利用調(diào)諧體屬性的地層尖滅線識別方法

岳喜偉

(中國石油新疆油田分公司，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引 言

準(zhǔn)噶爾盆地中拐凸起上烏爾禾組及風(fēng)城組是重要的油氣儲層，上烏爾禾組為區(qū)域性不整合面，烏爾禾組一段超覆在其上，逐漸向陸超覆尖滅，而風(fēng)城組被上覆夏子街組地層削蝕形成削蝕尖滅，易形成地層型及斷層-地層型圈閉，因此，對于地層尖滅線的準(zhǔn)確刻畫尤為重要。由于研究區(qū)地震資料品質(zhì)問題，部分位置地震反射層能量弱，地層尖滅點(diǎn)不清楚，導(dǎo)致在平面上準(zhǔn)確識別目的層尖滅線具有一定困難。目前常用于識別尖滅線的地震方法包括地震剖面識別，利用振幅、頻率或瞬時相位屬性[1-2]識別法，瞬時譜識別法[3]，基于地震沉積學(xué)的識別法[4-5]，90 °相位轉(zhuǎn)換和地層切片法[6]，正演技術(shù)及多種技術(shù)相結(jié)合的方法[7-8]。單純利用地震剖面解釋的方法來預(yù)測尖滅線，可能會因?yàn)榈卣鹳Y料分辨率的問題，導(dǎo)致多解性及尖滅線位置刻畫不準(zhǔn)確。利用振幅、頻率或瞬時相位屬性預(yù)測尖滅線，精細(xì)程度達(dá)不到研究需求。地震沉積學(xué)及瞬時譜等其他類型方法更多用于識別砂體尖滅，對于地層尖滅線的識別適用性不強(qiáng)。研究結(jié)果表明，時頻域地震信號比振幅屬性的尖滅點(diǎn)檢測精度要高，調(diào)諧尺度內(nèi)時頻譜中薄層反射信號的能量團(tuán)向高頻端移動，因此，地震頻帶寬度越寬，薄層尖滅點(diǎn)的識別精度越高，通過選取高頻時頻地震信息可提高尖滅點(diǎn)的識別精度，該方法克服了單獨(dú)使用瞬時頻率信息進(jìn)行尖滅點(diǎn)識別的不穩(wěn)定問題[9]。研究顯示[10-12]，利用地震調(diào)諧能量信息所刻畫尖滅點(diǎn)位置，十分接近真正尖滅點(diǎn)，應(yīng)用調(diào)諧相位分析技術(shù)確定地層尖滅線位置，比單純應(yīng)用振幅類、頻率類、相位類屬性效果要好。因此，該文針對工區(qū)上烏爾禾組及風(fēng)城組尖滅線識別問題，充分利用該地區(qū)地球物理資料，結(jié)合已有的地質(zhì)認(rèn)識，利用Geoeast調(diào)諧體屬性來刻畫目的層超覆型及削蝕型地層尖滅線的分布，為圈閉的刻畫及井位部署提供了重要的依據(jù)。

1 基本原理

調(diào)諧體是利用離散傅氏變換、最大熵將地震數(shù)據(jù)由時間域轉(zhuǎn)換至頻率域(圖1)，可以轉(zhuǎn)換為調(diào)諧振幅體和調(diào)諧相位體。調(diào)諧振幅體可以用來識別河道等薄儲層；調(diào)諧相位體通過相位譜的不穩(wěn)定性反映地層的橫向不連續(xù)性，識別斷層和巖性邊界等，因此，可以用來刻畫地層尖滅線。

圖1 調(diào)諧體屬性原理

2 地層尖滅線識別效果

利用調(diào)諧屬性識別尖滅線，首先要明確地層結(jié)構(gòu)及地層接觸關(guān)系，從而選取合適的基準(zhǔn)面來提取調(diào)諧屬性，工區(qū)范圍內(nèi)烏爾禾組一段超覆在烏爾禾組底不整合面之上，而風(fēng)城組地層被上覆地層夏子街組削蝕。因此，以烏爾禾組底面為基準(zhǔn)層位向上開時窗，利用離散傅氏變換方法，提取調(diào)諧體屬性，來刻畫烏一段尖滅線展布特征；以夏子街組底面為基準(zhǔn)層位向下開時窗提取調(diào)諧體屬性，來刻畫風(fēng)城組尖滅線展布特征。

2.1 利用調(diào)諧體屬性識別地層尖滅線

研究表明，不同頻率相位屬性，所刻畫同一尖滅線與真實(shí)尖滅線位置相比會有不同程度誤差，在有效地震頻帶寬度內(nèi)，頻率越高，地層尖滅線識別精確度越高[13-16]。

頻譜分析表明，工區(qū)范圍內(nèi)烏爾禾組有效頻帶主要為5～60 Hz，首先提取單頻相位體，通過對比不同頻率單頻相位屬性發(fā)現(xiàn)，頻率為10 Hz時，上烏爾禾組一段尖滅點(diǎn)不是特別清楚(圖2a中藍(lán)色箭頭位置)，頻率為50 Hz時尖滅點(diǎn)清楚，且向尖滅上傾方向推移(圖2b)，頻率為80 Hz時基本看不出尖滅點(diǎn)特征(圖2c)，說明在有效頻帶范圍內(nèi)，頻率越高，尖滅點(diǎn)識別精度及準(zhǔn)確性越高。

圖2 單頻相位屬性剖面

根據(jù)上文分析結(jié)果，以風(fēng)城組為例，提取調(diào)諧相位屬性，進(jìn)一步研究不同頻率調(diào)諧相位屬性對地層尖滅線精確性的影響。頻譜分析表明，風(fēng)城組主要頻帶范圍為8～45 Hz，通過對比風(fēng)城組不同頻率的調(diào)諧相位屬性平面圖(圖3)，可以看出，同一尖滅位置(圖3中十字光標(biāo)線交叉點(diǎn)位置)，40 Hz調(diào)諧相位屬性(圖3b)所刻畫風(fēng)城組尖滅點(diǎn)，相比10 Hz調(diào)諧相位屬性(圖3a)所刻畫尖滅點(diǎn)，明顯向高部位凸起方向推移，從而更接近真實(shí)尖滅線位置；80 Hz調(diào)諧相位屬性(圖3c)所刻畫尖滅點(diǎn)與40 Hz調(diào)諧相位屬性(圖3c)相比，尖滅點(diǎn)位置基本一致；說明在有效頻帶范圍內(nèi)，頻率越高的調(diào)諧相位屬性越能代表真實(shí)地層尖滅線位置，超過有效頻帶范圍后很難提高尖滅線識別精度。

圖3 調(diào)諧相位平面屬性

為進(jìn)一步驗(yàn)證調(diào)諧相位屬性所刻畫尖滅線效果及準(zhǔn)確性，將風(fēng)城組40 Hz調(diào)諧相位屬性所識別尖滅點(diǎn)(圖4a粉色箭頭處)與利用地震剖面上所識別風(fēng)城組尖滅點(diǎn)(圖5粉色箭頭處)進(jìn)行對比，結(jié)果表明調(diào)諧相位所識別尖滅點(diǎn)位置準(zhǔn)確，尖滅特征清楚。再將結(jié)合已鉆井地質(zhì)分層及區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識所解釋風(fēng)城組層位，疊加在40 Hz調(diào)諧相位屬性圖上(圖4a)，從圖中可以看出，調(diào)諧相位屬性所刻畫風(fēng)城地層尖滅線走向清楚，展布范圍清晰明了；風(fēng)城組層位邊界走勢(圖4a中黑白網(wǎng)格邊界)與調(diào)諧相位屬性所刻畫地層尖滅線走向及展布特征基本一致。

圖4 調(diào)諧相位屬性與層位疊合平面圖

圖5 Inline1299線地震地質(zhì)解釋剖面

將上烏爾禾組調(diào)諧相位屬性平面圖與利用地震剖面識別的上烏爾禾組一段尖滅點(diǎn)位置對比(圖4b粉色箭頭位置，圖5地震剖面藍(lán)色箭頭位置)，結(jié)果表明上烏爾禾組55 Hz調(diào)諧頻相位屬性(圖4b)能夠較好地反映上烏爾禾組一段尖滅線特征，從圖中可以看出尖滅線邊界清晰，分布特征清楚。此外，與通過其他解釋平臺，結(jié)合已鉆井地質(zhì)分層及地質(zhì)認(rèn)識所解釋烏爾禾組一段層位對比，將烏一段尖滅范圍投影在調(diào)諧相位屬性圖上(圖4b中白色虛線邊界)，可以看出解釋結(jié)果與利用調(diào)諧屬性所刻畫的尖滅線位置基本一致。

2.2 地層尖滅線識別效果對比分析

為了對比調(diào)諧相位屬性與其他相位屬性識別尖滅線的效果，以上烏爾禾組一段尖滅線刻畫效果為例來說明。以烏爾禾組底界面為基準(zhǔn)分別提取瞬時相位屬性、瞬時相位余弦屬性、單頻相位屬性。將以上幾種屬性與上烏爾禾組55 Hz調(diào)諧頻相位屬性進(jìn)行對比(圖6)，瞬時相位余弦(圖6a)在A尖滅線位置很難識別，在B尖滅線位置基本可以看出尖滅線輪廓及走向趨勢，但斷續(xù)分布，不利于尖滅線的勾畫。瞬時相位屬性(圖6b)在A尖滅線位置基本上可以識別尖滅線輪廓及趨勢，但不是很清晰，在B尖滅線位置大致可以看出尖滅線走向及輪廓，但是和周圍界限不是很清楚，不易辨別。單頻相位屬性(圖6c)在A尖滅線位置特征與瞬時相位屬性類似，在B尖滅線位置特征與瞬時相位余弦特征類似。在C尖滅線位置以上3種屬性均難以識別。

綜上所述，單用以上3種屬性中的任何一種都很難完整地將整個上烏爾禾組一段的尖滅線刻畫清楚，而從調(diào)諧相位屬性圖(圖6d)中可以看出，調(diào)諧相位屬性可將整個3處尖滅特征刻畫清楚，尖滅線邊界清晰，走向趨勢清楚，連續(xù)性好，易于識別。

圖6 上烏爾禾組不同相位屬性識別尖滅線效果對比

3 應(yīng)用效果

利用該方法精確刻畫了工區(qū)上烏爾禾組一段及風(fēng)城組尖滅線，以此為基礎(chǔ)所部署的JL54井在上烏爾禾組獲得日產(chǎn)油為19.73 t/d的工業(yè)油流，金龍49井在風(fēng)城組獲得日產(chǎn)油為10.48 t/d的工業(yè)油流。在準(zhǔn)噶爾盆地沙灣凹陷二疊系風(fēng)城組及夏子街組削蝕尖滅線識別中，應(yīng)用該方法同樣取得了較好效果，刻畫大型斷層-地層型圈閉7個(面積為351 km2)，后續(xù)部署的SP3井在風(fēng)城組獲得日產(chǎn)油為34.6 t/d的高產(chǎn)工業(yè)油流，說明該方法在識別尖滅線方面具有一定優(yōu)越性，對其他區(qū)塊有很好借鑒意義。

4 結(jié) 論

(1) 在明確目的層上下接觸關(guān)系及有效頻帶范圍的前提下，利用調(diào)諧相位屬性對中拐凸起上烏爾禾組一段(超覆型)及風(fēng)城組(削蝕型)尖滅線進(jìn)行了刻畫，并取得了較好的效果，為圈閉刻畫及井位部署提供了重要依據(jù)。

(2) 研究區(qū)上烏爾禾組有效頻帶為5～60 Hz，55 Hz單頻剖面相比于10 Hz尖滅點(diǎn)清楚，且向高部位凸起方向推移，80 Hz單頻剖面基本看不出尖滅點(diǎn)特征。風(fēng)城組主要頻帶為8～45 Hz，40 Hz調(diào)諧相位屬性所刻畫尖滅點(diǎn)，相比10 Hz調(diào)諧相位屬性明顯向高部位凸起方向推移，從而更接近真實(shí)尖滅線位置；80 Hz調(diào)諧相位屬性所刻畫尖滅點(diǎn)，與40 Hz調(diào)諧相位屬性相比，尖滅點(diǎn)位置基本一致。

以上結(jié)果表明，在有效頻帶范圍內(nèi)頻率值越高的調(diào)諧相位屬性越能代表真實(shí)尖滅位置，超過有效頻帶范圍的調(diào)諧相位屬性很難再提高尖滅點(diǎn)精度。

(3) 調(diào)諧相位屬性所刻畫的尖滅線效果，明顯要優(yōu)于利用瞬時相位余弦、瞬時相位、單頻相位屬性的刻畫效果，其所刻畫尖滅線特征清楚，邊界清晰，走向趨勢清楚，連續(xù)性好，易于識別。

(4) 利用調(diào)諧相位屬性來識別尖滅線效果較好，具有較好的借鑒性，尤其對于超覆尖滅線和削蝕尖滅線的識別具有很好的適用性。