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(xué)信息工程學(xué)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(yù)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(xué)信息工程學(xué)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(yù)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(yù)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(jìn)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(yù)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(yù)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(jìn)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(jìn)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(zhǔn)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(jìn)行了沉積相帶的劃分和礁灘儲層分布范圍的圈定，為目標(biāo)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(jìn)行沉積相研究和儲層預(yù)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(biāo)時窗內(nèi)的地震波形進(jìn)行分類、學(xué)習(xí)、記憶和分析，借助無監(jiān)督學(xué)習(xí)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(jìn)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?dāng)?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(zhǔn)確的地質(zhì)解釋，并向未鉆探地區(qū)外推，從而指導(dǎo)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(jìn)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(rèn)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(fù)雜的碳酸鹽巖生物礁灘儲層的沉積相研究和儲層預(yù)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(xué)，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(fēng)，陳開遠(yuǎn).地震地層學(xué)解釋基礎(chǔ)［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)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(xué)報，2004，24（3）：185～189.

［6］張繼娟，劉建新，高建虎，等.地震相分析在準(zhǔn)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.

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A

1000－9752（2010）05－0251－04

2010－05－03

帥慶偉（1984－），男，2006年長江大學(xué)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