施尚明， 王 杰， 段彥清

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318；

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基于RGB多地震屬性融合的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

施尚明1， 王 杰1， 段彥清2

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318；

2.大慶油田井下作業(yè)分公司， 黑龍江 大慶 163511)

為提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精確度，提取研究區(qū)目的層沙一段多種相關(guān)地震屬性，并優(yōu)選均方根振幅、有效帶寬及能量半衰時(shí)三種屬性作為儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的敏感屬性，利用RGB多地震屬性融合技術(shù)對(duì)研究區(qū)所發(fā)育的砂質(zhì)碎屑流儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，多屬性融合技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)砂質(zhì)碎屑流儲(chǔ)層分布范圍的準(zhǔn)確識(shí)別與精細(xì)刻畫(huà)，對(duì)于尋找隱蔽性巖性油氣藏具有借鑒意義。

地震屬性； RGB多屬性融合； 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)； 砂質(zhì)碎屑流

地震屬性是指地震數(shù)據(jù)體中能夠反映地震波幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及統(tǒng)計(jì)特性的特征參數(shù)[1-3]。它是地震數(shù)據(jù)體內(nèi)的各種地球物理信息的綜合反映，在地下巖層內(nèi)部的巖性、物性以及含烴性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)地層的地震屬性也會(huì)隨之發(fā)生變化[4]。隨著地球物理學(xué)理論研究的不斷深入以及各種地震解釋軟件的不斷推出，越來(lái)越多的地震屬性被提取出來(lái)，在地質(zhì)研究中得到了廣泛應(yīng)用。地震屬性分析已成為構(gòu)造解釋、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、沉積微相研究的重要技術(shù)手段之一[5]。

地震屬性類型較多，傳統(tǒng)的單一地震屬性信息量少，只能反映儲(chǔ)層某一方面的性質(zhì)，且解釋存在多解性，研究結(jié)果可靠程度較低，多屬性聯(lián)合解釋又極大地增加了工作量，而且很難得到統(tǒng)一的解釋結(jié)果[5-6]。而多屬性融合技術(shù)在一定程度上可降低地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的不確定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層分布特征的精細(xì)刻畫(huà)。為此，筆者采用RGB多地震屬性融合技術(shù)，對(duì)研究區(qū)發(fā)育的砂質(zhì)碎屑流儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1 RGB地震屬性融合技術(shù)原理

此次研究采用RGB地震屬性融合技術(shù)，它能將三種不同類型的屬性進(jìn)行融合最終產(chǎn)生新影像。RGB屬性融合基于三基色(Red, Green, Blue)原理，顏色空間是一個(gè)三維坐標(biāo)系統(tǒng)，三個(gè)坐標(biāo)軸分別代表紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種顏色，而坐標(biāo)值的大小表示相應(yīng)顏色的亮度，每種顏色取值范圍為0～255，共有256種。通過(guò)改變單一顏色的強(qiáng)度值，可以產(chǎn)生不同的顏色值，而在RGB顏色空間，R、G、B三種顏色相互耦合，因此，通過(guò)改變?nèi)≈岛茈y產(chǎn)生符合人們感知習(xí)慣的圖像。而通過(guò)RGB-IHS變換進(jìn)行屬性融合就能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題，它能夠?qū)GB顏色空間的影像映射到IHS色彩空間進(jìn)行融合，最終產(chǎn)生新的影像[7-9]。多屬性融合處理后的圖像與處理前相比，圖像顏色從256色提高到了256*256*256=1 600萬(wàn)色。因此，屬性融合技術(shù)與單一屬性相比，可極大地提高地震相的識(shí)別能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震相的精細(xì)分類，減少解釋工作量的同時(shí)也確保解釋結(jié)果的可靠性，降低多解性，具有更為細(xì)膩的儲(chǔ)層刻畫(huà)能力。

2 地震屬性優(yōu)選與分析

2.1 地震屬性提取與優(yōu)選

經(jīng)鉆探證實(shí)，研究區(qū)下第三系沙河街組一段(Es1)是主要的含油層段，也是此次研究的目的層。沙一段可細(xì)分為沙一上段和沙一下段兩個(gè)亞段，油層主要分布在沙一上段。研究區(qū)目的層沙一段上部的塊狀砂巖屬于深水重力流沉積，具有典型的砂質(zhì)碎屑流沉積特征。砂質(zhì)碎屑流儲(chǔ)層的地震剖面具有明顯不同于圍巖的地震響應(yīng)特征，在地震數(shù)據(jù)方面，則表現(xiàn)為振幅、頻率、吸收衰減等屬性的差異。

文中以沙一段頂面為上界，沿層向下開(kāi)取90 ms時(shí)窗提取了20余種不同性質(zhì)的地震屬性。地震屬性與地層信息之間是一種非線性的復(fù)雜對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同的地震屬性可以反應(yīng)相近的地質(zhì)信息。因此，為了保證各地震屬性之間的相對(duì)獨(dú)立性，必須分析地震屬性參數(shù)之間的相關(guān)性，也就是在眾多的地震屬性中進(jìn)行篩選，優(yōu)選出能夠反映儲(chǔ)層特征的敏感屬性[10]。筆者針對(duì)地震屬性之間的相關(guān)性進(jìn)行計(jì)算與分析，最終從中優(yōu)選了均方根振幅、有效帶寬、能量半衰時(shí)三種屬性作為此次儲(chǔ)層預(yù)測(cè)所選用的敏感屬性。

2.2 地震屬性分析

2.2.1 均方根振幅

由于均方根振幅是對(duì)時(shí)窗內(nèi)振幅平方平均值的開(kāi)方，因此，它對(duì)特別大的振幅非常敏感，適用于地層巖性相變分析、火成巖識(shí)別等[11]。

在不同巖性中聲波速度存在較大差異，即在研究區(qū)沙一段深度附近，砂巖聲波速度較泥巖大。波速大小的差異反映在地震剖面上，則表現(xiàn)為振幅強(qiáng)弱的變化。一般地，強(qiáng)振幅指示水動(dòng)力較強(qiáng)、動(dòng)蕩的沉積環(huán)境，代表砂巖沉積區(qū)；弱振幅指示水動(dòng)力較弱、穩(wěn)定的沉積環(huán)境，代表泥巖沉積區(qū)。根據(jù)這種關(guān)系預(yù)測(cè)，油氣層表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅特征。因此，利用均方根振幅屬性可以定性識(shí)別砂泥巖沉積區(qū)，從而對(duì)儲(chǔ)層分布范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)。

研究區(qū)沙一段均方根振幅屬性如圖1所示。從圖1可以看出，研究區(qū)的中西部均方根振幅呈現(xiàn)中等—強(qiáng)的特征，該區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)層發(fā)育；研究區(qū)的東部為振幅低值區(qū)，儲(chǔ)層不發(fā)育，貧砂井基本分布在該區(qū)內(nèi)。但在振幅屬性圖上，很難將外扇濁流沉積與中扇砂質(zhì)碎屑流儲(chǔ)層進(jìn)行區(qū)分?？梢?jiàn)，均方根振幅屬性在研究區(qū)內(nèi)能夠有效識(shí)別東部的深湖沉積區(qū)，但是無(wú)法明確砂質(zhì)碎屑流儲(chǔ)層的展布范圍。

圖1 研究區(qū)沙一段均方根振幅屬性

Fig. 1 RMS amplitude attribute figure of Es1 in study area

2.2.2 有效帶寬屬性

有效帶寬屬性是由數(shù)據(jù)體零延時(shí)的自相關(guān)函數(shù)值除以采樣周期與道兩邊所有自相關(guān)函數(shù)值總和的乘積表示的，有效帶寬被看作是定量化的相似數(shù)據(jù)體[12]。砂質(zhì)碎屑流主要發(fā)育在重力流扇中水道交錯(cuò)疊置的區(qū)域，與扇體的其他區(qū)域相比，其沉積物組合較為復(fù)雜，故對(duì)應(yīng)的帶寬值較高。低帶寬值則指示三角洲前緣的席狀砂以及外扇濁流等穩(wěn)定沉積。

研究區(qū)沙一段有效帶寬屬性如圖2所示。從圖2可以看出，研究區(qū)的中部是砂質(zhì)碎屑流發(fā)育區(qū)域，砂體呈多期疊置，對(duì)應(yīng)的帶寬值高；研究區(qū)的東部是深湖沉積，一般來(lái)說(shuō)，深湖環(huán)境比較安靜，沉積非常穩(wěn)定，對(duì)應(yīng)的帶寬值低，但是，在該區(qū)內(nèi)卻表現(xiàn)為高值。經(jīng)分析認(rèn)為，在古地理時(shí)期，該區(qū)域?yàn)樯詈h(huán)境，但湖域面積很小，水體中的懸浮組分以濁流的形式被搬運(yùn)到湖域的中心甚至更遠(yuǎn)的地方接受沉積，在深湖區(qū)域形成薄層粉砂與大套泥巖交互沉積。該區(qū)雖然富含泥質(zhì)，但其內(nèi)部垂向的巖性韻律變化卻非常復(fù)雜，這一點(diǎn)在測(cè)井曲線上也得到了證實(shí)。由此看來(lái)，通過(guò)有效帶寬屬性可以很好地識(shí)別研究區(qū)扇中砂質(zhì)碎屑流沉積區(qū)，但無(wú)法將其與深湖環(huán)境區(qū)分開(kāi)來(lái)。

圖2 研究區(qū)沙一段有效帶寬屬性

Fig. 2 Effective bandwidth attribute figure of Es1 in study area

2.2.3 能量半衰時(shí)屬性

能量半衰時(shí)是對(duì)反射波通過(guò)地層后能量衰減程度的一種度量，常用來(lái)預(yù)測(cè)沉積相帶、巖性、物性的變化[13]。一般地區(qū)的地層韻律是比較穩(wěn)定的，如果有特殊巖相存在，地層沉積韻律就會(huì)變得復(fù)雜。該屬性對(duì)層段內(nèi)的能量變化、地層組合的韻律有較好反映[14]。

研究區(qū)沙一段能量半衰時(shí)屬性如圖3所示。從圖3可以看出，研究區(qū)中部能量半衰時(shí)呈現(xiàn)低值，且橫向上變化較大，對(duì)應(yīng)于扇中砂質(zhì)碎屑流疊置區(qū)。在該區(qū)域內(nèi)砂體發(fā)育，與周圍區(qū)域相比，砂巖含量整體偏高，反射波的能量也普遍偏高，因而在能量半衰時(shí)屬性圖上對(duì)應(yīng)低值區(qū)。由此也可以推測(cè)砂質(zhì)碎屑流展布范圍。

圖3 研究區(qū)沙一段能量半衰時(shí)屬性

Fig. 3 Energy half decay attribute figure of Es1 in study area

綜上所述，單一屬性只能刻畫(huà)儲(chǔ)層某一方面的特征，并不能從整體上反映儲(chǔ)層特征。它所包含的信息量少，解釋結(jié)果存在多解性，對(duì)儲(chǔ)層特征的刻畫(huà)能力有限。只有將多種敏感屬性有機(jī)地融合在一起，才能準(zhǔn)確地反映出目標(biāo)儲(chǔ)層范圍。

3 多屬性融合的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

3.1 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

采用RGB屬性融合技術(shù)融合均方根振幅屬性、有效帶寬屬性、能量半衰時(shí)屬性，對(duì)研究區(qū)發(fā)育的砂質(zhì)碎屑流儲(chǔ)層的分布特征進(jìn)行精細(xì)刻畫(huà)。

圖4為RGB屬性融合圖。從圖4中容易看出，在西南部有三條粉紅色的條帶，分析認(rèn)為是三角洲前緣沉積物在觸發(fā)機(jī)制的作用下，沿斜坡向下發(fā)生滑塌，侵蝕下伏地層而形成的固定補(bǔ)給水道，水道兩側(cè)深藍(lán)色的區(qū)域指示穩(wěn)定的三角洲前緣席狀砂沉積。黑色實(shí)線是研究區(qū)發(fā)育的重力流扇體的邊界。重力流扇體內(nèi)部包括中扇砂質(zhì)碎屑流沉積和外扇濁流沉積兩個(gè)部分。利用融合屬性圖，可以清晰地刻畫(huà)出中扇砂質(zhì)碎屑流與外扇濁流穩(wěn)定沉積的界限。與單一屬性相比，融合屬性對(duì)儲(chǔ)層特征具有更加精細(xì)的刻畫(huà)能力，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的結(jié)果更加可靠。

圖4 多屬性融合儲(chǔ)層刻畫(huà)

Fig. 4 Multiple attribute fusion reservoir characterization

3.2 結(jié)果驗(yàn)證

為了檢驗(yàn)屬性融合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性，利用原始地震剖面進(jìn)行驗(yàn)證。圖5為研究區(qū)順物源方向地震剖面。從圖5可以看出，在研究區(qū)中扇部位呈楔形發(fā)散狀，其內(nèi)部呈現(xiàn)短軸反射特征，與周圍區(qū)分明顯，表明地震剖面與屬性融合圖具有高度的一致性，從而驗(yàn)證了屬性融合儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的可靠性。

圖5 順物源方向地震剖面

4 結(jié)束語(yǔ)

提取研究區(qū)沙一段不同地震屬性，與儲(chǔ)層特征之間進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算與分析，優(yōu)選出均方根振幅、有效帶寬及能量半衰時(shí)三種敏感屬性，并利用RGB多屬性融合技術(shù)進(jìn)行屬性融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)研究區(qū)砂質(zhì)碎屑流儲(chǔ)層分布范圍的準(zhǔn)確識(shí)別與精細(xì)刻畫(huà)。地震屬性融合技術(shù)可以避免單一屬性解釋結(jié)果的多解性，對(duì)于尋找隱蔽性巖性油氣藏具有一定的借鑒意義。

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(編校 荀海鑫)

Reservoir prediction based on RGB multiple seismic attributes fusion

ShiShangming1,WangJie1,DuanYanqing2

(1.School of Geosciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China;2.Downhole Operation Branch, Daqing Oilfield, Daqing 163511, China)

This paper is motivated by a need for improving the accuracy of reservoir prediction. The study entails extracting a variety of related seismic attributes for target layer Es1 in the study area; optimizing three kinds of attributes such as RMS amplitude, effective bandwidth, and energy half-time decay as sensitive attributes for reservoir prediction; and predicting the development of sandy debris flow reservoir in the study area using RGB multiple seismic attributes fusion technology. The results show that the multiple attribute fusion technology with a proven ability to realize the accurate identification and fine description of sandy debris flow reservoir distribution in the study area is of

ignificance for searching for subtle lithologic oil and gas reservoirs.

seismic attribute; RGB multi-attribute fusion; reservoir prediction; sandy debris flow

2016-06-13

施尚明(1956-)，男，遼寧省鐵嶺人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向：油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)和地?zé)豳Y源勘探開(kāi)發(fā)，E-mail:ssm@nepu.edu.cn。

10.3969/j.issn.2095-7262.2016.05.007

P631.4

2095-7262(2016)05-0502-04

A