基于小波变换的分频技术在碳酸盐岩储层预测中的应用

杨立强，邬长武，王箭波，董 宁

（中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院，北京海淀 100083）

基于小波变换的分频技术在碳酸盐岩储层预测中的应用

杨立强，邬长武，王箭波，董 宁

（中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院，北京海淀 100083）

塔河油田奥陶系海相碳酸盐岩储层埋藏深，地震反射信号弱，且风化壳多为杂乱反射，储集体类型复杂多样，有裂缝、溶洞、孔洞等类型，纵横向非均质性强，勘探难度大，属世界级难题。针对上述难题，这里引入基于小波变换的地震分频技术，首先针对该区实际地质情况设计模型，检验了该方法的可行性；然后对该区碳酸盐岩储层进行了预测，预测结果与实钻数据相一致，由此可见，分频解释技术可以有效刻划碳酸盐岩储层空间分布特征。研究表明，经分频处理后的地震数据，其解释分辨率高于常规地震主频所能达到的分辨能力，不需要建立假设的模型，尊重原始地震数据，减少了人为因素干扰带来的假象。该项技术在确定油藏边界、储层预测方面具有独特的优势。

塔河油田；分频解释；碳酸盐岩；储层预测

0 前言

分频解释技术是一种全新的地震储层研究方法，该方法在对三维地震资料时间厚度，地质不连续性成像和解释时，可在频率域内对每一个频率所对应的振幅进行分析。这种分析方法排除了时间域内不同频率成份的相互干扰，从而可得到高于传统分辨率的解释结果。经过分频解释处理后呈现出来的是全新的储层成像，是进行储层厚度计算、确定储层边界、优化井位设计的先进技术［1～5］。

塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层大都位于5 300m以下，其顶部地层多遭风化剥蚀，反射信号较弱且杂乱。碳酸盐岩的主要储集空间为裂缝及溶洞，储集层在纵横展布上非均质性较强，成藏条件十分复杂，预测很困难。作者在本文中将基于小波变换的地震分频解释技术引入塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层预测中，取得了较好的效果。

1 技术原理

分频解释技术［6～9］是进行储层预测研究的新技术，经分频处理后的地震数据，其解释分辨率高于常规地震主频所能达到的分辨能力，该项技术在确定油藏边界、储层预测方面具有独特的优势。在地震横向和垂向分辨率不高的情况下，可利用分频解释技术在频率域内进行全频段扫描、成像，对每一个频率所对应的振幅进行分析。这种方法摆脱了常规地震分辨率的限制，充分利用了高频的信息，从而可得到高于传统分辨率的解释结果，在整体上描绘储层展布形态，检测储层厚度。用分频解释技术实现储层分布预测的结果具有较高的可信度，它有别于地震反演等储层预测方法，不需要建立假设的模型，可直接对地震波的频率和振幅进行观察和计算，尊重原始地震数据，减少了由人为因素干扰带来的假象。

作者在本次分频计算中引入了目前比较先进的小波变换算法。小波变换［10～15］是近年来迅速发展起来的新兴数学手段，被认为是近年来在工具和方法上的重大突破，是泛函分析、调和分析等的完美结晶，它在理论上和实际应用中都有重要价值。小波变换继承和发展了窗口傅立叶变换的局部化思想，它能在时间域和频率域同时对信号进行局部化分析，并且能随着频率成份的改变而自动调整窗口的形状以达到所需的要求。所以，它在地震数据处理中存在着广阔的应用前景。

小波变换的基本理论［16～18］如下：

设ψ（t）∈L2（R）（L2（R）表示平方可积的实数空间，即能量有限的信号空间），其傅里叶变换为（W）。若（W）满足条件式（1），母小波ψ（t）经伸缩和平移后，就可以得到小波序列。

式中 称ψ（t）为母小波。

对于连续小波序列为：

其中 a为伸缩因子；b为平移因子。

离散小波序列为：

2 正演模拟及其分频特征

根据塔河油田储层类型、发育规模、埋藏深度以及前期岩石物理分析测试的速度、密度、孔隙度等参数，结合实际钻井资料，作者设计了与塔河油田实际地质结构相似的地质模型（见图1），模型参数如表1。本次研究采用通过波动方程正演模拟（有限差分法），碳酸盐岩储层的地震识别模式与实际地震资料相一致，在此重点验证分频技术在该地区的适用性问题。

表1 模型参数Tab.1 Cavity model parameters

图1 不同溶洞发育模式模型Fig.1 Different cavity developmental model

图1及图2是不同的溶洞模型及其地震响应特征。由图1、图2可见，1号、3号、6号溶洞为内幕溶洞，地震响应为溶洞底部边界为波峰，整体呈串珠状反射；2号溶洞为风化壳附近；5号为风化壳附近裂缝发育带，溶洞和裂缝带顶为弱反射，下面为杂乱反射；4号为三个垂向叠置的溶洞，呈典型的串珠状反射特征。

图3为不同溶洞模型的地震反射特征及在10Hz、30Hz和60Hz上的分频特征。由图3可见，在不同频率上，溶洞的反射特征是不一样的，在30Hz上的分频特征是能量最聚焦的，也是最能接近实际溶洞情况的。

3 实例分析

图4为过TK427井、T402井、T401井、S48井、T414井的地震数据联井剖面及其分频特征剖面，分别为10Hz、30Hz、65Hz的分频计算结果，可见不同的频率剖面表现了不同的异常特征。经对比发现，频率越高，异常特征越细微，30Hz分频剖面异常特征能量最聚焦，边界最清楚，与实际地质认识最吻合。

图4 过井地震剖面及其分频结果立体图Fig.4 The separate frequency response characteristics of well－tie sections

由图5可见，分频异常在剖面上成单珠状分布，与地震剖面上强弱相间、波峰波谷相间的串珠状异常相比，分频异常内部能量集中，视觉上更突出，边界更清楚，更容易识别。在时间切片上，分频异常跟地震一样，也呈椭圆状分布或联片分布，但部份波峰和波谷，均为正值，非异常值被压制，从而异常边界更清楚，视觉效果更好。通过分频计算，可以发现更多细微的小异常，异常发育带更清晰，范围更明确，对于储层预测有重要的意义。

图7为沿层分频特征平面分布图。由图7可见，分频特征与实际钻井情况相吻合，如分频特征异常的井油气产量比较高（如TK427井、S48井）；而分频特征无异常的井油气产量较低（如S23井），甚至没有油气产出（如T414井）。

4 结论

作者在本文将小波变换引入分频计算中，利用小波变换的时频局域化优良特性，增强了地震信号的局部特性，并将该技术应用于塔河油田奥陶系碳酸盐岩的储层预测中，取得了较好的效果，与实际钻井对比，吻合率很高，对解决塔河油田碳酸盐岩储层预测这一世界性难题，提供了一个比较有效的解决手段。

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1001—1749（2012）03—0253—05

TE 122.2＋4

A

10.3969/j.issn.1001－1749.2012.03.03

杨立强（1976－），男，高级工程师，博士后，主要从事油藏描述、地震资料综合解释等研究工作，近年来在国内外期刊上公开发表十余篇文章。

中国石化科研攻关项目（P04086）

2011－07－25改回日期：2012－02－21