基于高频恢复和多尺度分解的裂缝分析方法.pdf

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1、东北石油大学学报第38卷第3期2014年6月JOuRNALOFNORTHEASTPETROLEUMUNIVERSITYVoI．38No．3Jun．2014基于高频恢复和多尺度分解的裂缝分析方法郭锐。，王尚旭，余刚。(1．中国石油大学(北京)：也球物理与信息工程学院，北京102249；2．中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，河北涿州072751)摘要：为了更精细地刻画裂缝，提出一种基于高频恢复和多尺度分解的裂缝分析方法：首先拓宽三维地震资料的频带；然后对地震道进行多尺度分解，在不同尺度的地震数据体上分别提取相干和曲率属性；最后分尺度分析目标层的裂缝分布特征．某页岩气探区三维地震资料裂缝

2、预测结果表明，该方法可有效恢复地震资料的高频信息，提高相干和曲率属性预测裂缝的精度．根据分解得到的对应于小尺度的地震数据体，能够预测更小尺度的裂缝发育行为．关键词：裂缝分析；高频恢复；多尺度分解；地震；相干属性；曲率属性中图分类号：TE123．1文献标识码：A文章编号：2095—4107(2014)03—0049—080引言页岩气与常规油气不同，不仅存在于特定圈闭或构造，而且存在于烃源岩和储集岩层；一般游离于基质孑L隙和天然裂缝，或吸附于有机质和黏土矿物表面_1]，通过水力压裂连接天然裂缝和孔隙是页岩气开采的重要手段_2J．在页岩气勘探过程中，应用与裂缝相关的综合解释技术，预测裂缝分布及发

3、育特征，是确定页岩气“甜点”区的重要手段之一l3J．预测裂缝方法包括基于地质力学理论、通过钻井取心直接观察，以及通过测井、地震方法间接预测井周裂缝分布等_4]，其中地震方法能够展开大规模有效预测．目前，利用地震资料进行裂缝分析的技术分为两类：(1)叠前预测方法，通过提取叠前资料的分方位振幅、速度等信息分析裂缝_5]，其特点是对裂缝刻画比较精细，反映信息丰富，但要求资料具有宽方位信息和较高的信噪比；(2)叠后预测方法，主要包括相干和曲率等与裂缝相关的属性分析技术l7]，其特点是对资料要求较低、实用性强、应用前景广泛．相干属性分析主要根据地震道间波形的低相关性，分析地层中断层或裂缝的发育特征，

4、对相应地震资料尺度的断层和裂缝有很好的响应，特别是第三类相干体(C3)实际应用于裂缝分析取得很好效果【8]．HartBS等研究认为，曲率属性的作用是解释断层和裂缝发育的分布特征，在指明裂缝发育带位置的同时，可以预测区域裂缝的发育方向[g]．相干和曲率属性对断层和裂缝的分辨能力与地震资料的频带相关_9]，在页岩气储层勘探开发过程中需要解释和预测的裂缝通常是比砂岩储层尺度更小的微裂缝，对相干和曲率属性的裂缝分辨能力和刻画精度提出更高要求口．为了精细描述小尺度断层和裂缝，笔者提出一种基于高频恢复的多尺度裂缝分析方法，通过拓宽三维地震资料频带，将地震资料分解为对应不同尺度(与重构子波的主频相对应)

5、的数据体；应用相干和曲率属性分析裂缝，能够更细致地刻画不同尺度下页岩气储层裂缝发育行为及分布特征．1基本原理1．1叠后数据的高频恢复由于受到高频噪声影响，反褶积等线性反滤波方法在拓宽地震资料频带方面难以取得很好效果．GuoR等提出一种非参数化自适应滤波方法——幅度与相位估计(APES)方法，以恢复叠后数据中的高频成收稿日期：2014—03—2o；编辑：张兆虹基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2013CB228601)作者简介：郭锐(1984一)，男，博士研究生，主要从事应用地球物理方法方面的研究东北石油大学学报第38卷2Ol4年分⋯]．APES方法可自适应地模拟干扰和噪

6、声的统计特征，估计每个时间位置的反射系数．实际应用表明，该方法具有高的统计稳定性及分辨能力，可拓宽地震数据的频谱信息．APES方法基于地震信号采样模型，假设反射系数为不同时间位置和幅度的脉冲组成的脉冲串，经地震子波训()滤波后得到连续的地震信号．z(￡)，对(￡)进行时间间隔为△的均匀采样得到离散记录X(jAt)．采样过程在时间域和频率域Ⅲ1。表示为akS(f—f)*w(f)一()—x(△￡)一n．1．，(jA￡一￡)，—o，1，⋯N一1；(1)ake-i2~tj(厂)一()[(厂一)ne(严三]，一一∞，⋯一，。，，⋯+∞·(2)式中：a和t分别为第k个反射脉冲的幅度和时间位置；*表示连

7、续褶积；A／D表示离散采样过程；At为采样时间间隔；N为地震信号序列的采样点数；(厂)为地震子波的谱；∑ne为反射系数的谱，其形式为K个不同频率(对应反射时间)、不同振幅(对应反射幅度)的正弦信号的迭加．受地震子波带宽限制，地震记录和反射系数的频谱在通带范围[-厂-。，厂№]内满足关系：支x(厂)一_l‘，(厂)∑ne-i‘znt，f∈Ef。l。⋯，f№h]1．(3)基于反射系数与频率域中正弦信号的对应关系，APES方法