一种利用地震数据瞬时频率属性进行油气检测的方法

摘要

本发明目的是利用地震数据瞬时频率属性进行油气检测的方法，包括采集记录地震原始数据；对数据在频率域进行广义S变换得到其每个样点的时频谱，确定时频谱中总能量的15％和35％分别对应的频率为计算低频段吸收衰减梯度的起始频率和终止频率；对起始频率和终止频率间的时频谱p(Tk，f)取自然对数后利用最小二乘法进行拟合，得到该样点的低频段吸收衰减梯度；低频段吸收衰减梯度强的位置对应含油气有利区域，确定油气检测结果。本发明对信噪比的要求不高，时频分辨能力强，算法简单，计算效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及地震勘探数据处理技术，是一种利用地震数据瞬时频率属性进行油气检测的方法。

背景技术

含油气层的内部及其下部，地震波的能量将发生明显的高频衰减，利用地震能量衰减进行油气预测成为可能。

衰减是地震波在地下介质传播中总能量的损失，是介质内在的属性。引起地震波衰减的因素有内部和外部两种因素：引起地震波衰减的内部因素是介质中固体与固体、固体与液体、液体与液体界面之间的能量耗损；外部因素主要来自大尺度的不均匀性介质引起的散射。

当前对于吸收衰减梯度的计算主要利用短时傅里叶变换和小波变换对地震波的高频段进行分析计算。都是先对地震波进行时频分解，然后利用总能量的65％和85％之间对应的时频谱进行曲线拟合，其得到的是高频段吸收衰减梯度。由于地震波传播过程中要经受地震的强烈吸收，高频能量损失很快，在一定的信噪比情况下，当高频噪音干扰较强时，高频段吸收衰减梯度更多的是反映噪音的影响，不能完全指示油气。

同时，基于短时傅里叶变换的吸收衰减梯度计算方法存在两个严重不足：(1)短时傅里叶变换的时窗固定，时频网格等宽，不能随频率的需要而改变，对高低频的分辨都不利。(2)当时窗选取过大，尤其是时窗内包含强反射层时，气层的衰减异常特征会减弱以至消失；因为时窗选取过大，气层的衰减异特征受强反射层的影响而产生“屏蔽”效应。

实际资料处理中的小波变换都是离散小波变换，其尺度因子与频率之间的关系不确定，也会造成时频分辨能力不足的问题。

广义S变换采用时窗宽度随频率f呈反比变化高斯窗函数，在低频段时窗较宽，获得较高的频率分辨率；高频段时窗较窄，获得很高的时间分辨率。可以根据实际资料的分析需要，调整参数，完全满足实际资料的时频分析。

发明内容

本发明目的是提供一种利用广义S变换对地震资料进行时频分析，并对低频段的时频谱进行拟合，得到低频段吸收衰减梯度，以更好的指示油气的利用地震数据瞬时频率属性进行油气检测的方法。

本发明具体步骤包括：

1)采集记录地震原始数据；

2)对数据在频率域进行广义S变换得到其每个样点的时频谱，确定时频谱中总能量的15％和35％分别对应的频率为计算低频段吸收衰减梯度的起始频率和终止频率；

3)对起始频率和终止频率间的时频谱p(T_k，f)取自然对数后利用最小二乘法进行拟合，得到该样点的低频段吸收衰减梯度；

步骤3)所述的吸收衰减梯度的计算公式为：

$p(T_k,f)=p(0,f)\exp [-\frac{\mathrm{\pi f}{T}_k}{Q_{\mathrm{eq}}\left(T_k\right)}]$

$=\exp (-2{\pi }^2{s}^2\frac{{(f_{\mathrm{main}}-f)}^2}{f^{2r}})*\exp [-\frac{\mathrm{\pi f}{T}_k}{Q_{\mathrm{eq}}\left(T_k\right)}]$

其中，p(T_k，f)为T_k时间，对应频率f的地震信号的时频谱；

p(0，f)为地震子波的波峰处，对应频率f的地震信号的时频谱；

Q_eq(T_k)是T_k处的等效Q值；

Q(τ)为时间τ处对应的层Q

s和r均为比例因子，取正数；

f_main为地震子波的主频；

4)重复步骤2)-3)，直到得到所有道中每个样点的低频段吸收衰减梯度；

5)低频段吸收衰减梯度强的位置对应含油气有利区域，确定油气检测结果。

本发明对信噪比的要求不高，时频分辨能力强，对每个样点的时频谱进行曲线拟合时可消除部分较弱的噪音，同时避开高频干扰的影响；本发明算法简单，计算效率高。

附图说明

图1计算低频段吸收衰减梯度示意图；

图2动校后的VSP上行波；

图3低频段吸收衰减梯度图；

图4瞬时主频；

图5层速度；

具体实施方式

本发明是在地震勘探资料中利用广义S变换，将地震资料变换到时频域；再结合地震波吸收衰减在瞬时频率上的差异，在时频域对低频段的时频谱进行拟合，得到低频段吸收衰减梯度，以更好的指示油气。

以下结合附图详细说明本发明。

本发明具体实现步骤如下：

1)采集记录地震原始数据；图2是某井的VSP资料经过处理后的上行波拉平剖面，据钻井显示，含气层出现在1.78-1.79S处；

2)对数据在频率域进行广义S变换得到其每个样点的时频谱，确定时频谱中总能量的15％和35％分别对应的频率为计算低频段吸收衰减梯度的起始频率和终止频率；

3)对起始频率和终止频率间的时频谱p(T_k，f)取自然对数后利用最小二乘法进行拟合，计算该样点的低频段吸收衰减梯度；如利用图1中总能量的15％-35％之间对应的时频谱进行拟合；

步骤3)所述的吸收衰减梯度的计算公式为：

$p(T_k,f)=p(0,f)\exp [-\frac{\mathrm{\pi f}{T}_k}{Q_{\mathrm{eq}}\left(T_k\right)}]$

$=\exp (-2{\pi }^2{s}^2\frac{{(f_{\mathrm{main}}-f)}^2}{f^{2r}})*\exp [-\frac{\mathrm{\pi f}{T}_k}{Q_{\mathrm{eq}}\left(T_k\right)}]$

其中，p(T_k，f)为T_k时间，对应频率f的地震信号的时频谱；

p(0，f)为地震子波的波峰处，对应频率f的地震信号的时频谱；

Q_eq(T_k)是T_k处的等效Q值；

Q(τ)为时间τ处对应的层Q

s和r均为比例因子，取正数；

f_main为地震子波的主频；

4)重复步骤2)-3)，得到所有道中每个样点的低频段吸收衰减梯度；

5)确定低频段吸收衰减梯度强的位置，对应含油气有利区域，进行油气检测。

如图3中在1.78-1.79S处，低频段吸收衰减梯度明显变大，反应出地层很强的吸收，

图4瞬时主频是时频谱中能量最大值对应的频率，在1.78-1.79S处，地震波的瞬时主频约为20hz，相对围岩而言，明显降低。

图5层速度在1.78-1.79S处，明显降低到4800m/s，变化趋势吻合很好，指示了油气的存在。