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地震属性的优化处理及储层厚度的定量解释

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   第 20 卷   第 3 期                                    新   疆   地   质                        2002 年 9 月                                                                              收稿日期 :2002订日期 :2002者 一作者简介 :周宗良 (1964-),男 ,湖南湘潭人 ,高级工程师 ,1985 年毕业于中国地质大学 (武汉 )石油地质专业 ,2002 年在中国地质大学获博士学位 ,从事油气勘探开发研究工作  文章编号 :1000002)03                              中图分类号 :      文献标识码 :A 地震属性的优化处理及储层厚度的定量解释  周宗良 1,肖建玲 2,张枫 2 (湖北   武汉   430074; 天津   300280) 摘   要 :依据三维地震数据的评估 、 解释及三维地震数据体的地震属性提取 ,简要论述了地震属性 参数的标准化处理 、因子分析及主成分分析等优化处理方法 性的提取要根据研究目的而确定 ;地震属性相互之间存在程度不等的相关性 ;振幅 、 能量半时 、 瞬时频率 、 频带宽等属性与砂岩厚度的相关性较好 ;在解释厚度小于 1/4 波长 (调谐厚度 )时 ,薄互层反射波振幅与地层厚度近似成正比 ,可利用地震响应的差异 ,按调谐原理来估算地层的厚度 . 关键词 :地震属性 ;储层 ;振幅 ;主成分分析  地震资料除研究地下分界面构造形态以外 ,还要力图确定地震反射层岩石物理性质和地层沉积特点 需要对所利用的地震信息进行有效地分析 ,并赋予明确的地质意义  方面的含 意 : (1) 地震属性的提取以已知井和地区的地质模型为依据 ,结合研究区的实际地质特点 ,研究地震反射的单项信息 ,如振幅 、 频率 、 吸收和速度及相关分析得出相关等地震属性参数 . (2) 分析它们在剖面或平面的变化规律 ,与岩性 、 储集层厚度 、 孔隙度 、 流体性质包括含烃性以及地层结构之间的相互关系和反映地下地质情况的有效性 ,对地震信息进行统计分析 ,做出选择 ,建立适合于研究区地质特点的取值范围和判别关系 . (3) 研究地震属性的最终目的是预测储层的分布 ,尤其是预测砂岩储层的厚度分布 [1],分析众多的地震属性参数中哪些与 地层厚度密切相关?哪些属性参数与厚度关系不大?对一个具体工区的地震数据体地震属性与砂岩厚度之间服从什么函数关系?  下面以板桥为例 ,根据选取层井的测井解释砂岩厚度及相应井点地震记录中提取出来的 10 种地震属性进行地震属性优化处理 ,分析属性之间及属性与砂岩厚度之间的相关性 . 1  地震属性的提取  三维地震数据体评估  由于受地震资料野外采集 、 处理 、 解释的影响 ,还有地质体本身的复杂性等 ,一个三维地震数据体的分辨率有所不同 谐原理 ,当厚度小于 1/4 波长时 ,振幅与砂岩厚度呈明显的正相关 ,地 震资料的分辨率为可分辨的极限地层厚度是主波长的1/4,即调谐厚度 [2]其层速度为一常数 ,用同一采集系统收集的地震记录的频带也是一个定值 ,那么该深度的分辨率就是一个常数 也就基本确定了 :①该地震数据体能否用来进行地震属性分析 ,它的可分辨的极限厚度多少 ;②针对不同的地震数据体分辨率的大小 ,结合实际地质体情况确定解释单元大小 . 板桥三维地震数据体板桥油组的主频率约20~25 算其调谐厚度为 30~40 m,主要研究层板1油组层组厚度小于 40 m,多数在 20~30  ,小于调谐厚度 ,因此 ,可以利用地震属性尤其是振幅大小的分布 、 应用 理 、 统计方法来计算 、 预测砂岩厚度及横向变化  地震数据体的解释  完成对研究工区三维地震的构造 、 地层解释 ,特别要做到层位标定准确 ,从储层预测的角度分析 ,地震地层的划分非常重要 ,首先要确定地震层序的划分 ,把研究区的目标层的地震界面标定好 ,建立研究区地震波反射特征与地层岩性之间的关系 确定平面地震相分布 ,根据不同的沉积类型划分地震反射波类型 、划分层序地层样式等 . 地质模型的建立 与时窗的选取  地质模型的建立很重要 ,在分辨率的约束下 ,根据研究区的勘探 、 研究程度 ,纵向上把地质岩性分别搞清楚 ,岩性的横向对比关系搞清楚 ;根据分析单元 、调协厚度的大小 ,地震速度换算出研究层段的时窗 ,    第 20卷   第 3期                        周宗良等 :地震属性的优化处理及储层厚度的定量解释  263 选取时窗是提取地震属性的关键 ,时窗若太大 ,提取的结果将是整道地震数据的平均值 ,会掩盖一些地震属性异常 时窗约 50~100 在特殊研究需要时 ,时窗可集中到单个子波 ,反映反射界面的平均特性 . 2  地震属性的优化处理  地震属性的标准化  观测样品数据的标准化方法很多 ,有总和 标准化 、 最大值标准化 、 模标准化 、 中心标准化 、 标准差标准化 、 极差标准化和极差正规化 本次研究采用标准差标准化对地震属性参数进行归一化处理  −=             (1) 式中   i=1,2,…… m, j=1,2…… ,n   212(1n 1[ ∑ −−==        (2) 式中 :       ∑==− n1 由上式可知 ,其中 ,n 是数据 长度 为矩阵 ,则标准差化后的数据矩阵为 Xi’j. 可以应用  计算 、 绘图等 [3]. 地震属性与砂岩厚度相关性分析  考虑到地震属性参数之间并不完全独立特点 ,它们所反映的信息有类似的或相同的 ,也有不相关的 ,所反映的信息是不同的 ,各属性参数对储层参数的影响也各不相同 进行地震属性参数与储层参数的相关性研究 ,必须确定地震属性参数间的相关性 、 地震属性参数与砂岩储层厚度间的相关性 ,找出能够反映储层参数本质特征的 、 相互之间独立的地震属性参数 . 表 1 是对板 桥  频率 、 相位 、 能量半时等 10 个常用的地震属性 ,这些属性来自板桥开发区 ,有足够的钻井资料完全可以提供目的层砂岩厚度值 (包括毛砂岩厚度 、 渗透砂岩厚度 ) 均方根振幅 、 能量半时 、 瞬时频率 、 频带宽等属性与砂岩厚度的相关系数较大 ,而平均振幅 、 波峰 /谷比等属性与砂岩厚度关系不大 ,相关系数很小 . 因子分析  因子分析的概念   因子分析是数学地质中常用的多元统计方法之一 ,它研究相关矩阵的内部依赖结构 — 原始变量的线性组合 ,每个因子往往指出某种地质上共同组合及成因联系 因子分析大致可分为 R 型因子分析 、Q 型因子分析和对应分析 3 种类型  设有 n 个样品 ,每个样品包含 m 个变量 .把 n 个样品 m 个变量的观测值写成数据矩阵形式 :     =) 在矩阵 Z 中 ,   (j=1,2,…… ,n)表示第 j 个样品 m 个变量的观测值  的标准化后取变量 X,则有矩阵 : =) 对任意两个变量系列  和  它们的相关系数为 : 表 1  地震属性 、 砂岩厚度相关系数表  属性  瞬时相位 (最大反射强度 (均方根振 幅 (平均振幅 (平均反射强度 (能量半时 (瞬时频率 (弧长(频带宽 (波峰 /谷比 (砂岩厚度 (                                                                                               新   疆   地   质                                               2001 年  264                                                                                                                                        ∑−==•n1         (5) 式中 : i , j=1,2,…… m ,m 个变量的相关系数构成一个m× m 的矩阵 : =) 式中 : …… , 并称 R 为变量的相关矩阵 . 主成分分析   通过上述变换 ,计算后对所选参数作主成分分析 (即 R 型因子分析 ),主成分分析实质上可以说是一种变量变换 它们是原来变量的线性函数 ,而且彼此不相关 它们是按以下原则来选择 :对于给定的所有 p 个指标的 这些新变量的方差按照递减的次序排列 第二主成分是与第一主成分不相关的线性函数中具有最大的方差者 ,第三主成分是与第一 ,第二个主成分都不相关的线性函数中具有最大的方差者 分析是研究相关矩阵 从中找出 p 个对所有变量起控制作用的综合变量 fk(k=l,2,…… ,p,p<m),并把变量 x 表示为 即当 p 远远小于 由上式化简研究系统 ,并进一步探索变量的成因联系及空间中变化规律的控制因素 . 地震属性主成分分析   为确定各属性的关系及主要属性的选取 ,仍对前所述 10 个地震属性 (瞬时相位 、 最大反射强度 、 均方根振幅 、 平均振幅 、 平均反射强度 、 能量半时 、 瞬时频率 、 弧长 、 频带宽 、 波峰 /波谷比 )作分析 (表 2)%=主成分所占各参数向量的总方差百分数 概括有 3 个方面 : (1) 前 4 个主成分所占各参数向量的总方差百分数达 前 3 个主成分所占各参数向量的总方差百分数 76%,前二个主成分 图 1). 图 1  板桥 — 北大港地区地震属性主成分分布图  (2) 从主成分系数表看 ,最大反射强度 、 均方根振幅 、 平均反射强度在前 4 个主成分内起负相关作用 ,相位 、 能量半时 、 瞬时频率 、 频带宽等属性总体起正相关作用 . (3) 从计算结果看 ,属性参数中没有明显的特点 ,总体分析 ,与振幅 、 频率等有关的属性对主成分的影响较大 . 3  应用振幅属性求取储层厚度  研究地震属性的最终 目的之一是预测储层的分布 ,尤其是预测砂岩储层的厚度分布 ,含油气盆地内砂岩储层厚度决定盆地的含油气规模 关于地层的地震响应时差 、 振幅 、 频率等信息基本上消除了层间干扰 ,使应用地震信息估算砂层或目标储层的厚度成为可能  定量计算后获得的储层厚度不仅直接用于预探井位的确定 ,而且还可用于沉积相分析及现代油藏描述储量计算等 . 厚储层厚度计算法  当地层厚度大于调谐厚度时 ,地层厚度可以由视厚度即时差直接转换 (前面已经述及 ): =21                   式中 :d—— 地层厚度 ,单位为 m; 表 2  板桥 属性  2 4 6 8 10 2 3 4 5 6 7 8 9 10 % 10203040502 4 6 8 10地震属性主成分方差百分数/%    第 20卷   第 3期                        周宗良等 :地震属性的优化处理及储层厚度的定量解释  265 Δ T—— 时差 ,实为双程时间 ,单位为 s; V—— 地震波速度 ,单位为 m/s. 薄储层厚度定量解释方法  储层厚度预测 —— 反射振幅法   当厚度大于1/4波长 (调谐厚度 )时 ,根据反射同相轴峰谷时差 ,利用已知的砂体层速度 ,可算出厚度 ,振幅与砂岩厚度呈明显的正相关 ,利用振幅可估算厚度 ,以板桥地区板桥油组总结的振幅与储层厚度之间的关系式 (图 2). 图 2  板北地区板 2 油组砂 岩厚度 — 振幅关系图  振幅 —— 旅行时差法   进行厚度预测研究区板1 砂层组厚度 25~35 m,该层段主频 23 层速度约 3 000 m/s,调谐厚度约 32 m,这样砂层组厚度处于振幅 利用井点处振幅、旅行时差及砂层厚度拟合回归公式 ,对全区砂层厚度进行了预测 ,其公式为 : Δ t  R=中 : 毛砂岩厚度 ; Δ t—— 砂层顶底时差 . 以上两个关系式中的 x 为瞬时振幅值 (幅值 ,是读取的原始数据 ,未经 标准化 . 主频 、 主振幅等多参数方法   此方法仅限于薄储层 ,通过属性的相关性进行分析 ,与砂岩厚度相关性密切的属性主要有最大振幅 、 能量半时 、 主频等 ,利用多元回归可以求取砂岩厚度 ,这一关系可以是线性或非线性 ,选用哪一种方法将根据自动拟合结果 ,分析误差自动选择  中 : 标准化的最大振幅 ;  标准化的主频率 ,单位为 4  结论  (1) 地震属性的提取要根据研究分析的目的而确定 :用于储层预测如频率 、 振幅等属性提取 ,要尽量在同一地震相的范围内 ,否则 ,由于跨相区沉积类型发生变化 ,地下地质体岩性分布类型也发生变化 ,甚至同一地区 ,因沉积相不同 ,沉积层序也不同 ,属性的提取应该注意到选取适合的地震 对于用于分析沉积相 、 沉积物源 、 沉积能量的如能量半时建议先采用尽量大的范围 ,宏观分析属性的展布 ,再到小范围内分析属性的展布 ,用于定性分析 . (2) 地震波蕴含丰富的信息 ,根据从地震记录中提取出来的一系列地震属性进行地震属性优化处理 ,如地震属性的标准化和相关性的定性分析 、 因子分析及主成分分析 ,地震属性如瞬时 相位 、 最大反射强度 、 均方根振幅 、 平均振幅 、 平均反射强度 、 能量半时 、瞬时频率 、 弧长 、 频带宽 、 波峰 /波谷比相互之间存在程度不等的相关性 ;地震属性如振幅 、 能量半时 、 瞬时频率 、 频带宽等属性与砂岩厚度的相关性较好 . (3) 地震属性如振幅与地质体内砂岩储层有明显的相关关系 ,但这种关系很复杂 北大港地区沙一下板桥油组一个突出的特点是单砂层薄 、 一个油组主要由多个厚度不等的砂层 、 泥岩层组成的砂 在解释厚度小于 1/4 波长 (调谐厚度 )时 ,符合 理 ,也即在调谐厚度内薄互层反射波振幅与地层厚度近似成正 比 ,可以利用地震响应的差异 ,按调谐原理来估算地层的厚度 . (4) 地震属性的统计数学分析是确定地震属性 即地震属性优化处理 ,研究表明 ,一个具体工区各处理方法的效果不同 ,方法的选取 ,应该在根据具体情况作具体分析 ,要特别强调的是属性数据的标准化 ,只有这样 ,才能做到取得效果较好属性参数  参   考   文   献  [1] 张娥 ,高书琴 ,候成福 ,等 J]2000, 27(1):92[2] M B  ]. 1973 ,6:1176 [3] 李强 ,赵伟 数据处理与应用 [M]国防工业出版社 , 2001,57y = x - R = 000 10000 15000 20000 25000 30000振   幅  /m                                                   新   疆   地   质                                               2001 年  266                                                                                                                                        F F 1. 430074, 2. 300280, on D of of of is It of of It is of is on to A is s of In of a in of is to it be to by of 哈萨克斯坦共和国吸引外资的前景和方向  哈萨克斯坦共和国位于里海岸边 ,地跨欧亚两大洲 ,国土面积 270 多万 前苏联众多的加盟共和国中 ,仅次于俄罗斯联邦居第二位 ,国界线总长约  天然气 、 贵重金属和稀有金属等矿物 ,动植物资源种类繁多 ,所有这一切都吸引着世界经济发达国家的视线 . 在共和国独立后的 10 多年间 ,外国在哈萨克斯坦共和国国民经济各领域的投资总额超过 130 亿美元 哈萨克斯坦在独联体各国中居领先地位 ,之所以能够引来大量外国投资 ,是因为哈萨克斯坦的政治局势稳定 ,有引进外资的良好环境 ,还拥有丰富的自然资源 、 发达的工农业基础以及大量受过良好教育的熟练的劳动力 ,等等  行之有效的 、 被严格遵守的法律法规为基础的开放 、 自由的投资政策也是吸引外国投资的一个有利因素 ,投资活动由国家现行法律法规给予支持和调节 . 对外国政界和企业家 、 财团而言 ,向有利的 、 投资回收率高的项目投资具有重大的政治和经济意义 最为重要的是正确地选择投资项目并做出明智的投资决定 很多需要投资的大型项目 投资者决不会对哈萨克斯坦感到失望 像哈萨克斯坦这样政局稳定 、 基础设施齐备 、 经济比较发达 、 拥有一切必要资源并占据着非常有利的地理位置的国家 ,在全球范围内并不多见 在欧亚大陆上 ,哈萨克斯坦具有有利的地理位置和发展过境运输等方面的潜力和前景 ,例如 ,在以国际标准筹建的公路干线项目 、 铁路建设项目上投入的资金 ,可以在短期内得到几倍的回报 ,哈萨克斯坦的过境空中航线能缩短世界各国 ,特别是欧亚国家之间的旅程 ,将在运输过境旅客方面起到不可替代的作用 . 里海地区石油 、 天然气的开发 ,将在未来的全球动力燃料领域起到重大作用 不包括里海陆架 )的已证实的石油合计达到 28 亿  t(204 亿桶 ),天然气储量达到 18 000 亿 此之外 ,对里海储量预计为 130 亿  t(950 亿桶 ),天然气储量预计为 5 万亿 一储量最少能保障每年开采石油   t(每天开采 240 万桶 )其中最为重要的是哈萨克斯坦油气区地理位置离石油消费中心太远 哈萨克斯坦最为关心的是解决石油和天然气 运输困难的问题 ,我们一直在做大量的工作 ,以调研从哈萨克斯坦将石油 、 天然气出口到国际市场的输送线路 具备创建石油 、 天然气过境线路的历史条件和现实条件 ,目前的问题是 ,应尽快实施已选定的输送线路 ,以确保共和国经济利益和战略利益的平衡 ,保障向石油行业投入资金的投资者利益 . 哈萨克斯坦政府在考虑修建石油天然气输送线路的问题上注意保持独立性 ,并从各种线路方案的可行性角度出发 ,提出要修建多方向 、 全方位的石油 、 天然气输送管道  巴库  伊朗管道及南哈萨克斯坦 里海石油管道的建设和投入使用最迟在 2008 年以前就能解决哈萨克斯坦的石油出口问题 考虑到石油开采量近期高速地增长 ,里海管道将无法满足哈萨克斯坦石油出口的要求 998 年 )和伊斯坦布尔宣言 (1999 年 ),实际上是对建设巴库 亚洲经济危机后 ,东南亚国家的经济复苏及全球经济发展趋势已表明亚洲国家石油消费量的增长 ,从这个战略角度考虑 ,哈萨克斯坦对南哈萨克斯坦 该 管道的经济技术可行性论证已经完成 这条输油管线能在短期内建成并投入使用 重建本国经济 ,并表示同意为修建输油管道提供领土 只要具备条件 ,实施“阿富汗方案”值得认真研究和关注 . 总之 ,哈萨克斯坦目前在石油 、 天然气输出问题上的态度是 :各方向的管道必须经济合理 ,并且能保障国家的独立和安全 . (作者 :哈萨克斯坦民航公司驻乌鲁 木齐签证处主任  卡利别克夫·阿布德马纳普 )

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