楊立強，鄔長武，王箭波，董 寧

（中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京海淀 100083）

基于小波變換的分頻技術在碳酸鹽巖儲層預測中的應用

楊立強，鄔長武，王箭波，董 寧

（中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京海淀 100083）

塔河油田奧陶系海相碳酸鹽巖儲層埋藏深，地震反射信號弱，且風化殼多為雜亂反射，儲集體類型復雜多樣，有裂縫、溶洞、孔洞等類型，縱橫向非均質性強，勘探難度大，屬世界級難題。針對上述難題，這里引入基于小波變換的地震分頻技術，首先針對該區(qū)實際地質情況設計模型，檢驗了該方法的可行性；然后對該區(qū)碳酸鹽巖儲層進行了預測，預測結果與實鉆數(shù)據(jù)相一致，由此可見，分頻解釋技術可以有效刻劃碳酸鹽巖儲層空間分布特征。研究表明，經(jīng)分頻處理后的地震數(shù)據(jù)，其解釋分辨率高于常規(guī)地震主頻所能達到的分辨能力，不需要建立假設的模型，尊重原始地震數(shù)據(jù)，減少了人為因素干擾帶來的假象。該項技術在確定油藏邊界、儲層預測方面具有獨特的優(yōu)勢。

塔河油田；分頻解釋；碳酸鹽巖；儲層預測

0 前言

分頻解釋技術是一種全新的地震儲層研究方法，該方法在對三維地震資料時間厚度，地質不連續(xù)性成像和解釋時，可在頻率域內(nèi)對每一個頻率所對應的振幅進行分析。這種分析方法排除了時間域內(nèi)不同頻率成份的相互干擾，從而可得到高于傳統(tǒng)分辨率的解釋結果。經(jīng)過分頻解釋處理后呈現(xiàn)出來的是全新的儲層成像，是進行儲層厚度計算、確定儲層邊界、優(yōu)化井位設計的先進技術［1～5］。

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖儲層大都位于5 300m以下，其頂部地層多遭風化剝蝕，反射信號較弱且雜亂。碳酸鹽巖的主要儲集空間為裂縫及溶洞，儲集層在縱橫展布上非均質性較強，成藏條件十分復雜，預測很困難。作者在本文中將基于小波變換的地震分頻解釋技術引入塔河油田奧陶系碳酸鹽巖儲層預測中，取得了較好的效果。

1 技術原理

分頻解釋技術［6～9］是進行儲層預測研究的新技術，經(jīng)分頻處理后的地震數(shù)據(jù)，其解釋分辨率高于常規(guī)地震主頻所能達到的分辨能力，該項技術在確定油藏邊界、儲層預測方面具有獨特的優(yōu)勢。在地震橫向和垂向分辨率不高的情況下，可利用分頻解釋技術在頻率域內(nèi)進行全頻段掃描、成像，對每一個頻率所對應的振幅進行分析。這種方法擺脫了常規(guī)地震分辨率的限制，充分利用了高頻的信息，從而可得到高于傳統(tǒng)分辨率的解釋結果，在整體上描繪儲層展布形態(tài)，檢測儲層厚度。用分頻解釋技術實現(xiàn)儲層分布預測的結果具有較高的可信度，它有別于地震反演等儲層預測方法，不需要建立假設的模型，可直接對地震波的頻率和振幅進行觀察和計算，尊重原始地震數(shù)據(jù)，減少了由人為因素干擾帶來的假象。

作者在本次分頻計算中引入了目前比較先進的小波變換算法。小波變換［10～15］是近年來迅速發(fā)展起來的新興數(shù)學手段，被認為是近年來在工具和方法上的重大突破，是泛函分析、調和分析等的完美結晶，它在理論上和實際應用中都有重要價值。小波變換繼承和發(fā)展了窗口傅立葉變換的局部化思想，它能在時間域和頻率域同時對信號進行局部化分析，并且能隨著頻率成份的改變而自動調整窗口的形狀以達到所需的要求。所以，它在地震數(shù)據(jù)處理中存在著廣闊的應用前景。

小波變換的基本理論［16～18］如下：

設ψ（t）∈L2（R）（L2（R）表示平方可積的實數(shù)空間，即能量有限的信號空間），其傅里葉變換為（W）。若（W）滿足條件式（1），母小波ψ（t）經(jīng)伸縮和平移后，就可以得到小波序列。

式中 稱ψ（t）為母小波。

對于連續(xù)小波序列為：

其中 a為伸縮因子；b為平移因子。

離散小波序列為：

2 正演模擬及其分頻特征

根據(jù)塔河油田儲層類型、發(fā)育規(guī)模、埋藏深度以及前期巖石物理分析測試的速度、密度、孔隙度等參數(shù)，結合實際鉆井資料，作者設計了與塔河油田實際地質結構相似的地質模型（見圖1），模型參數(shù)如表1。本次研究采用通過波動方程正演模擬（有限差分法），碳酸鹽巖儲層的地震識別模式與實際地震資料相一致，在此重點驗證分頻技術在該地區(qū)的適用性問題。

表1 模型參數(shù)Tab.1 Cavity model parameters

圖1 不同溶洞發(fā)育模式模型Fig.1 Different cavity developmental model

圖1及圖2是不同的溶洞模型及其地震響應特征。由圖1、圖2可見，1號、3號、6號溶洞為內(nèi)幕溶洞，地震響應為溶洞底部邊界為波峰，整體呈串珠狀反射；2號溶洞為風化殼附近；5號為風化殼附近裂縫發(fā)育帶，溶洞和裂縫帶頂為弱反射，下面為雜亂反射；4號為三個垂向疊置的溶洞，呈典型的串珠狀反射特征。

圖3為不同溶洞模型的地震反射特征及在10Hz、30Hz和60Hz上的分頻特征。由圖3可見，在不同頻率上，溶洞的反射特征是不一樣的，在30Hz上的分頻特征是能量最聚焦的，也是最能接近實際溶洞情況的。

3 實例分析

圖4為過TK427井、T402井、T401井、S48井、T414井的地震數(shù)據(jù)聯(lián)井剖面及其分頻特征剖面，分別為10Hz、30Hz、65Hz的分頻計算結果，可見不同的頻率剖面表現(xiàn)了不同的異常特征。經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，頻率越高，異常特征越細微，30Hz分頻剖面異常特征能量最聚焦，邊界最清楚，與實際地質認識最吻合。

圖4 過井地震剖面及其分頻結果立體圖Fig.4 The separate frequency response characteristics of well－tie sections

由圖5可見，分頻異常在剖面上成單珠狀分布，與地震剖面上強弱相間、波峰波谷相間的串珠狀異常相比，分頻異常內(nèi)部能量集中，視覺上更突出，邊界更清楚，更容易識別。在時間切片上，分頻異常跟地震一樣，也呈橢圓狀分布或聯(lián)片分布，但部份波峰和波谷，均為正值，非異常值被壓制，從而異常邊界更清楚，視覺效果更好。通過分頻計算，可以發(fā)現(xiàn)更多細微的小異常，異常發(fā)育帶更清晰，范圍更明確，對于儲層預測有重要的意義。

圖7為沿層分頻特征平面分布圖。由圖7可見，分頻特征與實際鉆井情況相吻合，如分頻特征異常的井油氣產(chǎn)量比較高（如TK427井、S48井）；而分頻特征無異常的井油氣產(chǎn)量較低（如S23井），甚至沒有油氣產(chǎn)出（如T414井）。

4 結論

作者在本文將小波變換引入分頻計算中，利用小波變換的時頻局域化優(yōu)良特性，增強了地震信號的局部特性，并將該技術應用于塔河油田奧陶系碳酸鹽巖的儲層預測中，取得了較好的效果，與實際鉆井對比，吻合率很高，對解決塔河油田碳酸鹽巖儲層預測這一世界性難題，提供了一個比較有效的解決手段。

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1001—1749（2012）03—0253—05

TE 122.2＋4

A

10.3969/j.issn.1001－1749.2012.03.03

楊立強（1976－），男，高級工程師，博士后，主要從事油藏描述、地震資料綜合解釋等研究工作，近年來在國內(nèi)外期刊上公開發(fā)表十余篇文章。

中國石化科研攻關項目（P04086）

2011－07－25改回日期：2012－02－21