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地震属性分析技术综述

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物探 地震资料解释 地震处理 反演
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【全文】地震属性分析技术综述[摘要] 地震属性是从地震资料中提取的隐藏有用信息,因而地震属性分析技术近几年在油气勘探开发中得到了广泛的应用与研究。本文对地震属性分析技术的发展状况进行了归纳、总结,简单阐述了地震属性分析技术的在不同时期所用到的基本原理和方法。特别对新地震属性进行了具体介绍。最后对该技术进一步的研究工作进行了总结和展望。摘要:在勘探和开发周期的各个阶段,地震资料在复杂油藏系统的解释过程中,扮演着至关重要的角色。然而,缺少一种有效地将地质知识应用于地震解释中的上具。随着一系列属性新技术的出现,对地震属性进行充分研究,就给地质家提供了快速地从三维地震数据中获得地质信息的能力。尤其在用常规解释手段难以识别日的储层的情况下,属性分析技术更是给地质上作人员指出了新的方向。[关键词] 地震属性 储层预测 叠前数据 叠后数据关键词:储层;波形分析;动学特征、动力学特征和统计学特征的特殊度量值。地震属性的发展大致从 20 世纪 60 年代的直接烃类检测和亮点、暗点、平点技术开始,经历了 70 年代的瞬时属性(主要是振幅属性)和复数道分析,90 年代的多维属性 (特别是相干体属性 )分析,21 世纪的地震相分析等阶段[1 一 着地震属性分析技术的发展与研究,该技术已广泛应用于储层预测、油气藏动态监测、油气藏特征描述等领域,并取得了很好的效果。总之,地震属性分析技术可以从地震资料中提取隐藏其中的多种有用信息,这为油气勘探与开发提供了丰富宝贵的资料,也为解决复杂地质体评价提供了实用的分析手段。因此,对该技术进行深人调查研究具有很强的现实意义。地震属性是指从地震数据中导出的关于儿何学、运动学、动力学及统计特性的特殊度量值。它可包括时问属性、振幅属性、频率属性和吸收衰减属性,不同的属性可指示不同的地质现象。地震属性分析则是从地震资料中提取其中的有用信息,并结合钻井资料,从不同角度分析各种地震信息在纵向和横向上的变化,以揭示出原始地震剖面中不易被发现的地质异常现象及含油气情况。地震属性分析技术的研究已由线、面信息扩展到三维体信息,从分类提取扰化发展为一项系统的应用技术。随着地震技术的日趋成熟,地震属性技术近儿年也发展迅速,其中有多属性联合解释技术、波形分析技术、吸收滤波技术等。应用地震属性分析技术去完善勘探生产中的油藏描述工作,已经成为油藏地球物理的核心内容。利用地震属性分析技术预测岩性和有利储集体,描述油藏特征及孔隙度变化,寻找难以发现的隐蔽油区,以至于监测流体运动和进行其它综合研究,一直是石油工作人员追求的目标。1 波形分析技术的研究与应用通常的层段属性只是表示了某儿个地震信号的物理参数(振幅、相位、频率等) ,但它们没有一个能够单独描述地震信号的异常,而地震信号的任何物理参数的变化总是对应着反映地震道形状的变化,所以,研究和分析地震资料中代表各种属性总体特征的地震道形状(波形),应该能有非常不错的效果[ ,]。1. 1 波形分析技术的原理及处理过程如果要将地震属性用于油藏特征描述,通常有 2 种方法 :1)层段属性的大量计算,井信息和沉积模型与属性成果图的匹配。在大多数情况下,根据经验,在 20 到 50 种图中,仅 3 到 4 种图具有相对明确的物理意义。2)使用有效的井信息进行地震数据分类或地震反演。这里假设有效的井完全代表着所含的地质信息的差别,目_没有考虑其它地质相变化的存在。 上述常规的方法在处理过程中丢失了 2 个基本的信息:}X 有地震信号的总体变化,用于处理的层段属性只是波形的某一特征值;C 不能描述出地震信号变化的分布规律。没有地震信号的总体变化的知识,很难给出井位置的地震信号变化的可靠评估。例如,如果地质人员观察到砂泥岩比的重要变化,但不知道地震信号的总体变化与砂泥岩比的关系,那么就不能将此信息外推。波形分析技术的原理就是采用道波形识别的神经网络技术。它利用神经网络对地震道形状进行分类,并把地震信号形状进行分类形成离散的“地震相” ,得出与地质相相对应的地震相图,并与井曲线对比,根据井中的物性参数及测井曲线可进行岩性参数的实时标定和交匀_模拟,从而更详细地解释地震资料的地质内容(图 1}。由于波形分析技术采用的技术基础是神经网络,所以它也有着严密的实现过程:1)明确需要进行属性分析的目的层段,解释出控制目的层段的层位;2)神经网络在地震目的层段内对实际地震道进行 ,通过儿次迭代之后,首先得到模型道,这些模型道的模板代表了在地震层段中整个区域内的地震信号形状的多样性;3)将实际地震数据与训练形成的模型道进行对比,通过自适应试验和误差处理,合成道在每次迭代后被改变,在模型道和实际地震道之间寻找更好的相关。最后形成目的层段的地震相图以及用于质量控制的模型道与实际地震道之问的相关图;4)根据 J}中的物性参数及测 J}曲线对地震相图进行校正,得出最终的结果。 以上方法形成的地震相图,通过观察图上颜色的分布,可以评估地震形状在所解释的区域的分布。主要特征得到之后,可以把精力集中在感兴趣的区域,以便获得更细致的图形。对应着波形分析技术的实现过程,再结合实际工作中的经验与规律,在具体应用该项技术时应该注意以下儿点:1)在选择用于训练神经网络采样的数据量时,对于一个小的三维测区,比如小于 300 x 300 道,可以使用每一道数据。对于一个较大的测区,例如 1 000 x 1 000 道,抽稀道以减少计算时问,建议每 4 道抽 1 道处理。这样程序就每隔 4 道抽出 1 道去建立网络培训数据。如果问隔选的太大,比如超过 10 x 10,那么一些重要的特征就会被忽略掉。2)利用波形特征分析层段内的地震数据时,间隔的选取最好是大于 1/ 2 个相位,并小于 150大的间隔会包含太多的模型,给解释带来困难,物理意义也不明确。3)波形的分类数是指在整个感兴趣的层段内所遇到的地震道的种类数,较为理想的分类数是不容易定义的,一般至少计算 3 次去估计该参数。首先把层段厚度除以 6 作为第 1次计算的分类数;把上次计算分类数的 50%作为第 2 次计算的分类数;把第 1 次计算分类数的 150%作为第 3 次计算的分类数。其次,正确的分类数应取决于所要研究的目标和对数据的了解程度,分类数大,结果过于详细;分类数小,结果过于粗糙; 超过 15} 20 类,通常是很难解释的。在实际应用中,根据地震信号的复杂程度,间隔的大小以及对地震数据的认识程度等,一般情况下,分类数是在 5} 15 之问。4)神经网络大约在 10 次迭代后就收敛到实际结果的 80%,这对于快速浏览很方便有效。在实际应用中 10} 20 次迭代已确保较好的分类,但对于 最终解释最好选用 20 } 40 次迭代,以保证网络收敛最佳。5)在相关图中,较差相关的区域可能对应一个相,正象河道的例了一样。一般说来,地质特征变化剧烈的地方,如断层,地层不整合处,碳酸岩裂缝发育区,砂体剧烈变化的区域,可能在该图中比较清晰地显示出来。 2 多属性体综合分析技术的研究与应用[2, 3]2. 1 多属性体综合分析技术的原理及实现过程利用已存在的地震资料进行油藏描述,虽然出现过不同的技术系列,但是这些技术系列都存在一个共同的缺点,即都是运用地震资料的单一属性。尽管这些反映地震资料某一特征的单一属性在针对不同的储集体类型时会发挥一定的作用,但那也仅仅限于构造简单、储集体类型典型的地区。对于构造复杂、储集层类型不明确的复杂断块油川,这些单一属性就往往很难解决问题。为了弥补单一属性分析的不足,提出了多属性体综合分析技术。多属性体综合分析技术的基本原理,就是利用地震资料中的多种单一属性,用相应的、适合探区地震地质条件的数学关系将它们组合起来,形成能反映储集层特性,反映油气显示为主的综合信息。这些参与数学运算的多种属性在单独用于油藏描述时也许没有明显的效果,但由它们运算形成的综多属性体联合解释技术的最终目的,就是要得到一种来自于多种地震属性的综合地震分类属性。研究综合地震分类属性与岩性之间存在的对应关系,将地震信息转化为地质岩性信息。从而完成对储层空问展布形态、分布范围和储层岩石物理特征参数的描述与预测。 诚然,用地震属性预测储层及油藏特性时存在某些潜在的风险,风险的大小取决于所选择的地震属性与油藏特性之间的相关程度。如果地震属性和目的层的储层及油藏特性之间实际上不相关时,据此进行储层及油藏特性预测则会导致错误结果。通过对多个地区的多属性综合分析技术的研究,确定其具体工作流程如下:1)利用高精度层位标定技术确定所研究目的层段的位置。保证地震资料与井合成地震记录的最佳匹配,确定所要研究的层位。2)利用解释软件提供的强大的解释功能对三维数据体进行精细的构造解释。力求层位解释的准确性,为下一步提起地震属性打下可靠的基础。3)沿层提取各种各样的地震属性。包括振幅系列、濒率系列和相位系列等。结合井的情况选择对地质异常现象敏感的属性,在此基础上进行属性间的相关分析,选择彼此间相关性小的属性集。4)运用某种数学算法对所选取的属性集进行运算,得到可以描述目的层段储集层油藏特征的综合属性,并结合地质上沉积相带的研究对分析结果进行解释。由于从地震资料中提取的多种单一属性是多属性综合分析的基础,所以在提取地震属性时应该对单一属性的变化因素有比较明确的认识。同时,在属性提取时要注意如下一些问题:1)在振幅属性方面,一般情况下,储集了油气的储集层处,其顶界面的反射能量将变小,地震波的振幅变弱,以至出现“暗点”反射特征。相应地,储集层的底界面振幅变强,出现“亮点”特征。2)在频率属性方面,储集层的储集性能变好、储集层中聚集了油气,都会造成地震反射波频率下降。 3)在相位属性方面,油气藏顶界面反射强度由“日音点”变为“负亮点”的条件下,在油气藏的外边界会出现的极性反转现象。4)在反射波速度方面,传播速度下降可能是储集层的孔隙度变好;在储层内部,储层含油部位比不含油部位的速度低得多。5)由于层位和断层的精细解释是属性分析的基础,应当以高信噪比资料为基础,涉及振幅能量时应当首先选择保幅处理的地震资料。6)提取地震属性时,时窗的选取是以目的层的深度和厚度为依据的。沉积相研究湘变带预测及储层预测等,应先搞清目的层段基本厚度,根据合成记录标定后目的层所对应的地震反射范围来开取相应时窗3 结束语地震属性分析技术在一定的地震地质条件下,对搞清地下地层岩性的横向和纵向变化,预测岩性和有利储集体,描述油藏特征及孔隙度变化,寻找死油区,以至在监测流体运动和进行其它综合研究方面,有着一定的积极作用。但是属性分析技术的局限性出很明显,它虽然可以表征多种物理意义,但难以总结出一个普遍适用的属性解释方法。本原理地震属性是从地震数据中提取出的能反映储层含油气性的特征参数,如振幅、频率、相位、能量、时间、速度、吸收等。地震波在地层中的传播是个很复杂的过程,是对地下地层特征的一种综合反映。地!;地层性质的空间变化必然会引起地震反射波特征的变化,进而也就导致了地震属性的变化】此,地震属性和储层的含油气性之间也就必然存在某种对应的联系,这也为我们研究地震属性技术提供了基本的理论保障。z..?工作流程地震属性分析的基本工作流程主要有【l:数据浏览(包括剖面浏览、切片浏览与三维可视化)一> 层位标定与拾取一>时窗的选取一>属性参数的综合分析。 地震属性的分类方法有很多,其中主要有 4 种抽象的分类方法:一种是从运动学与动力学角度把地震属性分为振幅、频率、相位、能量、波形和比率等六大类,这是我国目前较流行的分类方法;另一种是拾取的方法把地震属性分为界面属性和体积属性二类; 还一种是由 . 996)提出的把地震属性归纳为时间、振幅、频率和衰减四大类 66 种;最后还有一种是由 997)提出的把地震属性归纳为振幅、波形、频率、衰减、相位、相关、能量、比率八大类 91 种,这是目前最有实用性的分类方法 ll,着高性能并行计算机尤其是微机群( 术的突破,截至目前己经发展了近 200 种地震属性,随机抽取其中的常规属性并把其最新研究出的地震属性归纳在一起(见表 1)。以便能具体的对属性有个深刻的了解。其中,奇异性指数即 H?数 a,作为一种新的地震属性,它能够准确反映数据中的奇点位置和奇异性强度,是一种自然的能够精确刻画地层边界的地震属性,这为过去的地层界面在地震振幅中显示不明显提供了一种新的契机。此外,它还可以作为介质波阻抗或波速度反演的有力支持工具[9关同相轴频谱成像即是以小波变换域中的奇异值分析为基础的另一种新的常规属性,它不需要速度或子波信息的单道处理技术,却能提供一个地下地层模型,并包含有丰富的构造和地层细节。在缺少井控的情况下,以提供无法从现有技术中获得的特征,加上井孔校正,这种技术代表了油藏描述技术的重要进展,并相对过去还可使得相干和阻抗属性更加的明显突出{ 15] 。用现状与发展趋势,有许多方面的问题值得进一步探讨和研究,现简单归纳如一下:y 准属性!s}与新属性有待进一步的发展与研究。(2)属性研究从过去的线性提取、叠后数据提取、纵波属性分析、定性属性分析向现在的非线性提取、叠前数据提取、弹性波属性分析、定量属性分析发展。(3)多属性综合应用于储层预测技术发展迅速。(4)找准与储层岩石物性相关的地震属性是成功地震资料解释的关键之所在。(s)地震属性分析技术作为开发地震的关键技术之一,必将会得到广泛的深人、研究与应用。(6)在提取地震波属性的时候,一定要注意时窗的选取,不能选的过大也不能选的过小,一般是以目的层的深度和厚度为依据。 (7)对优化后的地震属性进行描述时,一般利用三维可视化功能来进行显示,这样得到的效果要明显些。(8)由于单一地震属性分析预测结果存在多解性,那么多参数综合预测必将成为一种发展趋势,其预测成功的关键是提取并优选与地质特征有关的地震属性。(9)由于储层特性与地震属性非线性关系,因此,可以把人工神经网络、测井特性与地震属性之间往往存在一种复杂的(遗传算法(G A)等应用于地震属性提取及储层预测。
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