文昌A凹陷油气勘探中的频率域信息应用与探索

刘仕友， 李 辉， 杨振建， 闫安菊

(中海石油(中国)有限公司 湛江分公司， 湛江 524057)



文昌A凹陷油气勘探中的频率域信息应用与探索

刘仕友， 李 辉， 杨振建， 闫安菊

(中海石油(中国)有限公司 湛江分公司， 湛江 524057)

地震波能量衰减与岩性、孔隙流体的性质有一定的关联，国内、外学者利用高频成分的频谱分析对储层含气性检测进行了大量的研究：振幅高频部分的高吸收与岩石孔隙含气有关，低频部分的高吸收则可能预示着岩石孔隙的含水(油)饱和度。这里总结了国内、外利用瞬时子波吸收衰减技术的研究成果，阐述了利用频率域信息进行烃类检测的基本原理。文昌气田的水层、气层在地震剖面表现为强振幅的亮点特征，利用频率域信息对文昌XX构造进行了目标岩性预测和含气性预测，预测效果经钻井得以验证，取得了较好的效果。

吸收衰减; 瞬时子波; 预测; 类检测

0 引言

多年勘探研究和钻探实践表明，南海西部文昌A凹陷生烃潜力较大，具有断陷湖阶段沉积的文昌组、恩平组两套良好的生油气源岩，珠海组为勘探的有利目标层。但是珠海组地层埋深较大，一般深度为 3 300 m～4 000 m，砂岩成岩性强，孔隙度小，某些砂岩含有灰质、有效储层的波阻抗特征与泥岩叠置，好的储层一般情况在地震上表现为强振幅特征。水层、气层、油层的地震响应特征(振幅域)基本类似，本区域利用振幅域技术(地震反演、AVO、亮点技术和弹性阻抗反演)进行油气藏评价效果有限，烃类检测是制约本区域油气勘探的一个关键瓶颈。

国内、外针对频率域信息的应用研究已经做了大量的工作，Mitchell等人[1]提出了一种计算地震信号能量衰减的分析方法(EAA技术)，可以求取信号谱的高频指数衰减系数；Eugene Lichman[2]提出瞬时子波上高频部分的吸收异常往往预示着气藏的存在，而低频部分的吸收异常则常与岩石孔隙中的流体(油、水)相关；陈习峰等[3]对基于瞬时子波吸收分析的油气检测方法做了系统性的阐述；王宏语、张益明等[4-5]分别利用瞬时自来波吸收分析技术对陆上油气田、海上气田的应用效果、适用范围进行了针对性讨论。此外，目前国内、外已经发展了多种衰减解释理论，主要包括以下几种：①把大地当成粘弹性介质,通过应用Kelvin-Voight，Maxwell，SLS等模型模拟大地性质来研究大地吸收特性；②把大地当作不均匀介质来研究，用散射理论来解释地震波能量的衰减；③把大地当作双相介质。相关的理论包括BIOT理论和喷射流动理论等。

经过对文昌A凹的已钻遇的气层、水层、泥岩的频谱特征对比分析发现，三者的频率域信息差异明显，利用频率域信息是油气识别的一个有效手段。

1 相关原理及研究思路

1.1 烃类检测基本原理

地震波在地下传播时，振幅强度(A，无量纲)可表示为式(1)。

A=A0e-afr

(1)

式中:A0为初始振幅，无量纲;r为传播距离，m ;a为地层有效吸收系数，无量纲;f为地震波频率Hz。通常地层含有油气时，地层吸收系数a会增大。

由公式(1)可以看到，振幅能量同频率成反比，即如果除去地震波传播距离的原因，当地层含有油气时，地震波高频能量的散失高于低频段能量，呈现“高频衰减”现象。同时大量实践证明，地震波在含油气介质中传播时，特别是在含气储层中，会发生衰减现象，并且在频率域上表现为“低频共振、高频衰减”的动力学特征。

对时频方法和薄互层地震响应关系做过深入研究的学者们[6-8]，认为岩性调谐(岩性共振)和厚度调谐并非泾渭分明，两者常常是共存的。Meckel[9]、Mahrai[10]曾做过地球物理模型实验和理论计算，认为频率-振幅-岩石粒度之间确有相关性，即岩性共振的确是存在的。张会星等[11]对频率-地层粒度关系研究认识认为，当频率位于1Hz～0.8fo(fo为地震资料的主频)中、低频范围时，地层或层组较厚时，此时的频率调谐以岩性调谐为主，即调谐频率越低，反映了地层的粒度越粗。

1.2 地震能量衰减基本理论

衰减属性分析的主要目的是通过属性标定将定量的地震衰减属性转化为储层特征，地震属性标定中最重要的是认识和识别能够反映地质意义和物理意义的具有稳定统计特征的属性。

图1 指定能量比所对应的频率适应图

理论研究表明，与致密的单相地质体相比，如图1所示，当地质体中含流体(油、气或水)时，会引起地震波能量的衰减;断层、裂缝等的存在也会引起地震波的散射,造成地震能量的衰减。因此衰减属性是指示地震波传播过程中的衰减快慢的物理量，是一个相对的概念。衰减属性的分析，可以反过来指示这些衰减因素存在的可能性和分布范围。这里的衰减属性分析就是要通过计算出的反映地震波衰减快慢的属性体，来指示油气存在的可能性和分布范围。

1.3 研究思路

文昌A凹目前已钻探井近三十口，钻遇地层(气层、水层、泥岩)样本丰富，大量的样本统计显示地震规律特征有以下特点：①有利储层在地震上表现为“亮点”，岩性调谐频率为9 Hz ～15 Hz，泥岩的岩性调谐频率为12 Hz ～18 Hz；②气层在地震表现为明显的低频特征，水层频率明显要高于水层；③气层的高频段衰减因子远远高于地层趋势背景，而且也略高于水层。

鉴于本区域振幅域技术的局限性，通过总结已钻井规律认识发现：①频率域信息与储层、流体性质有着较好的密切关系，建立了基于频率域信息的文昌A凹的储层预测与烃类检测技术序列：②利用岩性调谐频率进行储层物性预测，判断有利储层；③在有利储层的基础上，利用频率吸收衰减异常进行孔隙流体预测；④最终根据有利储层与孔隙流体预测结果优选钻探井位。

2 实例应用

文昌XX构造位于文昌A凹陷南部边缘、珠三南断裂下降盘，是一个发育比较完整的背斜构造，主要目的层珠海组一段、二段存在明显的地震属性异常(图2)，成藏条件优越。为了更好描述，分别把珠海组一段目标称为A目标，二段目标称为B目标，它们在叠后地震剖面上都表现为强振幅异常。

图2 叠后纯波地震剖面

2.1 岩性预测

图3为过目标的单线时频分析结果，地震资料主频约为35 Hz～40 Hz，目标A的岩性调谐频率约为10 Hz～14 Hz，目标B的岩性调谐频率为 8 Hz～13 Hz，岩性调谐频率偏低，根据频率-振幅-岩石粒度之间关系，可以预测目标A和目标B都为有利储层，而且目标B储层的粒度更粗，其储层物性可能更好。

图3 单点时频分析剖面

2.2 孔隙流体性质预测

根据瞬时子波吸收分析与孔隙流体之间的关系，分析高频信息衰减的变化规律(图4)，分别选取了多点进行瞬时子波特征分析，地震波的瞬时子波特征发生了规律性变化，其中目标A所包含的a、b点衰减规律跟地层衰减趋势基本一致不存在明显的衰减异常；目标B包含的e点高频衰减异常明显，远远脱离了地层衰减趋势，这种特性与孔隙含气的响应特征类似。

图5为过目标线的高频衰减因子计算剖面，依据1.2所介绍的地震能量衰减基本理论，从图5中可以明显看出，目标A存在微弱衰减异常，但是特征并不明显；目标B高频衰减异常强烈。综合分析，预测目标A是一套水层，目标B为含气储层概率极高。为了进一步分析目标B的空间分布，分别在地震体和衰减体上提取了目标B的属性(最大值)，如图6和图7所示，对比分析发现，目标体B的异常范围有所差别，衰减异常范围明显小于地震异常范围。

图4 利用瞬时子波谱计算的衰减因子

图5 高频衰减异常剖面

图6 目标B HFA属性(最大值)平面展布图

图7 目标B 地震资料振幅属性(最大值)平面展布图

2.3 钻井结果

根据衰减异常范围重新预测了含气范围，并选择了新井点位置XX。实际钻井与我们预测基本一致：目标A主要是大套砂岩，测井解释为水层；目标B录井气测值很高，测井解释了一百多米的气层。

3 结论

1)文昌A凹有利储层在地震上表现为“亮点”，岩性调谐频率为9 Hz ～15 Hz，泥岩的岩性调谐频率为12 Hz～18 Hz。

2)文昌A凹气层表现为高频衰减强异常，HFA属性可以有效地区分气层和水层。

3)依据上述的研究思路和预测方法，对目标A和目标B的预测结果与实际钻井结果基本一致，反映了基于频率域信息的文昌A凹的储层预测与烃类检测技术序列方法是可靠的。

频率域信息技术，是文昌A凹储层预测和烃类检测的有效技术技术手段。频率域信息是油气藏预测中的一个有效补充，尤其针对亮点型油气藏，可以有效地降低多解性。基于瞬时子波的吸收衰减分析技术，通过分别分析主频两端频谱特征变化规律，可以实现对孔隙流体性质的预测，但是在地震波的传播过程中，所有的地层对地震波频率成分具有衰减吸收作用，孔隙流体衰减是这种衰减背景下的相对异常，不具有绝对值的意义。

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Application of seismic frequency domain information in theoil and gas exploration in sag A of Wenchang

LIU Shi-you, LI Hui, YAN Zhen-jian, YAN An-ju

(CNOOC Ltd.-Zhanjiang, Zhanjiang 524057, China)

Seismic attenuation is connected to the lithology and the nature of pore fluid. Great deals of researches have been done by scholars at home and abroad on detecting reservoir gas saturation by using the spectral analysis of high frequency component. The researches have showed that high absorption of the high-frequency amplitude is often relevant to the rock porosity gas content, and high absorption of the low-frequency amplitude may signal the water (oil) saturation of pores of the rock. This paper summarizes the results on using instantaneous wavelet attenuation technology and expounds the principle of hydrocarbon detection by using frequency domain information. The water-bearing and gas-bearing reservoirs in Wenchang gas field display have similar seismic responses with strong amplitude bright spot. This paper predicts the lithology and physical property of the XX target in Wenchang by using frequency domain information, and predictive results has been verified in the actual drilling.

absorption attenuation; instantaneous wavelet; lithologic prediction; hydrocarbon detection

2015-04-02 改回日期：2015-07-06

国家科技重大专项课题(2011ZX05023-004)

刘仕友(1982- )，男，硕士，主要从事储层预测及烃类检测工作研究，E-mail：liushiyou@139.com。

1001-1749(2015)04-0508-04

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.04.15