第三讲-直接碳氢检测

•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•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。•①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•②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。•③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•④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：•①记录的外形象一只“眼睛”或象一个“透镜体”；•②突出的强振幅；•③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；•④水平反射下弯（速度所引起的陷井）；•⑤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（ComplexTraceAnalysis）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：)()()(tiRtxtu•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：)cos()()(00ttAtx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：)sin()(oottAR(t)=oooo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)()()()(22tAtRtxtu它的幅角就是实数道的相位)()()(00tttxtRarctg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dttd)(0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