利用調(diào)諧體屬性的地層尖滅線識(shí)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(chǔ)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(duì)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(shí)別目的層尖滅線具有一定困難。目前常用于識(shí)別尖滅線的地震方法包括地震剖面識(shí)別，利用振幅、頻率或瞬時(shí)相位屬性[1-2]識(shí)別法，瞬時(shí)譜識(shí)別法[3]，基于地震沉積學(xué)的識(shí)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(huì)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(shí)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(shí)譜等其他類型方法更多用于識(shí)別砂體尖滅，對(duì)于地層尖滅線的識(shí)別適用性不強(qiáng)。研究結(jié)果表明，時(shí)頻域地震信號(hào)比振幅屬性的尖滅點(diǎn)檢測精度要高，調(diào)諧尺度內(nèi)時(shí)頻譜中薄層反射信號(hào)的能量團(tuán)向高頻端移動(dòng)，因此，地震頻帶寬度越寬，薄層尖滅點(diǎn)的識(shí)別精度越高，通過選取高頻時(shí)頻地震信息可提高尖滅點(diǎn)的識(shí)別精度，該方法克服了單獨(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[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(duì)工區(qū)上烏爾禾組及風(fēng)城組尖滅線識(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)別河道等薄儲(chǔ)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(shí)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(shí)別效果

利用調(diào)諧屬性識(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(huì)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(shí)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(duì)比不同頻率單頻相位屬性發(fā)現(xiàn)，頻率為10 Hz時(shí)，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(shí)尖滅點(diǎn)清楚，且向尖滅上傾方向推移(圖2b)，頻率為80 Hz時(shí)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(shí)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(duì)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(duì)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(shí)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(shí)別尖滅點(diǎn)(圖4a粉色箭頭處)與利用地震剖面上所識(shí)別風(fēng)城組尖滅點(diǎn)(圖5粉色箭頭處)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明調(diào)諧相位所識(shí)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(shí)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(shí)別的上烏爾禾組一段尖滅點(diǎn)位置對(duì)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(tái)，結(jié)合已鉆井地質(zhì)分層及地質(zhì)認(rèn)識(shí)所解釋烏爾禾組一段層位對(duì)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(shí)別效果對(duì)比分析

為了對(duì)比調(diào)諧相位屬性與其他相位屬性識(shí)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(shí)相位屬性、瞬時(shí)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(duì)比(圖6)，瞬時(shí)相位余弦(圖6a)在A尖滅線位置很難識(shí)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(shí)相位屬性(圖6b)在A尖滅線位置基本上可以識(shí)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(shí)相位屬性類似，在B尖滅線位置特征與瞬時(shí)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(shí)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(gè)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(gè)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(shí)別。

圖6 上烏爾禾組不同相位屬性識(shí)別尖滅線效果對(duì)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(shí)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(gè)(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(shí)別尖滅線方面具有一定優(yōu)越性，對(duì)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(duì)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(shí)相位余弦、瞬時(shí)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(shí)別。

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