第三讲直接碳氢检测ppt课件.ppt

第三讲：直接碳氢监测技术,二十一世纪油气地震勘探新方法技术,一、物性与含油气层的关系二、利用振幅信息检测油气亮点技术三利用地震“三瞬”信息检测油气复数道分析技术四利用多种地震参数的综合来确定含油气富集带HCI技术五、思考题参考答案,直接碳氢检测技术,油气与固体矿产新方法（地震勘探）,直接碳氢检测技术是综合利用地震波的动力学和运动学特征，根据地震剖面上波的振幅、速度和频率等参数的异常变化特点，来确定地层的含油气情况。目前与直接烃类检测有关的内容相当丰富。这里只讨论其中最核心的几种技术。,一、物性与含油气层的关系,1 密度：含油气的地层孔隙度较大，当岩石孔隙中饱和油、气时，密度会下降。2 速度：速度会变小。孔隙度越高，速度会越低。3 反射系数：它反映岩性界面两边的物性差异。当砂岩中含有油气时，界面反射系数会明显变大。这就是亮点。4 吸收系数（品质因数）：吸收系数与频率成正比，所以地震波在地层中传播时，高频易被吸收（衰减）频率降低。,一、物性与含油气层的关系,5泊松比：它是物性参数，气饱和高孔隙度砂岩往往具有较低的泊松比（如达0.1）总之：高孔隙度含油气砂岩具有低密度、低速度、低泊松比和高吸收系数的特点。且与盖层页岩间反射系数十分大。这是碳氢检测的理论基础。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,（一）基本原理所谓“亮点”指的是地震反射保持振幅剖面上，振幅相对很强的一些“点”，即很强的反射，也称“热点”，地震剖面的“亮点”可能是油气藏引起的（也可能源于其他因素）。根据剖面上有无亮点及亮点的分布，分析亮点附近反射波的特征，结合各种地层参数信息，可以直接判断地下是否有油气存在。因此，“亮点”作为一种检测油气的手段目前已广泛被人们采用。该技术的物理基础是地震波在岩层中传播到含油气地层时，其振幅会发生变化。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,（二）“亮点”技术的处理1真振幅恢复处理（补偿处理）保持振幅的处理（即真振幅恢复处理）是亮点处理的核心，它的目的就是要消除各种与反射系数无关的因素如：波前扩散、大地吸收、地震仪本身特点、激发和接收条件的变化，散射、透射损失等对反射波振幅的影响。也称之为补偿处理。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,（1）增益恢复：目的将记录仪器增益控制对反射波振幅的影响补偿掉。（2）归一化处理：为了消除激发，接收条件变化对反射波振幅的影响。（3）扩散、吸收补偿处理：为了消除波前扩散和吸收对反射波振幅的影响，需要设计一个补偿校正函数，其变化正好与波前扩散和吸收对反射波振幅的影响相反。（4）频率补偿处理：主要补偿被吸收掉的高频信息。故也称为高频分量补偿。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,2高保真处理亮点处理除了上述的补偿处理之外，还要进行许多常规处理，如：反褶积运算，动、静校正、水平叠加，滤波、偏移等处理，但在作这些常规处理时，必须考虑波形和振幅的“保真”问题，即保护原始波形和振幅，不使他们在常规处理中产生畸变，这就是高保真处理。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,1滤波：提高信躁比，用宽频带滤波。2动、静校正。3速度分析4.偏移,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,（三）亮点剖面的解释1、亮点剖面：通过高保真处理和补偿处理之后得到的剖面称为亮点剖面，又称保持振幅剖面。这种剖面上的振幅基本上只与反射系数有关。但解释亮点剖面时，不能单靠振幅强（即亮点）这一点作出判断，必须综合分析含油气地层在亮点剖面上可能出现的各种反射波特征，才能得到比较准确的结论。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,2含油气地层的地震波动力学特征当岩层含有油气时，它的速度、密度等物性都会发生变化，致使地震波的振幅、频率、反射极性等动力学特征也随之变化。异常强的反射振幅亮点在“亮点”技术中，所利用的是相对振幅，可以认为振幅的强弱主要与反射系数有关。假设储集层为砂岩，盖层为页岩，当砂岩含有油气时，它的密度和速度一般比水和盖层小得多，而形成强波阻抗界面，反射系数可高达0.2-0.3，产生强振幅的反射。而一般沉积岩地层，反射系数是很小的，多数在0.1以下，甚至更小一些。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,反射波极性反转计算含油气砂岩与盖层页岩的反射系数时，出现负值。出现水平的强振幅反射段平点砂岩储集层中的油气水在重力作用下，使含气砂岩与下面的含油砂岩或含水砂岩之间的流体接触面近于水平，而且一般含气砂岩与含油砂岩或含水砂岩的界面反射系数都比较大。因而，当含气砂岩厚度较大时，在含气砂岩的底面上将产生较强的水平反射，称它为“平点”。它的特征反映了圈闭中油气聚集的位置，在剖面上如果在亮点之下出现平点，将大大提高解释的可信度。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,反射波频率下降地震波穿过含油气砂岩时，其频率要显著降低，并且入射波的频率越高，这种现象越明显。因此，当反射波的频率在横向上显著降低时，可能就是油气存在的标志。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,3亮点记录的特征右图是一张典型的合成“亮点”记录，该图左边是记录所对应的油气层剖面。其记录有以下特征：记录的外形象一只“眼睛”或象一个“透镜体”；突出的强振幅；偶极相位特征，因为含气砂岩顶、底面反射系数分别为负值及正值，与它对应的反射波极性一正一负，相位相差180，构成偶极相位的特征；水平反射下弯（速度所引起的陷井）；油水界面的反射微弱（俗称暗点）。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,右图是某油气区一条12次覆盖的地震剖面，该剖面已经进行了相对振幅处理，在剖面上1.3s处，可看到明显的强振幅。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,4.“亮点”剖面的解释目前“亮点”技术主要用于找气，特别是海上找气，效果较好，实践证明，解释亮点剖面时，我们不能单靠振幅强（即亮点）这一点作出判断，必须综合分析含油气地层在亮点剖面上可能出现的各种反射波特征，才能得到比较准确的结论。一般来说含油气藏的地层在亮点记录上具有上述的各种特征异常。但必须注意，上述异常并非只与油气有关，有油气藏也不一定上述异常都会出现，情况是复杂的，只有与构造解释相结合，才能得到较可靠的结果。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,另外，在亮点剖面解释中，要特别注意识别所谓的假“亮点”，即“亮点”不是由地层含油气藏产生的。1）产生假“亮点”的因素并非所有的“亮点”都与有工业价值的油气层有关，在剖面上出现假亮点的因素主要有三个。（1）反射系数大的硬地层反射系数特别大的硬地层，如火成岩、砾岩层、坚硬的粉砂岩、石灰岩及褐煤层等也会形成假亮点。这是由于它们与上下地层之间有较大的密度和速度差异，其反射系数可达0.2以上，将出现强反射振幅，产生假“亮点”。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,（2）低含气饱和度的砂岩砂岩只要含气，其速度显著降低，使上下界面都成为良好的反射界面，出现振幅异常。根据实际的资料及理论的研究表明，砂岩只要有5%的含气量，就与完全被气饱和所引起的振幅异常几乎是一样的。（3）薄层的调谐振幅薄层的调谐效应也会引起振幅异常，并且这种异常是很难作什么校正的，这样由油气与薄层所引起的振幅异常混杂在一起，无疑给利用“亮点”检测油气造成很大困难。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,2）识别真假“亮点”目前识别真假“亮点”的唯一办法，就是将地震、地质、钻井等资料综合起来进行分析，即进行综合解释。同时将亮点记录剖面与一般地震记录剖面结合起来，分析“亮点”波出现的位置是否处于有利于形成气田的构造圈闭的位置处，以及出现亮点异常的那层砂岩，是否是主要的储气层等。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,（1）综合分析就地震方法本身来说，要综合利用振幅、速度和频率等信息，如高速岩脉和低速含气砂岩都会产生很强的反射。但是，前者是高速的，后者是低速的。在进行振幅分析的同时，也进行速度的分析研究，就可以指明引起“亮点”的原因。“亮点”剖面的解释还必须结合钻井等地质资料，钻井和地质资料可以指明，具有“亮点”异常的砂层是低含气砂层，还是主要储气层，前者是假“亮点”，后者为真异常。当钻井资料已经证实剖面某段存在褐煤层或火成岩时，我们就不会把剖面上这一段出现的亮点解释为气田。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,（2）标定分析标定分析就是根据本区探井与测井资料，作出含油气砂岩的反射系数随深度的变化曲线，然后分析地震剖面上的亮点、平点、暗点和极性转换现象是否符合本区含油气层反射系数的特征，符合者为真异常，不符合者则为假异常。（3）模拟解释根据已知的地质与地震等资料，假设初始的含油气岩性模型，然后制作理论合成记录与实际剖面对比。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,（4）横波勘探我们知道横波的速度只与切变模量及密度有关，而液体和气体是没有切变模量的。因此，在有孔隙的砂岩中，横波传播速度只与砂岩中的骨架有关，而与孔隙中流体的性质及含量无关。纵波的速度主要与体积模量等有关，岩石孔隙中充填气体和液体，可使体积模量发生很大的变化，致使纵波的速度也随之变化很大。若纵波剖面上出现的“亮点”，在横波剖面上也“亮”，则为假“亮点”，如反射系数大的石灰等硬地层会同时产生纵、横波的“亮点”。若纵波是“亮点”，横波不“亮”，则是真“亮点”。,二、利用振幅信息检测油气亮点技术,此外，实践表明，即使是同一种油气藏位于不同地区，不同深度处时，其在亮点剖面上的表现也可能不同，所以在实际解释中，现在更多的是根据测区具体情况，实际资料制作反射系数数图版来指导分析、解释。所谓反射系数图版即为测区油、气、水层反射系数随深度变化的关系曲线。它是根据测区不同深度处的波速、密度和孔隙度资料算出的。,三利用地震“三瞬”信息检测油气复数道分析技术,复数地震道（Complex Trace Analysis）技术是20世纪七十年代以来发展起来的由地震记录道分离出波的瞬时振幅，瞬时频率和瞬时相位等特征参数（常称之为三瞬参数）的处理技术。由于这些参数与地下岩层的岩性、岩相变化以及岩石孔隙中所含流体的性质有一定关系，故研究它们对于地震岩性解释和碳氢化合物的烃类检测都很有帮助。,三利用地震“三瞬”信息检测油气复数道分析技术,1复数道的概念及建立通常的实际地震记录道x(t)是时间变量t的实连续函数，称为实数地震道，如果将x(t)看作是某一个复数地震道u(t)的实部，但对其虚部R(t)不加任何限制的话，则这样的复数道：,可能有无数个。但是现在构造复数地震道的目的是要提取关于振幅、频率、相位等的信息，所以就不能随意地构造复数地震道，即对虚部R（t）应当有一定的限制。由于地震记录可以看作是由无限多个不同振幅，不同周期、不同相位的简谐振动组成，并且任一个简谐振动都可以表示为：,三利用地震“三瞬”信息检测油气复数道分析技术,式中A(t)为随时间变化的振幅（或称包络），为园频率，为初相。如何由x(t)分离出A（t）、和 等信息？自然可以想到构组成这样一个复数u(t)来，其实部为上面的x(t)，而虚部为：,R(t)=,三利用地震“三瞬”信息检测油气复数道分析技术,此时，复数道的模就是实数道的振幅,它的幅角就是实数道的相位,三利用地震“三瞬”信息检测油气复数道分析技术,由此可求出其频率和初相,由此可见，虽然我们把一个实数道，按一定规律构组成了复数道，但并没有改变问题的物理性质，只是做了形式上的一种变换而已，但经这样一变换后，则可很容易地从复数道中分离出我们所需要的参数来。,三利用地震“三瞬”信息检测油气复数道分析技术,比较此复数道的实部式和虚部式，一个是余弦函数，一个正弦函数，且二者振幅一样,仅相位相差90,由此可见，将实际地震记录（实数地震道）作90相移后就得到复数道的虚部，将一个实数道作90相移在数学上即是对它作一次希尔伯特变换。原来地震道x(t)称为实地震道，它的希尔伯特变换R（t）称虚地震道。因为x(t)与R(t)相角正好相差90，是正交的，故虚地震道又称为正交道。复数地震道与实地震道和虚地震道之间的关系如图所示。,三利用地震“三瞬”信息检测油气复数道分析技术,2三瞬参数的计算复数地震道u(t)由实地震道x（t）及其希尔伯特变换R（t）建立起来之后，三瞬参数的计算就很容易了。由复数分析中可知，任何一个复数都可以在复数平面上表示成一个矢量，如下图所示。图中横轴代表复数道的实部，纵轴代表复数道的虚部。,如果令复数道矢量u（t）与实轴夹角为（t），则复数道的实部和虚部可分别表示为下式形式。,R(t)=,定义瞬时振幅为：,定义瞬时相位为：,定义瞬时相位对时间的变化率即是瞬时频率，即,并且瞬时振幅，瞬时相位是两个独立无关的量它们只与时间t有关。提取出的三瞬参数结果可以用各种方法显示，最方便直观地是彩色显示。,3利用三瞬参数进行油气检测,三瞬参数，也称为地震瞬时信息，它的特征与地下的地质特征是相应的。因此利用它们可以达到岩性及油气检测的目的。一般来说，瞬时振幅（也称反射强度，振幅包络）反映了地震波能量的瞬时变化情况，它与地震波相位无关，但它的强弱却与地层界面的反射系数大小有密切的关系。当地质剖面中地层之间的岩性强烈变化或含气时，在瞬时振幅剖面上有着明显的强振幅特征。当岩层的厚度或岩性发生横向变化时，则在瞬时振幅剖面上出现振幅异常。在断层或含气边缘地带，瞬时振幅发生相应的突变。因此，可用它来推断与岩性有关的地质体。例如：不整合、局部断层、薄层、油气富集带等。,3利用三瞬参数进行油气检测,瞬时频率异常反映地层的厚度或岩性变化。岩层的厚度或岩性与岩相变化，能引起瞬时频率信息沿横向渐变。断层、不整合或气一水、油一水界面的边缘，能引起瞬时频率信息突变。多孔隙或含气的岩石，能引起瞬时频率降低。一般来说，瞬时频率应随时间增大而降低，但中间出现局部的低频异常也是可能的，这也许是相邻界面构成的复合脉冲的表现。,3利用三瞬参数进行油气检测,瞬时相位的一致性与地层的连续性是一致的。在地质剖面中，无论岩层之间物性差异大或小，也无论反射振幅是强还是弱，瞬时相位均能反映反射界面的形态和连续性，如遇断层，不整合或超覆时，瞬时相位的表现特征与地层结构的形态一致。因而瞬时相位信息对划分地震层序的边界与确定层间的接触关系十分有用。,3利用三瞬参数进行油气检测,对储集层而言，在含油或含气地带，地震瞬时信息的特征明显。其表现是，在高频率、弱振幅的背景中出现相对稳定的低频率、强振幅异常，并在其边缘伴随出现极性反转。瞬时信息的这些特征，可以作为检测油气的标志,四利用多种地震参数的综合来确定含油气富集带HCI技术,HCI(Hydrocarbon Indicator)技术，它是综合利用多种指示碳氢化合物存在的地震特性参数来确定含油气富集带的一种方法。这种技术是首先在地震剖面上逐道对某个目的层提取一系列地震特性参数，求其剩余曲线和综合曲线，解释这些曲线直接进行碳氢检测。,与油气有关的特性参数很多，一般有：时间域内的振动能量、频率域内的宽频带总能量、低频带范围内的能量、低频带与宽频带的能量比、中心频率（将能谱曲线下的面积划分为相等的两部分的那个频率）、峰值频率（类似主频）、速度（主要是层速度）、吸收系数、瞬时参数等。并且提取的各种参数之间最好是互不相干，这样才有最佳的统计效果。,1特性参数的提取,与油气有关的特性参数很多，大致包括：时间域内的振动能量如图6-4-13所示，在目的层处选一时窗T，按下式计算。,式中，i为道号，tm为中心时间，xi(t)为第i个记录道在t时刻样值。T一般取为100ms,频率域内的宽频带总能量如图所示，在目的层处选一时窗T，对信号作富氏变换后在频率域中找一个很宽的频带范围（）对能量求和，也即计算这一频带范围内能谱曲线下的面积，计算公式为,其中,i为道号，Xi（f）为第i道记录信号段频谱。()一般为5-100 HZ。,时域能量 频域总能量,低频带范围内的能量在频率域中，取一较低的频率及较窄的宽度（）计算。,如图6-4-15所示。fL一般取10、12或15Hz，而（fLLfLH）一般为5Hz。,低频带与宽频带的能量比,由图6-4-15可见，这一比值等于能谱曲线下的面积B与总面积（A+B+C）之比。该比值的大小反映低频成分的多少，它的增大说明高频成分的减少，而高频成分的迅速减少与含气砂岩吸收强烈有关。,中心频率将能谱曲线下的面积划分为相等的两部分的那个频率称为中心频率。,频域能量关系 中心频率,峰值频率,图6-4-17 峰值频率,Ai(f)的最大值所对应的频率即峰值频率FH（i），如图6-4-17所示。,速度与油气关系密切的速度主要是层速度VT（i）。因HCI对速度精度的要求较高，故必须采用高精度方法提取。例如，计算时考虑反射点分散的影响，考虑界面倾斜、弯曲时Dix公式的修正等。,2剩余曲线和综合曲线的制作,利用不同方法将各种特性参数提取出来之后，首先计算一条测线上（或一个测区内）某一参数的统计平均值，然后将各点数值与平均值相减，得出剩余值曲线。这些剩余值相当于异常值，分析它们更有意义。,设、和 分别是各特性参数的平均值，则各类HCI平均剩余曲线为,求取各平均剩余曲线后，将它们加起来可以得到一条反映油气异常的综合曲线。,一条测线（或一个测区）只用一个统计平均值不能反映参数的区域变化。这种区域变化是非油气因素引起的，应当消除。因此，更精确的方法是用趋势分析的方法求取某一参数的趋势变化曲线或图，再将各点计算值与据趋势分析求出的值相减得到异常值。图6-4-18是计算出的某地时域振幅能量和频域总能量的平均剩余曲线及趋势剩余曲线。由图可以看出，在趋势变化较大的地方，趋势剩余曲线去掉了区域变化，不仅提高了分辨率，而且突出了油气异常。但是，在趋势变化不大之处，二者差别不大,图6-4-18 振幅能量和频域总能量曲线,另外，在计算HCI综合曲线时也可不用简单的相加方法，而用加权相加。其权系数据不同特性参数与油气关系的密切程度和求取的精度决定。这样综合的结果更为可靠。,3异常的解释,进行异常的解释时，不能单纯地依赖某一条剩余曲线，也不能完全依靠综合曲线，而要进行综合分析，反复对比。一般当在综合曲线及五条以上的剩余曲线上都有油气的反映时，解释结果才较可靠。另外，在解释时还应注意，在所有的异常中，各参数的重要性并不是等价的，一般规律是，振幅横向变化最为重要，层速度的横向变化次之，而频率的横向变化更次之。分析时必须按其重要程度综合考虑，才能得出较可靠的结论。,此外，进行异常解释时，还必须遵循一个十分重要的原则，即由已知推未知，由点到面逐渐推开。由已知油气藏区或有井的地点找出各种异常与油气分布的关系再推广到未知地区，由点到面的进行预测。,【思考题】,1。利用地震波振幅信息进行岩性预测的依据和方法？2。利用地震三瞬信息进行油气检测的依据和方法？3。利用HCI技术进行油气检测的依据和方法？,。,