點(diǎn)譜技術(shù)20050822匯報(bào)

1、點(diǎn)譜分析技術(shù)的應(yīng)用點(diǎn)譜分析技術(shù)的應(yīng)用 中國(guó)石油大學(xué)中國(guó)石油大學(xué)( (北京北京) )CNPCCNPC物探重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室物探重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曹曹 思思 遠(yuǎn)遠(yuǎn)引 言 點(diǎn)譜分析是一種連續(xù)時(shí)頻分析技術(shù)，它給地震道的每一個(gè)時(shí)間樣點(diǎn)計(jì)算一個(gè)頻道。點(diǎn)譜得到很好的時(shí)間定位和頻率定位，它利用小波變化以避免使常規(guī)傅立葉分析復(fù)雜化的取時(shí)窗問題。 方法的應(yīng)用包括提高分辨率、改善地層特征的可視性、估算薄層厚度、壓制噪音、改善譜平衡和直接油氣指示、計(jì)算擬吸收衰減系數(shù)。引 言 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)譜技術(shù)有助于油氣檢測(cè)的五種不同方式。1.厚氣藏或未固結(jié)氣藏中反常的強(qiáng)衰減;2厚度不足以造成明顯衰減的氣層中的低頻陰影3.含氣層和含水層具有不同的調(diào)諧頻

2、率特征4.隨頻率變化的AVO。5.擬吸收衰減系數(shù)點(diǎn)譜分析的實(shí)現(xiàn)1.對(duì)地震剖面進(jìn)行FFT分析，了解數(shù)據(jù)體的頻帶范圍及控制頻率2.選擇合適小波，合適參數(shù)，對(duì)地震記錄進(jìn)行多尺度分解3. Mallat 快速變換方法或者用連續(xù)小波變換方法4.分選頻率集，生成共（常）頻（率）數(shù)據(jù)體5.在時(shí)頻域?qū)γ總€(gè)記錄的小波系數(shù)進(jìn)行插值合成地震道（小波分解結(jié)果）及點(diǎn)譜剖面03lji1new11地震記錄道的點(diǎn)譜（1712-1772ms） 從每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)可以看到，它們的頻譜中，高低頻所占的比例是不一樣的。010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07CDP=7910t=17

3、12 msamplitudeamplitudeamplitudeamplitudefrequency010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07t=1732 ms010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07t=1752ms010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07t=1772msfrequencyfrequencyfrequencyfeAfA0)(一、譜分解方法 時(shí)頻分析的方法很多，Gabor等 傳統(tǒng)的快速傅立葉變換（FFT）和離散

4、傅立葉變換（DFT）已為人們所使用 DFT 比FFT有優(yōu)勢(shì)，速度快，F(xiàn)FT強(qiáng)制時(shí)窗等于2的N次冪。 兩種方法均限制了垂向分辨率一、譜分解方法 時(shí)窗：時(shí)間域譜能量分布在整個(gè)時(shí)窗長(zhǎng)度上，因此限制了分辨率。 若時(shí)窗太短，頻譜與時(shí)窗傳輸函數(shù)褶積，則頻率定位受損（即頻譜模糊了）。 最好的辦法是避免開時(shí)窗。短時(shí)窗的另一個(gè)弱點(diǎn)是波至旁瓣在時(shí)頻分析中看起來像不同的同相軸一、譜分解方法 若加長(zhǎng)時(shí)窗度以改善頻率分辨率，則時(shí)窗內(nèi)的多個(gè)同相軸將產(chǎn)生控制頻譜的缺口。 長(zhǎng)時(shí)窗使確定單個(gè)同相軸的頻譜性質(zhì)非常困難。 利用傅立葉方法難于定量估算短時(shí)窗內(nèi)的Q-衰減最大熵方法 它可以得到很好的頻率分辨率 如果所分析的信號(hào)違反該方法

5、的假設(shè)或時(shí)窗太短，頻率分辨率將不可信 該方法的主要弱點(diǎn)是不穩(wěn)定，（特別是對(duì)它不太熟悉的人員）二、方法比較 當(dāng)比較不同的譜分解方法時(shí)，有“正確的答案”作為指導(dǎo)是非常重要的。 當(dāng)處理由小波疊加構(gòu)成的合成數(shù)據(jù)時(shí)，真實(shí)的時(shí)頻分析作為已知小波的頻譜被很快地計(jì)算出來（小波有其解析表達(dá)式，對(duì)解析表達(dá)式求FFT，可以求得其準(zhǔn)確解） 由多尺度分解不能得到精確的頻譜多尺度分解的不唯一性 小波分解不是唯一的 許多不同的時(shí)頻分解結(jié)果自同一個(gè)地震波曲線，反之，也能夠經(jīng)反變換產(chǎn)生同一個(gè)地震波曲線。 一個(gè)問題：如果沒有唯一解，如何斷定某一種頻率分解比另一種更好？ 重要的問題不是哪種分解是對(duì)的或錯(cuò)的，而是哪種分解得到了對(duì)解釋

6、更重要的基本特征多尺度分解的準(zhǔn)則 時(shí)頻分析沿頻率方向的和應(yīng)近似于地震道的瞬時(shí)振幅 時(shí)頻分析沿時(shí)間方向的和應(yīng)近似于地震道的頻譜 不同的地震同相軸在時(shí)頻分析圖上應(yīng)表現(xiàn)為不同的同相軸;即，時(shí)頻分析垂向分辨率應(yīng)該與地震波曲線上的分辨率相當(dāng)。一同相軸在時(shí)頻分析中的時(shí)間延續(xù)不能與地震波曲線上的時(shí)間延續(xù)不同多尺度分解的準(zhǔn)則 地震波曲線中的同相軸旁瓣在時(shí)頻分析中不能看來像分開的同相軸 孤立同相軸的振幅譜是非畸變的。其頻譜不能與時(shí)窗函數(shù)的頻譜褶積 不能存在任何與可分辨同相軸的時(shí)間間隔有關(guān)的頻譜缺口。地震波真實(shí)譜和點(diǎn)譜對(duì)比 點(diǎn)譜與時(shí)窗為200ms的FFT時(shí)頻分解比較可以看到FFT時(shí)窗造成低垂向分辨率和譜畸變長(zhǎng)時(shí)窗

7、點(diǎn)譜與DFT使用短時(shí)窗獲得的時(shí)頻譜比較。雖然DFT使用短時(shí)間窗得到很好的垂向分辨率，但褶積時(shí)窗譜后，譜頻已經(jīng)被平滑，而且出現(xiàn)了與波至旁瓣相關(guān)的假同相軸。短時(shí)窗點(diǎn)譜與MEM使用長(zhǎng)時(shí)窗獲得的時(shí)頻譜比較。雖然MEM有時(shí)得到很好的頻率分辨率，但由于計(jì)算可靠頻譜所需的時(shí)窗長(zhǎng)度限制了垂向分辨率。點(diǎn)譜 MEN方法頻率域的分辨率高了，時(shí)間分辨率低了三、點(diǎn)譜在擬吸收系數(shù)中的應(yīng)用 從每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)可以看到，它們的頻譜中，高低頻所占的比例是不一樣的。010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07CDP=7910t=1712 msamplitudeamplitudea

8、mplitudeamplitudefrequency010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07t=1732 ms010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07t=1752ms010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07t=1772msfrequencyfrequencyfrequencyfeAfA0)(點(diǎn)譜在擬吸收系數(shù)中的應(yīng)用基本思路是利用點(diǎn)譜特性，將原來成熟方法引進(jìn)來根據(jù)實(shí)際資料的處理和分析再次選擇時(shí)頻分析的工具；對(duì)氣藏目的層進(jìn)行點(diǎn)

9、譜的計(jì)算和分析；對(duì)點(diǎn)譜進(jìn)行指數(shù)分析，了解它的指數(shù)變化規(guī)律采用的方法 擬吸收系數(shù)計(jì)算：頻譜比法高低尺度瞬時(shí)振幅比梯度法截頻法小波的選取 Morlet小波: 其Fourier變換22)(xibxeex2)(02)(be頻譜比法QftfAfAt/exp0QttffAfA)(/ln1212在常Q假設(shè)下，地震信號(hào)在頻率f處的振幅譜表達(dá)為： 則時(shí)間t1和t2之間的品質(zhì)因子Q可用t1和t2時(shí)刻的振幅譜 和 之比來估計(jì)： fA1 fA2基于傅立葉變換的譜比法的缺點(diǎn)：1、窗太窄-頻譜畸變2、窗太寬-復(fù)合波難以分開梯度法 求取點(diǎn)譜高低頻之間的變化率實(shí)際資料處理02w148new11地震記錄道的點(diǎn)譜（1740-18

10、00ms） 010203040506070800.0000.0040.008 CDP=3768)t=1740msamplitudeamplitudeamplitudeamplitudefrequency010203040506070800.0000.0040.008t=1760ms010203040506070800.0000.0040.008t=1780ms010203040506070800.0000.0040.008t=1800msfrequencyfrequencyfrequency03lji1new11地震記錄道的點(diǎn)譜（1712-1772ms） 從每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)可以看到，它們的頻譜中，

11、高低頻所占的比例是不一樣的。010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07CDP=7910t=1712 msamplitudeamplitudeamplitudeamplitudefrequency010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07t=1732 ms010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07t=1752ms010203040506070800.000.010.020.030.040.050.060.07t=1772msfre

12、quencyfrequencyfrequencyfeAfA0)(實(shí)際資料的試處理 TraceNumber100處目的層的擬吸收系數(shù)020040060080010001200LL1(CDP=100)實(shí)際資料的試處理0200400600800100012001400LL1(CDP=500) TraceNumber500處目的層的擬吸收系數(shù)實(shí)際資料的試處理 TraceNubmper1000處目的層的擬吸收系數(shù)0200400600800100012001400LL1(CDP=1000)實(shí)際資料的試處理 TraceNumber1500處目的層的擬吸收系數(shù)0200400600800100012001400

13、16001800LL1(CDP=1500)02w148new11測(cè)線一截頻測(cè)線一截頻02w148new11測(cè)線能量吸收測(cè)線能量吸收03lji1new11測(cè)線一截頻測(cè)線一截頻03lji1new11測(cè)線二截頻測(cè)線二截頻03lji1new11測(cè)線能量吸收測(cè)線能量吸收結(jié)論與認(rèn)識(shí)結(jié)論與認(rèn)識(shí) 結(jié)果表明，點(diǎn)譜技術(shù)可有效地區(qū)分氣層和非氣結(jié)果表明，點(diǎn)譜技術(shù)可有效地區(qū)分氣層和非氣層，不存在傅氏變換計(jì)算出的擬吸收系數(shù)具有層，不存在傅氏變換計(jì)算出的擬吸收系數(shù)具有平均化性質(zhì)，并可以較好的刻畫出某一砂層的平均化性質(zhì)，并可以較好的刻畫出某一砂層的頻率特征，進(jìn)一步指示含氣性的好壞，為高效頻率特征，進(jìn)一步指示含氣性的好壞，為高

14、效開發(fā)氣藏提供可靠的依據(jù)。開發(fā)氣藏提供可靠的依據(jù)。 四、低頻陰影 自20世紀(jì)60年代亮點(diǎn)技術(shù)開始應(yīng)用以來，振幅異常下方的低頻陰影已經(jīng)用作實(shí)際的油氣指示 這些陰影往往被勘探家歸為由于氣層的強(qiáng)衰減所致。然而，這難以解釋薄儲(chǔ)層下方觀測(cè)到的陰影，因?yàn)榇┻^吸收氣層的傳播路徑不足以觀測(cè)到頻譜能量從高頻向低頻漂移低頻陰影機(jī)理 在1996年SEG/EAGE夏季研討會(huì)上，Dan Ebrom總結(jié)了至少10種可以解釋這些低頻陰影的機(jī)理 除了固有衰減，還有下面一種或多種引起低頻陰影的機(jī)理也許在任意給定時(shí)間都起作用：疊加中混入了局部轉(zhuǎn)換橫波和微屈多次波;遠(yuǎn)偏移距離信息的NMO拉伸;不正確的時(shí)差校正和隨后在疊加時(shí)的高頻損

15、失;在設(shè)計(jì)時(shí)窗氣層亮點(diǎn)處的時(shí)變反褶積按頻率分選出來的許多頻率集中的一個(gè)頻率集（左）和一個(gè)分頻剖面（右）。共頻集可以被認(rèn)為是給定頻率的瞬時(shí)振幅實(shí)例一、疊后（亮點(diǎn)）地震剖面大海上第三紀(jì)碎屑巖寬頻疊偏剖面，藍(lán)色為波谷，紅色為波峰。氣層（箭頭所指）呈典型的亮點(diǎn)（具有典型主波谷的低阻抗含氣砂組）。氣層下方明顯地沒有陰影。時(shí)間線間隔20ms。寬頻剖面的10HZ共頻剖面。值得注意的低頻能量出現(xiàn)在氣層下方，而其它部分沒有。時(shí)間線間隔20ms。寬頻剖面的30HZ共頻剖面。前圖中的低頻陰影消失了。氣層正下方的同相軸看來有些衰減。時(shí)間線間隔20ms。 實(shí)例二：澳大利亞西北陸架區(qū)的寬頻地震剖面 粉紅色為含氣砂組，藍(lán)色

16、為水層。氣層二個(gè)寬頻剖面的10HZ共頻剖面。較深的氣砂層下方的低頻陰影在10HZ剖面上是最強(qiáng)的同相軸。（b）寬頻剖面的20HZ共頻剖面。此時(shí)，較深的氣砂層下方的低頻陰影比上覆氣砂層的弱。（C）寬頻剖面的30HZ共頻剖面。此時(shí)，較深的氣砂層下方的低頻陰影消失，而氣砂層成了剖面上最強(qiáng)的同相軸。實(shí)例三： 墨西哥灣海上亮點(diǎn)的寬頻地震剖面。在第190道上，氣層頂部落在2500ms處的波谷上。該寬頻剖面上，低頻陰影不太明顯。（a）對(duì)應(yīng)圖12寬頻剖面的8HZ共頻剖面。氣層正下方的低頻陰影是剖面上最強(qiáng)的同相軸。氣層范圍從xline165到xline200（b）對(duì)應(yīng)于圖12寬頻地震剖面的12HZ共頻剖面。低頻陰影振幅與氣層的相當(dāng)，但低頻陰影的范圍更好地確定了氣層邊界（從xline165到xline200）（c）對(duì)應(yīng)于圖12寬頻剖面的20HZ共頻剖面。低頻陰影完全衰減。（a）氣藏（黑色點(diǎn)線）頂部6HZ共頻沿層切片（左）和對(duì)氣層底界面正下方50ms時(shí)窗做的共頻切片（右）。6HZ切片中，兩個(gè)強(qiáng)同相軸很明顯一個(gè)對(duì)應(yīng)氣層范圍（陰影），另一個(gè)長(zhǎng)條狀不確定的特征向左下角延伸。（b）氣層頂部的14HZ共頻沿層切片（左）和對(duì)氣層底界正下方50ms時(shí)窗做的共頻切片（右）?，F(xiàn)在，氣層變亮，低頻陰影消失，而向左下角延伸的長(zhǎng)條狀不確定特征還在。平面圖上對(duì)氣藏的觀測(cè)（c）氣層頂部的21HZ共