一種基於速度隨頻率變化信息的油氣檢測方法

2023-05-22 18:33:36 1

專利名稱：一種基於速度隨頻率變化信息的油氣檢測方法
技術領域：
本發明屬於石油地球物理勘探技術，是一種基於速度隨頻率變化信息的油氣檢測
方法。
背景技術：
在石油地球物理勘探烴類檢測技術中，利用地震資料進行油氣檢測除了採用常用 的"亮點"技術、"AVO"技術、地震波吸收衰減技術以及譜分解技術外，地震波的速度頻散特 性研究正越來越受到人們的高度重視。 實際含油氣儲層是由含孔隙或裂隙的固體部分和孔隙或裂隙中的流體(包括油、 氣、水等)兩部分構成，是屬於雙相或多相介質。Biot理論(Biot，M. A. ，1956)描述了飽和流 體孔隙介質(或雙相介質)中彈性波的傳播。含流體孔隙介質BISQ模型(Dvorkin，J.等， 1993， 1995)將Biot宏觀流機制和Squirt局部噴射流機制有機結合起來，描述了飽和或部 分飽和流體孔隙介質(或雙相介質)中彈性波的傳播。BISQ模型對雙相介質中地震波的衰 減和頻散描述要比單純的Biot理論更加符合實際。地震頻帶內，雙相介質中Squirt局部 噴射流機制起主導作用(Dvorkin，J.等，1993， 1995 ;Batzle， M. L.等，2006)。
地震波在非彈性介質中傳播過程中，存在能量衰減，速度頻散、主頻降低、初至延 遲、相位滯後等現象。這些現象從不同側面反映了介質的粘滯性。地震波的能量衰減(品 質因子Q)與速度頻散之間存在定量關係(Futterman， 1962 ;Aki和Richards, 1980)。對非 彈性介質而言，地震波的衰減與速度頻散是耦合的。當地震波存在衰減時，就有不同程度的 速度頻散。 非彈性介質中，地震波的相速度和群速度是不同的。群速度表示了振幅包絡(或 能量)隨時間的變化。而相速度則表示質點振幅隨時間的變化。群速度的頻散效應比相速 度的明顯得多(Aki和Richards, 1980)。 含流體巖石中地震波的衰減和速度與頻率有密切關係(Sam，M.S.等，1997 ; Brown， R. L.等，1997 ;Korneev， V. A.等，2004)。 含流體巖石中地震波的衰減和頻散與流體的物理參數如滲透率、粘滯係數、飽和 度等有密切關係(Dvorkin， J.等，1993， 1995 ;Korneev， V. A.等，2004 ;Batzle， M. L.等， 2006)。因此，地震波的能量衰減和速度頻散屬性是對流體敏感的地震屬性，可利用它們來 檢測油氣。 譜分解技術(Castagna等，2003)，子波能量吸收法(Lichuman等，2004)等是基於 不同頻率反射振幅(或能量)的不同進行油氣檢測。這些方法在實際氣藏應用中取得到一 定效果。 目前的地震屬性烴類檢測技術存在兩個缺陷一是目前常用的油氣檢測方法和技 術嚴格意義上講都是基於單相介質理論的，而含油氣儲層是多相介質的，因此，造成了油氣 檢測結果存在多解性和不確定性；二是現有的油氣檢測方法和技術是利用地震振幅(或能 量)或振幅(能量)衰減屬性進行油氣檢測的，這些方法，對於儲層的含氣性檢測是有一定效果，而對儲層的含油性檢測效果不好。

發明內容
本發明目的是提供一種從地震記錄中提取與儲層流體密切相關的屬性，提高油氣
檢測敏感性和可靠性的利用速度隨頻率變化信息進行油氣檢測的方法。本發明通過以下的技術方案實現 具體步驟包括 (1)對工區激發並接收採集的地震記錄資料，進行常規的地震數據保真處理，形成疊後道集u(x， y， t)。 步驟(1)所述的常規地震數據處理包括疊前去噪、地表一致性、靜校正、速度分析、動校正、疊加和偏移。 步驟(1)所述的保真處理是保持振幅、頻率、相位的相對變化規律，以真實地反映
地震波在地層和儲層中傳播的反射、頻散和衰減的相對變化特徵。 (2)從疊後道集u(x， y， t)中選取目標層段時間窗數據體s(x，;;，f)。 步驟(2)所述的目標層段是利用測井的聲波速度和密度數據製作合成地震記錄，
結合鑽井和測井的含油氣砂層的分層數據，將鑽井、測井深度域中的油氣層的深度值，轉換
成時間域中的時間值；再利用合成地震記錄與實際地震記錄的相互關係，將含油氣層標定
在實際地震記錄的相應時間位置上，該時間位置所在的層位。 步驟(2)所述的時間窗Tw選取為TW = tu_tb td+tb。 td表示目標層段(區)底部反射時間，單位為ms。 tu表示目標層段(區)頂部反射時間，單位為ms。、表示目標層段(區)上下界外延時間寬度。 (3)對所有目標層段時間窗數據體s(xj/)按地震道採用數學變換進行每個採樣點的時頻分析，形成時間頻率域數據集A(x， y， t， f)。 步驟(3)所述的數學變換可以是小波變換或S變換或加窗Fourier變換。 (4)根據時間頻率域數據集A(x， y， t， f)，並利用下式計算各地震道的群特徵參數
曲線、(f)。 ^C0^I麗(雄力) (1) 式中，E(ti，f)表示不同頻率地震道信號的能量(或振幅)包絡。t G Tw。 L表示目標層段時間窗。 對於一定厚度的油氣儲層，步驟(4)的群特徵參數tg(f)曲線表示了群速度的頻散關係，是群速度隨頻率變化的關係曲線。
(5)利用以下公式從各地震道的群特徵參數曲線提取群能量梯度屬性GVF，
GFF = avg(j) ( 2 ) 式中，E表示tg對應的地震波群能量。avg( )表示求平均值。j表示群速度隨
頻率的變化率，；表示群能量隨頻率的變化率。
(6)利用各地震道地震屬性GVF的異常值，確定儲層流體異常和識別油氣變化。
所述的確定儲層流體異常和識別油氣變化是含油氣儲層的GVF為高的正異常值，含水層為很小的正異常值，而非油氣儲層的GVF值負值。 本發明直接從疊後地震資料中提取與孔隙流體密切相關的速度隨頻率變化信息的方法，無需先驗信息，不依賴於測井資料，大大地提高了油氣層識別的敏感性和可靠性，降低了常規方法中的不確定性，顯著提高了油氣藏識別的準確率。本發明儲層含油性識別準確率由常規的60%左右提高到85%以上，顯著地提高了油氣藏鑽井的成功率，從而大大提高了油氣勘探開發的經濟效益。


圖1是本發明速度隨頻率變化群能量梯度分析技術流程圖； 圖2是基於BISQ模型的雙相介質低頻帶縱波相速度頻散曲線。其中飽和油與飽和水儲層參數是孔隙度為0. 2，滲透率為50mD，油的粘滯係數為40mPa. s，水的粘滯係數為ImPa. s，特徵噴射流長度為9mm ; 圖3是井旁道(CH2000井)地震信號的群特徵曲線和相特徵曲線；
圖4a是某地區油藏勘探常規處理和層位解釋後的連井地震剖面。
圖4b是由地震剖面上提取的目標層均方根振幅與井油水產量對比 圖4c是提取的平均群能量梯度(GVF)屬性剖面圖； 圖4d是由GVF屬性剖面上提取的目標層均方根屬性值與井油水產量對比圖。
具體實施例方式
本發明從疊後地震道集出發，首先對目標層段各地震道信號採用數學變換進行時頻分析；然後從時間頻率譜圖中提取各地震道信號的群特徵參數道集；最後從群特徵參數道集上提取群能量梯度屬性(GVF)進行油氣識別。該方法大大地提高了油氣層識別的敏感性和可靠性，降低了常規方法中的不確定性，顯著地提高了油氣與水的區分能力。
本發明具體步驟包括
具體步驟包括 (1)對工區激發並接收採集的地震記錄資料，按常規的地震資料處理進行振幅相
對保持、頻率保真的高保真處理，形成用於地震屬性提取的疊後道集u(x， y， t)。
(2)結合鑽井和測井資料，利用合成地震記錄在疊後地震道集u (x， y， t)上標定目
標層位置，並從疊後道集u (x， y， t)中提取目標層段時間窗數據體^u，F)。
(3)對所有目標層段時間窗數據體s(x,y,f)按地震道採用小波變換進行每個採樣
點的時頻分析，形成時間頻率域數據集A(x， y， t， f)。 (4)根據時間頻率域數據集A(x， y， t， f)，並利用下式計算各地震道的群特徵參數曲線、(f)。 formula see original document page 5 (1) 式中，E(ti，f)表示不同頻率地震道信號的能量(或振幅)包絡。t G Tw。 L表示目標層段時間窗。
對於一定厚度的油氣儲層，步驟(4)的群特徵參數tg(f)曲線表示了群速度的頻散關係，是群速度隨頻率變化的關係曲線。 油氣儲層中群速度的頻散效應(如圖3中紅色曲線)比相速度(如圖3中紅色曲線)(如圖3中籃色曲線)的明顯得多。 群速度與相速度之間存在數學關係。含流體巖石中地震波的相速度頻散與流體的物理參數如滲透率、粘滯係數、飽和度等有密切關係(如圖2)。
(5)利用以下公式從各地震道的群特徵參數曲線提取群能量梯度屬性GVF，改,,^),(7) (2) 式中，E表示tg對應的地震波的群能量。avg( )表示求平均值。^表示群速度
隨頻率的變化率，；表示群能量隨頻率的變化率。 (6)利用各地震道地震屬性GVF的異常值大小，確定儲層流體異常和識別油氣變化。 實踐證明對於含油氣儲層則GVF表現為正異常，而含水儲層則GVF表現為較小的正異常。負值為非儲層(如圖4c所示)。 本發明的實例圖1是本發明速度隨頻率變化的群能量梯度分析技術流程圖。
圖2是根據圖4儲層參數由基於雙相介質BISQ模型所計算的低頻帶縱波相速度頻散曲線。可以看出，在中孔、中滲條件下飽和含油砂層與飽和含水砂層的縱波相速度頻散存在明顯區別。 圖3是根據圖4的井旁道(CH2000井)含油儲層段通過小波時頻分析提取的群特徵曲線和相特徵曲線。可以看出，群速度的頻散效應(如圖3中紅色曲線)比相速度(如圖3中紅色曲線)(如圖3中籃色曲線)的明顯得多。因此，群特徵曲線對儲層的含油氣性的反映比相特徵曲線更敏感。 圖4a是某地區油藏勘探常規處理和層位解釋後的連井地震剖面。測線上已鑽有4 口井。其中，CH2037缺測井資料未標出，而其餘3 口井的測井孔隙度曲線已落在了地震剖面圖上。另外，除CH2026為產水井，其餘為含油井。目標層段為Kltg J3q。
圖4b是由圖4a地震剖面上提取的目標層段的均方根振幅與井油水產量對比圖。可以看出，均方根振幅與井油水產量之間的對應關係不好。 圖4c是提取的平均群能量梯度(GVF)屬性剖面圖。可以看出，CH2000和CH2024
兩口井目標層段具有高的正GVF值，而CH2026井的目標層段則表現為非常低的正GVF值。
另外，目標層段的正GVF值異常區正好分布在測井孔隙度曲線的高孔隙區段內。 圖4d是由GVF屬性剖面上提取的目標層段的均方根屬性值與井油水產量對比圖。
可以看出，4口井均方根屬性值與對應井的油水產量之間的對應關係良好。產油井與產水井
的屬性值之間的差異很大。正GVF高值表示了目標層段的油的產量高，而非常低的正GVF
值表示了目標層段產水(見CH2026井)。
權利要求
一種基於速度隨頻率變化信息的油氣檢測方法，其特徵在於具體步驟包括(1)對工區激發並接收採集的地震記錄資料，進行常規的地震數據保真處理，形成疊後道集u(x，y，t)。(2)從疊後道集u(x，y，t)中選取目標層段時間窗數據體(3)對所有目標層段時間窗數據體按地震道採用數學變換進行每個採樣點的時頻分析，形成時間頻率域數據集A(x，y，t，f)。(4)根據時間頻率域數據集A(x，y，t，f)，並利用下式計算各地震道的群特徵參數曲線tg(f)。tg(f)＝t|max(E(ti，f))(1)式中，E(ti，f)表示不同頻率地震道信號的能量(或振幅)包絡。t∈Tw。Tw表示目標層段時間窗。(5)利用以下公式從各地震道的群特徵參數曲線提取群能量梯度屬性GVF， GVF=avg ( t g f )avg ( E f )--- ( 2 ) 式中，E表示tg對應的地震波群能量。avg(·)表示求平均值。表示群速度隨頻率的變化率，表示群能量隨頻率的變化率。(6)利用各地震道地震屬性GVF的異常值，確定儲層流體異常和識別油氣變化。F2008102260864C0000011.tif,F2008102260864C0000012.tif,F2008102260864C0000014.tif,F2008102260864C0000015.tif
2. 根據權利要求1所述的一種基於速度隨頻率變化信息的油氣檢測方法，其特徵在 於數學變換是小波變換或S變換或加窗Fourier變換之一。
3 根據權利要求1所述的一種基於速度隨頻率變化信息的油氣檢測方法，其特徵在 於對地震道信號作時頻分析。
4. 根據權利要求1所述的一種基於速度隨頻率變化信息的油氣檢測方法，其特徵在 於根據步驟4)對步驟3)的時頻分析譜圖進行數學運算，得到群特徵參數tg(f)曲線。
5. 根據權利要求1所述的一種基於速度隨頻率變化信息的油氣檢測方法，其特徵在 於根據步驟5)對步驟4)的群特徵參數tg(f)曲線進行數學運算，得到群速度隨頻率的變 化率i 、群能量隨頻率的變化率；以及群能量梯度屬性GVF。
6. 根據權利要求1所述的一種基於速度隨頻率變化信息的油氣檢測方法，其特徵還在 於利用群速度隨頻率的變化率"^ 、群能量隨頻率的變化率^以及群能量梯度屬性GVF 進行儲層識別和油氣檢測。
全文摘要
本發明涉及石油地球物理勘探技術，是一種基於速度隨頻率變化信息的油氣檢測方法。該方法從疊後地震道集出發，首先對目標層段各地震道信號採用數學變換進行時頻分析；然後從時間頻率譜圖中提取各地震道信號的群特徵參數道集；最後從群特徵參數道集上提取群能量梯度屬性(GVF)進行油氣識別。本發明提高了油氣層識別的敏感性和可靠性，降低了常規方法中的不確定性；顯著提高了油氣與水的區分能力，對儲層含油氣性識別準確率高。
文檔編號G01V1/48GK101738637SQ20081022608
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月6日 優先權日2008年11月6日
發明者甘利燈, 裴正林 申請人:北京北方林泰石油科技有限公司;中國石油集團科學技術研究院