GeoMountain多波解釋軟件研發(fā)與應(yīng)用

摘 要

摘要：由于缺乏較為完善的多波解釋軟件，使得多波解釋工作難以順利開展。因此研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多波解釋軟件為三分量地震資料解釋提供實(shí)用工具，為多波技術(shù)提供研究平臺，填補(bǔ)
摘要：由于缺乏較為完善的多波解釋軟件，使得多波解釋工作難以順利開展。因此研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多波解釋軟件為三分量地震資料解釋提供實(shí)用工具，為多波技術(shù)提供研究平臺，填補(bǔ)國內(nèi)多波軟件空白十分必要。在參照引進(jìn)的商業(yè)軟件系統(tǒng)和自身探索多波解釋方法、技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究了多波合成記錄、層位標(biāo)定、層位聯(lián)合對比與匹配，基于PP波和PS波反射系數(shù)近似公式的AVO線性聯(lián)合反演等關(guān)鍵技術(shù)，以及滿足山地地震資料逆斷層解釋需要的交互方法。以此為基礎(chǔ)，開發(fā)了一套二維三分量解釋軟件，能完成二維三分量地震資料解釋和多波聯(lián)合反演。應(yīng)用該軟件完成了四川盆廣安地區(qū)二維三分量地震資料解釋，并進(jìn)行了目標(biāo)氣層的多波聯(lián)合反演，解釋了含氣范圍，取得明顯的效果。
關(guān)鍵詞：GeoMountain軟件系統(tǒng)；地震波；多分量；AVO反演；計(jì)算機(jī)程序；應(yīng)用；四川盆地廣安地區(qū)
多波多分量勘探正在國內(nèi)外開展研究與應(yīng)用，川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司先后組織開展了二維、三維多波采集、多波處理與多波解釋生產(chǎn)與研究，并且研發(fā)了GeoMountain采集系統(tǒng)軟件。在多波解釋工作中，從國外引進(jìn)了少量軟件，但不能形成多波解釋的生產(chǎn)規(guī)模，使用期限也受到了很大限制，并且，自身特有的多分量聯(lián)合解釋技術(shù)、多波聯(lián)合反演技術(shù)不能有效應(yīng)用。因此，啟動(dòng)了多波多分量解釋系統(tǒng)GmMCI的自主研發(fā)。經(jīng)過兩年多的努力，完成了二維多分量解釋系統(tǒng)。該多波解釋系統(tǒng)作為公司GeoMountain綜合解釋系統(tǒng)的一部分，與其無縫結(jié)合，在Windows和Linux系統(tǒng)上均能運(yùn)行。GmMCI除具備多波解釋必需的多波層位標(biāo)定功能、PP波與PS波的層位匹配功能外，還包含一些特有的多波聯(lián)合解釋技術(shù)，能有效地完成整套二維多分量資料的解釋工作。在對四川盆地廣安地區(qū)二維三分量資料解釋中取得了明顯效果，實(shí)際資料解釋效果與商業(yè)軟件相當(dāng)，但自主研發(fā)的解釋軟件系統(tǒng)更穩(wěn)定，對山地多波解釋的適應(yīng)性更好，為我國首家推出的多波解釋軟件系統(tǒng)。
1 GmMCI多波解釋模塊
多波解釋系統(tǒng)GmMCI是GeoMountain解釋系統(tǒng)的一部分，作為GeoMountain解釋系統(tǒng)平臺的一個(gè)插件安裝在GeoMountain解釋系統(tǒng)上，與常規(guī)縱波解釋無縫結(jié)合，為解釋人員提供了良好的二維多波交互解釋功能。GmMCI包含了多波解釋的數(shù)據(jù)管理模塊、可視化模塊、交互解釋模塊、層位標(biāo)定模塊、層位對比匹配模塊、斷層解釋模塊、AVO建模模塊、AVO解釋模塊、二維井震建模模塊、多波聯(lián)合反演模塊。其中多波解釋的層位標(biāo)定模塊已融合到常規(guī)縱波井解釋模塊GmLog中。
GmMCI數(shù)據(jù)管理模塊。它具有自身與GeoMountain解釋系統(tǒng)平臺之間數(shù)據(jù)的交換功能，GmMCI能使用系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)，也能將自身數(shù)據(jù)與系統(tǒng)平臺分享。用戶在多波解釋中能方便地調(diào)用所需的各種地震、測井?dāng)?shù)據(jù)。
GmMCI數(shù)據(jù)可視化模塊。除支持常規(guī)地震資料解釋，對縱波地震數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行多種顯示外，更重要的功能是支持多波地震剖面的聯(lián)合解釋，是人機(jī)交互操作、多分量聯(lián)合解釋的主要界面。
GmMCI交互解釋模塊。能將多個(gè)分量在屏幕上同時(shí)顯示，并提供聯(lián)動(dòng)解釋工具，將多分量數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系有機(jī)地組織起來，方便解釋人員對多個(gè)分量的剖面進(jìn)行特征分析，波組追蹤，斷層和層位的同步解釋。
GmLog層位標(biāo)定模塊。它是多波解釋的核心模塊之一。能使用井曲線合成記錄和利用VSP資料完成PP波、PS波、SS波的層位標(biāo)定[1]。
GmMCI層位對比匹配模塊。將PP波與PS波剖面的層位和斷層一一對應(yīng)起來，對層位進(jìn)行匹配，對構(gòu)造形態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一，并能用PP波與PS波層位關(guān)系導(dǎo)出層間縱、橫波速度比[2～3]。
GmMCI斷層解釋模塊。直接支持?jǐn)鄬拥刭|(zhì)概念，不再需要將斷層當(dāng)作層位進(jìn)行解釋，不需將斷層上下盤分成兩個(gè)單獨(dú)的層位進(jìn)行解釋，方便解釋員在更高一級的邏輯層面上進(jìn)行地震地質(zhì)解釋。
GmMCI AVO建模模塊?？墒褂镁€合成理論AVO道集，支持疊前反演參數(shù)建模，支持解釋人員進(jìn)行AVO分析。
GmMCI AVO解釋模塊?？芍苯訌腜P波和PS波疊前AVO道集拾取AVO曲線，進(jìn)行AVO解釋分析，能為聯(lián)合反演模塊提供AVO數(shù)據(jù)。
GmMCI二維井震建模模塊。具有利用測井、地震層位建立網(wǎng)格化地質(zhì)模型，為反演提供參數(shù)建模資料的功能。
GmMCI多波聯(lián)合反演模塊。利用PP波和PS波反射系數(shù)的Fatti近似公式進(jìn)行AVO線性反演，得到縱波、橫波的阻抗變化率參數(shù)，是一種定量的AVO屬性，為儲層解釋提供更精確的彈性參數(shù)[4～6]。
2 GmMCI測試
軟件測試是軟件生命周期中一個(gè)非常關(guān)鍵的內(nèi)容，是軟件產(chǎn)品質(zhì)量的保證手段。因此，在GmMCI系統(tǒng)研制開發(fā)過程中，測試工作貫穿始終。此外，為了全面測試軟件的性能和系統(tǒng)的穩(wěn)定性、容錯(cuò)性，還對GmMCI系統(tǒng)進(jìn)行了單元測試、模塊測試、系統(tǒng)測試。測試資料為廣安地區(qū)陸上三分量二維地震數(shù)據(jù)。同時(shí)，為更好地了解各模塊的使用效果，特別是為了驗(yàn)證某些特殊模塊的應(yīng)用能力，還根據(jù)彈性波波動(dòng)方程制作了二維理論模型記錄進(jìn)行精確測試。測試內(nèi)容主要包括源代碼編寫的規(guī)范性、模塊的容鍇勝、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、界面的交互性和友好性、模塊的應(yīng)用效果及文檔的完備性等。測試表明，GmMCI插件系統(tǒng)的各子模塊在應(yīng)用效果上均達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，且具有良好的穩(wěn)定性、界面的交互性、友好性及多用戶功能性，符合軟件工程規(guī)范。
3 GmMCI解釋效果
多波解釋首當(dāng)其沖的問題便是轉(zhuǎn)換波的地質(zhì)層位標(biāo)定。它是多分量解釋最為關(guān)鍵的一環(huán)，也是國內(nèi)外公認(rèn)的一個(gè)難點(diǎn)。圖1是利用GeoMountain解釋工程師軟件在縱波地質(zhì)層位標(biāo)定的基礎(chǔ)上對GA2井進(jìn)行轉(zhuǎn)換波合成記錄地質(zhì)層位的標(biāo)定結(jié)果。
 

在井旁標(biāo)定層位后，就可以展開整個(gè)剖面的對比工作，這與常規(guī)解釋相同。層位解釋完成后，需要做多波解釋的特殊解釋工作——層位匹配。由于縱波、橫波在同一地層介質(zhì)中的傳播速度不同，因此同一反射在時(shí)間剖面上縱波和轉(zhuǎn)換波的時(shí)間有很大差異，為了更好對縱波、轉(zhuǎn)換波進(jìn)行聯(lián)合地質(zhì)目標(biāo)體解釋，須對縱波橫波進(jìn)行層位匹配。層位匹配是對縱、橫波地震響應(yīng)較為系統(tǒng)的一個(gè)認(rèn)識過程。圖2是縱波、轉(zhuǎn)換波層位匹配前后的時(shí)間剖面，可以看出，經(jīng)匹配后縱波、轉(zhuǎn)換波層位得以一一對應(yīng)。
 

根據(jù)同一地層，縱波、橫波旅行時(shí)的差異，在層位匹配后可以得地層的平均縱、橫波速度比。由圖3可見，砂巖地層速度比大于泥巖速度比，清晰地分辨了砂泥層。
 

通過匹配的PP波和PS波剖面就得到了目的層段的PP波和PS波旅行時(shí)的對應(yīng)關(guān)系，這是進(jìn)行多波聯(lián)合反演的重要基礎(chǔ)。完成多波層位匹配方可進(jìn)行多波聯(lián)合反演。多波聯(lián)合反演采用目的層位的PP波和PS波AVO效應(yīng)來求取目的層位的彈性參數(shù)信息。因此首先拾取出目的層的AVO曲線(圖4)。為了將AVO曲線轉(zhuǎn)換為AVA曲線，利用PP波和PS波速度譜建立PP波和PS波的速度場，對速度比進(jìn)行估計(jì)。經(jīng)AVO正演方法對地震數(shù)據(jù)能量進(jìn)行調(diào)整，最后由目的層頂界面PP波和PS波的AVO曲線反演了蓋層與儲層的縱波和橫波的阻抗變化率(圖5)。綜合工區(qū)井資料、地質(zhì)資料進(jìn)行分析，再由橫向上的阻抗變化率圖可見，在CDP2890附近特征明顯變化，左邊的阻抗變化率低于右邊的，但提高變化率較為明顯反映了目標(biāo)儲層的含氣范圍，為此套儲層的開發(fā)提供了依據(jù)。
 

4 結(jié)論與認(rèn)識
多分量地震勘探利用PP波、PS波等聯(lián)合研究地下地質(zhì)情況，是目前正在發(fā)展的一種新技術(shù)。多波勘探的采集、處理已得到了較大發(fā)展，并應(yīng)用于一些僅僅使用常規(guī)縱波不好解決的地質(zhì)問題。因此研發(fā)有效的多波解釋技術(shù)十分必要，也很迫切。但多波解釋又是一個(gè)跨學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域的前沿性綜合課題，許多與此密切相關(guān)的新技術(shù)、新方法還有待研究、完善和發(fā)展。GeoMountain平臺中的GmMCI子系統(tǒng)的研制成功及其在廣安2D3C工區(qū)的有效應(yīng)用，僅僅是中國在陸上多波多分量地震勘探技術(shù)研究領(lǐng)域中向前邁出的可喜一步，其功能還須不斷完善、充實(shí)和擴(kuò)展，以促進(jìn)多波勘探的更廣泛應(yīng)用。
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(本文作者：符志國 黃東山 李忠 陶正喜 何光明 川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司技術(shù)發(fā)展中心)