基于匹配追蹤時(shí)頻譜計(jì)算的砂體尖滅線檢測(cè)方法

汪瑞良， 張文珠， 劉徐敏， 董國(guó)輝， 李志曄

(中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，深圳 518000)

基于匹配追蹤時(shí)頻譜計(jì)算的砂體尖滅線檢測(cè)方法

汪瑞良， 張文珠， 劉徐敏， 董國(guó)輝， 李志曄

(中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，深圳 518000)

匹配追蹤算法能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的自適應(yīng)分解。首先研究了快速動(dòng)態(tài)匹配追蹤算法，實(shí)現(xiàn)了匹配追蹤高分辨率時(shí)頻譜計(jì)算，然后通過構(gòu)建楔形砂體模型深入剖析了薄砂儲(chǔ)層的時(shí)域和頻域反射特征，發(fā)展了利用時(shí)頻譜分量來指示砂體尖滅點(diǎn)位置的方法。該方法綜合了薄層調(diào)諧能量和薄層反射向高頻移動(dòng)的特征，采用相對(duì)高頻的瞬時(shí)譜分量的異常高值識(shí)別薄砂尖滅點(diǎn)，相比單獨(dú)使用振幅屬性的尖滅點(diǎn)檢測(cè)方法精度有所提高。模型試算驗(yàn)證了利用時(shí)頻譜分量來指示砂體尖滅點(diǎn)位置的方法識(shí)別薄層砂體尖滅點(diǎn)的有效性,在實(shí)際資料的薄砂尖滅識(shí)別應(yīng)用中，該方法取得了較好的效果，有效地證實(shí)了其實(shí)用性和可靠性。

匹配追蹤； 尖滅線檢測(cè)； 薄層砂體； 時(shí)頻分析

0 引言

隨著勘探形勢(shì)的日益復(fù)雜，復(fù)雜巖性圈閉邊界的精確落實(shí)以及砂泥巖尖滅線檢測(cè)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)、外研究難點(diǎn)。由于地震信號(hào)在地下復(fù)雜介質(zhì)傳播過程中受到大地濾波作用，地震信號(hào)是一個(gè)帶限信號(hào)，地震資料的垂直分辨率較低。當(dāng)儲(chǔ)層厚度小于調(diào)諧厚度(約1/4波長(zhǎng))時(shí)，干涉作用導(dǎo)致相鄰地層界面的有效反射形成單個(gè)復(fù)合波，因此，時(shí)間域振幅信息難以準(zhǔn)確有效地識(shí)別薄砂儲(chǔ)層的空間尖滅位置。

為了克服地震資料分辨率的局限性，高分辨率地震采集和處理方法被不斷提出并得到了廣泛應(yīng)用(寬頻地震采集、時(shí)頻譜白化、吸收衰減補(bǔ)償(Gabor反褶積)以及稀疏反褶積等)，這為利用地震資料識(shí)別薄層提供了較好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[1-6]?；诘卣饘傩缘谋臃治龇椒ㄔ诘卣鸾忉岊I(lǐng)域發(fā)展迅速，其主要包括振幅類、頻率類、相位類、相干類以及幾何類等屬性。作為一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的解釋手段，地震屬性薄層分析需明確屬性與薄層結(jié)構(gòu)之間的映射關(guān)系[7]。李國(guó)發(fā)等[8]研究了基于模型的薄互層振幅屬性分析及應(yīng)用，總結(jié)出了薄互層砂體累計(jì)厚度和反射振幅之間的定量關(guān)系。薄層調(diào)諧能量對(duì)應(yīng)的位置十分接近真正的尖滅點(diǎn)，且此位置在瞬時(shí)譜剖面會(huì)形成亮點(diǎn)，容易被識(shí)別和追蹤，因此可利用瞬時(shí)譜特征指示尖滅位置。

地震信號(hào)本質(zhì)上是一種非平穩(wěn)信號(hào)，即信號(hào)所含的頻率分量隨著時(shí)間的變化而變化，地層厚度變化和吸收衰減效應(yīng)等都會(huì)引起頻率異?，F(xiàn)象。針對(duì)非平穩(wěn)地震信號(hào)的時(shí)頻分析方法主要包括短時(shí)傅立葉變換(STFT)、連續(xù)小波變換(CWT)、S變換(ST)以及Wigner-Ville分布等，這些常規(guī)的時(shí)頻分析方法雖然計(jì)算效率高，但不能滿足識(shí)別砂體尖滅線的精度要求。相比傳統(tǒng)的時(shí)頻分析方法，基于匹配追蹤的時(shí)頻分析能夠較好地適應(yīng)信號(hào)本質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，對(duì)地層的識(shí)別能力更強(qiáng)，可用于對(duì)薄砂巖儲(chǔ)層尖滅的識(shí)別[9-12]。何胡軍等[13]通過基于匹配追蹤算法的子波分解技術(shù)識(shí)別薄互層儲(chǔ)層；相比張繁昌等[14]研究的基于匹配追蹤瞬時(shí)譜計(jì)算的于三角洲砂體尖滅線識(shí)別，筆者結(jié)合實(shí)際地質(zhì)沉積模式構(gòu)建地層薄砂互層模型，對(duì)復(fù)雜沉積模式下的尖滅線識(shí)別進(jìn)行了更全面地研究分析。

筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，首先研究了基于Morlet小波的快速匹配追蹤算法，并通過理論信號(hào)和地震信號(hào)，驗(yàn)證了幾種常規(guī)時(shí)頻分析方法和匹配追蹤時(shí)頻譜計(jì)算結(jié)果的時(shí)頻分辨率特征差異。其次，通過構(gòu)建楔形模型和薄砂互層模型研究了薄層砂體的振幅和頻率響應(yīng)特征，分析發(fā)現(xiàn)薄層調(diào)諧振幅位置已十分接近真正砂體尖滅點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，綜合薄層反射位置的頻率域響應(yīng)信息，利用時(shí)頻譜分量來指示砂體尖滅點(diǎn)位置，相比單獨(dú)使用振幅屬性的尖滅點(diǎn)檢測(cè)精度有所提高。最后，通過對(duì)某海域?qū)嶋H資料砂體沉積尖滅線的檢測(cè)，驗(yàn)證利用時(shí)頻譜分量來指示砂體尖滅點(diǎn)位置的方法的有效性。

1 砂體尖滅線識(shí)別原理

1.1 匹配追蹤時(shí)頻分析

時(shí)頻分析方法主要可分為三大類：①窗口限制的線性時(shí)頻表征方法；②非線性時(shí)頻分布方法；③反演譜分解。第一類線性時(shí)頻表征的分辨率主要取決于窗口長(zhǎng)度的選擇， STFT僅具有單一的時(shí)頻分辨特征，而CWT、ST等在實(shí)現(xiàn)過程中具有自適應(yīng)的分辨能力；第二類非線性時(shí)頻分布由于不涉及時(shí)間窗口的選擇，因此不存在分辨率的問題，如Wigner-Ville分布(WVD)具有較高的時(shí)頻分辨率，但其存在交叉項(xiàng)干擾的問題。匹配追蹤算法(MP)可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的自適應(yīng)分解，通過將信號(hào)在超完備時(shí)頻原子庫(kù)中進(jìn)行投影，將地震信號(hào)表示為匹配原子的線性組合形式。

時(shí)頻原子庫(kù)是一系列時(shí)頻原子的集合，也稱為字典，常用的時(shí)頻原子是對(duì)窗函數(shù)g(t)進(jìn)行拉伸、平移與調(diào)制得到。由高斯窗函數(shù)產(chǎn)生的時(shí)頻原子具有最高的聯(lián)合時(shí)頻分辨率，Morlet小波作為一種高斯窗函數(shù)調(diào)制的時(shí)頻原子被廣泛應(yīng)用于地震勘探中，Morlet小波字典具體表達(dá)式如式(1)所示。

D={mγ(t)}γ∈Γ={mγ=(u,ω,φ)(t)}γ∈Γ

(1)

式中：γ=(u,ω,φ)為時(shí)頻原子的調(diào)制參數(shù)；u為中心時(shí)間延遲；ω為調(diào)制頻率；φ為調(diào)制相位。字典D中的原子是非正交的且是過完備的，信號(hào)f在D中的分解是稀疏的，其分解可以等價(jià)為式(2)所示的優(yōu)化問題，通過控制迭代次數(shù)δ和迭代閾值ε實(shí)現(xiàn)信號(hào)的自適應(yīng)投影分解。

(2)

式中：a為稀疏表示系數(shù)向量;f為原始地震信號(hào)向量。

匹配追蹤算法是一種貪婪迭代算法，能夠很好地對(duì)式(2)進(jìn)行求解，即估計(jì)信號(hào)f在字典D中原子上的投影。首次迭代后信號(hào)f可以被分解為沿mγ1方向及垂直方向分量之和：

f=[f,mγ1]mγ1+R1f

(3)

式中：[f,mγ1]為信號(hào)f與原子mγ1的內(nèi)積，即信號(hào)f沿mγ1方向的分量；R1f為投影近似后的殘差信號(hào)，即信號(hào)f沿與mγ1垂直方向的分量。為使殘差信號(hào)盡可能小，選擇最佳原子應(yīng)滿足式(4)。

|[f,mγ1]|=max{|[f,mγn|,n=1，2，L}

(4)

利用同樣的方法繼續(xù)對(duì)殘差進(jìn)行分解，假設(shè)迭代算法已經(jīng)進(jìn)行了N次，得到殘差信號(hào)為RNf，信號(hào)f可以分解為：

(5)

式中：mγn(u,ω,φ)為時(shí)頻匹配原子；an為時(shí)頻原子的振幅系數(shù)。

針對(duì)匹配追蹤算法巨大計(jì)算量的問題，考慮原始信號(hào)的瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位等先驗(yàn)信息[14]，進(jìn)一步約束頻率和相位的搜索半徑，從而提高匹配追蹤的計(jì)算效率。因此每一次搜索方式可以簡(jiǎn)單表述為式(6)。

γn={u0,ω∈U[ω(u0),δω],φ∈U[φ(u0),δφ]}

(6)

式中：u0={t0:A(t0)=max[A(t)]}為最大振幅包絡(luò)對(duì)應(yīng)的時(shí)間；A(t)、φ(t)和ω(t)分別表示地震信號(hào)的瞬時(shí)振幅、瞬時(shí)相位及瞬時(shí)頻率信息；U[ω(u0),δω]、U[φ(u0),δφ]為頻率和相位搜索鄰域；δω、δφ為相應(yīng)參數(shù)搜索半徑。按照上述快速匹配追蹤原理即可實(shí)現(xiàn)地震信號(hào)的自適應(yīng)分解，借助Wigner-Ville分布的高時(shí)頻分辨率特征，則其時(shí)頻能量譜可以表示為匹配原子WVD分布的疊加形式

(7)

時(shí)頻譜Wf(t,ω)不但繼承了WVD分布的高分辨率特征，而且消除了WVD分布存在的交叉項(xiàng)干擾的問題。

我們?cè)O(shè)計(jì)了由10個(gè)Morlet小波組成的理論信號(hào)，針對(duì)匹配追蹤算法的稀疏重構(gòu)能力進(jìn)行了測(cè)試，圖1中黑色曲線Syn為理論信號(hào)，紅線Rec為匹配重構(gòu)信號(hào)，Res為匹配殘差信號(hào)，1st-10th分別表示逐次迭代原子的結(jié)果。由此可見，匹配重構(gòu)信號(hào)與理論信號(hào)基本保持一致，可較好地識(shí)別出合成信號(hào)中不同頻率、不同相位的Morlet小波原子。

圖1 理論信號(hào)匹配追蹤信號(hào)重構(gòu)過程Fig.1 Reconstruction process of theoretic signal matching pursuit

圖2 地震信號(hào)時(shí)頻分析分辨率特征對(duì)比Fig.2 Characteristics comparison of different spectrum analysis methods(a)信號(hào)；(b)MP；(c)CWT；(d)STFT

為了驗(yàn)證基于Morlet小波的動(dòng)態(tài)匹配追蹤WVD時(shí)頻表征方法的應(yīng)用效果，通過對(duì)1D地震信號(hào)MP時(shí)頻譜與連續(xù)小波變換(CWT)及短時(shí)傅立葉變換(STFT)的時(shí)頻譜對(duì)比分析，由圖2可以看出，MP時(shí)頻譜的時(shí)間和頻率分辨率均要高于常規(guī)時(shí)頻分析方法。MP高分辨率時(shí)頻譜分解方法為薄層砂巖尖滅點(diǎn)識(shí)別奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有助于提高砂泥巖尖滅線的識(shí)別精度。

1.2 砂體尖滅線識(shí)別原理

為了研究薄層反射信號(hào)的振幅和頻率響應(yīng)特征，我們采用25 Hz的雷克子波對(duì)楔形地層模型進(jìn)行了正演(圖3、圖4)。

由圖4(a)和圖4(b)可見，單楔體情況下，反射最大振幅(均方根振幅)，隨砂體厚度的增大呈現(xiàn)先增大后減小最后達(dá)到穩(wěn)定的變化特征，瞬時(shí)頻率則呈現(xiàn)先減小后增大最后趨于穩(wěn)定的變化特征。此外，當(dāng)薄層厚度小于調(diào)諧厚度時(shí)(圖4中黑線和紅線指示位置，砂體厚度為子波波長(zhǎng)的1/4)，最大振幅與薄層厚度呈正相關(guān)關(guān)系，瞬時(shí)頻率與薄層厚度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

由圖4(c)和圖4(d)可見，薄互層的振幅和頻率隨砂體總厚度的變化趨勢(shì)與單楔形模型基本一致。由于地震資料受到“子波疊印”的影響[15]，僅僅利用地震振幅信息難以識(shí)別出可靠的砂巖尖滅位置；瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位屬性在實(shí)際地震資料中不穩(wěn)定存在[16]，因此均難以提供較為準(zhǔn)確和可靠的砂巖尖滅點(diǎn)識(shí)別效果。結(jié)合上述，要綜合薄層位置的反射振幅和頻率信息發(fā)展時(shí)頻域砂體尖滅線識(shí)別方法，利用時(shí)頻譜分量來指示砂體尖滅點(diǎn)位置。時(shí)頻域地震信號(hào)比振幅屬性的尖滅點(diǎn)檢測(cè)精度要高，它克服了單獨(dú)使用瞬時(shí)頻率信息進(jìn)行尖滅點(diǎn)識(shí)別的不穩(wěn)定問題。

圖3 楔形體模型及合成地震記錄Fig.3 Wedge models and corresponding synthetics(a)單楔形理論模型；(b)單楔形合成地震；(c)雙楔形理論模型；(d)雙楔形合成記錄

圖4 楔形體最大振幅和瞬時(shí)頻率響應(yīng)分析Fig.4 Maximum amplitude and instantaneous frequency analysis of wedge models(a)單楔形最大振幅；(b)單楔形瞬時(shí)頻率；(c)雙楔形最大振幅；(d)雙楔形瞬時(shí)頻率

基于地震振幅的薄層尖滅點(diǎn)識(shí)別方法，僅能夠識(shí)別至調(diào)諧能量位置處，而基于時(shí)頻譜的尖滅線識(shí)別方法，綜合利用了調(diào)諧尺度內(nèi)頻率隨地層厚度減小而增大的信息，時(shí)頻譜中薄層反射信號(hào)的能量團(tuán)向高頻端移動(dòng)(調(diào)諧尺度內(nèi))，通過選取高頻瞬時(shí)譜分量即可提高尖滅點(diǎn)的識(shí)別精度。由于地震頻帶寬度是局限的，不存在無限增大的現(xiàn)象，因此地震頻帶寬度越寬，薄層尖滅點(diǎn)的識(shí)別精確越高。同時(shí)，借助高分辨率匹配追蹤時(shí)頻分析方法計(jì)算地震信號(hào)時(shí)頻譜，為薄層尖滅點(diǎn)的精確識(shí)別提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 模型試算

為了驗(yàn)證基于時(shí)頻譜分析的砂體尖滅線識(shí)別方法的可行性與穩(wěn)定性，根據(jù)我國(guó)某南部探區(qū)中的地質(zhì)沉積模式構(gòu)建了2套縱波阻抗地層尖滅模型。模型頂部為泥巖地層，泥巖地層下方包含兩套薄砂互層，泥巖和薄砂互層之間發(fā)育一套高阻地層(圖5和圖6)。模型大小為橫向上CDP道數(shù)為450，縱向上采樣時(shí)長(zhǎng)為300 ms，采樣間隔為1 ms，上覆砂體尖滅位置在CDP100位置。

圖6 不同巖性充填縱波阻抗模型以及砂體尖滅點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果Fig.6 Impedance models filled with different lithology and corresponding pinch-out point detection results(a)理論地質(zhì)模型IV；(b)模型IV合成地震記錄；(c)模型IV去強(qiáng)反射道集；(d)理論地質(zhì)模型V ；(e)模型V合成地震記錄；(f)模型V去強(qiáng)反射道集；(g)理論地質(zhì)模型VI；(h)模型VI合成地震記錄；(i)模型VI去強(qiáng)反射道集

圖5(a)、圖5(d)、圖5(g)為不同厚度泥巖隔層縱波阻抗模型I、II、III，泥巖隔層厚度依次為3 ms～13 ms、2 ms～8 ms及1 ms～3 ms，砂體厚度變化范圍為1 ms～12 ms，高速層厚度為10 ms～13 ms。利用主頻為25 Hz的零相位Ricker子波基于褶積模型合成地震記錄如圖5(b)、圖5(e)、圖5(h)所示，由圖5(b)、圖5(e)、圖5(h)中可見，砂巖尖滅點(diǎn)位置受到地震波不同程度的模糊作用，僅依靠地震剖面中的相位突變點(diǎn)難以精確識(shí)別砂巖尖滅位置。此外，隨著泥巖隔層厚度的不斷減小，尖滅點(diǎn)的識(shí)別精度不斷下降(相位突變點(diǎn)：CDP145- CDP150- CDP165)。圖5(c)、圖5(f)、圖5(i)為基于時(shí)頻譜分析的尖滅點(diǎn)識(shí)別結(jié)果，分析圖5(c)、圖5(f)、圖5(i)可得，由于時(shí)頻譜分析綜合了薄層的振幅和頻率響應(yīng)信息，尖滅點(diǎn)識(shí)別位置相比相位突變點(diǎn)更加可靠，并且精度更高(能量異常點(diǎn)：CDP130- CDP143- CDP155)，相比振幅相位突變點(diǎn)檢測(cè)到的尖滅點(diǎn)位置向前逼近了約10-15個(gè)采用點(diǎn)。

圖6(a)、圖6(d)、圖6(g)為不同巖性充填縱波阻抗模型IV、V、VI，巖性的充填差異主要體現(xiàn)在砂巖和泥巖的縱波阻抗差異上(砂巖為低阻地層)，模型VI中較差砂質(zhì)代表砂巖和泥巖的縱波阻抗差較小。圖6(c)、圖6(e)、圖6(h)為對(duì)應(yīng)模型IV、V、VI的合成地震記錄。分析圖6(c)、圖6(e)、圖6(h)發(fā)現(xiàn)，地震剖面上“砂體尖滅點(diǎn)”位置依次在CDP140、CDP150、CDP150，與真實(shí)尖滅點(diǎn)位置CDP100仍然存在較大的差距。圖6(c)、圖6(f)、圖6(i)為砂體尖滅點(diǎn)的時(shí)頻譜檢測(cè)結(jié)果，由圖6(c)、圖6(f)、圖6(i)可見，匹配追蹤算法可以有效檢測(cè)出調(diào)諧尺度內(nèi)比較可靠的尖滅點(diǎn)位置(CDP135、CDP135、CDP135)，并且相比地震剖面中的相位突變點(diǎn)識(shí)別精度有所提高。

3 實(shí)際資料處理

圖7(a)為原始地震剖面I，其中綠色箭頭指示位置為地震剖面中相位突變點(diǎn)；圖7(b)為相位突變處地震道集的時(shí)頻譜分析結(jié)果，由圖7可見MP-WVD時(shí)頻譜的時(shí)間和頻率分辨率明顯要高于CWT時(shí)頻譜，因此MP-WVD可以更好地為薄層砂體尖滅點(diǎn)識(shí)別提供有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

對(duì)比圖8(a)和圖8(b)可得，兩種方法均能有效的識(shí)別出尖滅點(diǎn)大致位置；但由于CWT譜時(shí)頻分辨能力的局限性，尖滅點(diǎn)在地震剖面中的時(shí)空展布仍然存在較大的誤差，而MP-WVD方法識(shí)別結(jié)果的分辨能力卻有較大程度地提高。

圖9(a)為工區(qū)內(nèi)的另一地震剖面，尖滅點(diǎn)無明顯相位突變現(xiàn)象，圖9(b)為其尖滅點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果，從圖9(b)中可看出，MP時(shí)頻譜落實(shí)了沉積砂體的尖滅位置(圖9(a)中綠色箭頭所指處)出現(xiàn)了明顯的能量異?，F(xiàn)象，該識(shí)別效果與地質(zhì)沉積背景相一致。

針對(duì)3D地震資料，開展了各期沉積體邊界平面展布預(yù)測(cè)。圖10為各期沉積體邊界平面展布范圍預(yù)測(cè)結(jié)果。由于該實(shí)際工區(qū)多期前積砂體受到砂巖厚度、泥巖隔層厚度、砂巖品質(zhì)以及砂體連通性等因素的影響，存在多種尖滅點(diǎn)類型，不同尖滅點(diǎn)類型需要優(yōu)選不同頻率成分進(jìn)行分析。因此在落實(shí)砂體邊界平面展布時(shí)，綜合了多個(gè)優(yōu)勢(shì)頻率瞬時(shí)譜的能量。圖10中所示的3期沉積體邊界預(yù)測(cè)結(jié)果與地質(zhì)沉積環(huán)境相吻合，從而驗(yàn)證了本文方法的實(shí)用性和可靠性。

圖7 原始地震剖面I以及尖滅點(diǎn)位置時(shí)頻譜分析Fig.7 Orignal seismic section I and spectrum analysis corresponding to pinch-out trace(a)原始地震數(shù)據(jù)I；(b)尖滅點(diǎn)位置時(shí)頻譜

圖8 地震剖面I的CWT譜和MP-WVD譜的尖滅點(diǎn)識(shí)別結(jié)果Fig.8 Pinch-out detection results of CWT and MP-WVD spectrums corresponding to orignal seismic section I(a)CWT檢測(cè)結(jié)果；(b)MP檢測(cè)結(jié)果

圖9 原始地震數(shù)據(jù)II及時(shí)頻譜檢測(cè)結(jié)果Fig.9 Orignal seismic section II and spectrum analysis corresponding to pinch-out trace(a)原始地震數(shù)據(jù)II；(b)MP時(shí)頻譜檢測(cè)結(jié)果

圖10 各期沉積體邊界平面展布范圍預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.10 Predicted sediments distribution map in different stages(a)砂體尖滅線I；(b)砂體尖滅線II；(c)砂體尖滅線III

4 結(jié)論

通過對(duì)比分析了常規(guī)時(shí)頻分析方法與匹配追蹤時(shí)頻譜計(jì)算方法的時(shí)頻分辨率特征，發(fā)現(xiàn)匹配追蹤時(shí)頻譜具有最高的時(shí)頻分辨率。針對(duì)薄層砂體的尖滅線檢測(cè)，利用地震資料振幅本身均難以達(dá)到理想的識(shí)別效果。筆者發(fā)展了基于瞬時(shí)譜的薄層砂巖尖滅線檢測(cè)方法，該方法綜合利用了薄層反射的時(shí)間域和頻率域響應(yīng)信息，利用時(shí)頻譜分量來指示砂體尖滅點(diǎn)位置，比振幅屬性的尖滅點(diǎn)檢測(cè)方法精度更高；同時(shí)，該方法建立在高分辨率時(shí)頻譜計(jì)算的基礎(chǔ)上，薄層尖滅點(diǎn)的識(shí)別精確又有較大的提高。此外，值得關(guān)注的是，由于薄層砂體沉積環(huán)境的復(fù)雜性，薄層砂體邊界的平面預(yù)測(cè)往往需要綜合優(yōu)勢(shì)頻帶內(nèi)多頻率瞬時(shí)譜分量，才能更好地落實(shí)薄層砂體邊界的沉積全貌。

[1] CHAI XINTAO, WANG SHANGXU, YUAN SANYI, et al. Sparse reflectivity inversion for nonstationary seismic data [J]. Geophysics, 2014, 79(3): V93-V105.

[2] NGUYEN T. High resolution seismic reflectivity inversion[D]. Houston: University of Houston, 2008.

[3] ZHANG RUI, CASTAGNA JOHN. Seismic sparse-layer reflectivity inversion using basis pursuit decomposition[J]. Geophysics, 2011, 76(6):147-158.

[4] CHOPRA S., CASTAGNA J. P. , PORTNIAGUINE O. Thin-bed reflectivity inversion[C]. 76th SEG Annual International Meeting, 2006：2057-2061.

[5] 賀錫雷，黃德濟(jì)，賀振華. 薄互層反射系數(shù)序列時(shí)～頻特征研究[J]. 物探化探計(jì)算技術(shù)，2009，31(3):227-232

HE X L, HUANG D J, HE Z H. Research on time-frequency characteristics of reflection coefficients of thin interbeds[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2009，31(3):227-232.(In Chinese)

[6] 孫雷鳴，曾維輝，方中于. 地震薄層反射系數(shù)譜反演算法研究及應(yīng)用[J]. 物探化探計(jì)算技術(shù)，2014，36(4):462-470.

SUN L M，ZENG W H,FANG Z Y.Thin-bed reflectivity inversion and seismic application[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2014，36(4):462-470. (In Chinese)

[7] 李國(guó)發(fā)，岳英，國(guó)春香,等. 基于模型的薄互層地震屬性分析及其應(yīng)用[J]. 石油物探，2011，50(2): 144-149.

LI G F,YUE Y,GUO C X, et al. Seismic attributes analysis based on model in thin interbedded layers and its application[J].Geophysical Prospecting for Petroleum，2011，50(2): 144-149. (In Chinese)

[8] 李國(guó)發(fā)，岳英，熊金良,等. 基于三維模型的薄互層振幅屬性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 石油地球物理勘探，2011，46(1): 115-120.

LI G F,YUE Y,XIONG J L, et al. Experimental study on seismic amplitude attribute of thin interbed based on 3D model[J]. Oil Geophysical Prospecting，2011，46(1): 115-120. (In Chinese)

[9] MARFURT S, ZHANG Z. Matchging-pursuit with time frequency dictionaries[J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 1993, 41(12)：3397-3415.

[10] 張繁昌，李傳輝，印興耀. 基于動(dòng)態(tài)匹配子波庫(kù)的地震數(shù)據(jù)快速匹配追蹤[J]. 石油地球物理勘探，2010，45(5):667-673.

ZHANG F C,LI C H , YIN X Y. Seismic data fast matching pursuit based on dynamic matching wavelet library[J].Oil Geophysical Prospecting，2010，45(5):667-673. (In Chinese)

[11] 張繁昌，李傳輝. 地震信號(hào)復(fù)數(shù)域高效匹配追蹤分解[J]. 石油地球物理勘探，2013，48(02):171-175.

ZHANG F C,LI C H.Complex domain efficient matching pursuit decomposition of seismic signals[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum, 2013，48(02):171-175. (In Chinese)

[12] 劉杰，張忠濤，劉道理,等. 強(qiáng)反射背景下沉積體邊界檢測(cè)及流體識(shí)別方法[J]. 石油物探，2016，55(1):142-149.

LIU J Z,ZHANG Z T,LIU D L，et al.Sediment boundary identification and fluid detection for the seismic data with strong background reflections[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum,2016，55(1):142-149. (In Chinese)

[13] 何胡軍，王秋語，程會(huì)明. 基于匹配追蹤算法子波分解技術(shù)在薄互層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 物探化探計(jì)算技術(shù)，2010，32(6):641-644.

HE H J, WANG Q Y, CHENG M H.The application of wavelet decomposition technique based on matching pursuit algorithm in thin interbedded reservoir prediction[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2010，32(6):641-644. (In Chinese)

[14] 張繁昌，李傳輝，印興耀. 三角洲砂巖尖滅線的地震匹配追蹤瞬時(shí)譜識(shí)別方法[J]. 石油地球物理勘探，2012，47(1): 82-88.

ZHANG F C,LI C H,YIN X Y.Delta fringe line recognition based on seismic matching pursuit instantaneous spectral characteristics[J].Oil Geophysical Prospecting，2012，47(1): 82-88. (In Chinese)

[15] 劉豪, 辛仁臣.油氣儲(chǔ)層地震綜合預(yù)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2013.

LIU H,XIN R C.Seismic integrative prediction of reservoir and hydrocarbon[M].Binjing:China University of Geoscience Press,2013.(In Chinese)

[16] 高靜懷，陳鳳，陳樹民.利用地震瞬時(shí)譜屬性進(jìn)行薄互層分析[J].煤田地質(zhì)與勘探，2005,33(5)：67-70.

GAO J H,CHEN F,CHEN S M.Using seismic instantaneous attributes to analyze thin interbeds[J]. Coal Geology & Exploration , 2005,33(5)：67-70. (In Chinese)

Themethodofthinsandpinch-outboundarydetectionviaT-Fspectrumbasedonmatchingpursuit

WANG Ruiliang, ZHANG Wenzhu, LIU Xumin, DONG Guohui, LI Zhiye

(CNOOC China LIMITED-Shenzhen, Shenzhen 518000, China)

The adaptive decomposition of seismic signal can be performed by Matching pursuit algorithm. The fast dynamic matching pursuit algorithm is studied, and the computation of high resolution spectrum of seismic data is accomplished in this study. We analyzes the reflection characteristics in time domain and frequency domain through the wedge models-based forwarding, and then develops the method of detection of pinch-out boundary of thin sand reservoir using the time-frequency spectrum component. The energy of thin layers' reflection moves to higher frequency, which is taken into consideration to detect the thin sand pinch-out point. Compared with the conventional method that only use the amplitude of seismic, the proposed method improves the accuracy of pinch-out point detection. Tests on models proves the validity of the proposed method for identifying the sharp vanishing point of thin sand layers. Finally, good results of pinch-out boundary detection in real case application strengthen the practicability and reliability of our method.

matching pursuit; pinch-out line detection; thin sand bed; time-frequency analysis

2017-08-24 改回日期： 2017-09-05

“十二五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05023-002-007)

汪瑞良(1960-)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事地球物理方法研究及其在油氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用，E-mail：wangrl@cnooc.com.cn。

1001-1749(2017)06-0799-09

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.06.13