一種時頻分解地震流體識別方法
2023-07-13 03:51:41
專利名稱：一種時頻分解地震流體識別方法
技術領域：
本發明涉及石油勘探技術領域，具體而言，本發明涉及一種時頻分解地震流體識別方法。
背景技術：
隨著油氣勘探工作的不斷深入、難度不斷加大和構造圈閉的日益匱乏，有目的地尋找隱蔽油氣顯得越來越迫切，油氣勘探開發的目標不再是以構造為主的油氣藏，而是更為隱蔽的以巖性圈閉等類型為主的複雜油氣藏。近30年來，地震反演和AVO分析技術已成為儲層預測和流體識別的核心技術。疊後地震波阻抗反演參數的單一性，使得它很難有效判斷儲層中流體的性質。基於反射振幅隨偏移距變化來預測巖性、預測油氣的AVO分析和疊前多參數反演技術，由於存在計算量大、穩定性差和噪音幹擾等諸多問題，方法仍有待完善。利用地震資料的頻率屬性等相關信息來判斷油氣由來已久 。M.A.Biot於1956年基於油氣雙相介質地震波傳播理論建立了雙相介質耗散時的地震波方程，初步分析了地震波的吸收衰減機理。Dilay等人於1995年討論了儲層內部以及儲層上下方的頻率譜，分析了含油氣性對地震波頻率的影響，引起了廣泛的關注。尤其是隨著時頻譜分析技術的不斷完善，利用地震資料的低頻和高頻頻率信息進行流體識別技術的研究成為新的熱點。但是目前在應用地震頻率屬性進行流體識別還存在如下問題:常規疊後地震資料在處理過程中可能對原始頻率成分改造或是濾掉了低頻分量，如果應用損失了對油氣儲層較敏感頻率成分的疊後地震資料進行油氣檢測，就會產生虛假信息；頻譜分解技術是地震資料時頻屬性提取和流體檢測的關鍵，頻譜分解方法比較多，並且各種方法對不同的流體檢測方法適應性不同；常規的頻率屬性流體識別因子對油氣的敏感性不盡相同，與油氣的關係不明確。在現有技術中，常規的利用地震頻率屬性預測油氣方法是根據高、低頻率段的地震波吸收衰減特徵。其基本原理是當地震波在地層介質中傳播時，受到波前擴散、介質吸收、界面的透射與反射、介質的各向異性、多次反射、反射界面的形態及振幅隨偏移距的變化等多種因素的影響，主要表現為振幅和相位的變化。如果地震波在地層介質中傳播時傳播速度與頻率無關，那麼就不存在頻散現象，地震波的衰減主要表現為振幅的變化；如果地震波速度存在頻散時，地震波的裳減同時表現為振幅和相位的變化，其中地震波振幅與傳播的距離和品質因子(Q)密切相關。研究表明，如果儲層巖石中含有流體(特別是油氣)，則儲層具有低Q的特徵，地震波在聚集了石油、天然氣的儲層中傳播時，地震波會發生非彈性衰減，對高頻成分的吸收衰減更強，低頻能量相對增強，因此利用高、低頻率段的地震波吸收衰減特徵可以間接預測油氣存在以及分布範圍。常規的地震頻率屬性是利用高、低頻率段的地震波吸收衰減特徵可以間接預測油氣，但是實際地震信號的高頻成分近似與直線段衰減，且吸收係數描述信號從主頻開始衰減到結束的整個過程，而且在高頻段包含了較多的噪聲，嚴重影響求取吸收衰減屬性的結果。因此在地層結構較為穩定、巖性變化不大的情況下，利用地震波高頻衰減梯度因子對地層的含油氣性進行檢測具有比較明顯的效果。但是，對於非均質性強的巖石(如火山巖)儲層，其地震波場特徵的複雜性，使得高頻衰減梯度屬性預測氣層存在較強的多解性，很難實現氣層與水層的正確判斷，並且地震信號的高頻段信噪比低，也導致利用常規的地震頻率屬性進行油氣識別方法不穩定。另一種現有技術中，地震時頻譜分析方法是S變換和廣義S變換，它們克服了短時傅立葉變換時窗固定的缺陷，具有多解析度的能力，且計算效率快。標準S變換是由Stockwell和Mansinha等學者於1999年提出的一種新的時頻分析方法，該方法是以Morlet小波為母小波的連續小波變換的延續。S變換的小波基函數是由簡諧波和高斯窗函數的乘積構成，簡諧波在時域僅做尺度伸縮不發生平移，而高斯窗函數則進行伸縮和平移變換。廣義S變換是標準S變換的改進算法，它主要對小波基函數進行適當的調整，來達到相應解析度，以適應實際地震資料的處理要求。廣義S變換小波基函數的形式如下:
權利要求
1.一種時頻分解地震流體識別方法，其特徵在於包括，步驟 I，根據 m(t) = exp [- β *f2(t- τ )2]exp[i (2 π f (t- τ ) + φ)]的 morlet 小波函數建立時頻原子庫D，其中τ為中心時間；f為主頻；Φ相位；β為能量衰減因子，所述β用於調節小波的時間延續度和衰減速度；所述時頻原子庫D表示為！) =.[ /W7ji，r er j ,πιΤη為小波原子，Yn= { τ n, fn, Φη, βη}，1分別為第η個小波原子的中心時間、主頻、相位和衰減因子； 步驟2，將輸入的地震道的數據進行希爾伯特黃變換(HHT)得到復地震道，根據所述地震道和復地震道計算初始中心時間τ、主頻f和相位Φ ,得到上述morlet小波函數的初始匹配原子，其中β在計算初始匹配原子時取值β = 41η2 ； 步驟3，對所述初始匹配原子以所述時頻原子庫D為約束進行迭代匹配，得到最優匹配原子； 步驟4，針對輸入的地震道數據分時窗進行掃描進行上述步驟2-3，得到多個最優匹配原子，多個最優匹配原子的線性組合得到重構的地震道數據； 步驟5，根據所述重構的地震道數據，與對應的地震道數據做差，得到殘差； 步驟6，當不滿足預定的停止條件時，將該殘差作為地震道數據重複步驟2-5，直到滿足預定停止條件時停止，此時的最優匹配原子為最終匹配原子； 步驟7，將所述最終匹配原子變換到時頻域，獲取地震道時頻譜分布； 步驟8，針對所有地震道數據進行上述步驟2-7 ； 步驟9，從地震資料的時頻譜上直接提取目的層層段的地震流體活動性屬性； 步驟10，根據所述流體活動性屬性預測氣藏的分布範圍和空間展布。
2.根據權利要求1所述的一種時頻分解地震流體識別方法，其特徵在於，利用Wigner-Vilia分布方式將所述最終匹配原子變換到時頻域。
3.根據權利要求1所述的一種時頻分解地震流體識別方法，其特徵在於，在步驟5中 N-1還包括，地震數據S(t)表示如下:.φ) = Σα^, +#Λ )/，其中，an是小波原子w的振幅；=0R(N)f是殘差，η為迭代次數，並且R(0)f = S⑴，當n=0時，所述an=0。
4.根據權利要求3所述的一種時頻分解地震流體識別方法，其特徵在於，所述步驟5中的預定的停止條件為: 根據殘差信號的能量值作為停止條件，如果殘差能量小於給定的閾值，則時頻分解完成。
5.根據權利要求1所述的一種時頻分解地震流體識別方法，其特徵在於，所述流體活動性屬性的表達式如下: _..., (SR)\ 式中F為流體函數，無量綱，M為流體活動性屬性，V為飽和流體多孔介質速度，P為飽和流體的巖石密度，κ為儲層的滲透率，η為流體粘度，R為反射係數，w為反射頻率。
6.根據權利要求1所述的一種時頻分解地震流體識別方法，其特徵在於，步驟3中所述初始匹配原子以所述時頻原子庫D為約束進行迭代匹配，得到最優匹配原子中進一步包括，以所述時頻原子庫D為約束，在所述初始匹配原子的鄰域內進行迭代匹配。
7.根據權利要求6所述的一種時頻分解地震流體識別方法，其特徵在於，在所述初始匹配原子的鄰域內進行迭代匹配進一步包括， 每一次迭代提取最匹配的小波原子其中，η為迭代次數，經過N次迭代後，地震數據s(t)表示如下: ^{) = αηη1 ι +R{N}f(9) 式中，an是' 的振幅；R(N)f是殘差，並且R(0)f = S⑴，當n=0時，所述an=0 ； 在第η次迭代中，根據式(9)，第η次迭代的殘差如下:R{n)f=anmFn+R(n+i)f ^R{r,+l)f = R(N)f-anmyn(10) 利用如下優化方程(11)在局部範圍開窗[Υη-Λ γη, γη+Δ yn]動態掃描確定的參數，其中&、為YnW鄰域，
全文摘要
本發明涉及石油勘探技術領域，具體而言涉及一種時頻分解地震流體識別方法，根據m(t)＝exp[-β·f2(t-τ)2]exp[i(2πf(t-τ)+φ)]的morlet小波函數建立時頻原子庫D，由地震道和復地震道方法計算得到morlet小波函數的初始匹配原子；針對地震道匹配分解，在初始匹配原子的鄰域內以時頻原子庫D為約束進行迭代優選最佳的匹配原子，當達到預定的停止條件時停止匹配分解，這樣就可以把原始地震道表示為一系列的morlet小波原子的線性組合；將這些最優匹配的morlet原子變換到時頻域，從而可獲取原始地震道的時頻譜分布；在地震資料的時頻譜上直接提取目的層層段的地震流體活動性屬性；根據流體活動性屬性預測氣藏的分布範圍和空間展布。本發明實施例可以準確的預測氣藏的分布範圍和空間展布，為天然氣勘探的有利目標優選提供技術保障。
文檔編號G01V1/30GK103235339SQ20131012056
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月9日 優先權日2013年4月9日
發明者黃捍東, 董月霞 申請人:中國石油大學(北京), 中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司