地震时频分析与分频解释及频谱分解技术在地震沉积学与储层成像中的应用

基于非平稳信号时频分析及其地震时频属性技术应用的有关研究成果,对地震信号时频分析、分频解释与频谱分解及其在地震沉积学与地震储层成像中的应用进行系统总结与阐述.从时频分析的基本原理出发,探讨地震分频解释和频谱分解的实现方法及其在地震沉积学与储层成像中的应用策略与效果.分析指出,发展高精度时频分析理论和算法,一体化统筹谋划地震资料叠前与叠后处理解释,针对不同地质条件探索相应的时频响应规律等,是分频解释技术及其在地震沉积学和地震储层成像研究中有效应用中值得深入研究的问题.     

应用地震分频技术预测碳酸盐岩储层

常规频谱地层检测技术分辨率有限,采用分频解释技术能够排除时间域内不同频率成份的相互干扰,可以得到高于传统分辨率的解释结果,获得更精细的地质图像.缝洞型碳酸盐岩储层预测是研究工区油气勘探需要解决的难题.研究工区主要目的层为奧陶系碳酸盐岩储层,非均质性强,横向变化快,而地震资料主频和信噪比都较低,用常规方法难以描述碳酸盐岩储层分布.针对研究工区碳酸盐岩储层特点,本文首先用模型验证了分频解释技术能够揭示储层横向之间由于岩性、物性等因素引起的微小振幅变化,最大限度地提高地震资料的解释分辨率,并利用该技术,结合三维可视化技术和钻井资料,对某区碳酸盐岩储层进行了预测.预测结果与实钻数据相一致,由此可见,分频解释技术可以刻画碳酸盐岩储层空间展布特征,碳酸盐岩储层分频属性在三维空间的响应特征是高调谐振幅.     

频谱成像技术在稠油热采地震监测中的应用

频谱成像技术可有效的描述地质反射层厚度的非连续性和岩性的非均质性,其在理论上主要是依据薄层反射的调谐原理,过去通常采用以离散傅里叶变换为基础的算法,但是,该方法存在着明显的局限性,因为估算的地震振幅谱的重要特征是所选时窗长度的函数.如果所选时窗过短,振幅谱会与变换窗函数褶积,失去频率的局部化特征,而且过短的时窗会使子波的旁瓣呈现为单一反射的假象.增加时窗长度,会改善频率的分辨率.但如果所选时窗过长,时窗内的多个反射会使振幅谱以槽痕为特征,很难分清单个反射的振幅谱特征.由于在实际运用中,以傅里叶变换相关的算法的时窗问题,难以选择好时窗长度,而且无法定量分析时窗长度产生的偏差,因而会使振幅谱的估算产生偏差.以小波变换为基础的时频分析技术成了非平稳性信号的重要分析工具,在很多实际应用中已取代了傅里叶变换的分析方法.以小波变换为基础的瞬时谱分析技术能得到精确的时频分析结果,同时避免了时窗问题.它反映出了储层在纵向上时间及厚度上变化情况和横向上的地质不连续性的信息,因此能使解释人员快速而有效地描述储层特征的空间变化.     

基于三参数小波变换的吸收衰减梯度检测

时频分析是地震资料处理和解释中一种强有力的工具,通过对地震波信号进行时频分析,可以获得地震波的吸收衰减梯度属性,从而应用于储层的含油气性检测.将目前时域局部化性质很高的三参数(TP)小波变换和谱拟合方法引入吸收衰减计算中,通过对TP小波时频谱进行子波谱估计获得更平滑、能量聚焦性更好的时频谱,然后利用最小二乘曲线拟合从中提取稳定的地震波低频段和高频段吸收衰减梯度,以期更好地进行储层含气性检测.实际资料的处理分析结果表明,不论是低频吸收衰减梯度,还是高频吸收衰减梯度,对致密砂岩含气储层的预测结果均与实际情况吻合较好,能够清晰可靠地指示含气储层的部位,且与基于瞬时谱分析提取的归一化地层吸收剖面的分析结果一致,有利于刻画含气储层空间展布,直接指示油气存在,为油气检测提供了一种有效可行的手段.     

碳酸盐岩溶洞厚度定量预测方法研究与应用

针对地震反演薄储层的厚度预测多解性强,且难以适应碳酸盐岩溶洞储层地层横向突变的状况,难以满足该类储层定量描述和储量计算的要求等问题.在综合考虑到溶洞型储层顶底地震反射对偶响应的特点、以及深入分析了储层厚度变化与合成地震记录波形和能量的变化特征,而提出了一种储层地震响应特征建立与厚度定量预测的方法即为建立储层厚度谱.该方法主要关键技术是:地震子波精确提取、一组不同储层厚度变化与合成地震响应模型库的建立、在镶边余弦平方衰减梯度函数约束下构建地震波形和能量特征双重约束的储层厚度谱、预测误差分析以及储层厚度三维定量预测.该方法的特点是充分利用储层厚度变化引起的波形和能量的差异,不需要井约束和层位约束,克服了部分人为干扰,减少了预测多解性.预测结果的垂向分辨率突破了传统的1/4波长的限制,一般可达1/20～1/40波长,对于最难预测的薄互层也能达到1/8波长.实际资料表明该方法对于非均质储层等特殊储层预测有较好的推广和应用价值.     

基于谱分解和地震多属性储层厚度的预测

随着油气勘探开发的不断发展,利用地震属性进行储层预测的方法得到了广泛的应用,并且在生产中取得了较好的效果.本文采用的谱分解和地震多属性联合的方法进行储层厚度预测,克服了单一属性分析存在的多解性和多属性分析在断层处预测不准确的问题,以及仅利用谱分解方法时,由于其预测基础的限制,部分复杂地区对砂体厚度的预测效果存在一定误差这一问题,可以较为准确地预测出目的层的储层厚度,同时,在传统地震分析中非常难发现的地质信息,谱分解之后比较容易发现,有助于进一步解释.实际地震资料结合井信息和分层数据的标定,对储层厚度的预测进行了较为详细的研究.研究结果表明,此方法在原理和实际应用上都是可行的,提出了一种储层厚度预测的新方法.     

叠后储层地震滤波质量控制方法

地震数据的噪声往往覆盖了有用的地质信息,需要对地震数据进行滤波处理.在滤波处理过程中,为减少噪声对地震解释带来的假象,形成了很多相关的技术.但在地震解释滤波质量控制方面所做的研究工作很少.因此,建立叠后储层地震滤波质量控制标准,可以提高地震数据的品质及减少地震解释的假象.根据滤波前后地震资料的合成地震记录相关系数、信噪比地震属性以及时频特征三个方面对叠后储层地震资料滤波处理进行质量控制,通过对比处理前后地震资料发现:滤波后地震资料井震相关系数得到提高;滤波前后均方根地震属性变化大的地方对应信噪比属性值较小,且滤波前后地震剖面及属性与信噪比剖面及属性均具有较好的对应关系;在频谱上,滤波前后频带宽度、主频和能量保持一致.以上对地震滤波处理的控制方法中,经实际结果检验及分析可以看出,滤波前后地震资料的时频特征一致性是保证滤波质量的重要手段,另外信噪比以及与信噪比相关的地震剖面及属性在评价地震资料滤波合理性上也优于合成记录及常规地震属性对地震资料滤波质量的评价.针对叠后断裂检测实例,据该滤波质量控制标准,确保断裂检测精度.     

地震映像数据的时频分析方法及应用

本文研究地震映像数据的时频解释方法.采用短时傅立叶变换方法获得地震映像记录频谱的时间与空间分布,根据介质对地震波频谱影响的基本规律,通过分析已知地质断面地震映像记录频谱的时间与空间分布,研究了综合利用频率域和时间域信息进行地震映像数据解释的效果.时频分析方法提取了地震波的频谱中关于地层岩性、构造方面的信息,为地震映像数据的处理和解释提供了更多的参考信息.实例证明,利用时频分析解释地震映像数据,有助于了解覆盖层下岩性变化、薄层的分布范围、探测隐伏土洞、确定混凝土构件中缺陷位置,提高地震映像数据的解释精度和准确性.     

基于频率域峰值属性的河道砂体定量预测及应用(英文)

河道砂体是陆相含油气盆地最重要的储集类型之一,其边界识别和厚度定量预测是储层预测的热点难题。本文在总结现有方法技术的基础上,提出一种利用频率域峰值属性进行河道砂体边界识别和厚度定量预测的新方法。对典型河道薄砂体地震反射进行了正演模拟,构造了一种新的地震属性——峰值频率-振幅比,研究表明:峰值频率属性对地层厚度变化敏感,振幅属性对地层岩性变化敏感,两者比值突出河道砂体的边界,同时,借助峰值频率与薄层厚度间存在的定量关系进行薄砂体厚度计算。实际数据应用表明,地震峰值频率属性可以较好的刻画河道的平面展布特征;峰值频率-振幅比属性可以提高对河道砂体边界的识别能力;利用频率域地震属性进行砂体边界识别及厚度定量预测是可行的。     

地震复谱分解技术及其在烃类检测中的应用

谱分解技术在地震解释领域已得到广泛应用,但常用的谱分解方法存在两方面的不足.一是时间分辨率低,难以对薄层进行刻画;二是在烃类检测中多解性强,难以区分流体类型.为了改善该问题,本文提出一种基于地震复谱分解技术的烃类检测方法.复谱分解是指用一个包含多个不同频率Ricker子波的复子波库对地震道进行分解,从而得到时变子波频率和相位信息的过程.借助稀疏反演技术复谱分解可以获得高分辨率的时频能量谱和时频相位谱.本文首先通过拟合算例验证了复谱分解方法刻画薄层的能力以及求取子波频率和相位的准确性.然后利用基于Kelvin-Voigt模型的黏弹波动方程数值模拟对衰减引起子波相位改变的原因进行了分析.最后通过实际资料应用展示了本文方法在储层预测中的高时间分辨率优势,验证了利用子波相位信息识别气藏的有效性.     

紫坪铺水库诱发地震与构造地震波谱时频特征差异性研究

利用紫坪铺水库2004～2007年记录的实际地震数据,通过比较多种滤波方法,发展出一种既能有效滤除地震数据中本底噪音、又对有效信号损伤较小的比值滤波方法。对去噪后的水库诱发地震和构造地震数据,利用小波变换方法,分别进行时频分析获得两类地震的时频谱,并提取可以反映地震发生前后能量分布和聚集情况的时频属性,最后根据各个属性的响应效果,组合得到新的属性。将时频谱与时频属性相结合,总结归纳紫坪铺水库诱发地震与构造地震波谱时频特征的差异性,为地震监测分析提供基础依据。     

海洋短排列高分辨率多道地震高精度成像关键技术

基于高频震源的海洋短排列、高分辨率多道地震探测方法,具有主频高、频带宽的特点,是海底浅层地质研究,特别是海洋天然气水合物调查等方面的重要手段.针对这种地震探测方法不能有效控制电缆沉放深度、虚反射干扰严重且规律性差以及速度分析精度低带来的成像效果差等问题,研究了基于虚反射走时识别与模拟计算的电缆沉放深度计算方法,获得了检波点的准确沉放深度,为虚反射的有效压制提供了保障;采用基于相似性原理的排列长度放大技术,有效地解决了排列长度较短引起的速度谱能量团不聚焦的问题,提高了速度分析灵敏度,确保了地震资料成像处理精度.实际资料的最终成像处理结果表明,地震波组的信噪比和分辨率高,速度结构合理,BSR特征清晰,为海洋天然气水合物的识别和研究提供了高品质资料.     

地震波干涉偏移及预条件正则化最小二乘偏移成像方法对比

地震波干涉偏移和偏移反演成像是近年来十分活跃的两个研究领域.干涉偏移提供了一个新的地震波数据成像工具,而偏移反演则提供了高逼近度地震成像.二者的共同目的是改善传统直接偏移方法的成像效果,展宽成像区域并提高成像的分辨率.本文研究干涉偏移方法和偏移反演方法对于地震成像效果的影响,探讨二者在提高成像分辨率上的异同.对于偏移反演,通过建立正则化模型,研究了预条件共轭梯度迭代正则化方法及改进措施,并通过绕射点模型数值模拟验证了该方法比直接偏移能够提高振幅的保真度和成像的分辨率.对于干涉偏移和偏移反演这两种方法,对层速度地震模型进行了数值模拟.结果表明干涉偏移和偏移反演成像方法比传统的偏移方法在成像效果上是更加有效的,因而对于实际的地震成像问题很有应用前景.     

高铁震源地震信号的挤压时频分析应用

我国每天有数千趟高铁列车驰骋在纵横交错的高铁线路上,构成了十分理想的均布震源,但寻找适合高铁震源地震信号的处理方法是充分挖掘信息的关键.传统的频谱分析结果表明高铁震源所产生的地震信号具有明显的窄带分立谱特征,但无法精确获得高铁震源地震信号的时频变化规律.本文首次将挤压时频分析这种分析工具引入到高铁震源地震信号处理中,对中国南方某高铁沿线采集到的高铁震源地震数据进行了分析.处理结果表明:利用挤压时频分析能够更加精确地刻画频率成分随时间的变化,能够利用单检波器精确刻画高铁列车的运行状态(匀速、加速等);同时利用挤压时频变换还可高精度地重构出所需频带的信号,为提取高铁震源地震信号的特征成分提供了一种有力工具.     

高精度频率衰减分析技术及其应用(英文)

本文从含流体孔隙介质中的地震波场的衰减理论出发,对常规的频率衰减分析技术中的"低频阴影"和"频率衰减梯度"分析方法进行了改进,提出了一种高精度的频率衰减分析技术。首先,通过引入三参数小波变换和时频聚焦准则,发展了一种基于自适应三参数小波变换的高精度时频分析方法,其不仅具有很高的时—频分辨率(有利于"低频阴影"分析),而且其频谱只有一个峰,旁瓣比较小(有利于"频率衰减梯度"分析)。其次,采用基于最小二乘法的Nelder-Mead非线性算法对频谱的衰减部分进行拟合计算,可以准确地计算衰减系数,提高了"频率衰减梯度"的计算精度。实际资料的计算结果表明,本文提出的综合"低频阴影"和"频率衰减梯度"方法的频率衰减分析技术能够有效地圈定碳酸盐岩鲕滩储层的发育区域,且两种方法具有很好的一致性,有效地提高了储层预测的可靠性,从而降低了勘探风险。     

地震反Q滤波应用于碳酸盐岩储层特征描述

塔里木盆地塔河地区的奥陶系碳酸盐岩储层埋藏深,其深度超过5000 m,储集体类型以裂缝、缝洞为主,储层的纵向和横向上都具有极强的非均质性.这些特点导致反射地震数据的信噪比低、分辨率低,从而使得碳酸盐岩储层特征描述的难度增大.针对这些问题,本文运用稳定化反Q滤波方法对塔河地区的三维地震数据进行提高分辨率处理,同步实现地震振幅补偿和子波相位校正.处理结果与原始地震数据进行地震剖面面貌、储层内幕信息、断裂缝洞刻画等方面的直接对比,一方面展示反Q滤波方法在提高分辨率、提高弱反射能量、以及增强反射同相轴的空间连续性等方面的优势,同时展示稳定化反Q滤波方法能够提高对奥陶系碳酸盐岩缝洞储集体的特征描述精度.     

High-resolution depth imaging with sparseness-constrained inversion

An imaging technique is developed which exceeds the resolution limitation prescribed by conventional seismic imaging methods. The high‐resolution imaging is obtained by introducing a sparseness‐constrained least‐squares inversion into the imaging process of prestack depth migration. This is implemented by a proposed interference technique. In contrast to conventional depth migration, a decomposed signal or combined event, instead of the source wavelet, is needed in the proposed scheme. The proposed method aims to image a small local region with a higher resolution using the prestack data set. It should be applied following conventional depth imaging if a higher resolution is needed in a target zone rather than replacing the conventional depth imaging for the entire medium. Synthetic examples demonstrate the significant improvements in the resolution using the proposed scheme.