储层量化是以地震属性为衡量标准,利用香农信息论将相邻地震道作为基本计算单元求取信息量的一种方法。 在对储层预测方法进行研究的过程中,基于地震属性的预测方法已极为普遍。一般的研究内容均涉及地震属性,其公共模块由4 部分组成,是进行储层量化及储层预测的前期准备工作。首先,勘探人员通过特定方式获取地震数据体并 将其保存为SEGY 格式;其次,利用专业地震属性提取软件(如VVA)按照解释层位提取地震属性;之后,根据当前区块的特点及数据特征确定一系列敏感地震属性;最后,利用特定方法对所选地震属性进行优化以去除冗余信息 并降低计算维度。
地球物理在地质勘探中的基础作用
在地质勘探过程中,由地质专家指导野外作业人员进行信号接收器的部署及采集工作,并根据特定采样频率对连续时间地震信号进行采样,再按照特定格式记录采样数据。在地震数据处理过程中,通常采用SEGY 文件格式, 该格式是由国际地球勘探协会(the Society of Exploration Geophysicists, SEG) 发布的一种地震数据方面的标准文件格式。
其前3600 个字节为卷头,包含文件中记录的地震道总数、离散采样间隔、不同地震道离散采样点个数是否一致、数据格 式、计量系统、数据域(时域、振幅、相位谱)等信息;之后是地震道记录块,包括道头和具体采样数据,其中道 头包含当前道的采样点数、采样间隔、Common Depth Point Number(CDP 号)、Xline 坐标、Inline 坐标、X 坐 标、Y 坐标及具体采样数据等。
油田在进行石油钻井过程中,在钻 到设计井深后必须进行相应测井部署。通过测井部署,研究人员能够获得各种 工程技术资料及石油地质资料,并以此 作为钻井和开发油田的原始资料。在储 层量化过程中,测井提供了可供选取的 油气系统及砂体系统CDP 中心;在储 层预测过程中,测井以地震道形式抽象成向量,为油藏模型的建立提供了训练样本。地震道是指在石油、天然气的地球物理勘探过程中,利用人工地震的方式 在地下任何固定地点上的接收器接收到的一次激发所产生的震动及经过特定理一起记录下来的连续时间过程。地震 道是储层预测过程中研究的基本单位。
无论是储层量化还是基于地震属性的储层预测均是将地震道抽象成一个具有维变量的向量,作为当前经过属性优化后的地震属性个数。在储层量化过程中以二维相邻地震道为基础进行信息量求解及相关量化研究;在基于地震属性的储层预测过程中,监督样本集及待测样本 集均是以给定地震道特定时窗内地震属性的形式展现。 地震属性是指地震波中所包含的物理信息,由叠前或叠后地震数据经过数学变换而得到的有关地震波的几何 学、运动学、动力学或统计学特征,同时无其它任何类型数据介入。QuincyChen 等以波的运动学和动力学特征为 依据将地震属性分为振幅、频率、相位、能量、波形、衰减、相关和比率等八大类。
从地震属性的基本定义看,它是表征地震波形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征的物理量,有着明确的物理意义。地震属性有助 于洞察数据,尤其是当其显示在经解 释过的空间层位上时。然而,多数有 效的敏感属性并不独自存在,而以不 同的方式高耦合地表示几个有限的基 本属性。
图1 展示了地震数据经VVA 软件处理后的纵向剖图,其中横轴为地震道的CDP 编号,纵轴为采样时间。从纵 向上看,每个连续波形代表一个地震道 的离散时间振幅采样经拟合后的结果;从横向上看,该图展示了各地震道沿 Inline 方向的变化趋势。同时由于沉积 作用,在计算确定时窗间隔内的地震属 性时应严格按照解释层位(红色矩形框)滑动计算。以油气藏储存介质为依据, 可将地震区块分为岩性及潜山两种,在上述两种区块中均可考虑选用地震属性作为敏感属性。
地震属性敏感分析促岩性油气藏有效探测
在地球物理学中,岩性油气藏是比较典型的一种油藏储层类型。在该类型 地质区块进行储层预测过程中,常用的 地震属性包括均方根振幅、振幅差异分析主频、波阻抗反演、道积分等。
均方根振幅均方根振幅是通过计算时窗内振幅平方的平均值后经开方求得。由于振幅值在平均前平方,因此, 它对特别大的振幅非常敏感。振幅差异分析每一地震道振幅平方差的求取方法是将时窗内的每个振幅值 减去平均值后累加,用总数除以非零采 样点数。
主频系列F1、F2、F3 给定时窗 内的每一个输入道的估算值是由能量 谱中的三个最主要频率分量组成,这 三个分量即为图2 中的F1、F2、F3。 其中F1 是低频段的峰值,F2 是中间 频段的峰值,F3 是高频段的峰值。图 2 所绘的能量谱图通过对所有地震道进 行快速傅立叶变换后经最大熵法得到。最大熵方法是在有限的时窗内得到可靠估算值的一种方法,是对三个主频的 数学方法估算值,并且这些估算值可能不总是与实际能量谱上看到的峰值一样。这三组属性有助于在数据时窗内确 定主频特征,在任意或所有主频系列属性里侧向变化,可能包含由油气饱和度或断裂导致的频率吸收效应的特征,例如油气饱和的砂体削弱了较高的频率,这样会得到较低的一个或所有的主频。因此通过分析主频系列F1、F2、F3 特性可以更好地对油气饱和度或断裂等特征进行研究。
地震道间区别显示潜山油气藏特征
在地球物理学中,潜山油气藏是另一种比较典型的油藏储层类型。在该类型地质区块中,常用的地震属性包括相 似类属性、曲率属性等。相似类属性多用于描述地质边界,如断层、断裂、河道边界和暗礁等。可 分为波形差异体、简单差异体及相似体。
其中波形差异体属性在三维空间中将一个地震道的波形与其它地震道的波形进行比较。简单差异体属性是计算最大波 峰和邻近的波峰振幅,然后将它们相互 比较估计地震波的衰减。相似体属性是“根据平均数据道的能量与每个数据道的平均能量的比值,对波形相似体的统 计测量进行计算”,计算结果相对于单位值的偏差显示了地震道间的区别程度,可以显示地质和地层特征。
在计算波形相似体属性时,通过在Inline 和 Xline 方向上选取参与计算的道数来进行波形差异体比较范围大小的控制,这就是相似体差异性的尺度变化的显示。不同的构造背景或是同一构造背景但构造部位不同,常常使计算道数的多少存在较大差异,这就需要进行不同道数的试验性处理以选取合理的计算道数。一般来说,参与计算的道数少则受局部因素影响较强,参与计算的道数多则更具有区域性特征,同时也使计算量得到成倍增加。在垂向上,合理时窗的选取也是非常重要的。 在倾角控制的条件下,也可以通过指 定合理的时窗来计算波形体在构造倾角控制下的差异性。
地震体曲率属性可以帮助地质学家 解释地质现象。地质学家可以用曲率属 性来精确解释地质体内各界面的细节变化,而这些界面的信息无法直接用于复杂地质现象的解释,或在解释中存在困 难曲率属性体的提取省略了缺乏连续界面地带的层位拾取,也就避免了层位 拾取过程中不必要的拾取误差和错误。
曲率属性与相似体属性或其他体属性相结合,增强和完善了识别潜山地质体的能力,曲率属性的提取最好在地震资料品质较好、无噪音滤波地震数据体上进行。在地球物理解释中较常用的曲率属 性包括平均曲率、高斯曲率、最大/ 最小曲率、最正/ 最负曲率、倾向/ 走向 曲率、形状指数、弯曲度、等值曲率、朗泊体反射率等。