油藏地球物理-地震属性分析.pptx

油藏地球物理 地震属性 主要内容 1地震属性概述2地震属性分类及地质含义3常见属性的地球物理意义及计算4地震属性的提取方式5地震属性分析的流程6地震属性的优化7地震属性分析需注意的问题8典型属性原理及应用 一地震属性概述 地震信号中包含了十分丰富的地层信息和油气信息 这些信息都反映在地震波属性上 随着计算数学 图像处理 信号处理等相关领域技术的发展 及其在地震勘探中的广泛应用 计算地震属性的方法越来越多 提取的地震属性数量也越来越多 这些地震属性从不同角度反映了地层岩性 孔隙及孔隙流体 地层异常压力等信息 综合应用这些地震属性可以进行储层识别 一地震属性概述 地震属性指从地震数据中导出的关于几何学 运动学 动力学及统计特性的特殊度量 在众多的地震属性中 有些对特定的油藏环境比较敏感 有些对不易检测的地下界面异常更有利 还有些直接用于碳氢检测 地震属性技术可从地震资料中提取隐藏其中的有用信息 提高地球物理学在石油工业中的应用价值及其效益 一地震属性概述 地震属性分析从地震资料中提取其中有用的信息 结合钻井资料 从不同角度分析各种地震信息在纵向和横向上的变化 以揭示出原始地震剖面中不易被发现的地质异常现象及含油气情况 一地震属性概述 地震属性分析的目的以地震属性为基础从地震资料中提取隐藏的信息 并把这些信息转换成与岩性 物性或油藏参数相关的 可以为地质解释或油藏工程直接服务的信息 从而达到充分发挥地震资料潜力 提高地震资料在储层预测 表征和检测的能力的一项技术 地震属性分析由两部分内容组成 地震属性优化与预测 预测既可以是含油气性 岩性或岩相预测 也可以是油藏参数预测 估算 前者强调地震属性的估算功能 主要方法是函数与神经网络的逼近 其作用主要表现在三个方面 油气预测 模式识别 地震相分析 波形分类 油藏参数估算 地质统计 一地震属性概述 地震属性的定义狭义和广义的含义狭义上讲 地震属性是从地震记录中提取不同类型的属性 振幅 频率 相位等 通过一定的数学运算 聚类分析 神经网络 概率统计等 得到一个与地质问题有一定关联的属性体来解释相应的地质问题 广义上讲 地震属性包括一切不止利用地震旅行时信息的各种单一属性 如地震道积分 测井约束反演 地震反演 AVO异常 地震相干等 一地震属性概述 地震属性的研究内容1地震属性的提取 计算 及解释性处理 包括地震速度分析 叠前AVO分析 波阻抗反演 叠后属性提取 2地震属性的优化与分析 地震属性的标定 用测井特性进行地震属性标定 通常采用地质统计 神经网络 多次回归等多种方法建立测井数据与地震数据相关性 预测地下储层特性 用地震模拟检验预测的可信性 3地震属性的解释 包括单属性解释和多属性解释 单属性解释是将地震属性转换成储层特性 如属性 孔隙度转换 属性 流体饱和度转换 属性 岩性转换 属性 渗透率转换 地震 测井属性的地质统计分布 属性派生的储层特性的2D 3D制图 多属性解释是按属性对研究目标体的敏感程度进行区分 选择那些对储层流体变化具有敏感性的属性制作流体分布图或进行预测 二地震属性的分类 二地震属性的分类 二地震属性的分类 有直接物理意义 大多采用统计学方法获得的次生属性 如相干体 相似性 广义主分量 边缘检测等 没有直接物理意义 二地震属性的分类 QuincyChen 1997 基于储层特征的分类方法 根据地震属性对储层特征 如亮点和暗点 不整合圈闭断块脊 含油气异常 薄储层 地层不连续性 石灰岩储层与碎屑岩储层的差异 构造不连续性和岩性尖灭 的预测和识别 将地震属性分为8类 地震属性 八项90多条 八项80多条 地震属性 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 LandMark手册中 把地震属性分为五大类 1振幅统计类2复地震道统计类3频谱统计类4层序统计类5相关统计类 1振幅统计类属性振幅统计类属性能反映流体的变化 岩性的变化 储层孔隙度的变化 河流三角洲砂体 某种类型的礁体 不整合面 地层调谐效应和地层层序变化 反映反射波强弱 用于地层岩性相变分析 计算薄砂层厚度 识别亮点 暗点 指示烃类显示 识别火成岩等特殊岩性 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 地震波振幅信息的利用利用波的振幅信息来识别有效波 从而进行波的对比 利用薄层反射振幅来估算薄层厚度利用反射振幅在纵横向上的差异进行储层预测及烃类检测 亮点技术AVO AmptitudeVersusOffset 技术 利用振幅随入射角或偏移距的变化来估算界面两侧介质的泊松比 进而推断介质的岩性 波动方程直接用于岩性解释 岩性解释 根据反射振幅的平面变化确立岩性的分布 利用反射振幅 反射系数 波阻抗 进行岩性解释 红柳泉构造下干柴沟组 1 均方根振幅 RMSAmplitude 均方根振幅是将振幅平方的平均值开平方 由于振幅值在平均前平方 因此 它对特别大的振幅非常敏感 适合于地层的砂泥岩百分含量分析 也用于地层岩性相变分析 计算薄砂层厚度 识别亮点 暗点 指示烃类显示 识别火成岩等特殊岩性 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 均方根振幅 RMS 横向变化与分析层段内岩性及岩相的变化有关 通常 连续 平行的岩层具有较高的振幅 连续性差 呈丘状 杂乱状岩层振幅相对较低 同时对于某一振幅段内 振幅相对高对应于沉积物颗粒较粗 2 平均绝对值振幅 AverageAbsoluteAmplitude 平均绝对值振幅没有均方根振幅那样 对特别大的振幅敏感 适用于地层的岩性变化趋势分析 地震相分析 也可用于地层岩性相变分析 计算薄砂层厚度 识别亮点 暗点 指示烃类显示 识别火成岩等特殊岩性 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 3 最大波峰振幅 MaximumPeakAmplitude 最大波峰振幅的求取方法是 对于每一道 PAL在分析时窗里做一抛物线 恰好通过最大正的振幅值和它两边的两个采样点 沿着这曲线内插可得到最大波峰值振幅值 最大波峰振幅是分析时窗内的最大正振幅 最适合绘制层序内或沿着特定的反射体上的振幅异常图 这些异常可能是由于气体和流体的聚集 不整合 或是调谐效应引起的 适用于沿某一层面进行储层分析 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 4 平均波峰振幅 AveragePeakAmplitude 平均峰值振幅是对每一道在分析时窗里的所有正振幅值相加 得到总数除以时窗里的正振幅值采样数得到的 适合研究某一层的岩性变化 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 5 最大波谷振幅 MaximumTroughAmplitude 最大波谷振幅的求取方法是 对于每一道 PAL在分析时窗里做一抛物线 恰好通过最大负的振幅值和它两边的两个采样点 沿着这曲线内插可得到最大波谷振幅值 最大波谷振幅是分析时窗内的最大负振幅 最适合绘制层序内或沿着特定的反射体上的振幅异常图 这些异常可能是由于气体和流体的聚集 不整合 或是调谐效应引起的 它与最大峰值振幅极性相反 效果相同 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 6 平均波谷振幅 AverageTroughAmplitude 平均波谷振幅是对每一道在分析时窗里的所有负振幅值相加 得到总数除以时窗里的负振幅值采样数得到的 与平均波峰振幅极性相反 应用相同 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 7 最大绝对值振幅 MaximumAbsoluteAmplitude 计算每道的最大绝对值振幅的求取方法是 首先在分析时窗内计算出波峰和波谷的值 得出最大的波峰或波谷值 然后 PAL画一抛物线 恰好通过最大波峰或波谷振幅值和它两边的两个采样点 沿着这曲线内插可得到最大绝对值振幅值 适合岩性分析 砂泥岩百分比研究 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 8 总绝对值振幅 TotalAbsoluteAmplitude 总绝对值振幅是计算确定时窗内的所有道的绝对值振幅值 适合大套地层变化趋势分析和某一岩性的含量分析 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 9 总振幅 TotalAmplitude 每一道的总振幅是 在层内对采样点求取总的振幅值 适合大套地层变化趋势分析 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 总振幅 TotalAmplitude 可以反映沿层振幅正负变化情况 一定程度可以反映地震道极性变化 也可指示岩性变化边界或沿层含流体边界 10 平均能量 AverageEnergy 对于每一道的平均能量的求取方法是 对分析时窗内的振幅值平方相加 对总数除以时窗内的采样数求得 是均方根振幅的平方 变化趋势和应用与均方根振幅相同 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 11 总能量 TotalEnergy 对于每一道总能量的求取方法是 对分析时窗内的振幅值平方相加求和得到的 应用与总振幅相同 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 沿层总能量 TotalEnergy 的变化与振幅的变化特征相似 其地质意义与均方根振幅相似 12 平均振幅 MeanAmplitude 对于每一道的平均振幅的求取方法是 对分析时窗内的振幅值相加 总数除以非零采样点数得到的 适用于研究岩性趋势变化 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 13 振幅的平方差 VarianceinAmplitude 对于每一道的振幅的平方差的求取方法是 对分析时窗内的每个振幅值减去平均值累加 总数除以非零采样点数得到的 振幅偏差和离散程度 用于研究振幅值的细微变化 用于研究小断层 裂缝和地震微相的变化 适合地层稳定 振幅变化不大的地区 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 14 振幅的立方差 SkewinAmplitude 对于每一道的振幅的立方差的求取方法是 对分析时窗内的所有采样点求取平均值 然后减去每道的平均值 计算差值的立方 求出这些值的总和 除以采样点数就可得到 比平方差振幅更夸大振幅值的变化和离散偏差程度 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 15 振幅的峰态 KurtosisinAmplitude 对于每一道的振幅的峰态的求取方法是 对分析时窗内的所有采样点求取平均值 然后减去每道的平均值 计算差值的四次方 求出这些值的总和 除以采样点数就可得到 进一步夸大振幅偏差和离散值 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 L 轮南油田潜山奥陶系地层 应用振幅统计类属性找碳酸盐岩古岩溶缝洞 轮南油田位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起的中北部地区 奥陶系潜山面积大约有2000KM2 其中比较有利的区块有610KM2 打井已证实轮南的奥陶系潜山风化壳是一个油气聚集带 具有很大的勘探开发潜力 因为碳酸盐岩储层非均质性强 导致油气勘探难度大 所以研究碳酸盐岩储层特征 预测和寻找大规模的优质储层 是这个地区油气勘探获得突破的关键所在 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 影响储层发育的岩溶作用主要发育在海西期 大致在早石炭世期间 当时受旋回性海侵影响 海平面经历了上升 停滞 再上升 再停滞 又上升的变化 从而形成了2期风化壳岩溶 这是孔洞发育的最主要因素 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 沿层提取振幅 均方振幅 平均波谷振幅 平均绝对值振幅 平均绝对值振幅 平均峰值振幅 最大峰值振幅 2 复数道统计类属性复地震道实际是地震信号的Hilbert变换 这类属性帮助识别地下地层或岩性流体的变换 气体流体的特性 岩性 河道与三角洲砂岩 礁体 不整合面 地层序列 裂缝 调谐效应 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 复地震道分析 通过Hilbert变换将实地震道变成复地震道 进而从复信号中分理处瞬时振幅 瞬时频率 瞬时相位等参数 复地震道分析的目的 任意一种形式的地震子波或地震波形例如X t A t sin t 均可用它的振幅A t 相位 t 或频率W t 等参数来描述 地下地质条件对地震波的影响就体现在这些参数上 只不过在一定的地质条件下某些参数反映比较明显 而对另一些不那么敏感 但由于这些参数均包含在一个统一的地震波中间 某些参数的变化引起地震波形的变化在直观上还受其它参数变化的制约 使人们不易明显的观察出来 因此设法把这些参数逐个地从统一的地震波中间分离出来 构成独立的参数 比如在研究振幅时 让它跟相位不发生关系 而研究相位时又不受振幅的影响 然后把分离出来的参数像地震时间剖面那样显出出来 这对于更有效低进行地质解释是十分必要的 完成这两项任务 分离与显示 的最好方法是把实数地震道假设为复数地震道的实部 并通过某种形式的变换求得虚数地震道 最后构成复地震道 然后在复地震道中计算这些参数 最后把这些参数形成独立的参数剖面 1 平均反射强度反射强度 实地震道 2 虚地震道 2 1 2反射强度又称振幅包络 瞬时振幅 是某一时刻地震型号总能量的平方根 值总是正的 可以认为是与相位无关的振幅信息 主要用于振幅异常的品质分析 用于检测断层 河道 地下矿床 薄层调谐效应 从复合波中分辨出厚层反射 反射强度时对亮点和暗点识别很有效的工具 提供声波阻抗差信息 反射强度的横向变化通常与岩性及碳氢化合物的聚集有关 反射强度的剧烈变化也可能与断层及诸如河道等的沉积特征变化有关 平均反射强度突出振幅的异常 可用于识别火成岩 砾岩体 盐丘等形成的振幅异常 识别三角洲河道 洪积扇等地质现象 适用于大套地层 不适于薄层 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 平均反射强度 AverageReflectionStrength 的变化与均方根振幅的变化特征相类似 而均方根振幅的提取与相位特征无关 所以平均反射强度对于振幅异常特征更为敏感 其地质意义与均方根振幅相似 2 平均瞬时频率在复地震道计算中 瞬时频率是相位随时间的变化率 实际计算时 先计算出瞬时频率道 然后计算时窗的平均值 平均瞬时频率能够追踪频率域的特征变化 这些变化也许是由气饱和 断裂系统或岩性地层变化引起的吸收效应的具体表征 平均瞬时频率反映一个时窗内地层的发育特征 例如 如果砂岩较厚 在一定时窗内的地震同相轴就少 所得到的平均瞬时频率的值就小 这间接预示着砂岩较发育 在一个时窗内地层层数越少 平均瞬时频率越低 地层层数越多 平均瞬时频率越高 由此看来 它还可以反映沉积相的特征 在有些情况下 气饱和砂体能衰减高频地震信息 导致平均瞬时频率的低异常 这些低异常与均方根振幅异常 亮点或暗点 若是空间位置相一致 这是气藏的重要指示 需要注意的是 在强反射去瞬时频率 在固有的物理意义上 是不稳定的属性 因此必须仔细设计分析时窗 并与谱属性异常相互校验 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 平均瞬时频率 AverageInstantaneousFrequency 反映沿层频率变化 主要与岩层对高频吸收有关 低值指示高频吸收较多 与岩层含流体有关 3 平均瞬时相位平均瞬时相位描述实际地震道的实部与虚部的矢量角度变化 范围从 180到 180 平均瞬时相位可以反映一个时窗内沉积体系的变化 由于地层在横向的变化 导致了不同沉积环境之间平均瞬时相位的不同 如果在一个小时窗内 一个地震波峰是一套砂岩的振幅响应 如果在横向上相位变化了 说明该砂岩可能沉积尖灭了 这对岩性圈闭的识别很重要 通过该参数 在特殊的地质条件下 可以进行岩性尖灭点的识别 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 平均瞬时相位 AverageInstantaneousPhase 反映沿层相位变化情况 其值在 180 180 之间 可以指示地震道横向上极性变化 一定程度上可以指示岩性变化边界或岩层含流体边界 4 反射强度斜率在分析时窗内计算各个样点的反射强度 对反射强度值做最小二乘回归线性拟合 拟合斜率即为反射强度斜率 反射强度斜率对于绘制主要的纵向地层趋势很有用处 例如 海侵或海退的层序可在高振幅砂岩和低振幅页岩之间产生纵向分级 反射强度斜率的特殊模式可证明这些纵向上的变化 绘制这个属性将提供一个砂岩和页岩位置的横向变化图 同样地 一个储层的流体体积改变 反射强度斜率在响应上会有改变 绘制这一属性图可用来定义气层和油层的横向位置 反射强度斜率反映反射强度的变化梯度 可用于识别不同时代的地层的分别范围 在地震资料好的情况下 其应用类似于反射强度 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 平均反射强度斜率 SlopeofReflectionStrength 反映反射强度沿垂向变化 负值指示反射强度沿垂向减小 指示沉积物粒度由粗变细或者密度由大变小 5 瞬时频率的斜率在频率垂向上的变化常常是由气体饱和度的吸收效果或是裂缝引起的 特别是在气层下的含气砂体可立即显示出频率渐变带 而在更低的反射体中频率逐渐增加 这个垂向变化可由瞬时频率的斜率检测出来 它可做气体区域的横向绘图 瞬时频率的斜率可确定一个层段内的吸收效应的变化 类似于瞬时频率 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 平均瞬时频率斜率 SlopeofAverageInstantaneousFrequency 反映地层沿垂向对高频吸收程度 负值指示沿垂向地层对高频吸收较多 与岩层含流体有关 平均反射强度 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 层拉平剖面 3 频谱统计类这类属性可揭示裂缝发育带 含气吸收区 调谐效应 岩性或吸收引起的子波变化 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 1 有效带宽有效带宽反映从零频率开始的谱宽 低值指示数据横向相似程度 带宽越窄 时窗内的数据越相似 带宽越宽 时窗内的数据越不相似 宽带宽指示不连续的反射 表明地层比较复杂 窄带宽预示着简单 光滑的地层 是整合地层的反映 它还可以鉴别地震数据的信噪比 应用地震地层学的方法 可以从与其它属性相配合的有效带宽中推断出一系列地震反射所代表的沉积环境 如一个狭窄的带宽区域 低振幅 高频 连续的平行反射代表了低能量沉积环境 认为是深海页岩 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 2 弧长用于区别同是高振幅特性 但有高频 低频成分的地层情况 在砂泥岩互层中可识别富砂和富泥的地层 弧长主要表现为振幅和频率的变化 对高振幅高频率和高振幅低频率 低振幅低频率和低振幅高频率等情况使用性能比较好 如页岩和砂岩的界面 一般有一些突变和高阻抗的反差 弧长就用于页岩层序和含砂量较高的层序之间的识别 带宽越小 弧长就越接近总绝对值振幅 这一属性相似于反射的非均质性 弧长属性涉及到时窗的选择 理论上选择的时窗不能太小或太大 时窗太小 影响弧长的因素主要取决于振幅的变化大小 几乎不能反映频率的信息 时窗太大 影响弧长的因素则主要取决频率 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 3 平均零交叉点频率计算方法 通过数据体时窗中的过零点的个数Nzc 和求出第一个通过零值的反射时间和最后一个通过零值的反射时间 根据下式计算出过零点平均次数fzc t1 timeoffirstzerocrossingt2 timeoflastzerocrossing对于过零值平均频数的用途相似于瞬时频率 由于它不会有尖脉冲 并且它的值不会为负值或无穷大 因此它是一个比较稳定的量 当时窗比较小时 过零值平均频数对波形中较小的变化比平均瞬时频率敏感 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 4 主频序列 F1 F2 F3 对信号进行频谱分析 获得三个主要的频率成分 对这三个主要频率进行分析对比 可能会揭示含气衰减引起的频率变化 如图中的F1 F2 F3 其中F1是低频段中的峰值 F2是中频段中的峰值 F3是高频段中的峰值 主频系列可以揭示与地层有关的频率趋势 检测地层的频率吸收 可用于检测油漆的饱和度 断层 裂缝 岩性变化 非均质地层等和频率吸收有关的地质因素 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 5 主频峰值即上述三个主频中最显著的频率值 利于分析含气和裂缝引起的频率衰减 主峰频率提供了一种追踪主频特征的方法 主频特征可能由油气饱和度 断裂 岩性 地层的变化有关现象导致的频率吸收效应带来的特征 例如 油气饱和砂体吸收了较高的地震频率 这样可能看到较低的主频峰值 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 6 主频峰值到最大频率的斜率用于描述频率的衰减快慢 可用于识别地层 岩性 含气 裂缝等变化 频谱斜率的侧向变化可能由于油气饱和度或断裂或与岩性或地层的变化有关现象导致的频率吸收效应所带来的特征 例如 油气饱和砂体衰减了较高的地震频率 谱斜率就会比较陡峭 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 轮南潜山下奥陶系沿层中频带峰值频率时窗50毫秒 1 低频区缝洞发育2 古高地 低频中较高频 3 古构造 高频 4 超覆尖灭带 高频 BGP GRI GRC 998 4 与地层的均质性及裂缝的吸收有关 4 层序统计类PAL提供了7种属性来帮助表征地震层序特征 主要是能量变化 极性对比和振幅临界分析 这类属性可用于识别岩性地层变化 刻画层序地层特征 突出某种振幅异常 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 1 大于门槛值百分比对于每一道来说 在分析时窗中 大于设定的门槛值的采样个数除以总采样个数 乘以100 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 设定门槛值在某种意义上 所计算的主要是在时窗中的相对高振幅部分 这一方法的优点是 它是对某一层统计计算 并且对数据体特征中的侧向变化是非常敏感的 主要用于分析地层的延伸 海进和海退垂直序列层序会在高振幅砂岩面和低振幅页岩面之间产生 通过计算可以确定这些垂直变化和绘出横向变化的范围图 这一属性可以帮助区分出整合基底 高振幅 丘状起伏基底 较低振幅 和杂乱反射基底 低振幅 之间的不同 另一个应用是在层序或沿确定的反射层内可以画出异常振幅图 例如由油气或流体的聚集 不整合和调谐效应所导致的异常 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 2 小于门槛值百分比对于每一道来说 在分析时窗中 小于设定的门槛值的采样个数除以总采样个数 结果乘以100 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 在某种意义上 计算的是在时窗中的相对低振幅部分 这一方法的优点是 它是对某一层的统计计算 并且对数据体特征中的侧向变化是非常敏感的 小于门槛值的百分比主要是用于地层走向方面的 在特定的第三纪盆地内 三角洲层序是从富含砂 高均方根振幅 到富含页岩前三角洲或深海平原里面的低振幅来划分的 这些油页岩比率的变化通过看图中的小于门槛值的百分比就可以很容易确定 同样的 这一属性可以帮助你区分出整合基底 高振幅 丘状起伏基底 较低振幅 和杂乱反射基底 低振幅 之间的不同 另一个应用是在层序或沿确定的反射层内可以画出异常振幅图 例如由油气或流体的聚集 不整合和调谐效应所导致的异常 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 3 能量半衰时在研究的时窗内 从上到下根据样点数求能量累加之和 当能量之和达到计算时窗内总能量的一半时 到这点的样点个数除以总的样点个数为这点的能量半衰时 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 如果在分析时窗内振幅是相对一致的 那么总能量的一半就会在时窗中心附近 能量半衰时 40 60 如果在时窗中较浅的部分是强振幅 那么它就会用较少的时间到达总能量的一半 能量半衰时 10 40 相反的 如果在时窗中较深的部分是强振幅 那么能量半衰时就会较长 能量半衰时 60 90 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 能量半衰时是在分析时窗内定量的测量能量的分布 能量半衰时的横向变化可能表示的是地层的变化或由流体含量 不整合或岩性有关所造成的振幅异常 例如 海进和海退层序常常具有高能的砂岩的反射和低能的页岩的分布变化特征 当从页岩向下到砂岩层序分层时 能量半衰时将大于50 当从砂岩向下到页岩层序分层时 能量半衰时将小于50 能量半衰时中的横向变化图可以帮助整个地层解释 能量半衰时也能对振幅异常描述由帮助 例如 亮点和暗点与油气含量有关 当这些异常在分析时窗内改变了能量的分布时 你可以看到能量半衰时中的变化 对于可以被检测出来的在中心的能量分布的时移 时窗必须包括最前或尾部的数据体作为异常振幅的参考 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 4 能量半衰时斜率能量半衰时斜率所计算的是当所累计的能量是总能量的一半时所需时间的能量曲线的斜率 能量半衰时斜率的用途与能量半衰时相似 然而 能量半衰时斜率是更敏感的显示工具 当层中的能量一致时 它的值很容易归零 当能量向下增加时 它的值为正值 当能量向下减少时 它的值为负值 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 5 正采样点数与负采样点数的比率在分析时窗内对于每一道正采样数到负采样数的比率是由正采样数除以负采样数得到的 在所给时窗内 正采样点数与负采样点数比率的变化 与地层的变化相联系的 因此可用于分析地层厚度变化 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 正负样数比 RatioofPositivetoNegativeSamples 由于岩性变化 断裂或岩层含有流体 常引起同相轴的分叉或合并而造成正负采样数的变化 因此正负样数比可以一定程度上指示岩性尖灭或岩层含流体边界 6 波峰数 NumberofPeaks 波峰数计算的是分析时窗内的正波峰数 这个结果总是整数 因为波峰在这里被认为是任意相对的最大值 它主要用于相邻层理间的集中部分很明显而不是其它方面 对最简单的频率属性 它对分层是敏感的 它们通常在过零频率或平均瞬时频率中是发现不了的 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 7 波谷数 NumberofTroughs 波谷数计算时窗内负波谷数 这个结果总是整数 因为波谷在这里被认为是任意相对的负最小值 波谷数属性与波峰数属性是相同的 虽然 对波峰数的说明也可以用于波谷数 实际上 它们的不同也是很明显的 这取决于在分析时窗里的地震子波和反射系数两方面因素 因此 波谷数属性与波峰数属性相配合使用是更可取的 可以用地震层位的计算与这两个属性一起用 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 古高地 分水岭 5 相关统计类PAL提供了6种相关统计属性 用于定量描述道与道之间的相似性 这类属性主要用于帮助识别断层 尖灭 杂乱反射等 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 1 协变系数计算两个相邻道之间标准互相关 值为0时 表示两道完全不相关 值为1 0时表明是相同的道 作为对信噪比的估算值 这个属性图叠到另一张图上 作为在所给范围内相对地震资料品质的预测 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 2 相关时移相邻道的相关时窗的滑动时间 帮助识别倾角的突然变化 如断层关系 不整合 尖灭等 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 3 平均信噪比平均信噪比是在层间计算时窗中多道的中心道平均信噪比 这一属性能在分析时窗内确定数据的质量 如果这个值很高 所用的时窗中地震资料质量比较可靠 这些低信噪比的道之间不相似实际上代表了断层或其它地质特征 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 平均信噪比 AverageSignal to NoiseRatio 可以反映沿层资料品质及可信程度 一般信噪比大于4资料情况较好 可信度较高 引起资料品质差的原因有 1 断裂带 2 油气异常 3 地层岩性变化或产状变化较大 4 野外采集受到影响 4 相关程度仍是相似性的量度 是横向连续性的指示器 它在时窗区内对于确定连续界面很有利 相关程度计算的是与本道相关系数小于0 5的距离 距离越大 说明相似性越好 高值代表非常相似 低值代表干扰数据 下图X1 O和X2为中心道和相关值到达0 5时的距离 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 5 相关分量这一属性是计算三个相关分量 P1 P2和P3 第一个主要分量P1是线性相关量 标准值1 0表示相邻道的相似 低值表示不连续性或不相干性的程度 这一属性对描述地震的不连续性是非常有用的 例如 断层和不整合 第二个主要分量P2是对剩余特征的第二次描述 第三个主要分量P3是对剩余特征的第三次描述 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 6 K L信号复杂度用于量化三个主分量的差异 可看作信号的相似性 计算公式 P1 P3 P1 P2 这个属性是由三个相关组成的 通常对所描述的结果的特征接近相关P1 三常用地震波属性的地球物理意义及计算 四地震属性的提取方式 地震属性的提取方法 1 从地震数据体中提取时间 振幅等信息 2 从频谱中提取 3 从相关函数中提取 4 从复地震道技术中提取 5 用分形方法提取 6 用小波变换方法提取 7 用道积分 波阻抗方法提取 四地震属性的提取方式 四地震属性的提取方式 地震属性的获取方式 1 基于剖面的属性 2 基于同相轴的地震属性 3 基于数据体的属性 4 数据体属性和同相轴属性相结合 四地震属性的提取方式 四地震属性的提取方式 多道属性提取可用的8种道模式 复习题 1什么是地震属性 2地震属性的分类方法 任举一种 3RMS的计算4弧长属性的计算5复地震道的构成6地震属性的提取方式7地震属性的获取方式 五地震属性分析流程 地震属性研究储层特征的基础是地震与测井数据之间存在一定的内在关系 利用测井资料解释储层物性参数 并建立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 并推到井间和无井区 基本流程 六地震属性的优化 在进行储层预测时 通常引入与储层预测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地列举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的信息 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 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 地震属性优化就是分析地震属性间的相关性 找出反映储层本质特征的 相互之间独立的地震属性 目的是以地震属性为载体 从地震资料中提取隐藏的信息 并把这些信息转换成与岩性 物性或油藏参数相关的 可以为地质解释或油藏工程直接服务的信息 由于地震属性与所预测对象之间的关系复杂 不同工区和不同储层对所预测对象敏感的地震属性不完全相同 即使在同一工区 同一储层 预测对象不同 对应的敏感地震属性也有差异 甚至一些属性可能还起着干扰作用 为此必须在众多的地震属性中优选那些有用的属性 六地震属性的优化 六地震属性的优化 地震资料可提取的地震特征参数达几十个 要直接用这几十个参数进行预测是不可行的 因为特征空间的维数太大会增加预测的计算量 同时由于这些参数有些是相关的 存在信息冗余度 这样给问题的分析和计算带来困难 甚至带来所谓的维数灾难 解决的办法可选取尽可能多的 可能有用的特征 然后根据需要进行特征约简 因而在进行预测之前要进行样本空间压缩 经压缩后可用较少的变量代替原来较多的变量 而又能基本上包含原来变量的信息 在样本空间压缩的过程中 必须保证 1 去相关性 2 保持能量的不变性 3 保熵性 4 能量的重新分配和集中 即在变换域中尽量使能量集中在少数几个变换系数上 六地震属性的优化 地震属性优化的基本程序 根据研究区隐蔽油气藏的地质特征 建立地震地质模型 结合模型理论分析与先验知识对地震属性进行初选 井旁道或连井剖面地震属性计算 并利用交绘图等方法 了解所提取属性的总体异常特征分布规律 对与储层特征或含油气性有明显对应关系的属性进行必要的预处理 形成初选地震属性集 运用先进的数学方法 结合实钻资料 进一步分析地震属性与储层特征或含油气性的对应关系 对初选地震属性集进行优选 达到最优特征组合 六地震属性的优化 地震属性参数优化方法可分为地震属性降维映射与地震属性选择两大类方法 地震属性降维映射中新地震属性是从大量原有地震属性出发 经过对原有属性的某种变换而构造的 这种经过构造得到的属性可能其物理意义不明显 地震属性选择是从原有的地震属性的集合中选取那些特别合适的 对特定地区 特定地层 敏感的属性 六地震属性的优化 1 地震属性降维映射K L变换 Karhumen loeve变换 通常也被称为霍特林 Hotelling 变换 是与Fourier变换 Walsh变换等相似的变换 K一L变换是众多正交变换方法的一种 它是一种基于目标统计特性的最佳正交变换 称其为最佳变换是由于它具有重要的优良特性 使变换后产生的新的分量正交或不相关 以部分新的分量表示原矢量均方差最小 使变换矢量更趋确定 能量更趋集中 这使得它在特征选取 数据压缩等方面都有极为重要的应用 当这种方法应用在地震的属性优化方面时 主要是剔除相关属性 降低多解性 构建新的属性集合 设N维随机矢量X X x1 x2 xn 相关阵R E xx 协方差矩阵Cx E X一EX X一EX K一L变换对应的向量是由样本的协方差矩阵所对应的特征向量U组成 即 称Y为X的K一L变换 得到的Y y1 y2 yn 是原来N个数据X x1 x2 xn 的线性组合 然后再从 y1 y2 yn 中选出K个数据来组成一个子集来描述被处理对象的特征 称为Y的K一L展开 用K一L变换对较大的特征数据进行维数压缩 显然不是简单地从原来数据中删去一部分特征数据 而是进行线性变换 将其变成新的较小的 互不相关的特征数据yi 它们都是原来所有数据xi的线性组合 较好的反映出原来对象的特征 K L变换的实现步骤 求取向量X的协方差矩阵Cx的特征值 1 2 n 求取协方差矩阵Cx的特征向量 A1 A2 An 将A1 A2 An归一化 由归一化的向量A1 A2 An 可构成归一化的正交矩阵A A A1 A2 An 由Y AX实现对信号X的K一L变换 如果希望对X做数据压缩 那么可以对X的变换Y做压缩 即可舍去Y y 1 y 2 y n 中的一部分分量 用矩阵表示为 X为给定向量 A为变换矩阵 由向量X推算而来 其元素由X的协方差矩阵构成 计算过后的向量集里面所有的单个向量都没有联系 并且是原始集合的xi i 1 2 n 线性组合 我们称Y为X的K L变换 相反称X为Y的K L展开 设原始属性向量为X xi t i 1 2 n 此处地震道xi t 为X的行向量 如下 K L变换步骤 求取给定地震属性特征向量X的协方差矩阵 其中 mx为行向量均值 求Cx的特征值 1 2 n 及其特征向量a1 a2 an 归一化 将特征值 1 2 n 按照从大到小重新排列 1 2 n 使得特征向量a1 a2 an对应特征值也重新排列 特征向量a1 a2 an归一化 构建正交向量归一化A a1 a2 an 从公式Y ATX得到Y Y1 Y2 Yn T根据重排后的特征值 之间差值大小 选择前m个特征值所对应的特征 根据重排后的特征值 1 2 n之间差值大小 选择前m个特征值所对应的特征向量来重新构建向量A 记为A a1 a2 am 压缩Y Y1 Y2 Yn T变成得到k L变换之后的地震属性特征向量 KL变换后最有实际意义的特点 1 变换后的N维随机向量的各个 yi 互不相关 相互独立 利用这个性质可使得相干性强的地震波参数有效的集中在前几个主分量上 随机性较强而能量弱的落在后面一些主分量上 2 矩阵正交变换后迹不变 即 对角线上 特征值之和不变 说明能量不变 3 如果用前面M个主分量重建X 则重建后的X与丫的误差为 由于特征值是递减的 后面的特征值愈来愈小 因而在最小均方差意义上 K一L变换是最优的变换 六地震属性的优化 2 地震属性选择这类方法在实际工作中被普遍采用 最简单的地震属性选择方法是根据专家的知识挑选那些对储层预测最有影响的属性 另一种则是用数学的方法进行筛选比较 找出带有最多储层信息的属性 a 专家优化一般来说 专家对熟悉的地区带有最多储层信息的地震属性是比较了解的 可凭经验进行地震属性的选择 有时专家能提供出几组较优的属性 但哪一种最佳难下结论 这时可通过计算误机率 模式识别法 或预测误差 函数逼近法 比较确定 b 自动优化由于所解的问题与地震属性关系复杂 难于凭经验直观地选取 需要进行地震属性优选 衡量 最优 的标准就是使误识率或预测误差最小 常用的方法有相关分析法 属性比较法 顺序渐进法 顺序后退法 遗传算法等等 六地震属性的优化 地震属性与储层参数相关系数矩阵 地震属性与储层物性关系的建立 六地震属性的优化 储层参数预测 单属性预测A f x 多属性预测A f x y z 无论采用哪种方法 都需要建立地震属性与储层参数的关系 这种关系不一定是明确的解析式 六地震属性的优化 单属性预测储层参数的数学方法这种方法的基本思路是 提取与储层参数相关的地震属性 经过优选 分析 选择其中一种与储层参数关系最密切的属性 而后再建立两者之间的解析关系 2 多地震属性与储层参数建立关系一种地震属性反映的是地震波形的某些特性 并非全部特征 而某一种储层参数的变化 也可能导致地震很多方面特征的变化 因此 仅用波形的一种特征变化预测某一储层参数变化显然有可能不精确 六地震属性的优化 方法是 首先通过钻井 测井资料或岩芯的分析化验资料 计算工区内所有井目的层的储层物性参数平均值 再提取与目的层有关的地震反射波的多种地震属性 抽取井旁地震属性值 选择与所求取的储层参数关系密切的地震属性 采用某种方法建立两者的统计关系 目前常用的方法有 线性回归 多项式拟合 神经网络法 协克里金法等 即可以用一种地震属性与一种储层参数建立统计关系 也可以用多种地震属性与一种储层参数建立统计关系 六地震属性的优化 波阻抗与泥质含量 孔隙度与渗透率 孔隙度与饱和度 七地震属性分析中需要注意的问题 1 地震资料的评价分析 采集 处理因素 要考虑希望解释的地质目标的特征 有哪些地质因素可能影响到地震数据 2 储层的地质 地球物理特征分析 3 正确理解地震属性的物理意义及其所反映的地质信息 4 地震属性的提取 用小时窗内数值的绝对值平均或均方根值表示振幅的大小 只有时窗恰为二分之一周期的整数倍时才可行 一般很难做到 七地震属性分析中需要注意的问题 5 井点处地震属性的采样 由于地震资料中存在噪声 需要对地震属性进行平滑处理以消除噪声影响 但平滑过度有可能使本无相关性的两类数据出现相关性 6 交汇图的分析 交绘图分析是进行地震属性分析关键步骤 在交汇图要注意分析奇异点产生的原因 此外 需要记住 实验关系的相关系数具有不确定性 7 地震属性与储层物性的相关性 较抽象的地震属性与储层物性的相关性 很难说是有物理意义的还是一个巧合 当井数较少时 则所求的任何相关性中的不确定性是主要的 当井数多 则相关性的可靠性增大 8 使用地震属性预测储层参数时 要注意分析统计数据的来源及其分辨率 八几种典型属性原理及应用 1亮点技术方法原理亮点技术是70年代初期提出的HCI一碳氢检测或烃类检测 它是利用反射波振幅检测油气的第一项取得成效的技术 所谓亮点 狭义地说是指在地震反射剖面上 由于地下油气藏的存在引起的地震反射波振幅相对增强的 点 因为在剖面图底片上这组强反射透明得发白 在剖面图上是黑的 而与其上下左右的反射相比 显得更明亮 故称之为亮点 通常由于含气砂岩中地震波速度明显降低 使气顶反射系数异常高 这样就在含气砂岩顶面产生特别强的反射波 形成 亮点 含气砂岩地质与地震亮点模型剖面 思考题 1地震记录是怎样形成的 2反射系数公式 3波阻抗公式 界面的反射系数对反射波振幅有直接的影响 其大小决定于界面两侧的波阻抗差 即决定于界面两侧的速度V和密度 而速度和密度又与岩石的孔隙度及孔隙中流体性质有着密切的关系 这种关系可由Wyllie方程给出 八几种典型属性原理及应用 时间平均方程 也称Wyllie方程 给出了岩石中的波速V与孔隙度 以及孔隙中流体波速Vf 岩石基质波速Vm之间的关系 1 八几种典型属性原理及应用 结论 1 岩石孔隙中含有流体时 将使岩石的波速降低 其原因是地震波在流体中的传播速度比在岩石基质中的速度要小 2 岩石孔隙中含油特别是含气时 岩石的波速将明显降低 3 岩石的孔隙度增加 波速降低 八几种典型属性原理及应用 砂 页岩及油 气 水的物性简表 砂岩含气与否对砂岩 页岩界面的反射系数影响很大 油气界面 气水界面也会产生强反射 气与顶界围岩之间的强反射更明显 且可能产生极性反转 油与水之间的速度 密度差异不大 油水界面的反射振幅较弱 这些结论就是亮点技术的理论基础 八几种典型属性原理及应用 用于亮点解释的资料 相对振幅保持剖面 亮点标志和亮点资料的解释 1 振幅异常 亮点 产生亮点的原因前面已经提及 含油砂岩特别是含气砂岩在地震剖面上将以亮点形式出现 图4 2 1含气 油 水地质模型及其地震响应 八几种典型属性原理及应用 页岩和含油 气 水砂岩的物性简表 八几种典型属性原理及应用 2 极性反转含气砂岩顶面反射系数一般是负值 上覆页岩与含水砂岩接触面 气一水界面和含气砂岩与下伏岩层界面的反射系数为正值 这样就形成含气砂岩顶面的反射波极性 与其下面各界面的反射波极性 特别是两侧含水砂岩须面的反射波极性相反 即反射波的相位相差180度 八几种典型属性原理及应用 圆圈内1 25s的强反射层突然中断 并发生极性反转 这种极性反转的现象正好发生在含气砂岩的边界 表现为含气层反射的彼峰对应于邻近含水层反射的波谷 3 水平反射同相轴的出现 平点 砂岩储集层中的油 气 水在重力的作用下 使气一水或气一油之间的流体接触面保持水平 当含气砂岩厚度足够大时 在含气砂岩的底面将产生较强的水平反射 这种特征称为平点 图所示的剖面上 在大约1 9s的拱形反射顶点的下面 产生来自流体接触面 时间约2 0s 的水平反射 即为平点显示 八几种典型属性原理及应用 4 速度下拉在含气层 含水层 含油层以下均见有明显的同向轴下拉现象 其原因是 地震波通过含气 含水 含油砂岩时 传播速度明显降低 造成通过流体砂岩时所需要的时间增大 使其下各反射层同向轴均产生下拉现象 实际的地层介质中 含油与含水时速度 密度差异并不大 因此地层介质中含油时不像含气那样出现亮点 平点 速度下拉效应示意图 八几种典型属性原理及应用 5 吸收衰减1振幅衰减由于含气砂岩比含水砂岩具有较大的吸收系数 地震波在通过含气砂岩时 振幅由于强烈的吸收作用而发生显著的衰减 因而使通过含气砂岩从它下面的界面反射回来的反射波振幅比两边通过含水砂岩或含油砂岩的反射波振幅要小 2频率下降含气砂岩对地震波高频成分的吸收比较强烈 使得从下面界面上来的通过含气砂岩比两边通过含水砂岩或含油砂岩的频率要低 这种现象在普通地震剖面上难以识别 通常结合频谱分析来识别 八几种典型属性原理及应用 6 波的干涉和绕射含气砂岩 含油砂岩与含水砂岩的厚度均向两侧变薄至尖灭 因而 在含气或含油砂岩与含水砂岩边缘界面将发生干涉 形成干涉带 并在其边缘产生绕射波 八几种典型属性原理及应用 上述几种标志中行之有效的还是振幅标志 但是必须注意并不是所有亮点都是油气层的反映 也不是所有油气层都有亮点 因此 综合利用上述各种标志 分析和区别真假亮点 并结合其他地震技术的应用 才能提高烃类解释的可靠性 八几种典型属性原理及应用 复习题 P165 1为什么要进行属性优化 2属性优化有哪些方法 3地震属性降维的常用方法是什么 4亮点 5时间平均方程的