地震屬性分析技術(shù)綜述

1、【全文】地震屬性分析技術(shù)綜述摘要地震屬性是從地震資料中提取的隱藏有用信息，因而地震屬性分析技術(shù)近幾年在油 氣勘探開(kāi)發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用與研究。本文對(duì)地震屬性分析技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了歸納、 總結(jié)，簡(jiǎn)單闡述了地震屬性分析技術(shù)的在不同時(shí)期所用到的基本原理和方法。特別對(duì)新地震 屬性進(jìn)行了具體介紹。最后對(duì)該技術(shù)進(jìn)一步的研究工作進(jìn)行了總結(jié)和展望。摘要:在勘探和開(kāi)發(fā)周期的各個(gè)階段，地震資料在復(fù)雜油藏系統(tǒng)的解釋過(guò)程中，扮演著至關(guān) 重要的角色。然而，缺少一種有效地將地質(zhì)知識(shí)應(yīng)用于地震解釋中的上具。隨著一系列屬性 新技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)地震屬性進(jìn)行充分研究，就給地質(zhì)家提供了快速地從三維地震數(shù)據(jù)中獲得 地質(zhì)信息的能力。尤

2、其在用常規(guī)解釋手段難以識(shí)別日的儲(chǔ)層的情況下，屬性分析技術(shù)更是給 地質(zhì)上作人員指出了新的方向。關(guān)鍵詞地震屬性儲(chǔ)層預(yù)測(cè) 疊前數(shù)據(jù) 疊后數(shù)據(jù)關(guān)鍵詞:儲(chǔ)層;波形分析;地震屬性引言地震屬性是指疊前或疊后的地震數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)變換而導(dǎo)出的有關(guān)地震波的幾何形態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué) 特征、動(dòng)力學(xué)特征和統(tǒng)計(jì)學(xué)特征的特殊度量值。地震屬性的發(fā)展大致從20世紀(jì)60年代的 直接烴類(lèi)檢測(cè)和亮點(diǎn)、暗點(diǎn)、平點(diǎn)技術(shù)開(kāi)始，經(jīng)歷了 70年代的瞬時(shí)屬性（主要是振幅屬性） 和復(fù)數(shù)道分析，90年代的多維屬性（特別是相干體屬性）分析，21世紀(jì)的地震相分析等階段1 一 SJ。隨著地震屬性分析技術(shù)的發(fā)展與研究，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、油氣藏動(dòng)態(tài) 監(jiān)測(cè)、油

3、氣藏特征描述等領(lǐng)域，并取得了很好的效果。總之，地震屬性分析技術(shù)可以從地震 資料中提取隱藏其中的多種有用信息，這為油氣勘探與開(kāi)發(fā)提供了豐富寶貴的資料，也為解 決復(fù)雜地質(zhì)體評(píng)價(jià)提供了實(shí)用的分析手段。因此，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行深人調(diào)查研究具有很強(qiáng)的現(xiàn) 實(shí)意義。地震屬性是指從地震數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的關(guān)于兒何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及統(tǒng)計(jì)特性的特殊度量值。 它可包括時(shí)問(wèn)屬性、振幅屬性、頻率屬性和吸收衰減屬性，不同的屬性可指示不同的地質(zhì) 現(xiàn)象。地震屬性分析則是從地震資料中提取其中的有用信息，并結(jié)合鉆井資料，從不同角度 分析各種地震信息在縱向和橫向上的變化，以揭示出原始地震剖面中不易被發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)異常 現(xiàn)象及含油氣情況。地震屬性分

4、析技術(shù)的研究已由線、面信息擴(kuò)展到三維體信息，從分類(lèi)提取擾化發(fā)展為一項(xiàng) 系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)。隨著地震技術(shù)的日趨成熟，地震屬性技術(shù)近兒年也發(fā)展迅速，其中有多屬 性聯(lián)合解釋技術(shù)、波形分析技術(shù)、吸收濾波技術(shù)等。應(yīng)用地震屬性分析技術(shù)去完善勘探生 產(chǎn)中的油藏描述工作，已經(jīng)成為油藏地球物理的核心內(nèi)容。利用地震屬性分析技術(shù)預(yù)測(cè)巖性 和有利儲(chǔ)集體，描述油藏特征及孔隙度變化，尋找難以發(fā)現(xiàn)的隱蔽油區(qū)，以至于監(jiān)測(cè)流體運(yùn) 動(dòng)和進(jìn)行其它綜合研究，一直是石油工作人員追求的目標(biāo)。1波形分析技術(shù)的研究與應(yīng)用通常的層段屬性只是表示了某兒個(gè)地震信號(hào)的物理參數(shù)（振幅、相位、頻率等），但它們沒(méi)有 一個(gè)能夠單獨(dú)描述地震信號(hào)的異常，而地震信號(hào)

5、的任何物理參數(shù)的變化總是對(duì)應(yīng)著反映地震 道形狀的變化，所以，研究和分析地震資料中代表各種屬性總體特征的地震道形狀（波形）， 應(yīng)該能有非常不錯(cuò)的效果，。1波形分析技術(shù)的原理及處理過(guò)程如果要將地震屬性用于油藏特征描述，通常有2種方法：1）層段屬性的大量計(jì)算，井信息和沉積模型與屬性成果圖的匹配。在大多數(shù)情況下，根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在20到50種圖中，僅3到4種圖具有相對(duì)明確的物理意義。2）使用有效的井信息進(jìn)行地震數(shù)據(jù)分類(lèi)或地震反演。這里假設(shè)有效的井完全代表著所含 的地質(zhì)信息的差別，目_沒(méi)有考慮其它地質(zhì)相變化的存在。上述常規(guī)的方法在處理過(guò)程中丟失了 2個(gè)基本的信息:X有地震信號(hào)的總體變化，用于 處理的層段屬性

6、只是波形的某一特征值;C不能描述出地震信號(hào)變化的分布規(guī)律。沒(méi)有地震 信號(hào)的總體變化的知識(shí)，很難給出井位置的地震信號(hào)變化的可靠評(píng)估。例如，如果地質(zhì)人員 觀察到砂泥巖比的重要變化，但不知道地震信號(hào)的總體變化與砂泥巖比的關(guān)系，那么就不能 將此信息外推。波形分析技術(shù)的原理就是采用道波形識(shí)別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)地震道形 狀進(jìn)行分類(lèi)，并把地震信號(hào)形狀進(jìn)行分類(lèi)形成離散的“地震相”，得出與地質(zhì)相相對(duì)應(yīng)的地 震相圖，并與井曲線對(duì)比，根據(jù)井中的物性參數(shù)及測(cè)井曲線可進(jìn)行巖性參數(shù)的實(shí)時(shí)標(biāo)定和交 勻_模擬，從而更詳細(xì)地解釋地震資料的地質(zhì)內(nèi)容（圖1。由于波形分析技術(shù)采用的技術(shù)基 礎(chǔ)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所以它也有著嚴(yán)密

7、的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：1）明確需要進(jìn)行屬性分析的目的層段，解釋出控制目的層段的層位；2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在地震目的層段內(nèi)對(duì)實(shí)際地震道進(jìn)行Ull練，通過(guò)兒次迭代之后，首先得到 模型道，這些模型道的模板代表了在地震層段中整個(gè)區(qū)域內(nèi)的地震信號(hào)形狀的多樣性；3）將實(shí)際地震數(shù)據(jù)與訓(xùn)練形成的模型道進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)自適應(yīng)試驗(yàn)和誤差處理，合成道 在每次迭代后被改變，在模型道和實(shí)際地震道之間尋找更好的相關(guān)。最后形成目的層段的地 震相圖以及用于質(zhì)量控制的模型道與實(shí)際地震道之問(wèn)的相關(guān)圖；4）根據(jù)J中的物性參數(shù)及測(cè)J曲線對(duì)地震相圖進(jìn)行校正，得出最終的結(jié)果。以上方法形成的地震相圖，通過(guò)觀察圖上顏色的分布，可以評(píng)估地震形狀在所解釋的區(qū) 域的

8、分布。主要特征得到之后，可以把精力集中在感興趣的區(qū)域，以便獲得更細(xì)致的圖形。 對(duì)應(yīng)著波形分析技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，再結(jié)合實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)與規(guī)律，在具體應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí) 應(yīng)該注意以下兒點(diǎn)：1）在選擇用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采樣的數(shù)據(jù)量時(shí)，對(duì)于一個(gè)小的三維測(cè)區(qū)，比如小于300 x 300道，可以使用每一道數(shù)據(jù)。對(duì)于一個(gè)較大的測(cè)區(qū)，例如1 000 x 1 000道，抽稀道以減少 計(jì)算時(shí)問(wèn)，建議每4道抽1道處理。這樣程序就每隔4道抽出1道去建立網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)數(shù)據(jù)。如 果問(wèn)隔選的太大，比如超過(guò)10 x 10，那么一些重要的特征就會(huì)被忽略掉。2）利用波形特征分析層段內(nèi)的地震數(shù)據(jù)時(shí)，間隔的選取最好是大于1/ 2個(gè)相位，并小于 1

9、50ms，太大的間隔會(huì)包含太多的模型，給解釋帶來(lái)困難，物理意義也不明確。3）波形的分類(lèi)數(shù)是指在整個(gè)感興趣的層段內(nèi)所遇到的地震道的種類(lèi)數(shù)，較為理想的分類(lèi) 數(shù)是不容易定義的，一般至少計(jì)算3次去估計(jì)該參數(shù)。首先把層段厚度除以6作為第1次計(jì) 算的分類(lèi)數(shù);把上次計(jì)算分類(lèi)數(shù)的50%作為第2次計(jì)算的分類(lèi)數(shù);把第1次計(jì)算分類(lèi)數(shù)的150% 作為第3次計(jì)算的分類(lèi)數(shù)。其次，正確的分類(lèi)數(shù)應(yīng)取決于所要研究的目標(biāo)和對(duì)數(shù)據(jù)的了解程 度，分類(lèi)數(shù)大，結(jié)果過(guò)于詳細(xì);分類(lèi)數(shù)小，結(jié)果過(guò)于粗糙;超過(guò)15 20類(lèi)，通常是很難解釋的。 在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)地震信號(hào)的復(fù)雜程度，間隔的大小以及對(duì)地震數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)程度等，一般 情況下，分類(lèi)數(shù)是在5

10、15之問(wèn)。4）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大約在10次迭代后就收斂到實(shí)際結(jié)果的80%，這對(duì)于快速瀏覽很方便有效。 在實(shí)際應(yīng)用中10 20次迭代已確保較好的分類(lèi)，但對(duì)于最終解釋最好選用20 40次迭代，以保證網(wǎng)絡(luò)收斂最佳。5）在相關(guān)圖中，較差相關(guān)的區(qū)域可能對(duì)應(yīng)一個(gè)相，正象河道的例了一樣。一般說(shuō)來(lái)，地 質(zhì)特征變化劇烈的地方，如斷層，地層不整合處，碳酸巖裂縫發(fā)育區(qū)，砂體劇烈變化的區(qū)域， 可能在該圖中比較清晰地顯示出來(lái)。2多屬性體綜合分析技術(shù)的研究與應(yīng)用2, 31多屬性體綜合分析技術(shù)的原理及實(shí)現(xiàn)過(guò)程利用已存在的地震資料進(jìn)行油藏描述，雖然出現(xiàn)過(guò)不同的技術(shù)系列，但是這些技術(shù)系列 都存在一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即都是運(yùn)用地震資料的單一

11、屬性。盡管這些反映地震資料某一特征 的單一屬性在針對(duì)不同的儲(chǔ)集體類(lèi)型時(shí)會(huì)發(fā)揮一定的作用，但那也僅僅限于構(gòu)造簡(jiǎn)單、儲(chǔ)集 體類(lèi)型典型的地區(qū)。對(duì)于構(gòu)造復(fù)雜、儲(chǔ)集層類(lèi)型不明確的復(fù)雜斷塊油川，這些單一屬性就往 往很難解決問(wèn)題。為了彌補(bǔ)單一屬性分析的不足，提出了多屬性體綜合分析技術(shù)。多屬性體綜合分析技術(shù)的基本原理，就是利用地震資料中的多種單一屬性，用相應(yīng)的、 適合探區(qū)地震地質(zhì)條件的數(shù)學(xué)關(guān)系將它們組合起來(lái)，形成能反映儲(chǔ)集層特性，反映油氣顯示 為主的綜合信息。這些參與數(shù)學(xué)運(yùn)算的多種屬性在單獨(dú)用于油藏描述時(shí)也許沒(méi)有明顯的效 果，但由它們運(yùn)算形成的綜多屬性體聯(lián)合解釋技術(shù)的最終目的，就是要得到一種來(lái)自于多種 地震屬

12、性的綜合地震分類(lèi)屬性。研究綜合地震分類(lèi)屬性與巖性之間存在的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將地震信息轉(zhuǎn)化為地質(zhì)巖性信息。從而 完成對(duì)儲(chǔ)層空問(wèn)展布形態(tài)、分布范圍和儲(chǔ)層巖石物理特征參數(shù)的描述與預(yù)測(cè)。 誠(chéng)然，用 地震屬性預(yù)測(cè)儲(chǔ)層及油藏特性時(shí)存在某些潛在的風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)的大小取決于所選擇的地震屬 性與油藏特性之間的相關(guān)程度。如果地震屬性和目的層的儲(chǔ)層及油藏特性之間實(shí)際上不相關(guān) 時(shí)，據(jù)此進(jìn)行儲(chǔ)層及油藏特性預(yù)測(cè)則會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。通過(guò)對(duì)多個(gè)地區(qū)的多屬性綜合分析技術(shù)的研究，確定其具體工作流程如下：1）利用高精度層位標(biāo)定技術(shù)確定所研究目的層段的位置。保證地震資料與井合成地震記 錄的最佳匹配，確定所要研究的層位。2）利用解釋軟件提供的強(qiáng)大

13、的解釋功能對(duì)三維數(shù)據(jù)體進(jìn)行精細(xì)的構(gòu)造解釋。力求層位解 釋的準(zhǔn)確性，為下一步提起地震屬性打下可靠的基礎(chǔ)。3）沿層提取各種各樣的地震屬性。包括振幅系列、瀕率系列和相位系列等。結(jié)合井的情 況選擇對(duì)地質(zhì)異?，F(xiàn)象敏感的屬性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行屬性間的相關(guān)分析，選擇彼此間相關(guān)性 小的屬性集。4）運(yùn)用某種數(shù)學(xué)算法對(duì)所選取的屬性集進(jìn)行運(yùn)算，得到可以描述目的層段儲(chǔ)集層油藏特 征的綜合屬性，并結(jié)合地質(zhì)上沉積相帶的研究對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行解釋。由于從地震資料中提取的多種單一屬性是多屬性綜合分析的基礎(chǔ)，所以在提取地震屬性 時(shí)應(yīng)該對(duì)單一屬性的變化因素有比較明確的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在屬性提取時(shí)要注意如下一些問(wèn) 題：1）在振幅屬性方面，一

14、般情況下，儲(chǔ)集了油氣的儲(chǔ)集層處，其頂界面的反射能量將變小 地震波的振幅變?nèi)酰灾脸霈F(xiàn)“暗點(diǎn)”反射特征。相應(yīng)地，儲(chǔ)集層的底界面振幅變強(qiáng)，出 現(xiàn)“亮點(diǎn)”特征。2）在頻率屬性方面，儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集性能變好、儲(chǔ)集層中聚集了油氣，都會(huì)造成地震反射 波頻率下降。3）在相位屬性方面，油氣藏頂界面反射強(qiáng)度由“日音點(diǎn)”變?yōu)椤柏?fù)亮點(diǎn)”的條件下，在 油氣藏的外邊界會(huì)出現(xiàn)的極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。4）在反射波速度方面，傳播速度下降可能是儲(chǔ)集層的孔隙度變好;在儲(chǔ)層內(nèi)部，儲(chǔ)層含 油部位比不含油部位的速度低得多。5）由于層位和斷層的精細(xì)解釋是屬性分析的基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)以高信噪比資料為基礎(chǔ)，涉及振 幅能量時(shí)應(yīng)當(dāng)首先選擇保幅處理的地震資料。6）提

15、取地震屬性時(shí)，時(shí)窗的選取是以目的層的深度和厚度為依據(jù)的。沉積相研究湘變帶 預(yù)測(cè)及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等，應(yīng)先搞清目的層段基本厚度，根據(jù)合成記錄標(biāo)定后目的層所對(duì)應(yīng)的地震 反射范圍來(lái)開(kāi)取相應(yīng)時(shí)窗3結(jié)束語(yǔ)地震屬性分析技術(shù)在一定的地震地質(zhì)條件下，對(duì)搞清地下地層巖性的橫向和縱向變化， 預(yù)測(cè)巖性和有利儲(chǔ)集體，描述油藏特征及孔隙度變化，尋找死油區(qū)，以至在監(jiān)測(cè)流體運(yùn)動(dòng)和 進(jìn)行其它綜合研究方面，有著一定的積極作用。但是屬性分析技術(shù)的局限性出很明顯，它 雖然可以表征多種物理意義，但難以總結(jié)出一個(gè)普遍適用的屬性解釋方法。地震屬性技術(shù)的基本原理與工作流程3.1基本原理地震屬性是從地震數(shù)據(jù)中提取出的能反映儲(chǔ)層含油氣性的特征參數(shù)，如

16、振幅、頻率、相位、能量、時(shí)間、速度、吸收等。地震波在地層中的傳播是個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，是對(duì)地下地層特征的一種綜合反映。地!;地層性質(zhì)的空間變化必然會(huì)引起地震反射波特征的變化，進(jìn)而也就導(dǎo)致了地震屬性的變化】blo因此，地震屬性和儲(chǔ)層的含油 氣性之間也就必然存在某種對(duì)應(yīng)的聯(lián)系，這也為我們研究地震屬性技術(shù)提供了基本的理論保 障。z.?工作流程地震屬性分析的基本工作流程主要有【1：數(shù)據(jù)瀏覽（包括剖面瀏覽、切片瀏覽與三維可視 化）一層位標(biāo)定與拾取一時(shí)窗的選取一 屬性參數(shù)的綜合分析。地震屬性分類(lèi)地震屬性的分類(lèi)方法有很多，其中主要有4種抽象的分類(lèi)方法:一種是從運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力 學(xué)角度把地震屬性分為振幅、頻率、相位、

17、能量、波形和比率等六大類(lèi)，這是我國(guó)目前較流 行的分類(lèi)方法;另一種是拾取的方法把地震屬性分為界面屬性和體積屬性二類(lèi)；還一種是由 Alistai R . Brown(1996)提出的把地震屬性歸納為時(shí)間、振幅、頻率和衰減四大類(lèi)66種;最后 還有一種是由Quincy Chen(1997)提出的把地震屬性歸納為振幅、波形、頻率、衰減、相位、 相關(guān)、能量、比率八大類(lèi)91種，這是目前最有實(shí)用性的分類(lèi)方法ll,gl。隨著高性能并行計(jì) 算機(jī)尤其是微機(jī)群(PC Cluster)技術(shù)的突破，截至目前己經(jīng)發(fā)展了近200種地震屬性，隨 機(jī)抽取其中的常規(guī)屬性并把其最新研究出的地震屬性歸納在一起(見(jiàn)表1)。以便 能具體的

18、對(duì)屬性有個(gè)深刻的了解。其中，奇異性指數(shù)即H?lder指數(shù)a，作為一種新的地震屬 性，它能夠準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)中的奇點(diǎn)位置和奇異性強(qiáng)度，是一種自然的能夠精確刻畫(huà)地層邊界 的地震屬性，這為過(guò)去的地層界面在地震振幅中顯示不明顯提供了一種新的契機(jī)。此外，它 還可以作為介質(zhì)波阻抗或波速度反演的有力支持工具9-14相關(guān)同相軸頻譜成像即SPICE， 它是以小波變換域中的奇異值分析為基礎(chǔ)的另一種新的常規(guī)屬性，它不需要速度或子波信息 的單道處理技術(shù)，卻能提供一個(gè)地下地層模型，并包含有豐富的構(gòu)造和地層細(xì)節(jié)。在缺少井 控的情況下，SPICE可以提供無(wú)法從現(xiàn)有技術(shù)中獲得的特征，加上井孔校正，這種技術(shù)代表 了油藏描述技術(shù)的重要進(jìn)展，并相對(duì)過(guò)去還可使得相干和阻抗屬性更加的明顯突出 15。5.總結(jié)和展望縱觀地震屬性分析技術(shù)的理論研究、應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，有許多方面的問(wèn)題值得進(jìn)一步探討和研究，現(xiàn)簡(jiǎn)單歸納如一下：y準(zhǔn)屬性!s與新屬性有待進(jìn)一步的發(fā)展與研究。(2)屬性研究從過(guò)去的線性提取、疊后數(shù)據(jù)提取、縱波屬性分析、定性屬性分析向現(xiàn)在的非線性提取、疊前數(shù)據(jù)提取、彈性波屬性分析、定量屬性分析發(fā)展。(3 )多屬性綜合應(yīng)用于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速。(4)找準(zhǔn)與儲(chǔ)層巖石物性相關(guān)的地震屬性是成功地震資料解釋的關(guān)鍵之所在。(s)地震屬性