本發(fā)明屬于油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種利用地震低頻信息進(jìn)行流體識(shí)別的方法。

背景技術(shù)：

隨著高精度時(shí)頻分析技術(shù)的不斷完善，利用地震資料的低頻和高頻信息進(jìn)行流體識(shí)別技術(shù)的研究成為新的熱點(diǎn)。但是目前在應(yīng)用地震頻率屬性進(jìn)行流體識(shí)別還存在如下問題：利用疊前彈性參數(shù)識(shí)別流體的方法精度高，但運(yùn)算量大，效率低；常規(guī)疊后地震資料在處理過程中可能對(duì)原始頻率成分改造或是濾掉了低頻分量或是噪音未壓制徹底，如果應(yīng)用損失了對(duì)油氣儲(chǔ)層較敏感頻率成分的疊后地震資料進(jìn)行油氣檢測(cè)，就會(huì)產(chǎn)生虛假信息；諸多的頻率屬性流體識(shí)別因子對(duì)流體的敏感性不盡相同，與流體的關(guān)系不明確。

在現(xiàn)有技術(shù)中，常規(guī)的利用地震頻率屬性預(yù)測(cè)油氣方法是根據(jù)高、低頻率段的地震波吸收衰減特征進(jìn)行預(yù)測(cè)。其基本原理是當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ诘貙咏橘|(zhì)中傳播時(shí)，受到波前擴(kuò)散、介質(zhì)吸收、界面的透射與反射、介質(zhì)的各向異性、多次反射、反射界面的形態(tài)及振幅隨偏移距的變化等多種因素的影響，主要表現(xiàn)為振幅和相位的變化。如果地震波在地層介質(zhì)中傳播時(shí)傳播速度與頻率無關(guān)，那么就不存在頻散現(xiàn)象，地震波的衰減主要表現(xiàn)為振幅的變化；如果地震波速度存在頻散時(shí)，地震波的衰減同時(shí)表現(xiàn)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(zhì)因子(Q)密切相關(guān)。

研究表明，如果儲(chǔ)層巖石中含有流體(特別是油氣)，則儲(chǔ)層具有低Q的特征，地震波在聚集了石油、天然氣的儲(chǔ)層中傳播時(shí)，地震波會(huì)發(fā)生非彈性衰減，對(duì)高頻成分的吸收衰減更強(qiáng)，低頻能量相對(duì)增強(qiáng)，因此利用高、低頻率段的地震波吸收衰減特征可以間接預(yù)測(cè)油氣存在以及分布范圍。

常規(guī)的地震頻率屬性是利用高、低頻率段的地震波吸收衰減特征可以間接預(yù)測(cè)油氣，但是實(shí)際地震信號(hào)的高頻成分近似與直線段衰減，且吸收系數(shù)描述信 號(hào)從主頻開始衰減到結(jié)束的整個(gè)過程，而且在高頻段包含了較多的噪聲，嚴(yán)重影響求取吸收衰減屬性的結(jié)果。因此在地層結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)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(duì)地層的含油氣性進(jìn)行檢測(cè)具有比較明顯的效果。但是，對(duì)于非均質(zhì)性強(qiáng)的巖石儲(chǔ)層，其地震波場(chǎng)特征的復(fù)雜性，使得高頻衰減梯度屬性預(yù)測(cè)氣層存在較強(qiáng)的多解性，很難實(shí)現(xiàn)氣層與水層的正確判斷，并且地震信號(hào)的高頻段信噪比低，也導(dǎo)致利用常規(guī)的地震頻率屬性進(jìn)行油氣識(shí)別方法不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，發(fā)明人在一個(gè)平臺(tái)上對(duì)多孔彈性理論與濾波理論進(jìn)行對(duì)比研究，因此可以獲得飽和流體多孔彈性介質(zhì)在低頻域的反射系數(shù)R的近似表達(dá)式，如式(1)所示，

式中，A₁和A₂分別為上下介質(zhì)的波阻抗，B是飽和流體以多孔上下介質(zhì)速度(v₁，v₂)、上下介質(zhì)密度(ρ₁,ρ₂)、流體粘度(η)和儲(chǔ)層滲透率(κ)的函數(shù)，與頻率無關(guān)，ρ為流體密度，為反射頻率。分析式(1)可知，在低頻域，反射系數(shù)隨著頻率增大具有增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而這種趨勢(shì)與儲(chǔ)層的滲透性與流體粘度等有關(guān)。

將式(1)簡(jiǎn)化為式(2)，

就得到了所述反射系數(shù)R與一個(gè)依賴于儲(chǔ)集層流體活動(dòng)性的無量綱參數(shù)F(即流體活動(dòng)性因子)的近似表達(dá)式，由于式(2)中R₀和B(v₁,v₂,ρ₁,ρ₂)均與無關(guān)，故從式(2)可以看出，地震反射系數(shù)R與地震反射頻率成線性關(guān)系。

由于

R＝Z_i/Z_j (3)

式中，Z_i+1為界面反射振幅，為Z_i界面入射振幅。

將式(3)帶入式(2)，可以得到式(4)

在地震子波能量一定的情況下，可以認(rèn)為地震反射振幅Z_i+1與地震反射頻率成線性關(guān)系。

當(dāng)假設(shè)地震反射振幅Z_i+1與地震反射頻率的關(guān)系式的斜率為k時(shí)，即時(shí)，流體活動(dòng)性因子F為：

F＝B'(v₁,v₂,ρ₁,ρ₂)·k² (5)

式中，B'(v₁,v₂,ρ₁,ρ₂)為式(2)中B(v₁,v₂,ρ₁,ρ₂)的平方的倒數(shù)。

由式(3)可知，在低頻域飽和流體多孔介質(zhì)儲(chǔ)集層中，流體活動(dòng)性因子與地震反射振幅對(duì)地震反射頻率的斜率的平方成正比。因此，當(dāng)確定目標(biāo)層段的有效頻段范圍，進(jìn)行時(shí)頻分解，得到目的層段地震資料振幅與頻率的關(guān)系后，就可以得到流體活動(dòng)性因子。

由此，本發(fā)明提供了一種利用地震低頻信息進(jìn)行流體識(shí)別的方法，基于地震資料提取流體活動(dòng)性因子，并結(jié)合測(cè)井資料進(jìn)行流體識(shí)別，可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)氣藏的分布范圍和空間展布，為天然氣勘探的有利目標(biāo)選擇提供技術(shù)保障。

本發(fā)明所述的利用地震低頻信息進(jìn)行流體識(shí)別的方法，包括：基于地震資料提取流體活動(dòng)性因子，并結(jié)合測(cè)井資料進(jìn)行流體識(shí)別，所述流體活動(dòng)性因子是基于流體活動(dòng)性的無量綱參數(shù)。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述流體活動(dòng)性因子與地震反射振幅對(duì)地震反射斜率的平方成正比。

所述流體活動(dòng)性因子與地震反射振幅對(duì)地震反射斜率的平方成正比。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述地震資料為對(duì)目標(biāo)層段的疊前地震資料進(jìn)行入射角道集疊加后的地震資料。

相對(duì)于常規(guī)地震資料與反演剖面，流體活動(dòng)性因子可以更好地反映儲(chǔ)集層的質(zhì)量，有效預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層中的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層、儲(chǔ)集層中流體的產(chǎn)能。通過流體活動(dòng)性因子可以在儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng)的地區(qū)預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)；也可以在儲(chǔ)集層均質(zhì)或相對(duì)均質(zhì)的地區(qū)研究?jī)?chǔ)集層中流體特征。但是，流體活動(dòng)性因子的提取要求地震資料是相對(duì)保幅、有一定信噪比的數(shù)據(jù)。地震資料信噪比越高、頻帶越寬，提取的流體活動(dòng)性因子精度就會(huì)越高。

經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，大角度疊前道集存在明顯的動(dòng)校拉伸，分辨率嚴(yán)重降低；而小角度疊加剖面分辨率高，包含豐富的振幅、頻率等信息，但是存在殘留的面波噪音，信噪比較低，因此必須在信噪比和分辨率尋找平衡點(diǎn)，優(yōu)選入射角范圍 進(jìn)行疊加，確保小角度疊加資料信噪比高且分辨率也高。因而優(yōu)選利用中角度疊加資料提取流體活動(dòng)性因子。

需要說明的是，所述大角度、中角度和小角度是指將入射角等分后形成的由大到小的三個(gè)角度范圍。

在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，基于地震資料提取流體活動(dòng)性因子包括：對(duì)所述地震資料進(jìn)行時(shí)頻分解以確定最佳頻段范圍，并在所述最佳頻段范圍內(nèi)提取流體活動(dòng)性因子。

頻段范圍直接影響提取的流體活動(dòng)性因子的準(zhǔn)確性。因而利用地震、測(cè)井等資料開展地震資料目的層頻譜分析，并應(yīng)用時(shí)頻分析技術(shù)對(duì)井旁地震道進(jìn)行譜分解，在時(shí)頻分布基礎(chǔ)上分析儲(chǔ)層的譜變化特征，從而確定目的層段的最佳頻段范圍是非常必要的。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述最佳頻段范圍為8Hz-主頻，所述主頻是所述頻譜分析曲線的最大能量譜值對(duì)應(yīng)的頻率。

由于在8Hz以下面波干擾嚴(yán)重，將有效信號(hào)基本淹沒。通過將最佳頻段范圍限定在上述范圍內(nèi)，可以避免無效數(shù)據(jù)的干擾，提取出流體活動(dòng)性因子更為準(zhǔn)確。

在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述時(shí)頻分解包括基于連續(xù)小波變換進(jìn)行時(shí)頻分解，得到頻譜分析曲線。

所述時(shí)頻分解是將時(shí)空域的地震資料轉(zhuǎn)換到頻率域，現(xiàn)有技術(shù)中常采用傅里葉變換或短時(shí)傅里葉變換。短時(shí)傅里葉變換(DTFT)雖然克服了傅里葉變換的缺陷，但是由于其窗函數(shù)一旦選定，它的時(shí)頻分辨率就隨之固定下來，不會(huì)隨時(shí)間和頻率的變化而變化，這就使其分析地震信號(hào)的局部性受到限制。因?yàn)樵诜瞧椒€(wěn)的地震信號(hào)處理中，對(duì)于隨時(shí)間變化比較平緩的信號(hào)段(低頻)，需要對(duì)其頻率進(jìn)行仔細(xì)的分析，要求有較高的頻率分辨率；而對(duì)于隨時(shí)間變化劇烈的信號(hào)(高頻)，要求有高的時(shí)間分辨率。

采用連續(xù)小波變換對(duì)地震資料逐道進(jìn)行時(shí)頻分解，有效地解決了這一問題，因?yàn)樗且环N多分辨、多尺度的信號(hào)分析方法。相比于與短時(shí)傅里葉變換，小波變換具有更好的時(shí)頻聚集性，更有利于識(shí)別油氣儲(chǔ)層引起的低頻強(qiáng)振、高頻衰減等特征。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述最佳頻段范圍內(nèi)提取流體活動(dòng)性因子包括：在所述最佳頻段范圍內(nèi)求取地震反射振幅對(duì)地震反射頻率的斜率，然 后利用該斜率提取流體活動(dòng)性因子。

相比于致密層，含流體儲(chǔ)層表現(xiàn)為大斜率，利用地震資料中含氣層、含水層與致密層三者的斜率大小就可以獲得流體的活動(dòng)性質(zhì)，進(jìn)而進(jìn)行流體識(shí)別。根據(jù)上述推導(dǎo)過程，首先在所述最佳頻段范圍內(nèi)求取地震反射振幅對(duì)地震反射頻率的斜率，然后依據(jù)式(3)可通過該斜率得到流體活動(dòng)性因子。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述測(cè)井資料為對(duì)原始的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)井綜合解釋處理后得到的測(cè)井解釋結(jié)果。

在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述結(jié)合測(cè)井資料進(jìn)行流體識(shí)別包括：

1)對(duì)提取井點(diǎn)處的流體活動(dòng)性因子與測(cè)井資料進(jìn)行交匯分析，制作流體識(shí)別圖版；

2)利用提取的流體活動(dòng)性因子結(jié)合所述流體識(shí)別圖版進(jìn)行流體識(shí)別。

通過對(duì)提取井點(diǎn)處的流體活動(dòng)性因子與測(cè)井資料進(jìn)行交匯分析，可以確定目標(biāo)層段區(qū)域內(nèi)不同流體類型的門檻值，依據(jù)交匯分析結(jié)果制作的流體識(shí)別圖版，可直觀的區(qū)分出干層、水層和氣層段。

根據(jù)本發(fā)明，所述流體識(shí)別圖版以流體活動(dòng)性因子為橫坐標(biāo)，聲波時(shí)差為縱坐標(biāo)。

通過將所述流體識(shí)別圖版和提取的流體活動(dòng)性因子進(jìn)行結(jié)合、比對(duì)，可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出目標(biāo)層段的流體組成。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)本發(fā)明所述流體識(shí)別方法通過將依賴于流體活動(dòng)性的無量綱參數(shù)流體活動(dòng)性因子引入流體識(shí)別與評(píng)價(jià)領(lǐng)域，可以有效提高流體預(yù)測(cè)符合率，能夠有效判斷和預(yù)測(cè)儲(chǔ)層流體類型，為進(jìn)一步的勘探和開發(fā)提供指導(dǎo)和依據(jù)；

(2)本發(fā)明所述流體識(shí)別方法在提取流體活動(dòng)性因子的過程中，通過對(duì)入射角度和頻段范圍的篩選，消除高頻噪音的影響，得到高信噪比和高分辨率的地震資料，利于提取出高精度的流體活動(dòng)性因子。。

(3)本發(fā)明所述流體識(shí)別方法運(yùn)行穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用到各種地層的勘探開發(fā)中，應(yīng)用前景廣闊。

附圖說明

附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明 的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施流程圖。

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1時(shí)頻分解得到的層段頻譜分析圖。

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1的流體活動(dòng)性因子計(jì)算示意圖。

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1的流體識(shí)別圖版。

圖5是本發(fā)明的實(shí)施例1的流體活動(dòng)性因子屬性剖面圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此本發(fā)明的實(shí)施人員可以充分理解本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程并依據(jù)上述實(shí)現(xiàn)過程具體實(shí)施本發(fā)明。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

下面基于附圖1中的流程圖來詳細(xì)描述本發(fā)明方法的實(shí)施過程。附圖的流程圖中示出的步驟可以在包含諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行。雖然在流程圖中示出了各步驟的邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。

研究對(duì)象：以四川盆地新場(chǎng)構(gòu)造須家河組四段天然氣藏作為目標(biāo)區(qū)域

步驟一、地震資料的處理

對(duì)目標(biāo)層段的疊前地震資料進(jìn)行入射角道集疊加。具體地，依據(jù)儲(chǔ)層埋藏深度(3500m-4200m)、巖性組合關(guān)系可知，目標(biāo)區(qū)域的臨界角21°，分別選取小角度1°-7°、中角度8°-14°和大角度15°-21°三個(gè)角度范圍進(jìn)行疊加。對(duì)比三個(gè)角度疊加剖面看出，小角度和中角度的剖面圖的分辨率高于大角度的剖面圖，而中角度的剖面圖的信噪比大于小角度的剖面圖，因此利用中角度道集疊加得到的疊后地震資料作為提取流體活動(dòng)性因子的資料基礎(chǔ)。

步驟二、確定最佳頻段范圍

對(duì)步驟一得到的疊后地震資料進(jìn)行基于連續(xù)小波變換的時(shí)頻分解，得到頻譜分析結(jié)果，如圖2所示，該地震資料主頻約25Hz左右，大于25Hz的地震資料存在明顯衰減特征。因此確定最佳頻段范圍為8-25H_Z。

步驟三、提取流體活動(dòng)性因子

在8-25H_Z的頻段范圍內(nèi)，通過地震反射振幅與地震反射頻率求出斜率k，如圖3所示。然后根據(jù)式(3)得出流體活動(dòng)性因子。

步驟四、進(jìn)行流體識(shí)別

利用測(cè)井解釋結(jié)果，選取研究區(qū)內(nèi)典型井進(jìn)行巖石物理分析，結(jié)合步驟三得到的流體活動(dòng)性因子進(jìn)行對(duì)井上的氣層、水層和干層進(jìn)行交匯分析，得到以流體活動(dòng)性為縱坐標(biāo)，以聲波時(shí)差(μs/m)為橫坐標(biāo)的流體識(shí)別圖版，如圖4所示。

由圖4可知，目標(biāo)區(qū)域的氣層、水層和干層的流體活動(dòng)性因子存在較明顯的差異，氣層流體活動(dòng)性因子最大，其次是水層，干層流體活動(dòng)性因子最小。因此，可以借助這種差異全區(qū)流體性質(zhì)。

通過將所述流體識(shí)別圖版和提取的流體活動(dòng)性因子進(jìn)行結(jié)合、比對(duì)，能夠得出目標(biāo)層段的流體活動(dòng)性因子屬性剖面圖，用以預(yù)測(cè)流體空間展布特征，如圖5所示。在圖5中，上方數(shù)值是地震線道號(hào)數(shù)值，反映的是該圖在地震工區(qū)中的位置，右側(cè)數(shù)值為時(shí)間，單位為秒(s)。左側(cè)色標(biāo)表示流體活動(dòng)性因子對(duì)應(yīng)的顏色區(qū)間，深色調(diào)色標(biāo)(2.3×10⁷-2.5×10⁷)，表示的是高值流體活動(dòng)性因子，代表著較強(qiáng)的流體活動(dòng)性，指示流體發(fā)育部位，為氣層。淺灰色色標(biāo)(小于1.9×10⁷)，表示的是低值流體活動(dòng)性因子，代表流體活動(dòng)性較低，為干層。介于兩者之間的深灰色色標(biāo)(1.9×10⁷-2.3×10)，表示的是流體活動(dòng)性居中，為水層。可以看出，該地區(qū)水層較少，以氣層和干層為主。

圖中各井上有小方塊指示實(shí)際鉆井的含油氣顯示部位，可用來與預(yù)測(cè)剖面相互對(duì)比驗(yàn)證，從而檢驗(yàn)屬性計(jì)算的準(zhǔn)確性。

驗(yàn)證結(jié)果表明，根據(jù)上述方法識(shí)別出的含氣儲(chǔ)層與測(cè)井解釋結(jié)果吻合率為80％，說明本發(fā)明的流體識(shí)別方法具有較高的精度和準(zhǔn)確性。

此外，發(fā)明人還以東北松遼盆地松南氣田營(yíng)城組的火山巖儲(chǔ)層為研究對(duì)象進(jìn)行了流體識(shí)別作業(yè)，同樣驗(yàn)證了本發(fā)明的流體識(shí)別方法具有較高的精度和準(zhǔn)確性。