油藏储层量化描述
时间:2016-02-02 10:14
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信息量是信息论领域中关于系统混乱程度的一个描述,可将储层及边界围岩看成两个不同系统,而整个区块又是包含上述两类系统的一个整体系统。由于在系统内部,混乱程度较低,因而信息量较低;在不同系统过渡边缘,混乱程度较高,因而信息量较高。通过求取相邻道的信息量,可以帮助地质勘探人员从宏观角度出发标定油砂系统过渡边缘。
储层信息量量化
在油气系统及砂体系统内部,地震属性变化相对较小;在系统过渡边缘,地震属性变化相对较大。因此可以通过信息量量化的方式对油砂系统过渡边缘进行标定。本小节主要阐述了信息量量化之于地球物理学的意义,同时提出了一种对储层进行量化的方法。
信息量是香农(Claude Elwood Shannon)在1984年从热力学中引入到信息论领域的,它从信息论角度出发对事物变化及变异程度进行度量,同时信息量也可作为衡量系统内部变化程度大小的指标。
一般情况下,地震信号可以看成是一种零均值近对称的广义高斯分布信号,然而当地下介质的物性、厚度发生变化时,这种变化将会在地震信号上有所体现,进而导致某些敏感地震属性在取值上有异常变化。综合考虑上述地质先验知识,可以通过衡量敏感地震属性的变化来反映地下介质的变化,进而为地质解释人员确定储层位置提供理论依据。例如当某一区块特定层位含油气时,将导致该层位主频属性向低频方向移动,即主频减小,因此主频属性在含油气区域与非含油气区域的过渡边缘将出现明显的衰减,从信息论角度出发可知在该过渡区域信息量将会出现突然增大,即在油气系统与砂体系统的过渡边缘信息量量化结果将取得较大值。图1展示了如何从系统论角度看待信息量量化问题,将地下介质抽象成三个独立部分:油气系统、砂体系统、过渡部分(绿色区域)。在油气系统及砂体系统内部,地震信号变化较小,地震属性取值变化较小,信息量较小;在油气系统与砂体系统过渡地带,地震信号变化剧烈,地震属性取值变化较大,因此会导致信息量产生突变。基于上述先验知识,可以利用量化后的信息量大小寻找感兴趣区域,以使地质解释人员更好地确定储层。
油藏储层量化描述过程
信息量量化过程实际上是若干概率事件在概率已知的前提下的量化计算过程。为了达到计算相邻地震道信息量的目的,提出衡量标准、最小计算单元、分类尺寸等相关概念。
衡量标准求解信息量过程中需要概率事件,而概率事件则需要一定衡量标准对待量化的内部地震道进行分类,进而获取概率事件并利用信息量计算公式求解该计算单元的信息量。由于地震属性可以反映指定层位地质构造及储层变化情况,同时各种不同地震属性均可以被量化,因此可在信息量量化过程中选取地震属性作为衡量标准来对计算单元内的各地震道分类进而求得该计算单元的信息量。
最小计算单元在求解信息量过程中必须明确信息量量化的最小单元,即在2维方向上选取相邻地震道进行信息量量化计算,也可称为量化尺度。在确定最小计算单元时需考虑如下两个方面。一方面是信息量意义:信息量是可以用于衡量系统内部变化的变量,因此应至少选取两个地震道才能构成系统,进而通过信息量的大小来衡量系统间属性变化,进而通过属性变化反映储层物性变化。对信息量、油气系统变化、储层物性变化进行解释,信息量变化能够反映油气系统变化,油气系统变化能够反映储层物性变化,因此通过检测信息量的变化即可对储层物性的变化进行判别。另一方面是地球物理学意义:在地球物理学中,进行储层预测的最小范围需结合当前区块的岩性、物性、储层概况等性质,专家指出单向距离范围应以100 m范围以内为佳。最小计算单元所含相邻道个数过少,会导致信息量量化结果过分一致化和集中化,进而失去计算意义;最小计算单元所含相邻道个数过多,会导致量化结果覆盖较大地理范围,失去地球物理学意义,进而无任何指导意义。因此,在选择最小计算单元时,不仅要从信息量理论角度出发,还应综合考虑地球物理学意义。综上所述,在进行信息量量化过程中,最小计算单元通常按照如下方法确定:根据相邻道距离确定最小计算单元最大值(计算距离 );确定最小计算单元,选取若干测井,综合考虑分类个数这一特征,通过穷举法确定最小计算单元及分类个数。
分类个数利用某敏感地震属性对计算单元内各地震道进行分类,具体分类个数直接影响概率分配及量化结果。分类个数较多虽然刻画比较细致,但是会导致分类过度敏感。分类个数较少则导致刻画比较迟钝,分类效果不佳,不能精细刻画变化,无法达到区分系统内部及过渡边缘地震道的目的。所以选取合适的分类个数对最终结果起着重要的作用。在实际应用过程中,应根据所选衡量标准的敏感程度及所选最小计算单元进行综合选择。利用穷举法确定最小计算单元及分类个数。首先读取SEGY文件确定相邻道距离;参考确定最小计算单元的最大值及最小值;根据分类个数确定规则确定分类个数区间;穷举每个最小计算单元及分类个数,对已知含油气性测井进行量化操作,同时根据当前测井的量化情况决定当前所选最小计算单元及分类个数是否可行,如果当前量化结果在含油气测井及无油气测井附近均取得较小值,而在一定距离范围内取得较大值,则当前所选最小计算单元及分类个数满足要求。
量化流程 信息量量化算法流程为:选取敏感地震属性;确定最小计算单元;确定分类个数;计算当前时窗内地震道组的信息量并写入缓存;计算时窗向前滑动一道;计算当前时窗信息量;保存计算结果并退出。信息量量化示意图如图2所示,以最小计算单元 ,分类个数 为例,其中每个纵向柱状图代表一个地震道,其高度代表该道地震属性归一化后取值。红色虚矩形框代表当前计算单元(当前计算时窗)。
系统实现
在设计储层量化描述系统时,要求能够对基于SEGY格式的地震数据体沿解释层位求取指定地震属性;如果地震属性数据已由其他软件求取,则支持属性导入功能;对所求地震属性,按照信息量量化过程进行量化求解;分别支持按道顺序及信息量大小等两种方式查询量化结果。
根据储层量化过程,将整个软件分为如下几个模块:属性生成模块(自求或导入模式)、信息量量化核心模块、结果显示模块、报告生成模块。其中属性生成模块负责自动生成指定地震道沿指定解释层位的地震属性或者导入由其它软件生成的地震属性;量化核心模块负责利用3.1节中所述量化算法求解信息量;结果显示模块负责将量化结果按地震道顺序或量化结果大小(大、中、小)进行显示;报告生成模块负责将所得储层信息量结果以报告形式存入指定文件。整个软件采用MVC架构进行设计,将数据(地震道、地震属性、含油气性、相关参数)封装在CDocument类中;将结果展示封装在CView类中;同时通过CFrame类对CDocument及CView进行控制,以同步数据与相关界面的状态。
将香农信息论与地球物理学相结合的储层预测方法——油藏储层量化描述法。与传统储层预测方法不同的是本章的立足点不是对特定地震道含油气性进行定性分析,而是对更广泛的“区域”的含油气性进行定性分析。在分析了信息量的地球物理学意义后,提出了信息量与地震属性相结合的算法,实验证明不同的油气勘探需求应对不同的信息量感兴趣区域进行标定。