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储层地震预测基础理论方法研究

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物探 地震资料解释 地震处理 反演
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天 然 气 地 球 物 理 勘 探收 稿 日 期 :2008211228 ;修 回 日 期 :20092032311第 一 作 者 地 震 预 测 基 础 理 论 方 法 研 究乐 友 喜 ,杨   丽(中 国 石 油 大 学 地 球 资 源 与 信 息 学 院 ,山 东 东 营 257061)摘 要 :地 震 属 性 分 析 技 术 囊 括 了 众 多 现 代 地 震 新 技 术 ,涉 及 到 众 多 数 学 方 法 ,与 石 油 地 质 、 测 井 和油 藏 工 程 等 众 多 学 科 紧 密 结 合 ,充 分 利 用 计 算 机 技 术 处 理 分 析 大 量 地 震 信 息 ,已 被 广 泛 用 于 解 决 油气 检 测 、 储 层 预 测 、 油 藏 描 述 、 油 藏 监 测 、 沉 积 相 划 分 、 断 层 识 别 及 构 造 分 析 等 石 油 地 质 问 题 。 通 过模 型 和 实 例 分 析 研 究 了 储 层 地 质 特 征 、 地 质 与 地 球 物 理 参 数 的 相 关 性 、 地 震 属 性 的 有 效 性 、 储 层 预测 的 基 础 地 质 条 件 ,对 油 气 勘 探 开 发 具 有 一 定 的 实 际 意 义 和 指 导 作 用 。关 键 词 :地 震 属 性 ;储 层 预 测 ;正 演 模 拟 ;地 质 模 型 ;属 性 优 化中 图 分 类 号 : 1 + 4       文 献 标 识 码 :A       文 章 编 号 :167221926 (2009) 04205632080   引 言地 震 勘 探 是 寻 找 石 油 和 天 然 气 的 有 效 手 段 ,当各 种 新 的 数 学 方 法 、 信 号 处 理 技 术 和 计 算 机 技 术 等引 入 地 震 勘 探 后 ,从 地 震 数 据 中 提 取 的 地 下 地 质 信息 大 大 增 加 ,地 震 勘 探 解 决 地 质 问 题 的 能 力 也 越 来越 强 ,使 地 震 勘 探 由 过 去 仅 解 决 构 造 问 题 发 展 到 解决 储 层 或 油 藏 描 述 等 问 题 。 随 着 油 气 勘 探 难 度 的 不断 增 加 ,相 对 易 于 发 现 的 构 造 型 油 藏 越 来 越 少 ,各 种特 殊 类 型 的 油 气 藏 在 新 增 储 量 中 所 占 的 份 额 越 来 越重 。 目 前 在 综 合 地 震 地 质 解 释 中 大 量 使 用 的 仍 是 定义 不 十 分 明 确 、 物 理 意 义 不 十 分 清 楚 的 ,特 别 对 地 震解 释 人 员 来 说 ,是 意 义 不 确 定 的 地 震 特 征 参 数 。 为获 得 可 靠 的 地 层 物 性 参 数 ,减 少 地 震 解 释 的 不 确 定性 ,开 始 使 用 多 学 科 数 据 集 成 参 与 地 震 解 释 的 技 术研 究 ,并 得 到 迅 速 发 展 和 广 泛 应 用 。 因 此 ,开 展 常 规和 特 殊 油 气 藏 的 储 层 地 质 特 征 、 地 质 与 地 球 物 理 参数 的 相 关 性 、 地 震 属 性 的 有 效 性 、 储 层 预 测 方 法 的 适用 性 等 方 面 的 研 究 ,对 油 气 勘 探 开 发 具 有 重 要 的 实际 意 义 和 指 导 作 用 [123 ] 。1   储 层 预 测 的 基 础 地 质 条 件 研 究在 油 藏 综 合 研 究 中 储 层 预 测 的 目 的 就 是 通 过 三维 地 震 资 料 的 属 性 参 数 预 测 储 层 参 数 的 空 间 分 布 规律 。 地 震 信 息 不 仅 含 有 地 层 界 面 信 息 ,还 含 有 地 层物 性 方 面 的 信 息 ,地 震 属 性 参 数 不 仅 与 岩 性 、 深 度 有关 ,而 且 与 物 性 (如 孔 隙 度 、 渗 透 率 、 泥 质 含 量 、 含 油饱 和 度 等 )有 密 切 关 系 。 因 此 把 测 井 、 地 质 和 地 震 资料 结 合 起 来 进 行 综 合 解 释 ,可 以 全 面 、 深 入 地 研 究 储层 参 数 的 空 间 分 布 规 律 。 从 岩 石 物 理 学 的 角 度 看 ,在 储 层 参 数 和 地 震 属 性 之 间 并 不 存 在 直 接 的 解 析 关系 ,而 且 影 响 储 层 参 数 的 因 素 很 多 ,其 间 的 关 系 也 十分 复 杂 。 对 于 一 个 具 体 的 盆 地 、 坳 陷 、 构 造 或 油 气 藏而 言 ,进 行 地 球 物 理 观 测 时 其 场 源 是 相 同 的 ,他 们 都反 映 的 是 同 一 个 地 质 体 的 不 同 地 球 物 理 特 征 ,是 地下 地 质 体 综 合 “ 映 像 ” 的 反 映 。 地 层 中 岩 石 性 质 、 流体 性 质 的 空 间 变 化 会 引 起 地 震 反 射 波 形 、 振 幅 、 频率 、 能 量 、 相 位 等 一 系 列 地 震 属 性 的 变 化 [425 ] 。 这 些变 化 正 是 利 用 地 震 属 性 预 测 储 层 信 息 的 主 要 依据 [627 ] 。 每 个 地 质 体 具 有 不 同 地 质 特 征 ,在 地 球 物 理场 上 的 表 现 形 式 也 各 不 相 同 ,因 而 用 不 同 的 地 球 物理 方 法 对 其 特 征 进 行 描 述 ,用 多 种 地 震 信 息 共 同 识别 同 一 种 地 质 现 象 ,会 大 大 提 高 识 别 的 准 确 性 和 可靠 性 。了 解 物 理 性 质 之 间 的 相 互 关 系 可 使 人 们 按 较 容易 研 究 的 参 数 来 确 定 其 他 参 数 ,按 标 本 测 定 的 性 质来 确 定 天 然 产 状 条 件 下 岩 石 的 性 质 。 各 种 岩 石 的 各项 参 数 都 具 有 相 关 性 ,从 而 使 产 生 的 各 种 地 球 物 理场 之 间 亦 有 某 种 联 系 ,利 用 岩 石 各 项 物 性 参 数 的 相第 20 卷 第 4 期2009 年 8 月天 然 气 地 球 科 学 20 4  2009关 性 来 进 行 综 合 地 球 物 理 研 究 ,可 以 更 可 靠 地 确 定地 下 地 质 情 况 。我 们 设 计 了 多 种 典 型 的 地 质 模 型 ,利 用 波 动 理论 计 算 其 地 震 响 应 ,分 析 比 较 不 同 地 质 尺 度 下 地 震响 应 的 差 异 性 。 例 如 :研 究 垂 向 上 储 层 厚 度 变 化 以及 横 向 上 砂 体 或 储 层 规 模 发 生 变 化 时 所 产 生 的 地 震属 性 的 变 化 特 点 ,分 析 说 明 众 多 地 震 属 性 中 哪 些 属性 比 较 敏 感 。图 1 是 包 含 楔 形 体 的 地 质 模 型 ,旨 在 说 明 垂 向上 地 层 厚 度 发 生 变 化 时 对 提 取 的 地 震 属 性 有 何 种 影响 。 图 中 楔 形 体 的 厚 度 从 0 m 变 化 到 60 m ,其 速 度为 3 300 m ,上 下 围 岩 速 度 均 为 3 000 m/ s ,上 下 层之 间 的 层 速 度 差 别 相 对 较 小 ,反 映 的 是 陆 相 沉 积 的物 性 差 异 。 图 2 是 包 含 背 斜 储 层 的 地 质 模 型 ,背 斜中 含 气 砂 岩 、 含 油 砂 岩 和 含 水 砂 岩 的 速 度 分 别 为2 500 m/ s、 2 700 m/ s、 2 900 m/ s。具 体 做 法 是 利 用 波 动 理 论 计 算 典 型 地 质 模 型 的岩 石 物 性 参 数 发 生 变 化 时 的 地 震 响 应 ,分 析 研 究 地震 属 性 与 岩 石 物 性 参 数 间 的 敏 感 性 。 为 此 ,先 进 行波 动 方 程 正 演 模 拟 ,再 进 行 储 层 岩 石 物 理 参 数 条 件分 析 与 总 结 。 利 用 波 场 延 拓 法 波 动 方 程 正 演 模 拟 方法 所 得 到 的 地 质 模 型 的 合 成 地 震 剖 面 ,可 以 进 行 储层 岩 石 物 理 参 数 条 件 分 析 。 图 3 为 图 1 所 示 地 质 模型 的 波 动 理 论 正 演 模 拟 结 果 ,图 4 是 提 取 的 地 震 属性 剖 面 ,提 取 43 种 地 震 属 性 采 用 的 分 析 时 窗 是 沿 楔形 体 顶 底 获 取 的 ,比 较 真 实 地 反 映 地 层 厚 度 变 化 对各 种 地 震 属 性 的 影 响 。图 5 为 图 2 所 示 地 质 模 型 的 波 动 理 论 正 演 模 拟结 果 ,同 样 ,沿 背 斜 构 造 顶 底 取 属 性 分 析 的 时 窗 ,得到 图 6 所 示 的 地 震 属 性 剖 面 。 从 图 中 可 以 看 出 ,在含 油 气 储 层 段 ,第 1 类 属 性 1 ,2 ,4 ,5 ,28 ,32 (频 率 类属 性 )有 明 显 变 化 ,可 以 很 好 地 将 含 油 气 储 层 与 非 含油 气 储 层 区 分 开 ,这 主 要 是 含 油 气 储 层 引 起 的 频 率吸 收 衰 减 造 成 的 频 率 异 常 ;第 2 类 属 性 7 ,9 ,11 ,12 ,465  天   然   气   地   球   科   学 20  22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ,42 (振 幅 、 能 量 类 属 性 ) 在 含 油气 储 层 段 表 现 出 明 显 的 振 幅 异 常 ,表 现 为 高 振 幅 值 ,这 主 要 是 由 于 油 气 的 存 在 造 成 的 储 层 与 围 岩 的 波 阻抗 差 增 大 。 以 上 的 分 析 说 明 ,振 幅 、 能 量 类 属 性 、 频率 类 属 性 应 用 于 含 油 气 储 层 的 研 究 可 取 得 明 显 的 应用 效 果 。利 用 上 述 提 取 的 地 震 属 性 ,分 析 并 绘 制 给 定 地质 模 型 参 数 与 敏 感 性 较 强 的 地 震 属 性 间 的 相 关 性 曲线 ,总 结 规 律 和 特 点 。 图 7 为 沿 楔 形 体 顶 ,取 70 时 窗 提 取 的 地 震 属 性 与 地 层 厚 度 的 交 会 图 ,图8 是 沿 楔 形 体 顶 底 为 分 析 时 窗 提 取 的 地 震 属 性 与 地层 厚 度 的 交 会 图 。 图 中 清 晰 地 反 映 了 不 同 的 分 析 时窗 对 地 震 属 性 的 影 响 。 分 析 认 为 ,固 定 时 窗 宽 度 提取 的 地 震 属 性 由 于 包 含 了 目 标 层 之 外 的 地 质 信 息 ,从 而 弱 化 了 地 震 属 性 对 目 标 地 质 体 的 刻 画 ,尤 其 对振 幅 能 量 类 属 性 和 吸 收 衰 减 类 属 性 的 影 响 最 大 。 由此 可 见 ,准 确 的 层 位 标 定 和 构 造 精 细 解 释 是 进 行 地震 属 性 分 析 的 前 提 ,在 进 行 地 震 属 性 提 取 时 ,应 根 据实 际 地 质 情 况 和 目 标 地 质 体 形 态 ,选 取 合 适 的 分 析时 窗 ,使 所 提 取 的 地 震 属 性 能 准 确 反 映 目 标 地 质 体的 储 层 性 质 变 化 情 况 。2   储 层 预 测 方 法 的 应 用 条 件 与 适 应 性随 着 各 种 数 学 方 法 和 信 号 处 理 技 术 在 地 震 勘 探中 的 引 入 ,利 用 地 震 资 料 进 行 烃 类 预 测 逐 渐 成 为 一个 热 门 的 话 题 。 首 先 是 20 世 纪 70 年 代 末 出 现 的“ 亮 点 ” 技 术 ,以 后 又 出 现 了 利 用 多 种 地 震 特 征 综 合检 测 油 藏 的 技 术 。 从 80 年 代 起 ,模 式 识 别 技 术 受 到特 别 重 视 ,尤 其 是 神 经 网 络 法 模 式 识 别 在 地 球 物 理界 得 到 了 广 泛 的 应 用 ,例 如 用 于 速 度 分 析 、 地 震 道 编565  4                     乐 友 喜 等 :储 层 地 震 预 测 基 础 理 论 方 法 研 究                            辑 、 储 层 参 数 预 测 等 ,并 理 所 当 然 的 应 用 于 烃 类 预测 ,且 于 90 年 代 在 局 部 获 得 成 功 。 然 而 ,随 着 油 气勘 探 目 标 复 杂 程 度 的 增 大 和 石 油 工 业 对 烃 类 预 测 要求 的 提 高 ,人 们 对 诸 如 神 经 网 络 等 油 气 预 测 方 法 的认 识 更 为 理 性 ,应 用 与 实 践 更 为 扎 实 。 在 具 体 研 究区 域 的 油 气 预 测 与 烃 类 检 测 过 程 中 ,应 该 充 分 认 识到 具 体 地 质 目 标 油 气 预 测 的 难 度 与 风 险 性 ,同 时 也应 看 到 不 同 类 型 地 质 体 的 油 气 预 测 是 有 一 定 的 地 质规 律 和 特 点 的 ,而 且 含 油 与 含 气 预 测 的 地 质 和 地 球物 理 基 础 严 格 来 说 是 有 明 显 差 异 的 [8210 ] 。2. 1   基 本 的 地 质 条 件 分 析储 层 特 征 分 析 是 砂 体 含 油 性 预 测 的 地 质 基 础 之一 ,可 从 沉 积 层 序 、 岩 相 特 征 、 油 藏 模 型 以 及 储 层 岩性 和 物 性 特 征 分 析 等 方 面 来 描 述 研 究 区 地 质 目 标 的储 层 特 性 。2. 2   储 层 预 测 条 件 分 析含 油 气 盆 地 是 在 不 同 大 地 构 造 单 元 体 制 下 经 过漫 长 的 地 质 历 史 演 变 所 形 成 的 ,不 同 类 型 的 盆 地 有其 自 身 的 沉 积 模 式 、 构 造 发 育 史 、 成 烃 史 和 成 藏 模式 ,其 特 有 的 油 气 分 布 规 律 必 然 会 在 区 域 地 球 物 理场 以 及 其 他 各 种 地 质 资 料 记 录 的 特 征 方 面 表 现 出来 。 对 于 一 个 具 体 的 盆 地 、 坳 陷 、 构 造 或 油 气 藏 而言 ,进 行 地 球 物 理 观 测 时 其 场 源 是 相 同 的 ,它 们 都 反映 的 是 同 一 个 地 质 体 的 不 同 地 球 物 理 特 征 ,是 地 下地 质 体 综 合 “ 映 像 ” 的 反 映 。 地 层 中 岩 石 性 质 、 流 体性 质 的 空 间 变 化 会 引 起 地 震 反 射 波 形 、 振 幅 、 频 率 、能 量 、 相 位 等 一 系 列 地 震 属 性 的 变 化 。 这 些 变 化 正是 利 用 地 震 属 性 预 测 储 层 信 息 的 主 要 依 据 。 每 个 地质 体 具 有 不 同 地 质 特 征 ,在 地 球 物 理 场 上 的 表 现 形式 也 各 不 相 同 ,因 而 用 不 同 的 地 球 物 理 方 法 对 其 特征 进 行 描 述 ,用 多 种 地 震 信 息 共 同 识 别 同 一 种 地 质现 象 ,会 大 大 提 高 识 别 的 准 确 性 和 可 靠 性 。地 震 储 层 预 测 方 法 的 应 用 条 件 与 适 应 性 ,主 要包 括 以 下 内 容 :2. 2. 1   地 震 资 料 的 质 量 要 高应 用 地 震 属 性 进 行 油 气 预 测 必 须 具 有 质 量 较 高的 地 震 资 料 ,即 高 信 噪 比 、 高 保 真 度 和 较 高 的 一 致性 。 研 究 认 为 ,当 地 震 资 料 的 信 噪 比 大 于 等 于 3 时 ,才 可 以 利 用 地 震 属 性 研 究 地 质 问 题 (储 层 参 数 、 含 油气 性 等 ) ,当 信 噪 比 大 于 4 时 ,利 用 地 震 属 性 研 究 地质 问 题 时 所 提 取 的 地 震 属 性 最 稳 定 ,所 得 结 果 的 可靠 性 较 高 。2. 2. 2   样 本 质 量 要 高 且 具 有 差 异 性应 用 地 震 属 性 技 术 来 进 行 油 气 横 向 预 测 ,极 大地 提 高 了 油 气 横 向 预 测 水 平 ,它 要 求 待 预 测 的 输 入信 息 中 应 该 包 含 2 类 确 定 样 本 ,一 类 是 目 的 层 含 油气 的 先 验 信 息 ,另 一 类 是 目 的 层 不 含 油 气 的 先 验 信息 ,而 且 2 类 先 验 信 息 的 空 间 分 布 尽 量 均 匀 。 在 成熟 探 区 此 类 要 求 容 易 满 足 ,但 在 新 探 区 ,这 个 要 求 难以 满 足 。在 储 层 预 测 中 ,样 本 的 质 量 至 关 重 要 ,它 关 系 到油 气 预 测 的 成 败 。 研 究 发 现 下 面 2 类 井 一 般 不 能 作为 样 本 :一 是 断 层 附 近 的 井 ,因 为 这 些 井 的 油 气 层 段有 时 可 能 短 缺 一 部 分 ,再 加 上 断 层 的 影 响 ,井 旁 地 震特 征 参 数 不 易 准 确 提 取 ,使 得 井 旁 提 取 的 地 震 特 征参 数 难 以 准 确 反 映 油 气 特 征 ;二 是 破 碎 带 (低 连 续性 )附 近 的 井 ,因 为 在 这 种 地 带 很 难 确 定 哪 一 个 相 位来 代 表 油 气 层 ,在 井 旁 地 震 道 提 取 的 特 征 参 数 未 必能 正 确 反 映 油 气 藏 。 并 且 代 表 含 油 气 样 本 与 代 表 不含 油 气 样 本 的 地 震 特 征 参 数 必 须 具 有 差 异 ,只 有 符合 这 种 条 件 的 井 及 相 应 的 地 震 数 据 才 能 作 为 样 本 。2. 2. 3   高 质 量 的 特 征 参 数 (有 效 的 特 征 参 数 )作 为 输 入 部 分 的 特 征 参 数 是 油 气 预 测 所 利 用 的信 息 ,其 质 量 的 高 低 (或 有 效 性 ) 直 接 关 系 到 预 测 效果 的 好 坏 。 这 就 需 要 在 储 层 参 数 预 测 前 必 须 进 行 地震 属 性 的 优 化 处 理 。 所 谓 有 效 的 特 征 参 数 ,是 指 选出 的 特 征 参 数 必 须 与 要 预 测 的 储 层 参 数 是 有 关 的 ,而 且 选 出 的 地 震 特 征 参 数 彼 此 之 间 又 是 不 相 关 的 ,即 没 有 重 复 的 地 震 信 息 。2. 2. 4   围 岩 基 本 稳 定由 于 地 震 属 性 与 储 层 段 的 岩 性 有 关 ,因 此 ,岩 相基 本 稳 定 是 利 用 地 震 属 性 进 行 油 气 预 测 的 又 一 个 前提 条 件 。 只 有 这 样 ,地 震 属 性 的 变 化 才 认 为 是 由 储层 及 所 含 流 体 的 变 化 所 引 起 的 。2. 2. 5   地 震 属 性 优 化地 震 属 性 优 化 不 仅 是 模 式 识 别 的 关 键 步 骤 之一 ,而 且 对 提 高 地 震 储 层 预 测 精 度 也 具 有 重 要 意 义 。通 常 ,在 不 同 地 区 、 不 同 层 位 ,对 所 预 测 对 象 敏 感 的地 震 属 性 是 不 完 全 相 同 的 ;即 使 在 同 一 地 区 、 同 一 层位 ,对 所 预 测 对 象 的 地 震 属 性 也 有 差 异 。在 利 用 地 震 资 料 进 行 储 层 横 向 预 测 时 ,通 常 要引 入 与 储 层 目 标 有 关 的 各 种 地 震 属 性 。 地 震 属 性 的引 入 通 常 要 经 过 一 个 从 少 到 多 ,又 从 多 到 少 的 过 程 。所 谓 从 少 到 多 ,是 指 在 设 计 预 测 方 案 的 初 期 阶 段 应该 尽 量 多 的 列 举 出 各 种 可 能 与 储 层 预 测 有 关 的 属性 ,这 样 可 以 充 分 利 用 各 种 有 用 信 息 ,吸 收 各 方 面 专家 的 经 验 ,改 善 储 层 预 测 的 效 果 。 但 是 ,属 性 的 无 限增 加 对 于 储 层 参 数 预 测 也 会 带 来 不 利 的 影 响 ,因 为665  天   然   气   地   球   科   学 20  有 些 地 震 属 性 可 能 与 目 的 层 本 身 无 关 ;并 且 增 加 属性 会 给 计 算 带 来 困 难 ,且 属 性 中 存 在 彼 此 相 关 的 因素 ;另 外 ,属 性 数 与 训 练 样 本 有 关 ,过 多 会 造 成 分 类效 果 恶 化 。 因 此 ,必 须 从 众 多 地 震 属 性 中 优 选 一 些地 震 属 性 或 属 性 组 合 ,即 进 行 从 多 到 少 的 地 震 属 性优 化 分 析 。储 层 特 性 横 向 预 测 技 术 近 几 年 发 展 很 快 ,但 应用 极 不 平 衡 ,特 别 是 当 地 震 资 料 信 噪 比 较 低 时 ,储 层特 性 横 向 预 测 有 很 大 的 难 度 。 因 此 ,提 高 地 震 资 料信 噪 比 、 分 辨 率 、 保 真 度 ,是 发 展 储 层 特 性 横 向 预 测的 前 提 条 件 。3   地 震 资 料 品 质 的 量 化 分 析衡 量 地 震 资 料 的 品 质 有 多 种 方 法 ,如 频 谱 特 征分 析 方 法 、 相 对 分 辨 率 估 计 方 法 、 信 噪 比 估 计 方法 等 。3. 1   频 谱 分 析频 谱 分 析 是 描 述 地 震 记 录 特 征 的 重 要 方 法 ,它 有2 种 形 式 ,一 是 傅 立 叶 谱 分 析 ,二 是 功 率 谱 分 析 。 前者 用 于 确 定 函 数 ,后 者 用 于 随 机 过 程 。 当 用 于 分 析 的地 震 数 据 是 一 个 均 值 为 零 的 随 机 过 程 ,功 率 谱 为 它 的一 个 统 计 特 性 时 ,可 以 较 好 地 表 示 反 射 波 特 征 ;当 用于 分 析 的 地 震 数 据 是 一 个 确 定 的 时 间 函 数 ,记 录 信 噪比 较 高 ,分 析 时 窗 中 有 稳 定 的 反 射 波 脉 冲 出 现 时 ,使用 傅 立 叶 谱 分 析 描 述 反 射 波 特 征 较 为 适 宜 。东 营 老 河 口 地 区 馆 陶 组 储 层 埋 深 相 对 较 浅 ( 基 本 上 在 1 200~ 1 300 间 ) ,资 料 品 质 总体 来 说 比 较 好 ,河 流 相 储 集 层 在 地 震 剖 面 上 能 见 到较 强 的 反 射 ,有 利 于 砂 体 的 识 别 与 解 释 。 图 9 为 主测 线 多 道 平 均 振 幅 谱 ,从 图 中 可 以 看 到 目的 层 段 的 主 频 接 近 40 应 该 说 资 料 的 频 率 品 质 还是 比 较 好 的 ,但 也 有 不 足 的 地 方 ,就 是 高 频 衰 减 速 率太 快 ,很 难 做 好 诸 如 提 高 高 频 这 样 的 处 理 。3. 2   相 对 分 辨 率 分 析所 谓 分 辨 率 指 的 是 分 辨 由 相 距 很 近 的 分 界 面 来的 反 射 波 信 号 的 能 力 ,它 主 要 决 定 于 反 射 脉 冲 的 延续 时 间 。 由 于 在 地 震 记 录 上 不 可 能 直 接 测 量 反 射 脉冲 的 延 续 时 间 ,所 以 分 辨 率 的 量 度 可 按 地 震 记 录 自相 关 特 征 参 数 来 定 义 。 设 θ 为 自 相 关 函 数 主 极 值 半周 期 的 宽 度 ; 主 极 值 半 周 期 自 相 关 曲 线 所 包 含的 面 积 ; 简 记 相 关 曲 线 依 次 3 个旁 极 值 面 积 之 和 。 地 震 记 录 分 辨 率 参 数 定 义 为 :λ = (θ · ;θ 与 反 射 波 脉 冲 视 周 期 有 关 ,视 周 期越 长 ,分 辨 率 越 低 ,所 以 参 数 λ 与 θ 成 反 比 ;自 相 关函 数 的 面 积 表 示 地 震 脉 冲 能 量 分 布 情 况 。 脉 冲 越窄 、 相 位 个 数 越 少 ,则 地 震 脉 冲 分 辨 率 越 高 ,对 这 类脉 冲 主 极 值 半 周 期 面 积 大 ;相 反 ,脉 冲 延 续 时间 长 、 相 位 个 数 多 ,则 地 震 脉 冲 分 辨 率 越 低 ,而 自 相关 函 数 旁 极 值 面 积 。图 9   面 的 多 道 平 均 振 幅 谱图 10 为 线 的 相 对 分 辨 率 曲 线 (分 析 时窗 以 沿 目 标 层 N 上 12 中 心 的 40 ,可 以 看 出 规 律 并 不 明 显 ,这 主 要 是 由 于 本 区 是 河 流相 沉 积 ,垂 向 速 度 总 体 变 化 不 是 很 大 。765  4                     乐 友 喜 等 :储 层 地 震 预 测 基 础 理 论 方 法 研 究                            3. 3   信 噪 比 分 析地 震 记 录 是 物 理 观 测 得 到 的 试 验 数 据 ,反 射 信号 是 在 干 扰 背 景 上 记 录 到 的 。 分 析 反 射 特 征 、 拾 取地 震 属 性 ,来 研 究 油 气 储 层 ,就 不 能 不 考 虑 干 扰 的 影响 。 在 使 用 地 震 资 料 进 行 储 层 预 测 前 ,对 资 料 的 信噪 比 作 定 量 评 价 是 必 要 的 。 另 一 方 面 ,地 震 记 录 的干 扰 背 景 也 是 地 震 记 录 特 点 的 一 部 分 。 在 一 定 的 地震 地 质 条 件 下 ,记 录 的 干 扰 背 景 很 强 ;在 另 外 的 地 震图 12   预 测 得 到 的 孔 隙 度 平 面 分 布865  天   然   气   地   球   科   学 20  地 质 条 件 下 ,记 录 的 干 扰 背 景 可 能 较 平 静 。 如 裂 缝性 油 藏 部 分 经 常 有 地 震 记 录 规 律 性 变 差 、 信 噪 比 降低 的 特 点 ,河 流 相 沉 积 ,河 道 上 反 射 特 征 会 变 得 明显 ,出 现 信 噪 比 增 强 的 现 象 。 因 此 ,测 定 地 震 记 录 信噪 比 ,也 具 有 重 要 的 地 质 解 释 意 义 。 从 技 术 上 看 ,信噪 比 经 常 用 来 评 价 野 外 工 作 的 质 量 ,考 核 资 料 处 理效 果 。 建 立 信 噪 分 离 方 法 ,定 量 评 价 地 震 记 录 的 信噪 比 ,对 我 们 的 研 究 工 作 有 着 实 际 的 意 义 。图 11 为 沿 目 标 层 段 提 取 的 线 的 信 噪比 曲 线 ,分 析 控 制 测 线 的 信 噪 比 曲 线 可 以 对 研 究 区资 料 的 信 噪 比 高 低 做 出 评 价 。4   储 层 预 测 应 用 实 例 — — — 唐 南 探 区 东一 段 储 层 参 数 预 测唐 南 探 区 位 于 北 大 港 构 造 带 东 倾 没 端 ,属 于 断 鼻 构 造 的 一 部 分 ,是 受 唐 南 和 港 东 断 层 遮 挡的 鼻 状 断 块 构 造 ,东 部 下 倾 部 位 与 滩 海 区 相 连 。 目前 ,该 构 造 发 现 了 馆 陶 组 、 东 营 组 、 沙 一 段 3 套 主 要含 油 层 系 。 研 究 区 发 育 并 广 泛 分 布 多 种 类 型 的 砂 岩体 ,馆 陶 组 的 河 流 相 砂 岩 体 、 东 营 组 的 三 角 洲 相 砂 体和 沙 一 下 段 重 力 流 水 道 砂 。表 1   预 测 得 到 的 孔 隙 度 及 误 差 分 析序 号 井 名 井 点 值 神 经 网 络 误 差 非 参 数 回 归 误 差1 2. 81 23. 03 0. 22 22. 89 0. 082 5. 82 26. 25 0. 43 25. 83 0. 013 8. 07 20. 05 1. 98 18. 19 0. 124 5. 46 25. 46 0. 00 25. 67 0. 215 3. 75 18. 74 - 5. 01 23. 52 - 0. 236 2. 14 22. 61 0. 47 22. 39 0. 257 2. 45 22. 28 - 0. 17 22. 49 0. 048 6. 58 26. 42 - 0. 16 26. 39 - 0. 199 6. 76 18. 42 1. 66 16. 77 0. 0110 7. 50 27. 68 0. 18 27. 36 - 0. 1411 2. 40 22. 44 0. 04 22. 18 - 0. 2212 4. 71 24. 70 - 0. 01 24. 69 - 0. 0213 9. 61 19. 16 - 0. 45 19. 45 - 0. 1614 7. 00 18. 57 1. 57 17. 01 0. 0115 4. 67 24. 65 - 0. 02 24. 71 0. 0416 3. 20 23. 25 0. 05 23. 45 0. 2517 8. 60 27. 49 - 1. 11 28. 43 - 0. 1718 5. 20 25. 45 0. 25 25. 26 0. 06储 层 参 数 (孔 隙 度 ) 的 预 测 ,关 键 是 选 择 并 拾 取与 孔 隙 度 相 关 性 强 的 地 震 属 性 参 数 。 为 此 ,我 们 经过 对 该 区 三 维 地 震 资 料 的 精 细 解 释 ,沿 东 一 段 提 取出 43 个 地 震 属 性 ,同 时 收 集 了 18 口 井 的 平 均 孔 隙度 资 料 ,通 过 对 43 个 地 震 属 性 的 优 化 分 析 ,认 为 下列 5 种 属 性 基 本 上 反 映 了 孔 隙 度 的 变 化 趋 势 :平 均绝 对 振 幅 、 平 均 瞬 时 相 位 、 均 方 根 振 幅 、 半 时 斜 率 、 优势 频 率 。 图 12a 和 图 12b 分 别 为 利 用 神 经 网 络 方 法和 非 参 数 回 归 方 法 预 测 得 到 的 东 一 段 孔 隙 度 平 面 分布 图 。 为 了 比 较 这 2 种 预 测 方 法 的 应 用 效 果 ,我 们对 地 区 18 口 井 的 已 知 孔 隙 度 数 值 和 预 测 数 值作 了 比 较 ,见 表 1。 神 经 网 络 方 法 是 根 据 井 点 上 储层 参 数 观 测 数 据 与 井 旁 道 地 震 属 性 参 数 之 间 的 内 在联 系 ,通 过 自 学 功 能 ,不 断 调 整 神 经 元 之 间 的 连 接权 ,形 成 比 较 复 杂 的 网 络 系 统 ,从 而 建 立 起 储 层 参 数与 地 震 属 性 参 数 之 间 的 较 为 复 杂 的 关 系 ,因 而 是 一种 非 线 性 方 法 。 这 种 方 法 能 够 找 出 储 层 参 数 与 地 震属 性 参 数 之 间 的 较 为 真 实 的 关 系 ,而 这 种 关 系 不 需要 由 人 们 事 先 作 出 假 设 ,适 应 性 很 强 。 但 这 种 方 法对 井 点 储 层 参 数 及 地 震 属 性 参 数 的 质 量 要 求 是 很 严格 的 。 另 外 ,这 种 方 法 也 容 易 发 生 网 络 不 收 敛 或 收敛 很 慢 ,导 致 预 测 结 果 不 可 靠 ,有 时 甚 至 无 法 使 用 。非 参 数 回 归 方 法 是 一 种 非 线 性 回 归 方 法 ,可 以 建 立较 为 准 确 的 预 测 储 层 参 数 的 方 程 。 由 于 使 用 这 种 方法 时 要 求 给 出 与 储 层 参 数 关 系 最 为 密 切 的 几 种 地 震属 性 ,因 而 事 先 对 地 震 属 性 进 行 仔 细 认 真 的 分 析 是十 分 必 要 的 ,这 就 要 求 有 多 种 分 析 地 震 属 性 的 方 法与 之 配 套 使 用 。 从 表 1 可 以 看 出 ,在 井 点 处 吻 合 程度 较 高 ,预 测 的 孔 隙 度 最 大 误 差 为 0. 3。5   结 论 与 认 识用 地 震 属 性 参 数 预 测 储 层 参 数 时 ,除 了 预 测 方法 影 响 预 测 效 果 外 ,还 有 很 多 其 它 的 影 响 因 素 。 利用 地 震 信 息 进 行 储 层 参 数 预 测 时 ,通 常 引 入 与 储 层参 数 有 关 的 各 种 地 震 属 性 。 但 是 ,属 性 的 无 限 增 加对 于 储 层 预 测 也 会 带 来 不 利 的 影 响 。 因 为 : ① 有 些地 震 属 性 可 能 与 目 的 层 本 身 无 关 ,而 反 映 了 浅 层 干扰 的 变 化 ,若 对 输 入 属 性 不 加 鉴 别 ,有 些 属 性 只 会 引起 混 乱 ; ② 属 性 的 增 加 会 给 计 算 带 来 困 难 ,因 为 过 多的 数 据 要 占 用 大 量 的 存 储 空 间 和 计 算 时 间 ; ③ 大 量的 属 性 中 肯 定 会 包 含 着 许 多 彼 此 相 关 的 因 素 ,从 而造 成 信 息 的 重 复 和 浪 费 ; ④ 属 性 数 是 与 训 练 样 本 数有 关 的 。 就 模 式 识 别 而 言 ,当 样 本 数 固 定 时 ,属 性 数过 多 会 造 成 分 类 效 果 的 恶 化 。因 此 ,针 对 具 体 问 题 ,从 全 体 地 震 属 性 集 中 ,挑选 出 最 好 的 地 震 属 性 子 集 是 必 要 的 ,对 地 震 属 性 参数 的 选 取 ,应 根 据 先 验 的 地 质 信 息 ,在 聚 类 分 析 、 相965  4                     乐 友 喜 等 :储 层 地 震 预 测 基 础 理 论 方 法 研 究                            关 分 析 的 基 础 上 ,选 取 具 有 明 确 物 理 意 义 的 、 反 映 储层 参 数 横 向 变 化 较 为 敏 感 的 、 并 与 储 层 参 数 关 系 较为 密 切 的 地 震 属 性
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本文标题:储层地震预测基础理论方法研究
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