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地震属性精讲


地震属性精讲
什么是地震属性?地震属性指的是那些由叠前或叠后地震数据,经过数学变换而导出的有关地 震波的几何形态、运动学特征和统计特征,其中没有任何其它类型数据的介入。长时间以来, 我们使用地震属性进行地震解释。自 60 年代起,利用薄层调谐厚度的概念,进行薄层解释。 70 年代以来,使用了反射波振幅变化特征——亮点、暗点、平点,对含气砂岩储集体进行预 测。80 年代,

出现了 AVO 分析技术,改进了含气砂岩和岩石孔隙中的饱和液成分的预测;给 出了岩石柏松比对比度增大的标志,以鉴别岩性和岩石孔隙度。在这个期间,地震属性多半是 基于振幅测量的瞬时属性。 70 年代后期到 80 年代,地震地层学解释迅速发展,广泛应用。通过分析地震反射特征,确定 地震相类型并作岩相转换,这是地震地层学分析的基本方法。瞬时振幅和瞬时频率被用于岩性 解释,瞬时相位被用于检测地层的接触关系。 90 年代以来,由于储层描述和 3D 数据体解释的需要,地震属性技术急剧发展。利用地震属性 技术进行储层不均匀性描述。一般是利用测井资料解释储层物性参数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,并推算到井间或无井区。这项工作被称为地震引导 测井储层物性估计,用以制作岩石物性剖面。因此,地震属性技术在储层预测、储层特征参数 描述、储层动态监视等方面的应用,已成为石油工业注意的焦点。 3D 地震数据能形成 3D 的地震属性体,如倾角、方位、相干体和方差体等,所解决的问题是 地下空间范围的问题;高速发展的计算机技术(硬件)和计算技术(软件),大大地提高了测 量地震波的几何学、运动学、动力学和统计学的能力,使得地震属性的提取简便、快捷;人机 交互工作站的使用和强大的功能,使得解释人员能正确选用地震属性,合理地解释地质现象; 物探、地质和油藏技术人员的结合,赋予地震属性更加有效的地质意义,尤其是对储层的研究 开辟了一个新的途径。这些都是地震属性技术能够快速发展的重要因素。 地震属性技术在我国的发展,起步于 80 年代中后期。主要的是应用于油藏描述技术研究。发 展了一套应用于储层空间分布预测、储集体轮廓描述及储层物性参数分布预测的方法和软件。 90 年代初,这一技术广泛地应用于储层研究项目。在推广使用的过程中,忽略了对方法的地 质地球物理基础的了解和研究,对算法的选择也缺乏针对性,方法的地质效果不甚理想。近年 来,在国外大量使用这一技术,进行储层特征参数描述,解决了许多油田开发中的地质问题。 总结国内外使用的经验和滥用的误区,正确应用于真 3D 地震解释、储层特征参数描述和四维 地震数据分析,因此,地震属性技术有着巨大的应用前景和潜力。 地震属性技术 地震属性技术就是提取、存储、检验、分析、确认、评估地震属性以及将地震属性转换为储层 特征的一套方法。这种技术能从地震数据中提取其他方法无法提取的信息。这些信息极大地帮 助了解释人员对地质现象的正确认识,特别是对储层特征的认识,从而增加了地震方法的应用

价值。 地震属性分类 据报导,现已研究了数百种地震属性。但实际上用于地震解释的只有 50 多种,根据地震属性 的定义,地震属性可分几何学的、运动学的、动力学的和统计学的几大类。 Taner 等人(1995 年)将地震属性分为两类。一类为几何属性,另一类为物理属性。几何属性 通常与地震反射面的几何形态有关。例如反射面的倾角、方位、曲率等。物理属性通常与波的 运动学和动力学有联系。它又可分为 8 个小类,即振幅、波形、频率、衰减、相关性、速度、 AVO 及其各种比率。统计属性主要是由地震属性派生出来的,它的提取和分析是在地震解释 的过程中完成的。 Brow(1996 年)将地震属性分为 4 种基本类型,即时间、振幅、频率和衰减属性。时间属性 提供与构造有关的信息,振幅属性提供与地层和储层有关的信息,频率属性也是提供与储层有 关的信息,而衰减属性可能提供与渗透率有关的信息。Brow 强调叠前和叠后的分类,随着地 震资料处理技术的进步和越来越多的地震解释处理,多数地震属性是从叠后的地震资料提取, 少数属性是从叠前的地震资料提取,如速度、AVO 等属性。今后对叠前资料的提取将越来越 多,这是因为地震资料的处理能力迅速加强。 Chen 等(1997 年)主张按不同的解释目标分类。对于描述储层,按其特征分为亮点与暗点、 不整合圈闭断块脊、含油气异常、薄储层、地层不连续性、灰岩与碎屑岩储层的差异、构造不 连续性、岩性尖灭等 8 类属性。对于波的运动学和动力学特征,可分为振幅、波形、频率衰 减、相位、相关、能量、比率等 8 类属性。Chen 又根据属性的提取办法分为瞬时属性、单道 和多道分时窗属性,它们都是基于地震同相轴的属性。在 3D 的情况下可以生成属性体。

可用的属性越多,解释员选择的机会就越多,同时问题就越复杂。属性分类的目的是便于解释 人员根据解释目标在众多的属性中选择合适且有效的属性,并且能正确地使用这些属性。 Landmark,Geoquest,GRIstation 等都已开发了属性选择的软件包,解释员可在波的运动学和 动力学的基础上,根据储层特征来选择所需要的属性。 地震属性提取及物理意义 随着数学、信息科学等领域新知识的引入,从地震数据中提取的地震属性越来越丰富,可以提 取有关时间、振幅、频率、吸收衰减等方面的地震属性多达上百种,并且新的地震属性还在不 断从地震数据中提取出来,如分维属性和小波变换属性就是近几年才出现的。

) 地震属性拾取的方法有:瞬时属性拾取、单道时窗属性拾取和多道时窗属性拾取。

地震属性剖面 地震属性剖面,通常指的是经过特别处理的三解剖面或者速度剖面或者声阻抗剖面。瞬时属性 是根据复地震道分析在地震波到达位置上抬取的属性。 [1]由瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率 可以导出许多其它的瞬时地震属性,如瞬时实振幅,瞬时平方振幅,瞬时相位,瞬时相位的余 弦,瞬时实振幅与瞬时相位的余弦的乘积,瞬时频率,振幅加权瞬时频率,能量加权瞬时频 率,瞬时频率的斜率,反射强度,以分贝表示的反射强度,反射强度的中值滤波能量,反射强 度的变化率,视极性等等。 地震速度或波阻抗剖面,在地震解释中通常指地震转换得到的波阻抗属性剖面。经井资料标定 后,可以作为可靠的速度或波阻抗使用,研究其空间分布,做出地质解释。地震转换波阻抗剖 面或数据体也可用来求取波阻抗属性,用于地震属性分析。沿解释层位,可求取瞬时波阻抗属 性,沿滑动时窗可求取瞬时波阻抗平均值属性。用速度或波阻抗属性研究岩性横向变化。物理 意义清楚,地质解释可靠。 X 时差属性 , F 与瞬时速度属性类似的是旅行时差,是一种时窗属性。在当前地震技术条件下,可以准确测量 的参数是地震旅行时参数。因此,作储层参数转换时,使用储层段地震旅行时差是合适的。它 是储层段单位厚度地震垂直旅行时,量纲采用[us/m],为速度的倒数,也称为声波时差。 波场特征属性 (1)主特征参数(SMC) 由信号分析理论可知,复合信号在时频参数域中的分辨率是最高的,因此在时频参数域中提取 的表征信号整体特征的主参数要比只在时间域或频率域中提取时精度高。“时须—时空域主参 数分析法”包括时颇—时空域地震波场主特征参数(SMC)和地震波场积分谱主特征参数 (SISMC)。主要有主能量、主振幅、主频率、群延迟及主相位等。 SMC 和 SISMC 参数剖面具有以下特点: ①主特征参数间具有非制约性; 可以单独研究某个主特征参数而不受其它两个主参数的影响。 ②与地震反射波的时空坐标具有严格的一致性; 这就确保了隐式地质体经 SMC 和 SISMC 剖面显式化后的时空位置与常规剖面的一致性。 ③对地质异常的高敏感性; ④定量性。 (2)自相关特征分析 .

自相关函数是地震记录特征的反映,是地震记录重复性的标志。当地震记录为一随机的脉冲记 录时,自相关函数为一单位脉冲。地震记录的自相关特征反映了记录的整个特点,是一组有代 表性的定量属性。 对自相关函数可以选取以下特征属性: 主极值振幅:表示记录段信号能量。 极小值振幅:表示地震子波波形特点及脉冲延续时间。若极小值振幅低,则表示子波为一相位 个数少的短脉冲,而当极小值振幅高时,则表示为一个多相位、延续时间长的脉冲。 主极值面积:指的是自相关函数主极值半周期所包含的面积,它与地震脉冲能量分布有关。当 地震+脉冲相位个数少、延续时间短,能量集中于头部,则主极值面积大,包含的能量强;相 反,当脉冲是多相位的,且延续时间长,能量分布较分散时,则主极值面积小,包含的能量 弱。 旁极值面积:指的是与本极值相邻的三个正、负旁极值自相关曲线所包含的面积之和,不计自 相关函数幅值符号。这个参数是地震记录分辨率的标志。在脉冲延续时间短,相位个数少的情 况下,旁极值包含的面积小;相反,当脉冲延续时间长,相位个数多时,旁极值包含的面积 大。 (3)功率谱特征分析 谱分析是描述地震记录特征的重要方法,通常用于研究信号的激发和接收条件:评价信号和干 扰的性质;选择滤波参数;用于地质解释。谱分析有两种形式,一是付立叶谱分析,一是功率 谱分析,前者用于确定函数,后者用于随机过程。当用于分析的地震数据是一个均值为零的随 机过程时,功率谱为它的一个统计特征,可以较好地表示反射波特征;当用于分析的地震数据 是一个确定的时间函数时,记录信噪比较高,分析时窗中有稳定的反射波脉冲出现,使用付立 叶谱分析描述反射波特征较为适宜。 功率谱是由地震记录自相关函数的付立叶变换求得。为消除付立叶变换对输入地震记录自相关 函数在分析时窗边界上跳变的影响,在做变换前要使用时窗函数进行平滑。为减少偶然误差, 算法中对选定时窗内的 3~5 道相邻道功率谱分析结果进行平均,然后用于参数拾取。 加权功率谱平均频率 它反映了信号能量按频率分配的特点,高频部分能量强,则平均频率高;高频能量弱、低频部 分能量强,则平均频率低。 占指定百分比 A%的加权功率谱平均频率 Fp 为 G

通常 A 取 25、50、75、90 等。这个参数也是信号能量按频率分布的一个标志。 在某一频带内信号的能量 这个参数可以用来直接测定信号能量按频率的分布。

功率谱极大值频率:指功率谱曲线最大极值对应的频率,反映了信号成分中能量最大的简谐波 频率。 (4)付立叶谱特征 对加时窗函数平滑后的地震数据 f(t)做付立叶变换。通常使用快速算法,输出复变谱的实部 和虚部并计算振幅谱 , 用于付立叶谱特征参数的提取。

振幅谱主频 Fm: 指振幅话极大值对应的频率,反映地震信号简谐成分中振幅最大的简谐分量频率,与信号的视 频率参数相应。 振幅谱极大值指根幅谱主频 Fm 对应的幅值 A(Fm),表示主频简谐分量的振幅大小。 平均中心频率 Fav 把振幅谱曲线包含的面积分成高频和低频面积相等的两部分。分界处的频率 即是平均中心频率。这是一个表示地震信号简谐成分按频率分布特征的参数。若 Fav 比较小, 则表示信号低频成分丰富。 频带宽度 Fb: 反映了波形特点,它与子波延续时间成反比。 频谱一阶矩 M1 和频谱二阶矩 M2: 表示振幅谱分散度。 优势频带宽度 F0;

被定义为振幅谱幅值 A(f)超过指定门坎值 T 的频率范围,作为另一种定义的频带宽度,反 映了地震信号延续时间和分辨率特征。 在固定时窗内计算地震记录过零线次数或零点个数,它将反映地震记录瞬时频率变化与视频相 对应。 三个最大的极大值频率(F1、F2、F3): 付立叶谱特征又称为谱属性。它是在一个长为几十到几百毫秒的时窗内测量的频谱,也是一种 类型的体积属性。频谱中逐渐发生的瞬时变化,特别是高频成分的丢失,是波经过地下介质传 播的结果。频谱中空间变化或快速瞬时变化,可以作为一个体积属性使用。在一个有意义的层 位以上,或者在层位以下的合适的时窗内,提取频谱中的变化。这些变化,可能与岩性或岩石 物性的变化有关。

由岩性横向变化引起的频谱变化有: ①引起子波干涉的薄层层段的调谐效应

②由异常低速层段或厚度变化,引起的时间下弯现象 ③由阻抗的横向变化,如孔隙变化,引起的振幅改变 ④在不规则表面上的地震能量散射,这可能导致静态误差和高频成分损失


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