在澳大利亚吉普斯兰德盆地通过地震属性分析确定天然气

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1、 1 在澳大利亚吉普斯兰德盆地在澳大利亚吉普斯兰德盆地通过地震属性分析通过地震属性分析确定天然气确定天然气烟囱烟囱 HADI NOUROLLAH, JEFF KEETLEY, 3D-GEO Pty Ltd GEOFFREY OBRIEN, DPI Victoria 烟囱是与流体（尤其是天然气）通过岩石裂纹和裂缝传播有关的地震剖面的垂直混杂干扰因素。它们可以作为泥底辟作用、活动天然气渗出、油气运移通道或者油气藏本身的指示（Aminzadeh 等人，2002） 。 烟囱也可以作为油气盖层旁路系统的指示。当盖层存在缺口时，上覆的构造产生裂缝使得油气藏流向较浅地层。这些含有一定程度流体饱和度的带裂纹的

2、岩石结合在一起形成了所谓“烟囱”地震信号特征。 地震属性可以帮助探测这些通道和他们的范围。这样的信息可以让人们更好地理解从一开始产生烃类的石油系统。 属性研究和烟囱探测 地震属性是从地震数据中获取的关于地震的性质。被人们用来更好地理解岩层的物理性质（孔隙度、渗透率、地层厚度等等） 。这些属性可以用来从地震数据中提取定性和定量的特征。模拟研究和对相似地物（如烟囱）是属性定性研究的例子，而油层属性的估计，如孔隙度和渗透率则属于定量研究的课题。 在工业中引入的许多属性对研究这一课题的人们来说都感到迷惑。甚至有经验的地球物理学家们也对它们之间的区别和相似点产生了疑问。 人们大都把地震属性当做是用数学方

3、法从地震数据中获取的。以同样的方式，算术平均值、最小值、最大值、标准偏差也都是利用统计学的方法从原始数学数据中导出。这种类型的信息与原始数据相比仍容易被我们理解。同样地，地震属性相比原始数据来说对我们也更加有用。地震剖面或者地震体可以提供关于浅层地表构造和地层变化的有用信息，然而，如果我们还记得地震数据只是地下地质条件以地震道和波形的形式进行的地球物理学再现的话，我们还要考虑这些波形之间的相互关系。 当我们对地震数据进行解释时，我们按照有最大相关性的波形（或色调）来解释。地震属性试图在地震道之间确定这样的相互关系。比如断裂是反射面的停止。因此如果我们按数学方法计算反射面的连续性，我们就能够得出

4、哪里存在断裂的指示。 一个为人们所熟知的断裂探测器其实是一种测量现象连续性的地震属性，即瞬时相位倾角，或者更加熟知的叫法为“倾角”，三个相邻近的地震道的倾角经计算得出。用一条曲线来拟合相位值，并且随后要计算出中间地震道的倾角。 2 这一倾角的方向，也即倾斜方位角的算术表达式如下： 通过使用这些算式，我们可以通过计算曲线纵轴方向的变化率（dt/dy）和横轴方向的变化率（dt/dx）从本质上测出曲线的倾角。 其他的属性使用更加复杂的数学方法， 不像上述的属性那样简单直接。 然而用户一般不用了解这些数学计算过程的细节， 而只需要理解这一属性是测量什么的以及如何测量的。 理解地震属性的一个有用的方法就

5、是先给它们分组。这样的分组可以在地震微技术软件（SMT）的专业术语中找到： 几何特性可以更好地勾画地下的地震几何形态，如地震道之间的连结处的裂缝。著名的属性如相似性，差异性和层理属于这一组。 瞬时特性，正如名称所暗示的那样，瞬时特性是基于地震道与地震道之间或者样品与样品之间的差异计算得出的。一阶导数或者二阶导数和瞬时频率或者振幅属于这一类。 小波属性来自于瞬时特性的一个特定的子类。根据 Taner (2001) 的看法，它们是在道包络顶点计算得出的瞬时特性，并且与包络的顶点附近的小波傅里叶变换有直接联系。 光谱分析是一种技术，通过它可以获取构成地震剖面频率的范围。地震剖面其实是由不同频率的波段

6、的合成物。其中的某些波段可以更好地吻合地质特征。 用于这一研究的商业软件促进了倾角控制属性的计算。倾角控制相干体是一个计算由明显的地球物理学倾角主导的属性独特、创新的方法。这一思想也就是从相干体内每一个单独的点处计算临近地震道的倾角。基于倾角控制体地震属性在 3D 地震中表现出了较好的连续性并使其可以更加容易地描绘预定的现象。 噪音及其与有用信号的关系是重要的。为了帮助移除噪声区域（这些噪声区域用以另一种方式看来可能已经被确定为烟囱） ， 应对地下烟囱的海底表达方式进行分析。 烟囱很多时候和数据中的冲蚀的和混乱的特征相关联。原因在于产生的气体在存在不同水平的气体饱和度的裂缝之间和裂缝网络群之间

7、扩散（Arntsen 等人，2007） 。这影响了波速度场并使其失真，因为在一个裂缝网络中若仅仅存在气体会影响纵波和横波的速度。此外，如果裂缝和空隙中只存在少量气体，岩石的纵波速度将会降低，导致基于异常低的 Vp/Vs（纵波横波速度比）比率的经济气藏探测发生错误。 在烟囱案例研究中，转换的纵-横波速度更加有用，因为我们不一定要把烟囱的商业化评估作为首要目标，何况，正如之前论述3 的那样，烟囱最有用的地方在于它可以作为一种活动的油气藏系统、气体迁移通道和商业化油气积累迹象存在的证据。 吉普斯兰德盆地 位于澳大利亚东南维多利亚州侏罗纪到第三纪的吉普斯兰德盆地（见图一）是澳大利亚最多产和最成熟的油气

8、区之一。盆地大部分位于近海的浅海区（低于 200m） 。大部近海的油气发现都位于白垩纪晚期到第三纪的拉特罗布层内（IntraLatrobe） 和拉特罗布层顶（Top-Latrobe） 。然而，人们在一些近海沿岸地区发现少量的烃聚集位于白垩纪早期的Strzelecki 构造内。尽管这一构造的底层部分才是油气藏的宿主岩，较年轻的层序却扮演了存在的油气藏部分盖层的角色。 对近海海上吉普斯兰德盆地进行的研究揭示了两个阶段的断裂作用（Power 等人, 2001） 。 第一个阶段导致了最少 30%的地壳引张，并且在吉普斯兰德盆地的地堑系统的形成中扮演了主要角色。 第二阶段，一般很少被人们提起，造成了 5

9、%的地壳扩张。 Power 等人和 OSullivan 等人(2000)报告了 Strzelecki 构造在阿尔布阶到森诺曼阶时期普遍的抬升和侵蚀。这一现象在近海沿岸更加明显，因为重力数据表明沿岸的基岩相对近海的要低。 吉普斯兰德盆地因其陆上和海上活跃烟囱出名。陆上活跃气体渗漏很久以前已经通过现场作业和放射测量成像（见图二）被探测出并很好地成像。因此可以说近海地震数据的混乱特征可能意味着天然气烟囱的存在图一 GO1a和GAP04图 图二 在反射-密度相干体上的断层渗漏和可追踪的地物 4 这一论断是合理的，因为近海盆地和其陆上部分有着相近的地质历史。 本研究试图基于近海烟囱的地震表现来描绘其印迹

10、特征，并把它们和该地区的地质概况联系起来（尽管这一点并没有在本文中详细讨论） 。 吉普斯兰德盆地的烟囱 近海吉普斯兰德盆地相比于维多利亚州的其他盆地，如奥特韦（Otway）盆地，在烃类开采和生产方面来说是相对成熟。然而随着储量萎缩， 人们更多地建议注入二氧化碳。新的勘探技术不仅要确定确定适合开采的区域，而且要选择能够保持住注入的二氧化碳的油藏。因此，通过识别天然气烟囱来清晰地识别发生渗漏的断裂和浅层的天然气所处的位置，这一点对展示烃类俘获和注入二氧化碳保持风险来说很重要。 在过去，位于近海吉普斯兰德盆地的石油工作者们使用大量二维和三维的地震测量技术对整个地区进行了测量。然而传统地震数据处理和解

11、释方法对有效地探测和描绘天然气烟囱来说是不够的。 由于三维地震测量数据庞大，对单一某个地震属性进行处理往往需要一到两天的时间来完成。在此研究中，我们对两个地震相干给予了特别的关注。这两个地震相干体覆盖了近海吉普斯兰德盆地的大部分区域（GA01 和 GAP04 测量区） 。较小的相干体（GAP04 测量区）对用于此盆地的地震属性要进行进一步有效性分析。 我们做出了通用解释来确定研究区域的结构元素。 这样有助于确定有关的构造型式，并从属性结果中得出更好答案。 几何属性用来确定更加微小的断裂，并且通过对这些振幅组的进一步校准，使两个断层组浮现出来了。这两个断层表现出了合理的连续性。然而，一个断层组似

12、乎沿断层面带有一个属性，而另一个断层组则没有表现出这一特征（见图二） 。 如上所述， 烟囱大多与冲蚀地震数据的垂直或接近垂直的趋势有关。 倾角的几何属性和方位角类型描绘出了更多的像断层一样的特征， 而相似和差异属性则可以对由于天然气烟囱而产生的小幅度区块进行更好的测量。 组合的地震相干体可以加入一个中间属性并且用小波属性叠加来增强可视性。我们的目标应该一直是描绘冲蚀的接近垂直的趋势。反射波强度或者包络属性对小块小幅度区域来说就像是强大的荧光笔。 用户可以往神经网络模型中添加大量的属性并且在训练-有效性过程中检查哪些属性与研究区域中的所谓烟囱体有较好的关联。这一方法，尤其是当盲目地使用大量数据集

13、时很耗时间。 约束震分析的一个关键因素是要使海底和和烟囱的地下表现形式相匹配。这样有助于移除噪声区域（这些噪声区域用另一种方式看来可能已经被确定为烟囱） 。 这一做法不5 一定对所有的烟囱来说都是正确的，因为不是所有的烟囱都触及到了海底。但是对于那些已经渗透到这一层位的烟囱而言，海底特征和地球化学“探测器”数据应该与地下属性相符。前者（海底特征）在我们的研究中被用作一种有效的质量控制方法。 反射-强度相干体（见图二）描绘了位于浅层底层的可能的断层渗漏和可见地物。一些现象与渗漏的断层具有有意义的近似性，可以被解释成浅层天然气聚集，而其他现象则看上去像是含水的（尽管要注意不要把这样的现象与坚硬的石

14、灰岩层相混淆） 。 对于任何的属性研究而言深层现象都是一个障碍，这些深层现象会产生噪音并影响得出属性的质量。我们试图通过时变滤波和振幅平衡来尽可能地减弱这些噪音的干扰。完成这一工作以后，我们基于之前做的变量体中值滤波器产生了烟囱相干体。 一个简单的烟囱属性可以被定义为三个相邻的倾角控制属性的中值过滤器：简单的属性= x0,x1,x2的中值。其中 xs为相似性属性的值。这种形式的烟囱属性并不像预期的那样有效， 相似性属性也用相应的变量替换了。 瞬时振幅、相似性、简单烟囱、变动范围和反射强度表明了最高的回归和与烟囱有关的数值，并且它们被加入到人工神经网络（ANN）中。 任何人工神经网络都依赖于一些

15、最初确定的结论和一个验证阶段。 一些相反属性 （烟囱和非烟囱） 的点组被挑选用来创立 ANN 第图三 被通过神经网络分析探测出的烟囱叠加的地震剖面 6 一层。选择烟囱和非烟囱点的标准是基于之前产生的最有意义的属性。这些属性部分使用透明处理技术相互叠加。最可靠的点由解释者甄选出（见图三） 。 应该注意不要对神经网络训练过度。一般地，当训练误差曲线达到平直阶段并且看上去已经稳定时，就要终止训练。对回归结果图的验证可以揭示出哪些属性更可能显示图四 （a）地震瞬间振幅剖面和浅层烟囱特征 （b）有关瞬间振幅相干体的海底水平切片与探测出的烟囱相吻合。 7 出了烟囱。为了节省计算时间，低回归属性可以从训练中

16、抛弃掉，而允许软件可重新运转网络。 对两个相干体 （GA01 及 GAP04） 进行烟囱建模得出了两个不同的结果。 然而， 在两个相干体中， 模型有助于描述微小断层并且可以让人们对电荷漏失的历史有更好的理解。 G01A 在 G01A 相干体中不存在明显的典型烟囱。尽管烟囱模型在探测天然气渗漏和油气渗漏通道方面有帮助。烟囱特征的踪迹在断层内和断层周围，以及这些断层以上的浅层地层有所发现。烟囱的海底特征在这一体积内也进行了研究。尽管在海底存在烟囱的迹象，我们却没能在地震剖面内找到任何与之相匹配的有力证据。在强烈的浅层振幅和泄露的或正泄露气体及/或液体的存在之间也有一个逻辑结构联系。 一些结构类型也存在，包括有相关振幅的宽断层区和较窄和振幅较弱贯穿断层。 我们也可以发现强振幅，以及当圈闭存在时的不整合区。 油/气在构造顶部的泄露更加常见，因为横贯构造顶部的封闭（盖层）比较薄。 断层的不稳定性由于该地区的较大的柱高度也有所增加。 这一效应在近海陆上有很好的记录， 因为拉特罗布 （Latrobe） 泥灰岩部分变薄和断层再活化， 活跃烃泄露在现场