地震属性技术及其应用

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1、地震属性技术及其应用中国地质大学（武汉） 顾汉明1 地震属性技术综述及属性分类 2 地震属性定义、提取算法三瞬属性吸收系数属性相干体属性曲率属性AVO 属性时频属性3 地震属性的有效性分析 4 地震属性的优化方法5 地震属性可视化显示和信息融合技术6 多元地质统计综合储层预测方法提 纲1.1 地震属性技术的发展历程 60年代:直接烃类检测、亮点70年代:瞬时属性或复数道分析80年代:多属性分析90年代:多维属性(如倾角、方位和相干等)分析。地震属性的发展经历了几起几落，目前已逐渐走向成熟。 1 1 地震属性技术综述及属性分类地震属性技术综述及属性分类 1.2 地震属性参数的有效性分析的研究历

2、程与现状（1）20世纪70年代初，提出了“判别分析”来决定在 辨别过程中哪个变量是最有效。（4）目前， 将基于先进的数学原理方法的地震属性的有 效性分析与基于综合数学、地质、测井、地震正演相结合 的地震属性的有效性分析为发展方向。（3）90年代 ，使用线性回归与非线性回归模型进行地 震属性的有效性分析；（2）进入80年代 ，统计学方法、多元判别分析及聚类 分析广泛地应用到地震属性的有效性分析之中；地震属性技术能用于储层预测是由于地震属 性包含了储层物性变化、储层饱和流体成分、含 油气等有关信息。地震属性预测储层最主要的思想就是试图从 大量的丰富的三维数据中的有关岩性和储层物性 信息，并消除数据

3、畸变，然后通过井资料为桥梁 ，沟通地震属性与井间的储层关系，基于模式识 别技术进行储层预测。在储层预测和表征方面，利用地震属性技术 可以预测岩性和有利储集体，描述油藏特征及孔 隙度变化，寻找死油区，甚至于监测流体运动和 进行其它综合研究。用这类技术进行地震解释更 为直观、快捷，但风险也大，需要有丰富的经验 和知识.1.3 地震属性技术与储层预测的关系 地震属性技术是储层预测的重要手段，许多地球 物理公司在新推出的处理解释软件也包含有地震 信息提取内容.所采用的方法比较单一多种属性只是简单地叠合信息综合处理和分析能力低地震属性的优化和精选方法及智能化方面差尤其地震属性与地质物理参数的关联度不十

4、分明确，在预测过程中未考虑地震各类属性对储 层预测的敏感性程度不同。因此，目前地震储层预测存在多解性，可靠 性程度低问题，预测出的最终图件难以进行合理 的地质解释，必须对此潜在的风险有足够的认识 。1.4 目前地震属性技术存在的问题 1.5 地震属性的分类目前还没有一个公认 的地震属性分类，也很难 建立一个完整的地震属性 列表。按定义几何学和地震倾角有关，比如倾角、方位角 及曲率，计算是在网格上的数学运算统计学二次或派生的地震属性，其提取与 分析是在油藏描述过程中完成的运动学/ 动力学振幅、波形、频率、衰减、 相关、速度、AVO、比值Taner等几何属性及物理属性Brown等叠前与叠后时间、振

5、幅、频率及衰减A.R.Brown 将地震属性 分类1.6 地震属性的分类 基于地震动力学和运动学的地震属性分类基于地震储层特征的地震属性分类基于地震储层特征的地震属性分类（续）1.6 地震属性分析的工作流程包括 属性提取、优化、预测 三部份，每 一工作步骤必须与构造解释、岩性解释融合 ，提取、优化、预测三者是相互关联的。常规具体工作流程是： 层位标定 钻井资斜与地震资斜连接 层位追踪闭合 确定分析时窗 提取多种属性 组成多维属性向量 属性优化 确定用于分析属性组合 属性标定 通过井建立属性与油藏特性之 间的关系 对井间油藏特性进行预测一套完整的储层预测系统主要包括四个部分：地震 资料品质评价、

6、属性提取、属性属性优化及储层预测 基 于 地 震 属 性 技 术 储 层 预 测 系 统 属性提取模块 属性优化、精选模块储层预测模块 沿层 位提取模块 沿剖面提取模块 基于正演模拟有 效性分析模块基于搜索算法的 属性优化模块BP网络预测模 块 LVQ预测模块 K 均 值 聚 类 预 测模块1 地震属性技术综述及属性分类 2 地震属性定义、提取算法三瞬属性吸收系数属性相干体属性曲率属性AVO 属性时频属性3 地震属性的有效性分析 4 地震属性的优化方法5 地震属性可视化显示和信息融合技术6 多元地质统计综合储层预测方法提 纲地震属性的概念地震属性是对叠前或叠后地震数据经过数学 变换而导出的有关

7、地震波运动学、动力学和统计 特征参数，它是表征和研究地震数据内部所包含 的时间、振幅、频率、相位以及衰减特性的参数 指标，是反映储层及含油气性的地震信息。地震属性的提取基本思想是将时空域地震记录转换到时频参数域，在 时频参数域中定量地提取可以表征各层反射波波 形特征的地震属性，再转换到时空地震属性域成 图显示，实现时频-时空域地震属性分析。 2 2 地震属性定义及提取算法地震属性定义及提取算法 地震属性的提取基本思想剖面目标时间切 片目标体积目标同相轴目标基于剖面的属性大多数 是传统的属性，如瞬时地震属性 基于地震同相轴的属性目标 是一个解释出的同相轴上或 同相轴附近导出的地震属性地震时间切片

8、属性基于地震体的属性是 由一个3D地震体产生 的一个完整的属性体地震属性的提取地震属性的提取1 地震属性技术综述及属性分类 2 地震属性定义、提取算法三瞬属性吸收系数属性相干体属性曲率属性AVO 属性时频属性3 地震属性的有效性分析 4 地震属性的优化方法5 地震属性可视化显示和信息融合技术6 多元地质统计综合储层预测方法提 纲2.1 瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率提取算法 地震数据体瞬时相位体瞬时频率体1 地震属性技术综述及属性分类 2 地震属性定义、提取算法三瞬属性吸收系数属性相干体属性曲率属性AVO 属性时频属性3 地震属性的有效性分析 4 地震属性的优化方法5 地震属性可视化显示和信息融

9、合技术6 多元地质统计综合储层预测方法提 纲2.2 频谱比法求取吸收系数算法 吸收系数的提取步骤： 频谱分析 确定计算频谱比斜率的频带范围 求e 、b 和在平面 y-b上作出各频率的散点图，利用最 小二乘法拟合直线，求出e 和b，进而求得 。 1 地震属性技术综述及属性分类 2 地震属性定义、提取算法三瞬属性吸收系数属性相干体属性曲率属性AVO 属性时频属性3 地震属性的有效性分析 4 地震属性的优化方法5 地震属性可视化显示和信息融合技术6 多元地质统计综合储层预测方法提 纲2.3 地震相干体提取算法 三维地震数据体反映地下一个规则网格的反 射情况，通过对主测线和联络测线方向计算某一 时间域

10、内波的相似性，可获得三维地震相关图。 当存在断层和地层不连续变化时，在局部一些地 震道上会出现与相邻地震道不同的反射特征，导 致道与道之间相关性方面的极不连续。利用这一 原理，通过对三维数据体的不连续性进行分析， 就可识别构造和断层的分布，使解释人员在解释 之前就能获得研究区域粗略的构造几何形态和断 层分布情况，避免解释的随意性。 （1） 第一代相干体算法最早的第一代相干体主要考虑某一道沿CDP 方向（x）和测线方向(y)与邻道的相关性。首先计算CDP方向（x）的互相关系数其次计算测线方向(y)的互相关系数最后合并CDP方向（x）和测线方向(y) 的相关系 数相干算法示意图相关函数中心道相邻道

11、搜索时窗(底1/2)搜索时窗(顶1/2)相关时窗（2） 第二代相干体算法 首先定义一个椭圆和矩形窗口，在这个窗口 中以分析点为中心，有J道地震数据 其次，采用以下公式计算多道相似系数（3） 第三代相干体算法协方差矩阵协方差矩阵与第一代相干算法的关系协方差矩阵与第二代相干算法的关系通过分析C2算法计算公式，可以得到该算法 与协方差矩阵的特征值关系：相似系数计算的是协方差矩阵全部特征加权求和与全 部特征值之和的比。根据协方差矩阵特征值所对应的 物理意义，大特征值代表的是分析元素空间中的主要 成分，在有效信号占有的地震道中，它反映的是有效 信号；而小特征值代表的是分元素空间中的次要成分 ，通常是噪声

12、干扰。仅保留大特征值，去除小特征值 ，有可能去除噪声干扰，改善相干体计算的分辨率。第三代相干体算法表达式1 地震属性技术综述及属性分类 2 地震属性定义、提取算法三瞬属性吸收系数属性相干体属性曲率属性AVO 属性时频属性3 地震属性的有效性分析 4 地震属性的优化方法5 地震属性可视化显示和信息融合技术6 多元地质统计综合储层预测方法提 纲（1） 曲率属性的数学定义曲线上某一点P, 该点的曲率可以定义为 角度变化d 与对应的 弧长ds 之比。计算公式： 2.5 曲率地震属性的提取算法及其应用（2） 曲率在地震解释中的含义及类型 左图是3D空间中的曲率 示意图，从图中可以看 出曲面上的一点的曲率

13、 有无数个，通常选用极 大曲率，极小曲率，平 均曲率，高斯曲率，倾 向曲率，走向曲率，最 大正曲率，最小负曲率 几个曲率进行研究。1）极大曲率与极小曲率 过层面上某一点的无穷多个正交曲率中存在一条曲线,使得 该曲线的曲率为最大,这个曲率称为极大曲率。垂直于的极大曲 率的曲率称为极小曲率。 2）平均曲率 过层面上某一点的任意两个相互垂直的法曲率的平均值为 一常量,称为平均曲率。 3）高斯曲率高斯曲率是关于弯曲层面的第3个重要属性特征, 定义为极 大曲率与极小曲率的积。 4）倾向曲率在最大倾角方向求取的曲率定义为倾角曲率。该曲率是最 大倾角方向上倾角变化率的量度, 也称为剖面曲率。该曲率既 包含了

14、断层的大小信息,又包含了断层的方位信息。 5） 走向曲率在与倾角垂直的方向,即走向上求取的曲率叫走向曲率。该 曲率有时也称为切面曲率,用于描述层面的切面形态。 、各 种 曲 率 计 算 公 式曲率属性对断层及断层 的几何形态非常有效， 曲率值还能确定断层的 错断方向。正的曲率值 代表上升盘,负的曲率值 代表下降盘。这是由于 对输入的断层面数据进 行了滤波和二次逼近， 使得平滑后的层面会在 断层上造成曲率异常， 使其上升盘呈高正曲率 ，下降盘呈大负曲率， 曲率为零的点是断层面 的中心。（3） 曲率属性来识别构造原理 （4） 曲率属性的计算方法 网格化层面的曲率计算有很多种方法, 其一 般是通过局

15、部窗口中的差分运算或局部曲面拟合来 实现，实际上差分和曲面拟合虽然是从不同的理解 上来设计算法，但他们的结果是相同的。本文对成 图层面采用采用了该33 网格单元作逼近后,计算 就可以简化为一系列简单的算术运算。目前常用的 曲面拟合函数是多项式，设拟合多项式为：对上式求导，并将中心点坐标 代入各导数表达式可得: （5) 消除地震层位拾取误差的空间滤波方法 一个具有滤波器窗A，对于图像 的二维中值滤波器由下式定义: 二维中值滤波器的窗口：（6）阶梯状平面模型试算结果层面的极大曲率与极小曲率层面的平均曲率与高斯曲率(7) 凹凸起伏曲面模型试算结果模型由方程z= sin(xy/10pi)计算得到一曲面

16、，用前面叙 述的各种曲率属性的计算方法对该曲面进行了计算。模型等值线图高斯曲率极大曲率极小曲率最大正曲率最小负曲率(8) 凹凸起伏曲面模型模型四由方程z1=0.1x2y2+0.5x2y-0.5xy2-x2+y2- 20x+20y+xy+1000计算得到一曲面，用前面叙述的各种曲率属性的 计算方法对该曲面进行了计算。 等值线图高斯曲率极大曲率极小曲率最大正曲率最小负曲率1 地震属性技术综述及属性分类 2 地震属性定义、提取算法三瞬属性吸收系数属性相干体属性曲率属性AVO 属性时频属性3 地震属性的有效性分析 4 地震属性的优化方法5 地震属性可视化显示和信息融合技术6 多元地质统计综合储层预测方法提 纲2.6 AVO 属性（1） Aki&Richards近似公式（纵、横波速度）： （