甜点地震属性理论诠释及应用

张军华;刘杨;林承焰;杜玉山;刘磊;刘阳

【摘 要】近年来,甜点和甜点属性常被地质和地球物理研究人员所提及.人们通常将沉积地层中局部油气有利区称为甜点,将反射强度与瞬时频率平方根的比值称为甜点属性.在对国内外原始文献进行系统调研基础上,制作了理论模型,定量说明了甜点属性的本质,给出了详细的理论诠释.研究表明:①瞬时振幅极性变换点对应希尔伯特变换的过零点,因为过零点两侧极性发生了改变,所以相位会有从180°到-180°的改变,此时瞬时频率会产生很大的野值;②在甜点属性修正式中N=2比N=1计算结果的压制异常效果好,至于N的取值,在理论上不好下定论,应根据具体资料特点进行测试、分析,对于文中实际资料N=2已满足要求;③在实际资料应用中,受储层厚度、埋深、资料信噪比和分辨率的影响,瞬时频率稳定性不好,不宜用剖面特征识别储层,而沿层甜点属性应用效果较好;④主频比瞬时频率更稳定,将反射强度与主频平方根的比值作为一种新的属性值——类甜点属性,在实际应用中可取得比常规甜点属性更好的结果;⑤对于有些瞬时振幅不具有高值、瞬时频率不具有低值的复杂储层,应先做映射,将它们映射成有利于井点属性评价的值,再计算甜点属性,这样会取得更好的结果.

【期刊名称】《石油地球物理勘探》 【年(卷),期】2018(053)002 【总页数】6页(P355-360)

【关键词】瞬时振幅;瞬时频率;甜点属性;类甜点属性;主频;映射 【作 者】张军华;刘杨;林承焰;杜玉山;刘磊;刘阳

【作者单位】中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛 266580;胜利油田勘探开发研究院,山东东营 257015;胜利油田勘探开发研究院,山东东营 257015;胜利油田勘探开发研究院,山东东营 257015 【正文语种】中 文 【中图分类】P631 1 引言

在低孔、低渗、致密的非常规油气藏中，甜点(sweet spots)[1-5]一般是指物性差、饱和度低、丰度低的整体环境中存在的局部油气有利区。虽然分布不广泛、厚度也不一定很大，但随着开发工艺的进步，被成功开发的可能性越来越大，近来已成为非常规勘探的热点问题。在实际生产中，可不仅限于非常规油气藏，一般而言沉积地层中局部油气有利区都可以称为甜点。与甜点概念有关联但又不能等同的是一个新的地震属性，即甜点属性(sweetness)。

Radovich等[6]在研究澳大利亚Gorgon油田时首次提出“甜点”概念，发现含气砂体瞬时振幅很强、瞬时频率较低，直接观察或进一步通过二原色属性融合[7-9]可以很好地指示砂岩储层。Hart[10]明确提出了甜点属性的概念(瞬时振幅与瞬时频率平方根的比值)，并成功地利用该属性预测了河道砂体。刘曾勤等[11]首次在中国引入甜点概念，并将甜点及其融合属性用于深水储层研究。此后，余振等[12]、尹继全等[13]利用甜点属性取得了较好的储层预测效果。

笔者对甜点属性进行了深入研究，认为其物理意义明确。若储层含油，一般而言振幅增强、频率变低，甜点属性对油气异常起到“放大”作用。但对将“反射强度与瞬时频率平方根的比值”称为甜点属性的定论不敢苟同。为此，通过专门制作模型、

编写程序并与商用软件的效果进行对比，以期对油气勘探工作者正确理解甜点属性有所帮助。

2 甜点属性及其一般计算公式

Radovich等[6]在研究三瞬属性时发现含气砂体具有瞬时振幅大、瞬时频率低的特点。对地震信号x(t)进行希尔伯特变换，易得复地震道Z(t)[14-16] (1)

由此可以得到三瞬属性[17-20]，即瞬时振幅 瞬时相位

和瞬时频率

根据文献[6,10]，甜点属性为 (2)

上述各式中为x(t)的希尔伯特变换。式(2)的物理意义是明确的，即地层含油气后A(t)变大，变低[6，10，21]，两者的比值将异常进一步“放大”。下面对甜点属性进行剖析。 3 甜点的理论诠释 3.1 三瞬属性及其特征

设计含1个界面、1套非甜点薄层、1套甜点薄层的模型道。对模型道做希尔伯特变换， 直接观察瞬时振幅(原始地震道包络)的变化(图1)。可见：由于薄层的调谐效应，导致甜点、非甜点薄层的振幅都大于界面，且非甜点的原始振幅值大于甜点。

对原始记录道(图1)进行计算得到瞬时频率(图2)。已知子波主频分别为35和25Hz，显然图中“齿状”尖峰是异常值。由于瞬时频率是从瞬时相位得来的下面分析原始记录道的瞬时相位(图3)。可见瞬时相位存在6个突变点，这些突变导致瞬时频率产生异常(图3)。为了了解瞬时相位异常产生的原因，必须研究瞬时相位公式中希尔伯特变换道和原始记录道的幅值变换规律。

图4为瞬时相位机理分析图，选取甜点段进行放大分析，得到以下认识： ①瞬时相位反映了希尔伯特变换道与原始地震道的相对振幅关系； ②瞬时相位极性变换点对应希尔伯特变换道的过零点，因为过零点两侧幅值极性发生了改变，所以相位会有从180°到-180°的改变； ③由于薄层调谐效应，瞬时相位曲线与薄层界面没有对应关系，原始记录道在395～405ms范围为甜点薄层，瞬时相位曲线并100ms处为单一界面，子波为主频35Hz的雷克子波；在245～255ms范围内存在层厚为10ms的非甜点薄层，上面反射系数为负、下面为正，子波为主频35Hz的雷克子波；在395～405ms范围存在层厚为10ms的甜点薄层，子波为主频25Hz的雷克子波图中“齿状”尖峰是异常值；瞬时频率的峰值总体上要大于子波的主频，第一个界面处为39.5Hz，非甜点处为41.4Hz，甜点处为31.5Hz没有体现。

图1 模型道原始振幅与瞬时振幅对比图

图2 原始记录道的瞬时频率

图3 原始记录道的瞬时相位 图4 瞬时相位机理分析图

3.2 甜点属性计算及对比

截去瞬时频率的异常值，将式(2)修正为 (3)

计算甜点属性，并进行对比分析。式中N为正整数。在计算时，可直接剔除瞬时相位异常点带来的野值，但对于瞬时振幅较大、瞬时频率较低的异常，即使直接设门槛值截取，计算的甜点属性还是会出现较大范围的异常区。对模型道的瞬时振幅(图1)与瞬时频率(图2)，按式(3)计算不同N值的甜点属性(图5)，得到以下认识： ①直接用瞬时振幅与瞬时频率的比值(即N=1)，复合波两侧的异常幅值、范围均很大； ②当N=2时，即文献[6，10]的甜点属性，甜点处异常已基本消除，其他位置处异常范围已缩小但幅值还很大； ③当N≥4时，本模型基本上都能取得较好的计算效果； ④瞬时振幅大不一定是甜点的标识，甜点属性值较大才是有利储层的指示。上述数值模拟表明：当N取较大值时，计算的甜点属性压制异常噪声的能力较强；由于是开方运算，瞬时频率本身的差异性会变小，瞬时振幅的作用加强，因此N值不宜过大。

图5 模型道N取不同值甜点属性对比

综合分析认为： ①N=2 比N=1计算结果的压制异常效果好； ②甜点属性定义为“反射强度与瞬时频率平方根的比值”是人云亦云，至少是不准确的，至于N的取值，理论上不好下定论，应根据具体资料特点进行测试、分析。 4 实际资料应用 4.1 甜点剖面特征分析

图6为A区连井剖面M及其瞬时振幅和瞬时频率剖面。由图可见，瞬时振幅较好地指示了储层(图6b)，瞬时频率由于受信噪比和分辨率的影响，识别效果并不理想(图6c)。实际上利用三瞬属性或其他属性的剖面特征直接表征薄砂体甜点的效果受到，通常的做法是研究沿层切片。为此，沿目标层提取瞬时振幅、瞬时频

率和主频切片。

图6 A区连井剖面M及其瞬时振幅和瞬时频率剖面(a)原始连井剖面； (b)瞬时振幅剖面； (c)瞬时频率剖面 4.2 甜点切片特征分析

图7为目标层沿层切片。由图可见：在瞬时振幅切片上，河道为强振幅，特征明显，这一认识与剖面讨论结果一致(图7a)；在瞬时频率(图7b)和主频切片(图7c)上，约在30～40Hz频段可识别河道，但背景噪声均较大，其中瞬时频率的背景噪声更大。

4.3 甜点属性对比与分析

图8为按式(3)计算的甜点属性。由图可见：N=1(图8a)和N=2(图8b)的计算结果存在较大差别，且后者的效果明显好于前者，这与模型讨论的认识一

致； N=4(图8c)和N=2计算结果(图8b)的差别不大，故按N=2计算甜点属性即可。从本质上说， 若N值过大，瞬时频率的差异度已很小，按式(3)计算甜点属性时瞬时振幅起主要作用； 若N取1，瞬时频率的贡献很大，但其本身的噪声又较大，由此造成计算的属性识别效果不理想。 4.4 类甜点属性提取及效果对比

目标层沿层切片(图7)表明，主频属性抗噪能力强于瞬时频率，但二者均为频率类属性，对油气的指示性能应类似。为此，将瞬时振幅与主频按甜点重新定义，称之为类甜点属性，即 (4)

式中： Amp为沿层瞬时振幅； Fmain为主频。

图9为甜点属性和类甜点属性对比，可见后者的效果要好于前者。 4.5 映射处理后的甜点属性及效果

受埋深、储层厚度、资料品质等影响， 复杂储层的瞬时频率通常不具有低值，此时应先做映射，将有利目标的频率属性映射成低值，然后再计算甜点属性，这样会获得更好的效果。对主频沿层切片(图7c)的频谱分析可知，河道频率并不是想象中的低值，直接计算甜点属性不符合甜点的物理含义。储层的实际优势识别频率是35Hz，有利识别条带为30～40Hz，为此建立以下映射关系 图7 目标层沿层切片(a)瞬时振幅； (b)瞬时频率； (c)主频 (5)

式中C为常数(0图10为映射前、后按主频计算的类甜点属性及两者的差异。由图可见，映射前漏失了部分河道储层(图10a)，映射后效果得到改进(图10b)。这种结果在其他更复杂的工区也出现过，映射效果明显。

图8 按式(3)计算的甜点属性(a)N=1； (b)N=2； (c)N=4 图9 甜点属性(a)和类甜点属性(b)对比

图10 映射前(a)、后(b)按主频计算的类甜点属性及两者的差异(c) 5 结束语

甜点的概念非常形象，有利于阐述和评价储层特性，已在河道砂体和页岩油、气等非常规油气藏描述中获得广泛应用。由模型研究和实际应用得到以下认识： (1)由于甜点属性兼顾了振幅和频率两种属性，所以比单一的振幅属性或频率属性描述储层效果好；

(2)从机理上来说，瞬时频率在相位突变点会产生野值，在计算甜点属性前应先进行去野值处理；

(3)在修正的甜点公式中N=2比N=1计算结果的压制异常效果好，至于N的取值，

理论上不好下定论，应根据具体资料特点进行测试、分析，对于文中实际资料N=2已满足要求；

(4)将反射强度(瞬时振幅)与主频平方根的比值称为类甜点属性，它较常规甜点属性具有更好的抗噪性，值得推荐使用；

(5)对于实际资料，由于资料品质、薄层厚度等因素的影响，在甜点处瞬时频率或主频并非一定呈低值，此时对频率属性进行映射，使之变为低值，会更符合甜点的物理意义，容易取得更好的储层识别效果。 参考文献 [1]

Hickey J J,Bo H.Lithofacies summary of the Mississippian Barnett Shale,Mitchell 2T.P Sims well，Wise County，Texas.AAPG Bulletin，2007,91(4):437-443.

[2] 杨晓萍,赵文智,邹才能等.川中气田与苏里格气田“甜点”储层对比研究.天然气工业，2007，27,27(1):4-7.

Yang Xiaoping,Zhao Wenzhi,Zou Caineng et al.Comparison of formation conditions of “sweet point” reservoirs in Sulige gas field and Xiangxi group gas field in the central Sichuan basin.Natural Gas Industry.2007,27(1):4-7. [3] Mccullagh T,Hart B.Stratigraphic controls on production from a basin-centered gas system:Lower Cretaceous Member，Deep Basin，Alberta,Canada.AAPG Bulletin,2010,94(3):239-315.

[4] 邹才能,张国生,杨智等.非常规油气概念、特征、潜力及技术——兼论非常规油气地质学.石油勘探与开发,2013,40(4):385-399,454.

Zou Caineng,Zhang Guosheng,Yang Zhi et al.Geological concepts,characteristics,resource potential and key techniques of unconventional hydrocarbo

n:On unconventional petroleum geology.Petroleum Exploration and Development,2013,40(4):385-399,454.

[5] 宋效文,周立宏,文开丰等.零值剥离法在致密油甜点体预测中的应用——以沧东凹陷G108井区Ek_2-2为例.石油地球物理勘探,2016,51(6):1195-1201,1052. Song Xiaowen,Zhou Lihong,Wen Kaifeng et al.Tight oil sweet spot prediction with zero stripping:an example of Ek_2-2 in Well G108 Block,Cangdong Sag.OGP,2016,51(6):1195-1201. [6] Radovich B J,Oliveros R B.3-D sequence interpreta-tion of seismic instantaneous attributes from the Gorgon field.The Leading Edge,1998,17(9):1286-1293.

[7] 李婷婷,王钊,马世忠等.地震属性融合方法综述.地球物理学进展,2015,30(1):378-385.

Li Tingting,Wang Zhao,Ma Shizhong et al.Summary of seismic attributes fusion method.Pregress in Geophysics,2015,30(1):378-385. [8] 程彦.多属性融合技术在三维地震资料解释中的应用.中国煤炭地质,2016,28(10):67-70.

Cheng Yan.Application of 3D seismic multi-attribute fusion interpretation technology.Coal Geology of China,2016,28(10):67-70.

[9] 姚威,吴冲龙,史原鹏等.利用地震属性融合技术研究洪浩尔舒特凹陷下白垩统沉积相特征.石油地球物理勘探,2013,48(4):634-2.

Yao Wei,Wu Chonglong,Shi Yuanpeng et al.Sedimentary characteristics research on lower Cretaceous in Honghaoershute Depression using seismic multi-attribute fusion.OGP,2013,48(4):634-2.

[10] Hart B S.Channel detection in 3-D seismic data using sweetness.AAPG Bulletin,2008,92(6):733-742. [11] 刘曾勤,王英民,白广臣等.甜点及其融合属性在深水储层研究中的应用.石油地球物理勘探,2010,45(增刊1):158-162.

Liu Zengqin,Wang Yingmin,Bai Guangchen et al.Application of sweetness and its fusion attribute in the research of deep-water reservoir.OGP,2010,45(S1):158-162.

[12] 余振,王彦春,何静等.富含油储层地震响应特征分析.现代地质,2012,26(6):1250-1257. Yu Zhen，Wang Yanchun，

He Jing et al.Seismic response characteristic analysis of oil-rich reservoirs.Geoscience,2012,26(6):1250-1257.

[13] 尹继全,衣英杰.地震沉积学在深水沉积储层预测中的应用.地球物理学进展,2013,28(5):2626-2633.

Yin Jiquan,Yi Yingjie.The application of seismic sedimentology in predicting deepwater depositional reservoirs.Progress in Geophysics,2013,28(5):2626-2633. [14]

Taner M T,Koehler F,Sheriff R E.Complex seismic trace analysis.Geophysics,1979,44(6):1041-1063.

[15] 刘财,周辉,杨宝俊等.高分辨率复数道分析方法.石油地球物理勘探,1995,30(增刊1):24-29.

[16] 石颖,刘洪.地震信号的复地震道分析及应用.地球物理学进展,2008,23(5):1538-1543.

Shi Ying,Liu Hong.Complex seismic trace analysis of seismic signal and its application.Progress in Geophysics,2008,23(5):1538-1543.

[17] 程乾生.希尔伯特变换与信号的包络、瞬时相位和瞬时频率.石油地球物理勘探,1979,14(3):1-14.

[18] 王晓春,杨有发.煤层在三瞬地震剖面上的响应特点和厚度反演研究.中国煤田地质,1992,4(3):69-73.

[19] 赵维娜,张训华,吴志强等.三瞬属性在南黄海第四纪地震地层分析中的应用.海洋学报,2016,38(7):117-125.

Zhao Weina,Zhang Xunhua,Wu Zhiqiang et al.Application of three instantaneous attributes in the analysis of Quaternary seismic strata in the southern Yellow Sea.Haiyang Xuebao,2016,38(7):117-125.

[20] 张猛,王华忠,隋志强等.基于经验模态分解和小波变换的地震瞬时频率提取方法及应用.石油地球物理勘探,2016,51(3):565-571.

Zhang Meng,Wang Huazhong,Sui Zhiqiang et al.Seismic instantaneous frequency extraction based on empirical mode decomposition and wavelet transform.OGP,2016,51(3):565-571.

[21] 朱超,夏志远,王传武等.致密油储层甜点地震预测.吉林大学学报(地球科学版),2015,45(2):602-610.

Zhu Chao,Xia Zhiyuan,Wang Chuanwu et al.Seismic prediction for sweet spot reservoir of tight oil.Journal of Jilin University (Earth Science Edition),2015,45(2):602-610.