一种利用地震低频信息进行流体识别的方法与流程

本发明属于油气勘探开发领域，具体涉及一种利用地震低频信息进行流体识别的方法。

背景技术：

随着高精度时频分析技术的不断完善，利用地震资料的低频和高频信息进行流体识别技术的研究成为新的热点。但是目前在应用地震频率属性进行流体识别还存在如下问题：利用叠前弹性参数识别流体的方法精度高，但运算量大，效率低；常规叠后地震资料在处理过程中可能对原始频率成分改造或是滤掉了低频分量或是噪音未压制彻底，如果应用损失了对油气储层较敏感频率成分的叠后地震资料进行油气检测，就会产生虚假信息；诸多的频率属性流体识别因子对流体的敏感性不尽相同，与流体的关系不明确。

在现有技术中，常规的利用地震频率属性预测油气方法是根据高、低频率段的地震波吸收衰减特征进行预测。其基本原理是当地震波在地层介质中传播时，受到波前扩散、介质吸收、界面的透射与反射、介质的各向异性、多次反射、反射界面的形态及振幅随偏移距的变化等多种因素的影响，主要表现为振幅和相位的变化。如果地震波在地层介质中传播时传播速度与频率无关，那么就不存在频散现象，地震波的衰减主要表现为振幅的变化；如果地震波速度存在频散时，地震波的衰减同时表现为振幅和相位的变化，其中地震波振幅与传播的距离和品质因子(Q)密切相关。

研究表明，如果储层岩石中含有流体(特别是油气)，则储层具有低Q的特征，地震波在聚集了石油、天然气的储层中传播时，地震波会发生非弹性衰减，对高频成分的吸收衰减更强，低频能量相对增强，因此利用高、低频率段的地震波吸收衰减特征可以间接预测油气存在以及分布范围。

常规的地震频率属性是利用高、低频率段的地震波吸收衰减特征可以间接预测油气，但是实际地震信号的高频成分近似与直线段衰减，且吸收系数描述信 号从主频开始衰减到结束的整个过程，而且在高频段包含了较多的噪声，严重影响求取吸收衰减属性的结果。因此在地层结构较为稳定、岩性变化不大的情况下，利用地震波高频衰减梯度因子对地层的含油气性进行检测具有比较明显的效果。但是，对于非均质性强的岩石储层，其地震波场特征的复杂性，使得高频衰减梯度属性预测气层存在较强的多解性，很难实现气层与水层的正确判断，并且地震信号的高频段信噪比低，也导致利用常规的地震频率属性进行油气识别方法不稳定。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的难题，发明人在一个平台上对多孔弹性理论与滤波理论进行对比研究，因此可以获得饱和流体多孔弹性介质在低频域的反射系数R的近似表达式，如式(1)所示，

式中，A₁和A₂分别为上下介质的波阻抗，B是饱和流体以多孔上下介质速度(v₁，v₂)、上下介质密度(ρ₁,ρ₂)、流体粘度(η)和储层渗透率(κ)的函数，与频率无关，ρ为流体密度，为反射频率。分析式(1)可知，在低频域，反射系数随着频率增大具有增长的趋势，而这种趋势与储层的渗透性与流体粘度等有关。

将式(1)简化为式(2)，

就得到了所述反射系数R与一个依赖于储集层流体活动性的无量纲参数F(即流体活动性因子)的近似表达式，由于式(2)中R₀和B(v₁,v₂,ρ₁,ρ₂)均与无关，故从式(2)可以看出，地震反射系数R与地震反射频率成线性关系。

由于

R＝Z_i/Z_j (3)

式中，Z_i+1为界面反射振幅，为Z_i界面入射振幅。

将式(3)带入式(2)，可以得到式(4)

在地震子波能量一定的情况下，可以认为地震反射振幅Z_i+1与地震反射频率成线性关系。

当假设地震反射振幅Z_i+1与地震反射频率的关系式的斜率为k时，即时，流体活动性因子F为：

F＝B'(v₁,v₂,ρ₁,ρ₂)·k² (5)

式中，B'(v₁,v₂,ρ₁,ρ₂)为式(2)中B(v₁,v₂,ρ₁,ρ₂)的平方的倒数。

由式(3)可知，在低频域饱和流体多孔介质储集层中，流体活动性因子与地震反射振幅对地震反射频率的斜率的平方成正比。因此，当确定目标层段的有效频段范围，进行时频分解，得到目的层段地震资料振幅与频率的关系后，就可以得到流体活动性因子。

由此，本发明提供了一种利用地震低频信息进行流体识别的方法，基于地震资料提取流体活动性因子，并结合测井资料进行流体识别，可以准确的预测气藏的分布范围和空间展布，为天然气勘探的有利目标选择提供技术保障。

本发明所述的利用地震低频信息进行流体识别的方法，包括：基于地震资料提取流体活动性因子，并结合测井资料进行流体识别，所述流体活动性因子是基于流体活动性的无量纲参数。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述流体活动性因子与地震反射振幅对地震反射斜率的平方成正比。

所述流体活动性因子与地震反射振幅对地震反射斜率的平方成正比。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述地震资料为对目标层段的叠前地震资料进行入射角道集叠加后的地震资料。

相对于常规地震资料与反演剖面，流体活动性因子可以更好地反映储集层的质量，有效预测储集层中的优质储集层、储集层中流体的产能。通过流体活动性因子可以在储集层非均质性强的地区预测优质储集层发育区；也可以在储集层均质或相对均质的地区研究储集层中流体特征。但是，流体活动性因子的提取要求地震资料是相对保幅、有一定信噪比的数据。地震资料信噪比越高、频带越宽，提取的流体活动性因子精度就会越高。

经发明人研究发现，大角度叠前道集存在明显的动校拉伸，分辨率严重降低；而小角度叠加剖面分辨率高，包含丰富的振幅、频率等信息，但是存在残留的面波噪音，信噪比较低，因此必须在信噪比和分辨率寻找平衡点，优选入射角范围 进行叠加，确保小角度叠加资料信噪比高且分辨率也高。因而优选利用中角度叠加资料提取流体活动性因子。

需要说明的是，所述大角度、中角度和小角度是指将入射角等分后形成的由大到小的三个角度范围。

在本发明的另一个优选的实施方式中，基于地震资料提取流体活动性因子包括：对所述地震资料进行时频分解以确定最佳频段范围，并在所述最佳频段范围内提取流体活动性因子。

频段范围直接影响提取的流体活动性因子的准确性。因而利用地震、测井等资料开展地震资料目的层频谱分析，并应用时频分析技术对井旁地震道进行谱分解，在时频分布基础上分析储层的谱变化特征，从而确定目的层段的最佳频段范围是非常必要的。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述最佳频段范围为8Hz-主频，所述主频是所述频谱分析曲线的最大能量谱值对应的频率。

由于在8Hz以下面波干扰严重，将有效信号基本淹没。通过将最佳频段范围限定在上述范围内，可以避免无效数据的干扰，提取出流体活动性因子更为准确。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述时频分解包括基于连续小波变换进行时频分解，得到频谱分析曲线。

所述时频分解是将时空域的地震资料转换到频率域，现有技术中常采用傅里叶变换或短时傅里叶变换。短时傅里叶变换(DTFT)虽然克服了傅里叶变换的缺陷，但是由于其窗函数一旦选定，它的时频分辨率就随之固定下来，不会随时间和频率的变化而变化，这就使其分析地震信号的局部性受到限制。因为在非平稳的地震信号处理中，对于随时间变化比较平缓的信号段(低频)，需要对其频率进行仔细的分析，要求有较高的频率分辨率；而对于随时间变化剧烈的信号(高频)，要求有高的时间分辨率。

采用连续小波变换对地震资料逐道进行时频分解，有效地解决了这一问题，因为它是一种多分辨、多尺度的信号分析方法。相比于与短时傅里叶变换，小波变换具有更好的时频聚集性，更有利于识别油气储层引起的低频强振、高频衰减等特征。

在本发明的一个优选的实施方式中，在所述最佳频段范围内提取流体活动性因子包括：在所述最佳频段范围内求取地震反射振幅对地震反射频率的斜率，然 后利用该斜率提取流体活动性因子。

相比于致密层，含流体储层表现为大斜率，利用地震资料中含气层、含水层与致密层三者的斜率大小就可以获得流体的活动性质，进而进行流体识别。根据上述推导过程，首先在所述最佳频段范围内求取地震反射振幅对地震反射频率的斜率，然后依据式(3)可通过该斜率得到流体活动性因子。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述测井资料为对原始的测井数据进行测井综合解释处理后得到的测井解释结果。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述结合测井资料进行流体识别包括：

1)对提取井点处的流体活动性因子与测井资料进行交汇分析，制作流体识别图版；

2)利用提取的流体活动性因子结合所述流体识别图版进行流体识别。

通过对提取井点处的流体活动性因子与测井资料进行交汇分析，可以确定目标层段区域内不同流体类型的门槛值，依据交汇分析结果制作的流体识别图版，可直观的区分出干层、水层和气层段。

根据本发明，所述流体识别图版以流体活动性因子为横坐标，声波时差为纵坐标。

通过将所述流体识别图版和提取的流体活动性因子进行结合、比对，可以准确的预测出目标层段的流体组成。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明所述流体识别方法通过将依赖于流体活动性的无量纲参数流体活动性因子引入流体识别与评价领域，可以有效提高流体预测符合率，能够有效判断和预测储层流体类型，为进一步的勘探和开发提供指导和依据；

(2)本发明所述流体识别方法在提取流体活动性因子的过程中，通过对入射角度和频段范围的筛选，消除高频噪音的影响，得到高信噪比和高分辨率的地震资料，利于提取出高精度的流体活动性因子。。

(3)本发明所述流体识别方法运行稳定，可操作性强，易于推广应用到各种地层的勘探开发中，应用前景广阔。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明 的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的实施流程图。

图2是本发明的实施例1时频分解得到的层段频谱分析图。

图3是本发明的实施例1的流体活动性因子计算示意图。

图4是本发明的实施例1的流体识别图版。

图5是本发明的实施例1的流体活动性因子属性剖面图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

下面基于附图1中的流程图来详细描述本发明方法的实施过程。附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

研究对象：以四川盆地新场构造须家河组四段天然气藏作为目标区域

步骤一、地震资料的处理

对目标层段的叠前地震资料进行入射角道集叠加。具体地，依据储层埋藏深度(3500m-4200m)、岩性组合关系可知，目标区域的临界角21°，分别选取小角度1°-7°、中角度8°-14°和大角度15°-21°三个角度范围进行叠加。对比三个角度叠加剖面看出，小角度和中角度的剖面图的分辨率高于大角度的剖面图，而中角度的剖面图的信噪比大于小角度的剖面图，因此利用中角度道集叠加得到的叠后地震资料作为提取流体活动性因子的资料基础。

步骤二、确定最佳频段范围

对步骤一得到的叠后地震资料进行基于连续小波变换的时频分解，得到频谱分析结果，如图2所示，该地震资料主频约25Hz左右，大于25Hz的地震资料存在明显衰减特征。因此确定最佳频段范围为8-25H_Z。

步骤三、提取流体活动性因子

在8-25H_Z的频段范围内，通过地震反射振幅与地震反射频率求出斜率k，如图3所示。然后根据式(3)得出流体活动性因子。

步骤四、进行流体识别

利用测井解释结果，选取研究区内典型井进行岩石物理分析，结合步骤三得到的流体活动性因子进行对井上的气层、水层和干层进行交汇分析，得到以流体活动性为纵坐标，以声波时差(μs/m)为横坐标的流体识别图版，如图4所示。

由图4可知，目标区域的气层、水层和干层的流体活动性因子存在较明显的差异，气层流体活动性因子最大，其次是水层，干层流体活动性因子最小。因此，可以借助这种差异全区流体性质。

通过将所述流体识别图版和提取的流体活动性因子进行结合、比对，能够得出目标层段的流体活动性因子属性剖面图，用以预测流体空间展布特征，如图5所示。在图5中，上方数值是地震线道号数值，反映的是该图在地震工区中的位置，右侧数值为时间，单位为秒(s)。左侧色标表示流体活动性因子对应的颜色区间，深色调色标(2.3×10⁷-2.5×10⁷)，表示的是高值流体活动性因子，代表着较强的流体活动性，指示流体发育部位，为气层。浅灰色色标(小于1.9×10⁷)，表示的是低值流体活动性因子，代表流体活动性较低，为干层。介于两者之间的深灰色色标(1.9×10⁷-2.3×10)，表示的是流体活动性居中，为水层。可以看出，该地区水层较少，以气层和干层为主。

图中各井上有小方块指示实际钻井的含油气显示部位，可用来与预测剖面相互对比验证，从而检验属性计算的准确性。

验证结果表明，根据上述方法识别出的含气储层与测井解释结果吻合率为80％，说明本发明的流体识别方法具有较高的精度和准确性。

此外，发明人还以东北松辽盆地松南气田营城组的火山岩储层为研究对象进行了流体识别作业，同样验证了本发明的流体识别方法具有较高的精度和准确性。