Stratimagic波形地震相分析在礁灘儲層預測中的應(yīng)用

帥慶偉（廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州510760）

賀振華，文曉濤（成都理工大學信息工程學院，四川 成都610059）

李 銳（廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州510760）

Stratimagic波形地震相分析在礁灘儲層預測中的應(yīng)用

帥慶偉（廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州510760）

賀振華，文曉濤（成都理工大學信息工程學院，四川 成都610059）

李 銳（廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州510760）

在鉆井資料較少的情況下，應(yīng)用波阻抗反演以及常規(guī)地震屬性預測儲層時，存在較強的多解性。沉積地層物性參數(shù)的變化又總是反映在地震道波形形狀的變化上?；诓ㄐ蔚牡卣鹣喾治黾夹g(shù)忠實于地震信息本身，可以克服上述缺陷，是研究沉積相和儲層預測的重要手段之一。利用Stratimagic軟件基于波形的地震相分析技術(shù)對SYB地區(qū)長興組的沉積相和礁灘儲層的分布進行了研究，取得了較好效果。

Stratimagic波形地震相；礁灘儲層；SYB地區(qū)

碳酸鹽巖礁和灘是石油和天然氣的理想儲集場所，它們主要是由生物構(gòu)筑而成的一種特殊碳酸鹽巖構(gòu)造體，又是碳酸鹽沉積中主要的含油氣沉積類型，有著廣闊的含油氣潛力。但是，由于礁灘地層非均質(zhì)性強，物性差異小，地震資料品質(zhì)往往較差，多解性強，識別預測難度較大，屬于勘探難度較大的隱蔽油氣藏［1］。目前多采用波阻抗反演以及常規(guī)地震屬性等儲層預測方法，常規(guī)地震屬性存在一定的缺陷，往往丟失了兩個基本信息：①不清楚地震信號的總體變化；②不清楚這種變化的分布規(guī)律。因此很難給出井位處地震信號變化的可靠評估，也就很難進行可靠的信息外推?；诓ㄐ蔚牡卣鹣喾治黾夹g(shù)可以很好地解決上述問題，它綜合利用了地震波的頻率、相位、速度、能量等各種信息，通過自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對層段內(nèi)的地震道反射波形進行分類，并與測井曲線對比，得出與地質(zhì)相對應(yīng)的地震相圖，從而更準確地探求地震資料的地質(zhì)解釋［2，3］。以SYB地區(qū)長興組碳酸鹽巖礁灘儲層為例，應(yīng)用Stratimagic波形地震相分析技術(shù)，進行了沉積相帶的劃分和礁灘儲層分布范圍的圈定，為目標鉆探提供有利的地質(zhì)依據(jù)。

1 基本原理

地震相這一名詞來源于沉積相，它是地下地質(zhì)體的一個綜合反映，可以理解為“沉積相在地震信息上表現(xiàn)的總和”，正如Sheriff（1982）所說“地震相是由沉積環(huán)境（如海相或陸相）所形成的地震特征”［4］。通常情況下，不同的沉積相對應(yīng)于不同的地震相，這就是利用地震相進行沉積相研究和儲層預測的理論基礎(chǔ)。

由于地震信號各種參數(shù)的變化都會反映到地震道形狀的變化上，也就是說地震波形能反映地下地質(zhì)體的特征。據(jù)此原理，Stratimagic軟件的地震相分析技術(shù)首先根據(jù)已知信息，應(yīng)用自組織的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對目標時窗內(nèi)的地震波形進行分類、學習、記憶和分析，借助無監(jiān)督學習過程建立模型道，這些模型道代表了可從幾毫秒到幾百毫秒之間變化的地震層段內(nèi)地震道形狀的變化。然后根據(jù)類比相似原理對全工區(qū)的地震道進行分類，建立地震相圖。借助地震相圖，在實際應(yīng)用中能快速掌握地震信號的總體變化及其分布規(guī)律，并且在地震相圖的建立過程中無需井數(shù)據(jù)的參與。最后根據(jù)地質(zhì)、測井資料對相應(yīng)的地震相作出合理準確的地質(zhì)解釋，并向未鉆探地區(qū)外推，從而指導勘探開發(fā)［5］。工作流程如圖1所示。

圖1 地震相分析流程圖

2 參數(shù)選擇

利用Stratimagic軟件進行地震相分析時，對地震相劃分結(jié)果起重要作用的有3個參數(shù)：選擇目的層段的時窗大小、波形分類數(shù)和迭代次數(shù)。參數(shù)的正確選取是獲得最佳地震相平面圖的關(guān)鍵。

2.1 選取時窗

在做地震相分析之前，首先要了解研究區(qū)的目的層段，且要具備該層段內(nèi)主要層位的解釋數(shù)據(jù)，通過參考層位的沿層屬性切片來確定異常體的分布范圍，才能更好地選取目的層段時窗的大小。目的層段時窗的選取，主要有2種類型：第1種是具有特定地質(zhì)意義的非等厚時窗，主要有4種組合方式（圖2（a））：方式1是以上界面向下偏移和下界面向上偏移作為參考界面；方式2是以相鄰的上下界面本身作為參考界面；方式3是以上界面向上偏移和下界面向下偏移作為參考界面；方式4是以上下界面均向下偏移作為參考界面。第2種是不具有特定地質(zhì)意義的等厚時窗，也有4種組合方式（圖2（b））：方式1是以參考層向上和向下偏移作為參考界面；方式2是以參考層向上偏移和參考層作為參考界面；方式3是以參考層向下偏移和參考層作為參考界面；方式4是以參考層向下偏移量不同的兩個界面作為參考界面。

對于等厚時窗層段的選取最好是大于半個相位，并且最好要小于150ms［6］。也有人認為最佳時窗是半個相位到兩個波長之間。太大的層段會包含太多的模型，期間可能包含多個相序，計算的結(jié)果將無法解釋，這樣就給解釋帶來很大的困難，物理意義也不明確，也增加了不少計算量，使得解釋人員的效率降低。若時窗層段太薄，則不能真實地反映相變引起的波形變化。對于非等厚時窗的選擇，一般選取主要目的層段的頂?shù)捉缑娼r窗。

圖2 時窗選取方式示意圖

2.2 確定分類數(shù)和迭代次數(shù)

創(chuàng)建模型道與地震相的分類數(shù)密切相關(guān)，采用多少分類數(shù)就會產(chǎn)生多少個模型道。通常情況下，較為理想的分類數(shù)是不容易確定的，而分類數(shù)的選取將對地震相分析的結(jié)果產(chǎn)生直接的影響。解釋人員在具體解釋過程中，要對研究區(qū)塊有比較深入的了解，經(jīng)過多次試驗及分析對比后才能初步確定較好的分類數(shù)。粗略且實用的估計方法是：① 把所要研究的層段時窗厚度除以6作為第1次計算的分類數(shù)；② 把上次分類數(shù)的50%作為第2次計算的分類數(shù)；③ 把第1次計算分類數(shù)的150%作為第3次計算的分類數(shù)。經(jīng)過3次試驗后基本就能確定所需分類數(shù)［7］。

分類數(shù)確定后，通過幾次迭代，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會逐次生成模型道，直到最終模型道與地震記錄系統(tǒng)誤差達到最小。此過程中需要有足夠的迭代次數(shù)，在實際應(yīng)用中10～20次迭代就已經(jīng)能確保較好的分類結(jié)果，但是為了取得更好的最終解釋效果，最好選用20～40次迭代。

3 應(yīng)用實例及效果分析

3.1 沉積相帶劃分

針對SYB地區(qū)礁灘儲層的分布特點和沉積特征，選取長興組整個層段作為目的層段。利用Stratimagic的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對目的層段的地震信號進行波形分類，選擇了七種不同的顏色表示模型道的波形類別，并劃分出地震相分布圖（圖3）。從地震相平面圖可以看出，圖中相帶分界較清楚，主要可劃分為開闊臺地相、臺地邊緣礁灘相、碳酸鹽巖斜坡相和陸棚相四個相帶。開闊臺地對應(yīng)的波形為對稱的弱振幅；礁灘相對應(yīng)的波形為不對稱的弱振幅；斜坡對應(yīng)的波形為不對稱的中振幅；陸棚對應(yīng)的波形為對稱的強振幅。

結(jié)合地震剖面（圖4）也可以看出，開闊臺地相帶頂部為中弱反射，內(nèi)部為兩套中強振幅亞平行反射地震相；臺地邊緣礁灘相帶為低頻－中低振幅－中連續(xù)的雜亂反射地震相；臺地邊緣斜坡相帶頂部為弱振幅反射，內(nèi)部為相對較連續(xù)的強振幅斜交型前積反射且橫向上有加厚現(xiàn)象；陸棚相帶為中低頻中振幅亞平行反射地震相。說明基于波形的地震相分析技術(shù)在碳酸鹽巖礁灘儲層沉積相相帶劃分的應(yīng)用中是行之有效的，而且能夠大大提高解釋人員的工作效率。

圖3 長興組模型道和地震相圖

圖4 沿長興組底拉平地震剖面圖

3.2 生物礁灘的識別

針對SYB地區(qū)長興組生物礁灘識別的特殊性，選取長興組底至其上55ms作為目的層段，進行了基于波形的地震相分析、基于主成分分析（PCA）的地震“體劃相”分析和部分常規(guī)地震屬性分析。

根據(jù)基于波形的地震相分析結(jié)果（圖5）和地震“體劃相”分析的地層切片圖（圖6）可以看出生物礁和鮞粒灘的分布界線較清楚，初步圈定了臺緣礁和臺內(nèi)灘的分布范圍。結(jié)合長興組的波阻抗反演結(jié)果（圖7）和道積分屬性（圖8），在平面上礁灘的界線也很明顯，分布范圍與前述基本相同。工區(qū)內(nèi)完鉆的探井資料也證實，長興組橫向上分布生物礁和鮞粒灘兩套儲層，縱向上分布有上、中、下三套儲層，且中、上部儲層較發(fā)育。中儲層主要為鮞粒灘儲層，規(guī)模較大；上儲層主要為生物礁儲層，形成時間稍晚。說明Stratimagic基于波形的地震相分析技術(shù)在生物礁灘識別方面也是比較可靠的。

4 結(jié) 語

該區(qū)基于波形的地震相分析結(jié)果表明，Stratimagic波形地震相分析技術(shù)是一種有效地將地質(zhì)知識應(yīng)用于地震解釋中的工具，在無需井資料的情況下提供了一種快速從三維地震數(shù)據(jù)中獲得地質(zhì)信息的能力，且在針對復雜的碳酸鹽巖生物礁灘儲層的沉積相研究和儲層預測方面也是行之有效的。

圖5 長興底向上55ms波形分類圖

圖6 主成分分析體劃相地層切片

圖7 長興組波阻抗反演平面圖

圖8 長興組道積分屬性平面展布

［1］熊忠.碳酸鹽巖礁灘相地層地震特征波動方程模擬研究［D］.成都：成都理工大學，2008.

［2］于紅楓，王英民，李雪.Stratimagic波形地震相分析在層序地層巖性分析中的應(yīng)用［J］.煤田地質(zhì)與勘探，2006，34（1）：64～66.

［3］謝繼容.Stratimagic地震相分析技術(shù)在公山廟區(qū)塊油氣勘探中的應(yīng)用［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2001，24（3）：22～27.

［4］徐懷大，王世風，陳開遠.地震地層學解釋基礎(chǔ)［M］.武漢：中國地質(zhì)大學出版社，1990.

［5］唐大海，謝繼容.Stratimagic地震相分析技術(shù)在川中GSM油氣勘探中的應(yīng)用［J］.四川地質(zhì)學報，2004，24（3）：185～189.

［6］張繼娟，劉建新，高建虎，等.地震相分析在準噶爾盆地中部區(qū)塊的應(yīng)用［J］.西北油氣勘探，2005，17（2）：54～57.

［7］仲偉軍，關(guān)鍵，劉珂，等.地震相分析技術(shù)在沙門子鼻隆巖性預測中的應(yīng)用［J］.新疆地質(zhì)，2006，24（3）：331～334.

P631.44

A

1000－9752（2010）05－0251－04

2010－05－03

帥慶偉（1984－），男，2006年長江大學畢業(yè)，碩士，助理工程師，現(xiàn)從事地震勘探綜合解釋研究工作。

［編輯］ 龍 舟