高频能量衰减法油气预测技术研究及实现

董建萍，董国强，公维民，勾永峰，李占林

(大庆钻探工程公司地球物理勘探一公司　黑龙江　大庆　163357)



高频能量衰减法油气预测技术研究及实现

董建萍，董国强，公维民，勾永峰，李占林

(大庆钻探工程公司地球物理勘探一公司黑龙江大庆163357)

摘要:提高油气预测精度一直是油气勘探与开发的迫切需求。地层含油气后对地震波吸收衰减增强，特别是高频成分，其响应特征为吸收系数增大、地震波主频降低、有效带宽减小、高频能量相对降低等。因此，可从时频谱上提取相关地震属性来进行油气预测。高频能量衰减法油气预测软件根据地层中含油气后对地震波吸收衰减增强来进行油气预测，经实际工区验证，各层段油气预测结果对井符合率较好。利用高频能量衰减法开展油气检测具有较高的预测精度。

关键词:油气预测;高频能量;频谱衰减;吸收系数

0　引言

近年来，地震油气预测技术在油气勘探中发挥着越来越重要的作用，有关地震油气预测的分析、标定等技术得到了快速发展［1］。为了表征、描述地下构造及油气藏特征，必须利用地震属性。地震属性指的是那些由叠前和叠后地震数据，经过数学变换导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征［2］，这些地震属性错综复杂，经过分析处理以后在石油勘探开发中有非常重要的应用价值。

根据地层含油气后对地震波吸收衰减增强，引起吸收系数增大的特性，研制了高频能量衰减法油气预测软件。该软件的研制成功，提高了油气预测的精度，为地下油气预测提供了一个有力工具。

1　原理方法

利用吸收衰减信息进行油气预测技术在国内外已取得较大进展，这主要体现在吸收衰减地震属性求取方法以及所依赖的频谱分析方法［3］两个方面。

对于吸收衰减地震属性求取方法，目前发展的主要有频谱比法求取的有效吸收系数、能量吸收分析法求取的吸收系数以及由频谱直接分析法求取的地震波吸收衰减信息。能量吸收分析方法是由Mitchell等人1996年提出的一种估算地震信号高频能量衰减的方法，它的的核心是求取信号谱的高频指数衰减系数，来检测频谱中相对高频部分指数衰减速率的一个突然增加。指数衰减函数形式为exp(－αω)，α即为我们感兴趣的衰减系数，此方法取得了比较好的应用效果［4］。

图1显示了储层上方、储层内部及储层下方地震信号振幅谱高频部分能量的变化。其中，图的左部给出了储层的位置，而图的右部显示了相对储层的不同位置地震信号振幅谱的高频衰减情况，可以看到储层的内部及下方高频成分都有不同程度的衰减，如果利用指数函数exp(－αω)来拟合，其指数部分α能够反映地震信号高频成分的衰减程度，α越大，衰减越严重，因此可利用α的变化来检测可能的油气存在。

图1　储层上方、储层内部及储层下方地震信号振幅谱高频部分能量的变化

下面来讨论α的具体求取公式。设A(f)为地震信号的振幅谱，这里f代表频率，对于高频段，A(f)可近似用指数函数来表示:

式中，α为吸收系数，可利用(1)式对振幅谱高频段进行拟合来求取。对(1)式两边取对数，得:

这里，fi为离散频率值，i = 1，2，…N。可以看到，y' 与f之间呈线性关系，利用最小二乘法，使yi与y'i最接近，即yi与y'i的误差平方和为最小，从而求得α。具体推导过程如下。令:

即:

由(5)式可求得α:

高频能量衰减法的技术流程如下:

1)对选定的目标层地震信号进行时频分析，得到时频分析数据体;

2)对于某一时间采样点，提取相应的振幅谱;

3)对此振幅谱的高频部分，利用上述方法拟定一个指数函数，进而求得对应此时间样点的吸收系数α;

重复步骤2)、3)，就可以完成目标层所有样点的能量衰减系数的求取。

对于背景能量衰减的消除，我们采用与传统方法不同的新方法，即高通滤波方法［5］。背景能量衰减属于低频成分，因此利用此方法可以较好的消除它。

2　软件功能及实现

我们在Windows系统平台上，利用Visual C + +6.0开发了高频能量衰减法油气预测软件框架和交互界面，通过与计算程序相结合，形成了基于Windows系统的油气预测软件［6］。该软件包括数据文件、数据处理、数据显示、时频计算、吸收特性等模块，各模块主要功能如下。

数据文件:主要是地震数据的输入和输出。

数据处理:对地震数据进行截取处理，对读入的各种格式的地震数据进行数据格式之间转换处理，满足不同需要。

数据显示:地震数据显示、放大和缩小，鼠标移动显示当前的道号和时间等信息。

时频计算:利用时频分析方法对地震数据进行时频分析，并显示时频分析结果。

吸收特性:利用时频分析提供的结果，采用能量吸收衰减特性来计算吸收系数，以便为油气预测提供可供研判的数据。

高频能量衰减法油气预测软件操作基本流程如图2所示。

图2　软件操作基本流程

高频能量衰减法油气预测软件首先是对地震资料进行时频分析，然后在此基础上，利用地震波吸收衰减特性求取地震属性，进而为油气预测提供比较可靠的属性信息。

3　应用实例

利用“高频能量衰减法油气预测软件”求取了DQ油田PXSC三维地震工区某一层的吸收衰减系数，如图3所示。

从油气预测结果看，含烃有利区与解释人员在解释过程中利用各种解释手段预测的含油气有利区有较好的匹配关系。各层段烃检结果对井符合率也比较好，如gul1井无油气显示，落入吸收属性的低值区。高频能量吸收衰减预测技术主要从流体对地震波的吸收衰减方面考虑，砂岩含油和水都能造成地震波衰减，含油气储层对地震波的吸收能力更强，因此，吸收衰减强的高值区是油气成藏的有利区域。

4　结束语

本项目通过研究形成了一套精度较高的利用高频能量吸收衰减地震属性进行油气预测的方法技术，可为DQ油田深层火山岩含气预测、中浅层砂岩含油预测提供一套行之有效的预测工具。在油气预测时，不直接应用井信息，只是在能量吸收衰减地震属性求出后，才应用井信息对其有效性进行标定，找出油气的有利区域，最终完成油气预测工作。

图3　PXSC工区能量衰减法油气预测图

参考文献

［1］高建虎，雍学善，刘洪.叠后地震油气检测技术与应用［J］.石油物探，2006，45(4): 385－389.

［2］韩文功，印兴耀，王兴谋.地震技术新进展(下)［M］.东营:中国石油大学出版社，2006: 58－60.

［3］刘企英.用频谱比法提取衰减吸收信息.石油地球物理勘探［J］，1987，22(5): 529－544.

［4］黄中玉，王于静，苏永昌.一种新的地震波衰减分析方法一预测油气异常的有效工具［J］.石油地球物理勘探，2000，35(6): 768－773.

［5］Kenneth.R.Castleman著，朱志刚等译.数字图像处理［M］.电子工业出版社，1998: 181－184.

［6］王华，叶爱亮，祁立学，曹凌云.Visual C + + 6.0编程实例与技巧［M］.北京:机械工业出版社，2000: 182－199.

·试验研究·

Research and Realization of High Frequency Energy Attenuation Method for Oil and Gas Prediction

DONG Jianping，DONG Guoqiang，GONG Weimin，GOU Yongfeng，LI Zhanlin
(NO.1 Geophysical Exploration Company of Daqing Drilling＆Exploration Corporation，Daqing，Heilongjiang 163357，China)

Abstract:Improving the oil and gas prediction accuracy is an urgent demand for petroleum exploration and development.The absorption and attenuation of seismic wave will be enhanced in the formation with oil and gas，especially the high frequency components of the seismic waves.The response characteristics are that the absorption coefficient increasing，the main frequency of seismic wave decreasing，the effective bandwidth decreasing，and the high frequency energy decreasing.Therefore，the seismic attributes can be extracted from the time－frequency spectrum to predict oil and gas.The software of high frequency energy attenuation method can be used to carry out oil and gas prediction based on seismic wave absorption and attenuation enhancement in the formation with oil and gas.The actual working area test showed that the result of oil and gas prediction of each layer is good.So，using of the high frequency energy attenuation method can increase oil and gas detection with high prediction accuracy.

Key words:oil and gas prediction; high frequency energy; spectrum attenuation; absorption coefficient

(收稿日期:2015－03－31编辑:姜婷)

第一作者简介:董建萍，女，1967年生，高级工程师，1989年毕业于江汉石油学院电子仪器专业，目前在大庆钻探工程公司地球物理勘探一公司从事地震资料解释方法研究及软件系统研制工作。E-mail: dongjp@ cnpc.com.cn

中图法分类号:P631.4

文献标识码:A

文章编号:2096－0077(2016)01－0026－03