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谱分解技术在储层性质解释中的应用  

2012-02-15 19:22:02|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                         谱分解技术在储层性质解释中的应用

谱分解提供了一个新的手段,它利用地震数据和离散傅里叶变换(DFT),成像或绘制时间域储层厚度和基于大面积3D地震调查的地质间断。通过DFT将地震数据转换到频率域,振幅谱能描绘地层时间厚度的连续性,而相位谱揭示横向上的地质间断。这个技术在3D调查中能进行地层设定(例如河道砂体和构造设定,包括复杂的断层体系)。

在1973年,widess开创了广泛应用的量化薄层厚度的新方法。由于它结合振幅,运用波形峰谷的时间间隔,所以这种方法取决于对子波相位正确设定和振幅自相关的精细处理。虽然原理相似,但这里提出的谱方法运用更强大的独立振幅谱,他被用来检验大范围3D调查下的薄层响应。

谱分解背后的意义是,来自薄层的反射在频率域有一个特征表现,它暗示了地层的时间厚度。例如,一个单一的均质薄层引入一个可预测的循环凹形序列到合成反射的振幅谱中(图1)。然而,这个地震子波穿过很多不同地下地层而不只是单一薄层,因此,这个地层系统就产生了一个有唯一频率域表征的复杂调谐反射。

来自一个调谐反射的振幅域干涉图样解释了形成反射的单个地层声学性质间的联系。振幅谱通过谱的凹形模型描述了薄层的连续性,它和该处岩体的连续性有关。同样,相位谱也通过该处岩相的不稳定描述了横向上的不连续性。一起,通过大面积3D调查与振幅和相位相关的干涉现象让解释人员能更快更有效的量化和描绘该处地层岩体的连续性。

长窗函数截取的振幅谱与短窗函数截取的振幅谱的频域响应差异有着重要意义。长波形的变形与子波的频谱更相似(图2),但是短波形的变形包含子波,并且该处的干涉图样代表了声学特性和窗函数截取地质层位的厚度(图3)。

当然也有一些例外(比如韵律层和季节湖沉积层),长的分析窗函数包含很多地质学上的变化,这些地质变化在统计学上使单一薄层的干涉图样离散化。其结果是长窗函数对应的反射系数频谱呈白色或持平。这是将它通过反褶积来达到多重压制的前提。如果给的茶窗函数足够大,可以认为每个薄层的地质叠加是随机的。随机地质剖面源子波的褶积能产生一个类似子波的振幅谱。

短窗函数的响应取决于声学性质和窗函数截取层位的厚度。窗函数越短,地质抽样越不随机。这样得到的振幅谱就不再和子波类似,而与子波和该处层位响应的和相似。在这样的小窗函数下,地层就充当该处反射子波的滤波器,因此会减弱其频谱。而这样得到的振幅谱就不是白色,并且还代表了窗函数的干涉图样。

短窗函数相位谱在描绘该处岩性时也很有用。因为相位对地震波引起的细微扰动非常敏感,用它来检测横向上声学的不连续性非常理想。如果窗函数截取层位的岩体在横向上稳定,它的相位响应也同样稳定。如果横向上出现不连续性,在不连续处的相位响应会变得不稳定。一旦岩体在不连续处旁边达到稳定,相位响应同样会达到稳定。

楔形模型的响应。谱分解和薄层调谐现象可以用一个简单的楔形模型来阐述(图4a)。时域响应由两个大小相等但极性相反的幅度反射系数跳跃函数组成。楔顶部的标志是一个负极性的反射系数而底部的标志是一个正极性的反射系数。楔形从左侧的0 ms增厚到右侧的50毫秒。对反射系数模型进行滤波(采用8-10-40-50Hz 的Ormsby滤波器),它能阐释厚度的变化会引起调谐反应(图4b)。顶部和顶部的反射会在大厚层处转变极性,而且会融入到楔形变薄处的反射中。

短窗函数的振幅谱就是对每个反射系数道进行计算得到的。这些反射系数就频率是沿纵轴的绘制(图4c)。楔形的时间域厚度决定了频域振幅谱的凹形周期。Pf =1/t,其中,Pf为频域振幅谱的凹形周期变化(Hz),t为薄层厚度(s)。

另外一种观点认为,频率分量决定薄层厚度响应振幅谱的凹形周期(图5b)。Pt=1/f,其中,Pt为薄层厚度响应振幅谱的凹形周期(s),f为离散傅立叶频率。

即使是类似10Hz的相对低频元件也能量化薄层的变化。

楔形模型(图4和5)阐述了这种方法在非常简单的二反射体反射系数模型中的应用。增加反射系数模型的复杂性,反过来也会使干涉图样变复杂。

执笔人:hemingway

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