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地震属性分析

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地震 属性 分析
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地震勘探方法及应用言– 能源地震勘探技术回顾– 什么是地震属性 ?– 为什么要进行地震属性分析 ?• 历史回顾及研究现状• 地震属性研究方法• 地震属性应用能源地震勘探开发历史回顾• 50年代初的共深度点 (加技术 (950);• 60年代初的离散数字处理技术 (包括反褶积和滤波 ,• 70年代初的地震偏移技术 (• 80年代初的振幅随炮检距变化技术 (储层预测技术等 。• 90年代后能源勘探技术以各种先进的数学方法 ( 如神经网络 、 地质统计学及随机模拟 、 分形几何和模式识别等 ) 、 计算机技术 、 相关地质物探理论 (地震地层学 、地震岩性学 、 层序地层学 、 含油气系统和成藏动力学 ,以及油藏地球化学等 )和先进的物探技术 (如三维地震 、时延地震 、 多波多分量地震 、 井间地震 、 储层地震横向预测技术 、 地震属性分析和可视化技术等 )的综合应用为特征 。能源地震勘探开发历史回顾• 早期以各种处理 、 成像技术的发展为重点 , 在地震资料的使用上也主要以解决构造问题为主 。到后期 , 如何充分挖掘地震资料中所包含的岩性 、 流体信息成为研究的重点和热点• 地震勘探技术重点已经从如何得到高质量的地震资料转为如何更好地利用地震资料 , 如何充分利用昂贵采集 、 处理得到地震资料来解决能源生产中急需解决的生产问题 。 这就是地震属性分析技术的研究目标 。什么是地震属性?• 地震属性 ( , 有人也称为地震参数 、 地震特征或地震信息 ( 目前 , 指的是那些由叠前或叠后地震数据 ,经过数学变换而导出的有关地震波的几何形态 、 运动学特征和动力学特征 , 它是地震资料中的可描述的 、 可定量化的特征 , 它可以以与原始资料相同的比例显示出来 。 地震属性代表了原始地震资料中所包含的 、 总信息的子集 。地震属性分析概念• 地震属性分析就是将地震数据分解成各种属性 。 地震属性技术就是提取 、 存储 、 检验 、 分析 、 确认 、 评估地震属性以及将地震属性转换为地质特征的一套方法 。这种技术能从地震数据中提取其他方法无法提取的信息 。 这些信息有助于解释人员对地质现象的正确认识 ,特别是对储层特征的认识 , 从而增加地震方法的应用价值 。 与大多数分解方法不同 , 由于没有固定地一套规则来指导地震属性的计算 。 结果是属性计算方法千差万别 , 且计算出的属性之间 , 关系极为复杂 。 但无论方法如何 , 所有属性计算的基本出发点是相同的:都希望去掉无关的信息来揭示原始地震数据中看不到的趋势或模式 。汇报内容•引言– 能源地震勘探技术回顾– 什么是地震属性 ?– 为什么要进行地震属性分析 ?• 历史回顾及研究现状• 地震属性研究方法• 地震属性应用• 结论及发展前景展望地震资料采集 地震资料 处理勘探开发用户油田煤田地震资料解释传统能源地震勘探示意图现代能源地震勘探示意图地震资料采集 地震资料 处理勘探开发用户油田煤田地震资料解释地震属性分析地震属性分析意义• 目前地震资料解释工作仍然停留在强烈地依赖解释人员经验的阶段 , 发展易于使用的地震属性技术 、 提高解释人员使用地震属性来增加解释可靠性的意识 , 是目前能源地震勘探工作需要重视的问题之一 , 也是推动解释工作向半定量 容提要•引言•历史回顾与研究现状•地震属性研究方法•地震属性应用•结论及发展前景展望历史回顾与研究现状• 20世纪 60年代 , 随着数字记录的发明以及亮点技术在墨西哥湾取得的巨大成功 , 地震属性分析技术应运而生 。 世界各地的地球物理家首次认识到从地震资料中可以得到比地质构 造 更 多 的 东 西 。 例如 1954) 、 1960) 等 , 已经意识到地震特征中含有宝贵的地层学线索 , 但他们在当时并不属主流派 。历史回顾与研究现状• 第一个地震属性是反射振幅 , 尽管有各种各样的形式 , 这一属性至今仍然在用 。 振幅作为直接烃类检测因子的成功刺激了对其他属性的研究 。 受 “ 地震信号通过天然气气藏后出现异常衰减 , 这种衰减可以通过气藏之下反射频率的降低来检测出来 ” 这一想法的驱动 , 研究人员马上对频率进行了研究 。 这种现象就是著名的 “ 低频阴影 ” 。历史回顾与研究现状• 在寻找低频阴影的过程中 , A. H. 971)遇到了用定量方法表示频率变化颜色“ 语图 ” 的强大挑战 。 他的论文在 《 地球物理杂志 》 上首次发表后得到了相当的重视 ,因为 这是第一张用彩色显示的地震资料 。 尽管意识到很多属性也可以用彩色显示 , 但他仅仅显示了频率属性 。 虽然 但它仍然建立了显示地震属性的方法:将属性显示成彩色的 , 其上叠覆原始以变面积方式显示的地震资料 , 这种方法一直沿用至今 。历史回顾与研究现状• 0年代早期对地震属性作了创新性的研究 。 他的主要属性是他所称的 、用于测量振幅的 反射强度 , 这种属性是他进行亮点分析时揭示的 。 这种属性的重要之处在于它能从地震振幅中去掉反射极性和子波相位的影响 , 突出了亮点异常 , 在某种意义上 , 更方便地进行振幅异常对比 。 同时 , 他还引入了视极性概念 , 展示了层速度 、 频率 、频率插分 、 交叉倾角和相干叠加等 。 他比 但在费用上离实际应用仍然很远 。历史回顾与研究现状• 刚好开始于石油危机期间 , 当时地震地层学也开始出现 , 而且不久出现了实用的彩色绘图仪 。 结果地震属性影响巨大并迅速普及( 事实上 , 地震属性这一术语就是在那时引入的 ) 。 地震道分析 为非常通用和合适的分析方法 。 事实上 ,这种方法取得了的巨大成功 , 以致于它几乎变成了地震属性分析的同义语 。历史回顾与研究现状• 1977年 , 26) , 地震地层学随之风靡全球 , 复地震道分析方法也首次出现在该论文集中 。• 他主要从地质角度理解地震属性的价值 , 认为地震频率是主要用于定量分析地层厚度的属性 , 其次才是确定流体含量或衰减的手段 。 他们很精确地知道他们 所感兴趣的地震相参数是什么 , 不仅包括振幅 、 极性和频率 , 还包含连续性和象平行 、 发散及杂乱反射等这样的反射结构及外形 。历史回顾与研究现状• 在 80年代 , 我们看到有很多各种各样新的 、有时是隐含的地震属性 , 它们要么基于经验 、要么直接来自于工程文献 。 这些属性中 , 很多在数学上具有严格地定义 , 而且在那些学科中意义也很明确 ( 如第一主频 、 等 , 但它们的地质意义却并不明了 。 在某种意义上 , 一种属性能够展示地震资料中以前不清楚的模式 ,但是确定这些模式是否真正具有实际意义却要费一翻周折 。 属性方面的混乱仍然导致了属性分析技术的名声变坏 。历史回顾与研究现状• 982, 评论说: “ 除了振幅之外 , 它们 ( 地震属性 ) 从来没有变得很流行 , 也没有在解释时得到广泛应用 。 出现这种现象的原因可能是这些属性不能直接与地质因素建立联系 … ”。• 1986, p. 25)认为 , “ 这种概念( 复地震道 ) 从直觉上很难把握 … 。 虽然这些 ( 属性 ) 功能的确给地震资料解释提供了可以选择的 、 有时是非常重要的线索 , 但与 1979) 比较 , 也许应该公正地说 ,由于地震属性有点深奥 , 它们的使用还没有象它们应该的那样普遍 ” 。历史回顾与研究现状• 1987, p. 484)写到: “ 瞬时频率可能变化很大 , 这可能与地层中的岩石组成有关 。 然而 , 人们很难解释所有这些变化 ” 。• 1988) 说: “ 将具有意义的和不具有意义的数值混在一起 , 可能是解释者在属性剖面上寻找具有物理意义的实际数据时感到灰心丧气的主要因素 。 如果专家都不知道如何生成地震属性 , 那么我们其他人感到迷惑又有什么奇怪的呢 ? ”历史回顾与研究现状• 在 80年代末 , 首次出现了多维属性 , 如倾角和 方 位 角 (1987; 1988; 1989), 这进一步导致了 90年代三维连续性 ( 相干体 ) 属性的研究 (比如: 995;et 1996; 1998)。 这些新属性取得了巨大成功 , 以至于使得整个属性分析技术又重获新生 , 在学术界又赢得了信任和尊敬 。 他们的广泛应用主要归功于其清晰的地质含义和实用价值 。从常规地震数据 (a)中计算出的倾角和方位角 属 性 数 据 体 实 例( 据 ,2000 )对于倾角属性数据体( b) 来说 , 倾角从绿色经红色变为深红逐渐增大 , 对方位角属性数据体 ( c) 来说 ,绿色 /黄色表明地层向右倾斜 , 而粉红色指示地层向左倾斜历史回顾与研究现状• 80年代 , 还出现了另外一种特别重要的属性: 进了含气砂岩和岩石孔隙中的饱和液成分的预测;给出了岩石柏松比对比度增大的标志 , 以鉴别岩性和岩石孔隙度 。• 90年代以来 , 由于储层描述和 3 地震属性技术急剧发展 。 利用地震属性技术进行储层不均匀性描述 。 一般是利用测井资料解释储层物性参数与井旁地震道地震属性之间的相关性 , 将地震属性转换成储层物性 , 并推算到井间或无井区 。 这项工作被称为地震引导测井储层物性估计 , 用以制作岩石物性剖面 。 因此 , 地震属性技术在储层预测 、 储层特征参数描述 、 储层动态监视等方面的应用 , 已成为石油工业注意的焦点 。历史回顾与研究现状• 各地球物理软件公司 , 纷纷推出了自己的地震属性分析产品 , 比较著名的有:– 由 地 震 属 性 技 术 鼻 祖 之 一 的 创办的属性分析软件;– 斯伦贝谢公司 司的 由 荷兰政府 、 挪威政府 、 如 。汇报内容• 引言• 历史回顾及研究现状•地震属性研究方法– 属性分类– 属性提取– 属性分析– 属性解释• 地震属性应用• 结论及发展前景展望地震属性分类• 随着地震属性数目的增加和多样化,对其分类就显得很有必要。文献资料表明,目前地球物理学家已经研究了数百种地震属性。但实际上用于地震解释的只有 50多种,根据地震属性的定义,地震属性可分几何学的、运动学的、动力学的和统计学的几大类。 1995)、1996)、 1997)以及997)、 1999) 对地震属性分类作了详细的研究地震属性分类• 1995)将地震属性分为两类。 一类为几何属性,另一类为物理属性。几何属性通常与地震层几何形态或地质构造有关, 例如倾角、方位角及曲率以及连续性。因此其计算可被认为是在网格上的数学运算而不是对地震资料的计算。 物理属性通常与波的运动学和动力学有联系,它可用于岩性及储层特征解释。 它又可以细分成两大类, 8个小类,即振幅、波形、频率、衰减、相关性、速度、 震属性分类• 1996, 2001) 将地震属性分为 4种基本类型 , 即时间 、 振幅 、 频率和衰减属性 。 时间属性提供与构造有关的信息 , 振幅属性提供与地层和储层有关的信息 , 频率属性也是提供与储层有关的信息 , 而衰减属性可能提供与渗透率有关的信息 。 随着地震资料处理技术的进步和越来越多的地震解释处理 , 多数地震属性是从叠后的地震资料提取 , 少数属性是从叠前的地震资料提取 , 如速度 、 今后对叠前资料的提取将越来越多 , 这是因为地震资料的处理能力迅速加强 。地震属性分类• 1997年 ) 主张将地震属性分为剖面属性 、 波至属性和地震数据体属性 。 其中 , 地震剖面属性一般是瞬时型或经特殊处理 ( 如速度或波阻抗反演处理 ) 产生的结果 。 而地震波至属性是指从地震数据中提取并与一层面相关的属性 , 即提供关于属性在不同地质界面上或界面之间如何变化的信息 。 图 2 可根据波的动力学或运动学特征分类或油藏地质特征分类来选择适当的属性 。地震属性分类• 1997) 基于地震属性之间的相互关系,提出了复地震道属性的遗传分类。他认为振幅和相位是基本属性,所有其它属性均可以由此推导出来。将推导出的属性再分成一维、二维和三维的、时间的、深度的以及瞬时和局部属性。 用一维计算的属性是道属性,二维计算的是面属性,三维计算的则是体属性。一维属性是在时间域计算的标量,而二维和三维属性是矢量,涉及空间坐标。垂直反射测得矢量属性的大小,方向给出倾角和方位角。时间属性自然由时间数据获取,含有时间单位,它包括频率、带宽和视速度。深度域数据由深度数据获得,含有空间单位,包含地层厚度和倾角。时间属性属于地球物理学,适用于地震波分析,而深度属性则属于地质学,适用于地质构造分析。地震属性分类• 1999) 将意义比较明确的地震属性分为 4类 , 包括:– 定性属性:如相干体 、 也可能包括瞬时相位或瞬时频率 , 这些属性可以突出象断层和相变这些空间特征 。 很难或根本不可能将这些属性与测井得到的象孔隙度 、 储层厚度等储层特征直接联系起来 , 因而这些属性通常不用于定量储层物性描述 。– 定量属性:最简单的定量属性是零相位时的振幅 ( 最大峰振幅或谷振幅 ) , 相对波阻抗值或绝对波阻抗数据 。 这 3种属性 ( 零相位振幅 、 相对波阻抗 、 绝对波阻抗 ) 对储层定量描述非常有用 。地震属性分类– 层属性:层属性是指用来对那些时窗内包含不止一个峰或谷的地震资料进行定量描述的属性 。 大多数地震属性属于这个范畴 。 层属性的实例包括穿零数目 、 平均能量和优势频率 。这些属性常在储层地震反射和很不连续 , 不能对所有道拾取同一峰或谷的反射时使用 。 层属性类似于测井曲线对比剖面 ,这些剖面上有很多不连续的薄砂层 , 无法对其进行准确对比 。对这类储层 , 我们不是采用单个砂岩 ( 流动 ) 单元厚度平面图 , 而是用砂岩的净毛比图来进行刻画 。 如果所有反映储层的峰或谷反射同相轴能够直接拾取 , 我们就可以提取定量属性 , 将会大大改进最终地震储层描述的结果 。 如果这不可能 ,那么层属性就是最佳选择 。– 前属性实例包括 距、近道振幅、远道振幅等。最近,随着叠前时间偏移在技术、经济方面的成熟,我们已经可以得到三维叠前属性。叠前属性前景良好。汇报内容• 历史回顾及研究现状•地震属性研究方法– 属性分类– 属性提取– 属性分析– 属性解释• 地震属性应用• 结论及发展前景展望属性提取• 提取波至属性的 3种方法被称为瞬时提取法 、 单道时窗提取法和多道时窗提取法 。 数据体属性由完整的三维地震体属性构成 — 具有重要的应用价值 。例如 , 作为地震数据替身的瞬时相位属性 , 在穿过干扰区追踪数据时很有用 。 三维地震属性体的另一大优点是能生成相关的标准立方体 。 主要由于地震道间的互相关性 ( 及其频率域的互相关性 ) , 这些属性体能提供良好的道间信号相似性或信号连续性信息 。 属性提取方法很多 , 已经比较成熟 。汇报内容• 历史回顾及研究现状•地震属性研究方法– 属性分类– 属性提取– 属性分析– 属性解释• 地震属性应用• 结论及发展前景展望属性分析方法• 只有经过地质转化后地震属性才能达到使用的目的。 地质统计学是将空间随机变量的统计估计技术应用于地质地球物理问题的方法。它包括了根据相关性和概率原则,对物理测量数值进行内插和外推的技术。在地震属性分析中使用地质统计学方法,就是使用计算机算法和直接推断的统计学原理,对地震属性进行标定,并转换为希望的储层物性参数。属性分析方法• 地质统计学方法• 人工神经网络预测技术– 无监督聚类– 有样本学习( 时间 — 频率分析技术储层特征参数输入数据(地震、测井资料 )常规方法统计学方法(回归分析、聚类、交绘图、分类、模式识别、模糊判别 )葡萄花油层地震属性(积分地震道最小振幅)平面图黑帝庙油层钻井资料与地震资料交会图时间 时频分析是随着短时傅里叶变换方法发展起来的。传统的傅里叶分析技术是对整个信号作变换,得到的频谱各个分量仅反映整个信号长度内平均意义下各阶谐波的振幅和相位。然而,在不同的时段上有很多信号存在大的差异,需要逐个选择一些信号片断来进行傅里叶分析,即短时傅里叶变换。通过短时傅里叶变换,可将时间域地震记录转换为频率域,从而获得许多在常规地震剖面上所没有的信息。时间 为了克服信号片断太短造成的截断效应,往往还必须加上一个时窗门函数,使分析时窗更小,且减小谱畸变。为使谱分析精度更高,人们在试图尝试用小波变换方法解决,影响岩性分析效果的因素取决于小波函数的基函数(小波函数)的选取。鉴于目前所选取的大部分小波基函数效果均不太理想,本研究采用时窗门函数方法进行时频分析。时间 由于构造运动具有周期性 , 海 ( 湖 ) 平面是有规律的升降 , 地层的沉积也表现出相应的韵律性和旋回性 , 而这种旋回性恰好与时频特征的方向性具有一致的特点 。 因此 , 通过时频分析 , 研究时频特征与地层结构及含油气的内在联系 ,便有可能解决勘探工作中的许多难题 。沉积旋回地质模式旋回体时频特征报内容• 引言• 历史回顾及研究现状•地震属性研究方法– 属性分类– 属性提取– 属性分析– 属性解释:常规解释 +3地震属性应用• 结论及发展前景展望三维地震解释• 定义: 把地震资料转化成地质语言(成果)的过程,三维解释就是对数据体的解释• 优点: 能得到精细的地层、岩性、储层、油气藏三维结构和岩石物性或储层参数的三维数据体,便于油气藏模拟,了解油气藏内部结构和流体分布等开发数据;能与地质、钻井、测井等资料紧密结合;便于修改地质模型、属性模型、油气藏模型,更利于开发• 主要包括: 构造解释、岩性解释和油气藏解释• 目的: 获得目的层的构造图( T,H),构造发育史图,含油层段油藏剖面图,主要层段综合分析图(构造圈闭,断裂系统,砂体叠合,油气分布等),由此进行综合评价(生储盖运,划分相带及有利区,寻找储层和含油区域,为勘探开发提供地质依据)• 人员要求: 集经验、地质规律、多种技能技巧、想象力和知识、创造力于一身汇报内容• 博士后研究工作简介• 历史回顾及研究现状• 地震属性研究方法• 地震属性应用•油气检测•断层解释•岩性预测•压力预测• 结论及发展前景展望属性应用:油气检测• 在大多数情况下,用地震反射剖面确定有潜在油气圈闭的构造。背斜、断层圈闭以及地层尖灭都容易用地震反射资料圈定出。其风险在于圈闭可能不含油气。如果油气能直接在地震剖面上检测,那么勘探就会更有效。为此,世界各地的地球物理学家作了大量的研究工作,试图直接利用地震资料来达到直接检测烃类的目的。归纳起来,不外两种方法, 即叠前地震属性分析( 叠后地震属性分析技术(单因素地震属性分析和多因素属性分析,后者有地质统计法、人工神经网络法等)。地震勘探历史回顾• 在大多数情况下,用地震反射剖面确定有潜在油气圈闭的构造。背斜、断层圈闭以及地层尖灭都容易用地震反射资料圈定出。其风险在于圈闭可能不含油气。如果油气能直接在地震剖面上检测,那么勘探就会更有效。在 20世纪60球物理学家们发现,天然气的存在常常导致以所谓 “ 亮点 ” 的高振幅反射。亮点勘探已经获得了很大的成功,尤其是在墨西哥湾海岸以及其他晚期的碎屑岩盆地更是如此。地震属性应用:油气检测人工神经网络无监督学习( 监督学习( 报内容• 博士后研究工作简介• 历史回顾及研究现状• 地震属性研究方法•地震属性应用•油气检测•断层解释:相干体技术•岩性预测•压力预测• 结论及发展前景展望火山口火山口河道火山口火山口 火山口汇报内容• 博士后研究工作简介• 历史回顾及研究现状• 地震属性研究方法•地震属性应用•油气检测•断层解释:相干体技术•岩性预测•压力预测• 结论及发展前景展望输入层 隐层 输出层人工神经网络流程测井属性地震属性厚度渗透率孔隙度输入层 隐层 输出层人工伽玛反演流程目标测井曲线各种地震属性目标测井曲线三维数据体汇报内容• 博士后研究工作简介• 历史回顾及研究现状• 地震属性研究方法• 地震属性应用•结论及发展前景展望结论• 地震属性技术是能源地球物理技术的核心之一。它是储层预测、储层描述和储层监测不可替代的关键技术,也是地震资料解释从定性发展到定量的重要手段。前景展望• 地震属性技术是地震资料解释技术由严重依赖经验的定性技术向定量 — 半定量发展的关键技术;• 地质意义明确的地震属性将不断出现 , 而地质 — 物理意义不明确的地震属性将逐步淘汰;• 地震处理技术将在 “ 相对保真 ” 方面投入更多的精力;• 随着地震属性技术的发展 , 预计将会出现定量层序 ( 地震 ) 地层学
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