地震波频谱衰减检测技术的应用

牟春生（中石化地球物理公司中原分公司，河南 濮阳 457001）

李铁 邢成智（新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830013）

近年来，车排子凸起南部的sm1井区在白垩系清水河组获得了高产油气流，开辟了准噶尔盆地西北缘车排子地区南段的天然气勘探新领域，也充分证实了车排子凸起周缘超覆尖灭带是一个新的油气富集区。从以往的研究成果来看，车排子凸起周缘的白垩系清水河组普遍成藏，油气藏类型以断层-岩性油气藏为主，但砂体与油气分别具有较强的隐蔽性。同时，白垩系砂层厚度薄，断裂小，砂体单层厚度在1m-10m之间，横向上难以对比。清水河组下部为砂岩与泥岩薄互层，整体为泥包砂特征，发育互层状砂体，富集程度平面差别较大，给油气预测带来了一定的困难。为了整体推动岩性、地层油气藏勘探进程，需要解剖sm1井区的白垩系油藏，进行钻探目标优选。

地震频谱衰减属性能够反映地层的吸收性质、岩相和含气性,利用含气层段对地震波高频能量吸收强的特点,可以较好地预测地层的含气层段。另外，不同类型的地层、含油气层对地震信号响应不同，与之相应的地震信号（子波）的形状或频率也可能不同。频谱分解在不同频带显示对烃类不同的响应，是实现烃类检测的重要手段。

1 基本原理

地震波在非完全弹性介质传播中，地震波中的一部分能量为了克服介质内部颗粒的内摩擦作用而转化为热能从而导致振幅的减弱，为吸收衰减，其衰减方程为：

其中：A为振幅；A0为初始振幅；f为频率；a为吸收衰减系数；r为传播距离）。

吸收衰减系数是岩性和频率的函数，致密的介质其吸收系数小，而非致密的介质吸收系数大；同时，吸收衰减系数和频率成正相关关系，高频的地震波吸收系数高，衰减的幅度大。因子r显示随着地震波的传播，其振幅将进一步减弱。

为了检测地震波中的高频衰减特征，首先要从原始的地震信号分解出不同频率分量。传统的傅立叶变换假定信号是静止的，也即其频率不随时间的变化，其结果只能显示有哪些频率分量存在，而不能说明频率在时间上分布规律。为了把地震信号展现在时间-频率平面上，有三类不同的频率分解方法，短时窗的傅立叶变换，小波变换和S变换。而S变换包括了三种小波变化：连续小波变换、时频域连续小波变换和小波包变换。

S变化其变换方程为，

其中：t为时间；f为频率；x(t)为输入信号；S(t,f)为在时频域的输出信号。

S变换与时频域连续小波变换效果类似，但是，其移动时窗与频率有更严格的对应关系，并且其计算复杂度低，能极大地提高频谱计算的效率。

2 参数试验

首先，从该区的三维地震资料的有效带宽及主频分析入手，对地震的有效带宽和主频的时窗范围进行了测试，地震分辨率只与地震波的主频有关，而与地震的信噪比无关。

2.1 试验：首先，将地震主频设为20Hz时，有效频宽设置为12Hz-50Hz，地震垂直最大分辨厚度为20m；其次，调整有效频宽为8Hz-80Hz，地震垂直最大分辨厚度则便为12.5m。

结论：地震主频不变的情况下，有效频宽增大后，分辨率得到了提高。

2.2 试验：将有效频宽为8Hz-80Hz，改变主频分别为30Hz、40Hz时，通过频谱分析目的层地震资料目的层速度3100m/s，能识别砂体厚度都为12.5m。

结论：地震有效频宽不变的情况下，主频增大后，分辨率没有得到提高。

3 结语

3.1 利用地震波频谱衰减技术，对sm1井区的叠后三维资料进行含油气性检测，它能较准确地划分sm1井区已知含油气区的边界，并根据已知探井的含油气性对未知区域进行判断，减少勘探风险。

3.2 频率衰减属性能够检测流体分布特征，对新的有利目标区和新的含油气层系预测时，只是一个地质统计学的概念，吻合程度需要大多数井的验证。因此，需要结合地震多属性分析及叠前地震反演的相互补充，达到提高预测天然气的精度。

由于地层中含油或天然气，当地震波穿越地层时，地震频谱特征会发生变化，高频段的能量会遭到压制，而形成该段的频谱衰减特征，因此，利用叠后地震波频谱衰减检测天然气技术也是一种行之有效的手段[4]。但由于受到地震资料的制约，通过针对性的储层预测和尝试性的叠后油气检测技术攻关，也会出现“陷阱”，预测结果差别较大，难以保证精度，需要更进一步的技术攻关。

[1]赵一民,汤达祯,边树涛等.地震频谱衰减属性在松辽盆地南部深层火山岩气藏预测中的应用.油气地质与采收率PETRO⁃LEUMGEOLOGY AND RECOVERY EFFICIENCY，2009年.第16卷.第2期.

[2]潘春孚,郭小龙,代春萌等.频谱分解技术在勘探中的应用.科学技术与工程，2013年1月.第13卷.第3期.