很好地指示砂巖儲層。Hart[10]明確提出了甜點屬性的概念(瞬時振幅與瞬時頻率平方根的比值)，并成功地利用該屬性預測了河道砂體。劉曾勤等[11]首次在中國引入甜點概念，并將甜點及其融合屬性用于深水儲層研究。此后，余振等[12]、尹繼全等[13]利用甜點屬性取得了較好的儲層預測效果。

筆者對甜點屬性進行了深入研究，認為其物理意義明確。若儲層含油，一般而言振幅增強、頻率變低，甜點屬性對油氣異常起到“放大”作用。但對將“反射強度與瞬時頻率平方根的比值”稱為甜點屬性的定論不敢茍同。為此，通過專門制作模型、編寫程序并與商用軟件的效果進行對比，以期對油氣勘探工作者正確理解甜點屬性有所幫助。

2　甜點屬性及其一般計算公式

Radovich等[6]在研究三瞬屬性時發現含氣砂體具有瞬時振幅大、瞬時頻率低的特點。對地震信號x(t)進行希爾伯特變換，易得復地震道Z(t)[14-16]

(1)

由此可以得到三瞬屬性[17-20]，即瞬時振幅

瞬時相位

和瞬時頻率

根據文獻[6,10]，甜點屬性為

(2)

3　甜點的理論詮釋

3.1　三瞬屬性及其特征

設計含1個界面、1套非甜點薄層、1套甜點薄層的模型道。對模型道做希爾伯特變換， 直接觀察瞬時振幅(原始地震道包絡)的變化(圖1)。可見：由于薄層的調諧效應，導致甜點、非甜點薄層的振幅都大于界面，且非甜點的原始振幅值大于甜點。

圖4為瞬時相位機理分析圖，選取甜點段進行放大分析，得到以下認識： ①瞬時相位反映了希爾伯特變換道與原始地震道的相對振幅關系； ②瞬時相位極性變換點對應希爾伯特變換道的過零點，因為過零點兩側幅值極性發生了改變，所以相位會有從180°到-180°的改變； ③由于薄層調諧效應，瞬時相位曲線與薄層界面沒有對應關系，原始記錄道在395～405ms范圍為甜點薄層，瞬時相位曲線并100ms處為單一界面，子波為主頻35Hz的雷克子波；在245～255ms范圍內存在層厚為10ms的非甜點薄層，上面反射系數為負、下面為正，子波為主頻35Hz的雷克子波；在395～405ms范圍存在層厚為10ms的甜點薄層，子波為主頻25Hz的雷克子波圖中“齒狀”尖峰是異常值；瞬時頻率的峰值總體上要大于子波的主頻，第一個界面處為39.5Hz，非甜點處為41.4Hz，甜點處為31.5Hz沒有體現。

圖1　模型道原始振幅與瞬時振幅對比圖

圖2　原始記錄道的瞬時頻率

圖3　原始記錄道的瞬時相位

圖4　瞬時相位機理分析圖

3.2　甜點屬性計算及對比

截去瞬時頻率的異常值，將式(2)修正為

(3)

計算甜點屬性，并進行對比分析。式中N為正整數。在計算時，可直接剔除瞬時相位異常點帶來的野值，但對于瞬時振幅較大、瞬時頻率較低的異常，即使直接設門檻值截取，計算的甜點屬性還是會出現較大范圍的異常區。對模型道的瞬時振幅(圖1)與瞬時頻率(圖2)，按式(3)計算不同N值的甜點屬性(圖5)，得到以下認識： ①直接用瞬時振幅與瞬時頻率的比值(即N=1)，復合波兩側的異常幅值、范圍均很大； ②當N=2時，即文獻[6，10]的甜點屬性，甜點處異常已基本消除，其他位置處異常范圍已縮小但幅值還很大； ③當N≥4時，本模型基本上都能取得較好的計算效果； ④瞬時振幅大不一定是甜點的標識，甜點屬性值較大才是有利儲層的指示。上述數值模擬表明：當N取較大值時，計算的甜點屬性壓制異常噪聲的能力較強；由于是開方運算，瞬時頻率本身的差異性會變小，瞬時振幅的作用加強，因此N值不宜過大。

圖5　模型道N取不同值甜點屬性對比

綜合分析認為： ①N=2 比N=1計算結果的壓制異常效果好； ②甜點屬性定義為“反射強度與瞬時頻率平方根的比值”是人云亦云，至少是不準確的，至于N的取值，理論上不好下定論，應根據具體資料特點進行測試、分析。

4　實際資料應用

4.1　甜點剖面特征分析

圖6為A區連井剖面M及其瞬時振幅和瞬時頻率剖面。由圖可見，瞬時振幅較好地指示了儲層(圖6b)，瞬時頻率由于受信噪比和分辨率的影響，識別效果并不理想(圖6c)。實際上利用三瞬屬性或其他屬性的剖面特征直接表征薄砂體甜點的效果受到限制，通常的做法是研究沿層切片。為此，沿目標層提取瞬時振幅、瞬時頻率和主頻切片。

圖6　A區連井剖面M及其瞬時振幅和瞬時頻率剖面

4.2　甜點切片特征分析

圖7為目標層沿層切片。由圖可見：在瞬時振幅切片上，河道為強振幅，特征明顯，這一認識與剖面討論結果一致(圖7a)；在瞬時頻率(圖7b)和主頻切片(圖7c)上，約在30～40Hz頻段可識別河道，但背景噪聲均較大，其中瞬時頻率的背景噪聲更大。

4.3　甜點屬性對比與分析

圖8為按式(3)計算的甜點屬性。由圖可見：N=1(圖8a)和N=2(圖8b)的計算結果存在較大差別，且后者的效果明顯好于前者，這與模型討論的認識一致；N=4(圖8c)和N=2計算結果(圖8b)的差別不大，故按N=2計算甜點屬性即可。從本質上說， 若N值過大，瞬時頻率的差異度已很小，按式(3)計算甜點屬性時瞬時振幅起主要作用； 若N取1，瞬時頻率的貢獻很大，但其本身的噪聲又較大，由此造成計算的屬性識別效果不理想。

4.4　類甜點屬性提取及效果對比

目標層沿層切片(圖7)表明，主頻屬性抗噪能力強于瞬時頻率，但二者均為頻率類屬性，對油氣的指示性能應類似。為此，將瞬時振幅與主頻按甜點重新定義，稱之為類甜點屬性，即

(4)

式中：Amp為沿層瞬時振幅；Fmain為主頻。

圖9為甜點屬性和類甜點屬性對比，可見后者的效果要好于前者。

4.5　映射處理后的甜點屬性及效果

受埋深、儲層厚度、資料品質等影響， 復雜儲層的瞬時頻率通常不具有低值，此時應先做映射，將有利目標的頻率屬性映射成低值，然后再計算甜點屬性，這樣會獲得更好的效果。對主頻沿層切片(圖7c)的頻譜分析可知，河道頻率并不是想象中的低值，直接計算甜點屬性不符合甜點的物理含義。儲層的實際優勢識別頻率是35Hz，有利識別條帶為30～40Hz，為此建立以下映射關系

圖7　目標層沿層切片

(5)

式中C為常數(0

圖10為映射前、后按主頻計算的類甜點屬性及兩者的差異。由圖可見，映射前漏失了部分河道儲層(圖10a)，映射后效果得到改進(圖10b)。這種結果在其他更復雜的工區也出現過，映射效果明顯。

圖8　按式(3)計算的甜點屬性

圖9　甜點屬性(a)和類甜點屬性(b)對比

圖10　　　　映射前(a)、后(b)按主頻計算的類甜點屬性及兩者的差異(c)

5　結束語

甜點的概念非常形象，有利于闡述和評價儲層特性，已在河道砂體和頁巖油、氣等非常規油氣藏描述中獲得廣泛應用。由模型研究和實際應用得到以下認識：

(1)由于甜點屬性兼顧了振幅和頻率兩種屬性，所以比單一的振幅屬性或頻率屬性描述儲層效果好；

(2)從機理上來說，瞬時頻率在相位突變點會產生野值，在計算甜點屬性前應先進行去野值處理；

(3)在修正的甜點公式中N=2比N=1計算結果的壓制異常效果好，至于N的取值，理論上不好下定論，應根據具體資料特點進行測試、分析，對于文中實際資料N=2已滿足要求；

(4)將反射強度(瞬時振幅)與主頻平方根的比值稱為類甜點屬性，它較常規甜點屬性具有更好的抗噪性，值得推薦使用；

(5)對于實際資料，由于資料品質、薄層厚度等因素的影響，在甜點處瞬時頻率或主頻并非一定呈低值，此時對頻率屬性進行映射，使之變為低值，會更符合甜點的物理意義，容易取得更好的儲層識別效果。

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