地震属性分析技术ppt课件.pptx

地震属性分析技术.ppt,课程内容,第一讲 地震属性概述 第二讲 地震属性提取与分析第三讲 地震属性优化处理 第四讲 地震属性应用实例第五讲 储层预测结果评价与检验,一、地震属性的发展历程二、地震属性的定义三、地震属性的分类四、地震属性的发展趋势,第一讲 地震属性概述,地震属性分析技术,“地震属性（Seismic attribute）”一词于20世纪70年代开始引入地球物理界。起初，国内在译名上并不完全统一，类似的译名还有地震特征、地震参数、地震标志等等，直到20世纪90年代初才基本统一称为地震属性。,第一讲 地震属性概述,一、地震属性的发展历程,地震属性的发展大致经历了以下3个阶段。第1阶段：20世纪60年代末到70年代末，为起步阶段。该阶段以“亮点”技术为代表，这时的属性研究既没有考虑地震资料的运动学、动力学特征，也没有特定的地质含义，而仅仅是对地震剖面特征的一种定性描述与分析，如利用亮点标志解释气藏。,第一讲 地震属性概述,第2阶段：20世纪70年代末到80年代末，为迅速发展阶段。该阶段以属性定量提取方法大量出现为主要特征。这是地震属性研究蓬勃发展的阶段，地震属性的应用开始走向各个领域，如储层预测、油气分析、物性研究等。这也是地震属性应用较为混乱的阶段，有多达几十种的地震信息被提取出来，但多数方法仅停留在地震波场的几何学、运动学、动力学等特征的研究上，没有对地震属性所代表的地质意义进行分析与解剖。,第一讲 地震属性概述,第3阶段：20世纪90年代以后，基本成熟阶段。这一阶段以多维属性的出现为主要标志。90年代初，以相干、倾角、方位角等为代表的一批多维属性开始出现。这类属性的一个显著特点是能够直观地反映地层的结构性信息，如倾角、方位角反映地层的视倾角/倾向，相干异常指示断裂带、裂缝（孔洞）发育带等。因此，它们的开发与应用，很快得到有关各方的广泛认同。与此同时，属性标定与优化的方法也开始大量涌现，地震属性研究开始向规范化、科学化方向健康发展。,第一讲 地震属性概述,第一讲 地震属性概述,二、地震属性的定义,对地震属性的定义主要有以下几种：1、Western Altlas International公司的Quincy Chen与Steve Sidney所给出的定义：“地震属性是地震资料的几何学、运动学、动力学及统计学特征的一种量度”。这一定义基本属于纯数学定义。,2、Landmark Graphics公司的Arthur E. Barnes对地震属性的定义是：“地震属性是一种描述和量化地震资料的特性，是原始地震资料中所包含全部信息的子集；地震属性的求取是对地震数据进行分解，每一个地震属性都是地震数据的一个子集”。该定义强调了地震属性的提取过程，但未对地震属性在地学中的作用进行阐述。定义中涉及的地震数据分解是一种广义的波场分解，没有统一的计算准则，包罗了所有的地震属性计算方法。,第一讲 地震属性概述,3、从应用地球物理学的角度看，比较合理的定义是：地震属性是地震数据中反映不同地质特征（信息）的分量或子集，是刻画、描述地层结构、岩性以及物性等地质信息的地震特征量。,第一讲 地震属性概述,在众多的地震属性中，有些对特定的油藏环境比较敏感，有些对不易检测的地下界面异常更有利，还有些直接用于烃类检测或油气预测。,目前，大多数学者按照数学、物理学方法对地震属性进行分类（6家）。 1、刘企英将地震属性分为振幅、频率、速度、吸收衰减、波形与时间6大类。 2、 Alistair R. Brown将地震属性分为时间、振幅、频率及衰减4大类。,第一讲 地震属性概述,三、地震属性的分类,第一讲 地震属性概述,3、 20世纪90年代初Taner等人将地震属性分为几何属性和物理属性。几何属性通常与波形及地震层位的几何形态（如倾角，方位，曲率等）有关；物理属性包括运动学和动力学属性，主要有速度、振幅、频率、衰减等。 4、 1996年Brown等人将地震属性分为叠后属性与叠前属性。这种分类方法反映出人们对地震信号保真度和地震解释精度的日益重视。,第一讲 地震属性概述,5、到20世纪90年代末，Quincy Chen与Steve Sidney在上述分类方法的基础上，提出了一种比较完整的分类方法，他们将叠后属性与叠前属性看成属性技术发展的2个阶段，就象叠后偏移成像和叠前偏移成像一样。在这个意义上，将地震属性分为几何学属性、运动学属性、动力学属性和统计学属性4大类。统计学属性大多是采用统计学方法获得的次生属性或导出属性，如相似性、广义主分量（GPC）、边缘平滑（EPS）等。一般没有明确的物理意义，但比其它属性含有更丰富的地质意义。,6、从地震属性应用的角度出发，这些分类并不能反映地震属性在地球物理学或更广泛的地学中所起的作用。按地震属性在油气勘探开发的应用领域进行分类，较容易为属性的应用者所理解，也更具有地球物理学的特征。根据这一思路，曹辉等将地震属性分为下列2大类：,第一讲 地震属性概述,第一讲 地震属性概述,（1）多尺度结构属性：包括相干、倾角、方位角、平行度、连续性、发散度、波度、随机度、曲率和间距等。其中大尺度结构属性用于构造分析；小尺度结构属性用于裂隙（缝）、孔洞分析和地震（沉积）相分析。这类属性的解释大都使用定性分析方法，根据专家知识将属性直接与地层结构特征相联系。,（2）岩性或物性指示属性：这类属性最多，按动力学、统计学和反演等方法提取的属性以及部分按运动学提取的属性都可归入此类，主要有振幅、波阻抗、AVO、频率等及其它们的衍生参数。这类属性多数使用定量或半定量分析方法，例如通过井孔等资料对属性进行标定，建立定量或半定量模式，再以此模式识别岩性或推算物性参数。,第一讲 地震属性概述,综合上述几种分类，我们倾向于如下分类： 1、建立在运动学、动力学基础上的地震属性类型,包括振幅、波形、频率、衰减特性、相位、相关分析、能量、比率等。 2、以油藏特征为基础的地震属性类型,包括表征亮点、暗点、AVO特性、不整合圈闭或断块隆起异常、含油气异常、薄层油藏、地层间断、构造不连续、岩性尖灭、特殊岩性体等的地震属性。,第一讲 地震属性概述,第一讲 地震属性概述,3、不同数据对象的地震属性类型，包括以剖面为基础的属性，如传统的瞬时类属性，或经速度、声阻抗等特殊处理后的剖面；以同相轴为基础的属性，提供了在地质分界面上或分界面之间的地震属性的变化信息，如沿层或层间瞬时属性、单道时窗的沿层或层间属性、多道时窗的沿层或层间属性。以数据体为基础的属性，由三维地震数据体得到的相关类型的属性体具有很大的研究价值，例如可提供地震信号相似性和连续性方面的最佳信息。,第一讲 地震属性概述,四、地震属性的发展趋势,从20世纪60年代的烃类检测和亮点技术，到70年代基于复数道分析的瞬时属性，80年代的多属性分析（由叠前或叠后数据提取的各类属性），90年代的多维属性（倾角，方位和相干等）分析，直至21世纪的自动地震相分析等，地震属性技术的发展循序渐进，目前已逐渐走向成熟。对地震属性近几年的新进展,分以下8个方面加以简要介绍：,1、属性分类呈现几何学、物理学（运动学和动力学）、统计学并存,准属性（meta attribute）倍受关注。 准属性的含义就是对不同类型的地震信息进行目标拟合，生成一些按用户意图定义的属性，如地震相和照明技术等。这类属性虽然不能归入上述几种属性类型，但其地质意义明确，易于直观显示，能获得较好的解释效果。准属性实际上是多属性分析发展的结果，它属于多维属性的范畴。准属性分析通过智能化手段实现多属性的目标拟合，不仅能避免多属性解释的混乱，而且降低了对计算机性能的依赖性，使解释更为准确、便捷。,第一讲 地震属性概述,第一讲 地震属性概述,地震相通常是由多种地震属性加波形分析确定的，它有助于精细地划分沉积单元，并揭示储层内部的细节。 照明技术则是通过对地震数据体中所有数据点进行同步照明（垂直于照明方向的特征被加强，平行于照明方向的特征被抑制）而形成的属性，包含反射系数、局部倾角和方位等信息，能很好地揭示各种构造细节，并弥补其他属性的不足。,2、属性提取从线性（根据时窗数据提取的各种属性，如振幅、频率、相关函数等）向非线性（如小波变换的多尺度属性、应用照明技术生成的属性等）方向发展。 3、属性分析智能化程度提高，多属性联合分析流行。 4、属性反演（如波阻抗、弹性阻抗、AVO等）对岩石物理测试和正演模拟的依赖性增加，且以多维属性为主。,第一讲 地震属性概述,第一讲 地震属性概述,5、属性研究从叠后向叠前推进，从纵波向弹性波扩展。 6、属性应用的重点进一步转向开发，尤其是向精细储层描述、动态监测等方面转移。 7、属性成果的可视化程度更高，地质意义更明了，使专家获取更丰富的地下信息。 8、属性技术的定量化进程加快，解释的置信度提高。,第一讲 地震属性概述,总之，地震属性分析技术的发展已进入三维体属性分析时代，迫切需要立体显示、动态显示和仿真显示等现代化显示手段。恰好，三维可视化技术和虚拟现实技术的迅速发展基本满足了这一需求。目前，许多地震资料解释系统大都配上了现代化的可视化软件，虚拟现实技术也在一些大型石油公司得到应用。三维可视化和虚拟现实技术使地震属性分析结果更为直观、清晰，更易于反映油藏内部的地质意义，有利于启发解释人员的想象力，有利于从不同角度开展不同形式的分析与解释。,以三维体可视化方式检测强振幅区域的工作步骤： 扫描并识别地质目标； 应用遮光度分析； 分离要确定的目标体； 振幅外延与构造凸现； 内部振幅变化； 沉积标志。,第一讲 地震属性概述,第一讲 地震属性概述,在地震属性的显示方面，国外许多公司研发了新颖的显示技术，如Landmark公司的研究人员利用光照原理，形象地展现地震属性分析结果。休斯敦MagicEarth公司的研究人员提出了地质体可视化显示技术，该技术源于20世纪80年代的层位自动追踪，90年代的象素追踪，而属性可视化技术涉及到用三维象素追踪实现多属性和多样本的有机结合。地质体可视化不仅能使地学家检验各种数据集的多种解释结果，而且能提高解释速度和精度。,第一讲 地震属性概述,地震属性分析结果的另一个发展趋势是地质意义更为明了。一方面，地震地层学和层序地层学的广泛应用丰富了地震属性技术的地质内涵，它不仅给出了地震属性的总体科学构思，而且激励人们利用地震属性建立地震相，再将地震相转化为地质相（层序体系、沉积相等）；另一方面，多维属性分析使人们淡化了属性的具体类别，而更加注重围绕地质解释目标的有机结合，使得形成的属性体本身就具有直观的地质意义，而3D可视化和虚拟现实技术则使这种地质意义更加凸现。因此，未来地震属性总体将更加地质化而不是地球物理化。,第一讲 地震属性概述,目前，地震属性分析技术在正演模拟、多分量研究、多属性联合分析与反演、强化地质含义和改善显示手段等方面取得了明显的进展，但在叠前深度域、弹性波分析、属性解释的定量化及风险评估方面的进步不大。未来高难度油气勘探开发对地球物理技术的需求中除精确成像外，还有待在下列7方面进行不懈的研发： （1）用定量属性分析、多分量反演和非常重要的岩石物理及井资料标定，使地下储层中物性的空间展布和流体特性随时间的变化得到可靠的估计。,第一讲 地震属性概述,（2）不确定性量化和风险预测将与地球物理成果输出联成一体，被用于整体风险评估。（3）必须注重大数据量和多种类型数据体的实际交互，促进各种类型专业软件的无缝集成。（4）开展动态储集性能（如相对孔渗饱参数）的地震预测研究。,第一讲 地震属性概述,（5）加强单点万道、弹性（矢量）地震处理方法以及解释分析方面的技术开发。（6）加速解决与相干噪声及多次波、各向异性、衰减、空间或时间分辨率以及保真度等有关的地震波传播、记录和处理问题。（7）加强时移地震属性分析和高分辨率拟地质统计反演结果与井孔资料综合，建立油藏精细模型方面的研究。,课程内容,第一讲 地震属性概述 第二讲 地震属性提取与分析第三讲 地震属性优化处理 第四讲 地震属性应用实例第五讲 储层预测结果评价与检验,第二讲 地震属性提取与分析,一、提取地震属性的分析方法二、地震属性的描述与适用性三、相干属性体及其应用四、地震属性的物理意义五、地震属性间的相关性,地震属性分析技术,一、提取地震属性的分析方法 1、自相关分析 2、傅立叶谱、功率谱分析 3、振幅特征分析 4、复地震道分析 5、地震记录的信噪比分析 6、地震记录的相对分辨率分析 7、地震记录的自回归分析 8、地层平均吸收衰减特性分析 9、相干体分析 10、AVO分析 11、各种变换和反演方法等,第二讲 地震属性提取与分析,1、自相关分析设f(n)为离散地震信号，N1和N2为分析时窗的起始、终止时间所对应的离散时间序号，时窗内离散时间样点数为N=N2-N1+1，f(n)自相关函数ACF()表示为：自相关函数如右图所示。,第二讲 地震属性提取与分析,自相关函数是地震记录特征的反映，是地震记录中重复性的标志。在一般情况下，自相关函数主极值幅度代表着记录段的能量；主极值宽度与记录的视周期有关，频率低的信号，主极值宽度大；频率高的信号，主极值宽度窄；旁极值的幅值和面积表示地震记录的重复性及延续时间的长短。当反射层具有薄互层结构，反射记录出现干涉现象时，自相关函数幅值和面积增大。,第二讲 地震属性提取与分析,2、傅立叶谱、功率谱分析 谱分析是在频率域内描述地震记录特征的重要方法，它有两种形式，一是傅立叶谱分析，用于确定性函数；二是功率谱分析，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，功率谱为它的一个统计特性，可以较好表示反射波的特征；当用于分析的地震数据是一个确定的时间函数，或记录的信噪比较高、分析时窗中有稳定的反射波出现，使用傅立叶谱分析描述反射波特征较为适宜。,第二讲 地震属性提取与分析,地震波的频谱与其波形的关系是互为正、反傅立叶变换的关系，其数学表达式为：,第二讲 地震属性提取与分析,获取功率谱P(f)的方法：1、利用振幅谱与功率谱的关系，即 P(f)C2A2(f)2、利用自相关函数的FFT得到P(f),3、伯格谱方法利用自回归分析的相关系数定义伯格谱。,第二讲 地震属性提取与分析,3、振幅特征分析反射波振幅或能量特征是地震岩性解释和储层预测常用的动力学属性，利用振幅特征分析可提取下列一些属性：记录能量、最大振幅值、均方根振幅等，这类属性反映了目标层内波阻抗、地层厚度、岩石成分、孔隙度及含流体成分的变化，可用来识别振幅异常或用于层序特征分析；也可用来追踪地层学特征，如三角洲、河道、各种扇或特殊岩性体；还可用于识别岩性变化、不整合、气体以及流体的聚集等。,第二讲 地震属性提取与分析,4、复地震道分析Taner 等（1979）解释的复数道由实部（常规地震道f(t) ）和虚部（正交道h(t) ）组成，即式中虚数i是-1的平方根。正交道h(t)可以通过Hilbert转换的常规地震道独立地确定，即 式中*表示褶积。实际上，h(t)是f(t)的900相移形式，所有其他的复数道都可以从正交道和实数道中求得。,第二讲 地震属性提取与分析,瞬时频率：,三瞬剖面属性定义为：,瞬时振幅强度：,瞬时相位：,第二讲 地震属性提取与分析,5、地震记录的信噪比分析 在使用地震资料进行储层预测前，对资料的信噪比作定量评价是必要的。在一定的地震地质条件下，记录的干扰背景很强；在另外的地质条件下，记录的干扰背景可能较平静，如油藏部分经常有地震记录规律性变差、信噪比低这一特点。因此，测定地震记录的信噪比，也具有重要的地质解释意义。从技术上看，信噪比经常用来评价野外工作的施工质量，考核资料处理效果。建立信噪分离方法，定量评价地震记录的信噪比，具有很好的现实意义。,第二讲 地震属性提取与分析,设地震记录f(t)由信号q(t)和噪音n(t)迭加而成，且噪音n(t)为随机的，与信号q(t)不相关，是一个满足正态概率分布的稳定的随机过程：f(t)=q(t)+n(t)在这种假设条件下，用多道记录可以分别获得信号和干扰的自相关函数的可靠估计。,第二讲 地震属性提取与分析,考虑到信号与干扰不相关，其间互相关函数为零，从而有：,式中，k=1,2,K为多道处理时使用的各地震道道序号，K为参与处理的总道数，T为各道分析时窗长度。,第二讲 地震属性提取与分析,6、地震记录的相对分辨率分析 所谓分辨率，指的是分辨相距很近的分界面而来的反射波信号的能力。主要决定于地震记录上反射脉冲的延续时间、地层厚度以及反射波的频率成分等。由于不可能在地震记录上直接测定反射脉冲的延续时间，因此分辨率的量度按地震记录自相关参数来定义：,第二讲 地震属性提取与分析,其中为自相关函数主极值半周期宽度，S1为主极值半周期内自相关曲线所包含的面积，S2、S、S，简记S2-4为自相关曲线依次三个旁极值面积之和。与反射波视周期有关，视周期越长，分辨率越低，所以参数R与成反比；自相关函数的面积表示地震波能量的分布情况。相位个数越少、脉冲越窄，则地震波分辨率越高，对这类脉冲主极值半周期面积S1越大；相反，脉冲延续时间长、相位个数多，则地震波分辨率低，而自相关函数旁极值面积S2-4越大；所以参数R与S1成正比，与S2-4成比。,第二讲 地震属性提取与分析,7、地震记录的自回归分析 区别于上述地震记录反射特征分析，自回归分析是一个数学分析方法，使用自回归模型，或AR模型，将地震记录表示为本身样点的线性组合，用多项式的系数来表达地震记录的反射特征。自回归系数作为反射特征参数，它们不具有象其它参数那样明显的物理意义，而是一个抽象的数学系数，描述着地震记录的面貌和特征。,第二讲 地震属性提取与分析,作为随机过程xt的一段记录，可以用M阶自回归模型表示，即以xt过去时样点线性组合来表示该过程现在时的估计值：,其中kM+1,M+2,M0；也就是说，如果地震记录的前M个样点是已知的，则M+1以后的样点值可以用前面的样点值来预测。这是一个线性滤波问题，使用最小平方法解解线性方程组：,第二讲 地震属性提取与分析,可以求得滤波因子aj，j=1,2,M 自回归分析的应用包括两方面内容，一方面是计算伯格功率谱，另一方面，自回归分析用于油藏描述，可以预测油气藏的存在、类型及油藏边界。,第二讲 地震属性提取与分析,8、地层平均吸收衰减特性分析 地震波传播的实际介质并非是理想的完全弹性介质，在许多情况下具有非弹性性质。研究弹性波吸收与岩相的关系，结果表明这种关系在不同频率上是不同的。对油气藏模型研究结果表明，其物理性质分布是复杂的、不均匀的。对弹性波吸收性质主要决定于岩石骨架的弹性性质，影响较大的因素还有孔隙度、孔隙可压缩性及孔隙饱和液成分，特别是孔隙中含有天然气成分对吸收性质的影响更为明显。,第二讲 地震属性提取与分析,对地震波传播的实际介质的吸收性质作一个归纳，以下6点事实是可以肯定的。 (1)岩石吸收性质从地表到地球深处变化范围很大，且对纵波和横波各不相同。横波的吸收衰减高于纵波的吸收衰减。 (2)各类波的吸收系数与频率有关，随频率增加而增大，接近于线性关系。 (3)吸收系数与地震速度之间存在明显的对比关系，高速的岩石，吸收系数低；而低速的岩石，吸收系数高。吸收系数如同速度一样，频散异常现象较弱。,第二讲 地震属性提取与分析,(4)地层岩石吸收性质首先决定于岩石保存状态和内部结构。矿物颗粒和粒度对吸收性质影响不大，地层静压力随深度而加大，使岩石压紧，结构致密，引起吸收系数降低。受到破坏的岩石结构，将使它的吸收系数提高。 (5)由固、液、气构成的多相介质中，对吸收性质影响最显著的是气态物质。在岩石孔隙饱和液中渗入少量气态物质，可以明显提高对纵波能量的吸收。,第二讲 地震属性提取与分析,(6)对大多数地区，泥岩中平均吸收系数比砂岩高。岩石的吸收系数与砂岩系数有关，随砂岩系数增加，吸收系数降低。岩石的吸收系数还与其埋藏深度有关，随埋藏深度增加而减少。 地震勘探中用来表示地层吸收性质的参数有吸收系数、衰减因子h、对数衰减率、品质因子Q等。,第二讲 地震属性提取与分析,吸收系数用来表示地震波振幅A沿传播距离的衰减，即,其中x为波的传播距离，A0为起始振幅，t为波的传播时间。,衰减因子h:,对数衰减率表示地震波振幅在一个波长距离上的衰减量或与之相应的在一个周期T内的衰减量，即：,第二讲 地震属性提取与分析,从=hT关系看，对数衰减率是一个无量纲参数。根据大量实验数据证明，在地震频带内，吸收系数与频率f成正比。,正是表达了这种函数关系，比例系数应为一常数。忽略地震速度的频散现象，它是一个与频率无关的常量，则对数衰减率亦将是与频率无关的常量，单一地反映着传播介质的吸收性质。,第二讲 地震属性提取与分析,品质因子Q是用来比较地震波能量在一个波长范围内的相对变化。若地震波起始振幅为A0，在一个波长范围内衰减到A，则能量相对变化为：,定义品质因子：,在以上四个吸收参数中，实际工作常用的是对数衰减率和品质因子Q。,第二讲 地震属性提取与分析,求取地层平均吸收衰减的具体方法有： （1）傅立叶谱算法这是一种直接根据地震反射波记录的振幅谱求对数衰减率的方法，本方法适用于分析时窗中反射波单一、稳定，记录的信噪比较高的情况。 （2）功率谱算法 基本公式：,t为两个时间段记录的中心时间之差； S0(f)为吸收层顶面反射波的振幅谱， Si(f)为该层底面反射波的振幅谱。,第二讲 地震属性提取与分析,（3）复赛谱算法复赛谱分析是一种非线性滤波，用以分解两个序列相褶积的过程。地震反射波可视为地震子波与脉冲地震记录的褶积。脉冲地震记录具有白噪性质，变化快；而地震子波一般较为稳定，变化慢。当介质无吸收作用时，子波无变化。这些性质符合两个过程可分辨的条件。,第二讲 地震属性提取与分析,设地震记录f(t)为子波w(t)与脉冲地震记录k(t)的褶积：f(t)w(t)*k(t)，对此做傅立叶变换,得S()W()K()；取对数得：lnS()lnW()+lnK()，经分解后再取傅立叶逆变换，获得时间域复谱，称为复赛谱。,第二讲 地震属性提取与分析,（4）特征值法这是利用地震记录相邻时窗的自相关函数特征值、振幅特征值的变化来判断目的层吸收性质的相对变化。 极大振幅比和均方根振幅比取两个时窗中的极大振幅或均方振幅，求它们的比值。比值大小与界面性质、地层的吸收性质甚至含流体情况有关。,第二讲 地震属性提取与分析,测定记录段自相关函数的主极值幅度变化由于自相关函数主极值ACF(0)相应于振幅的平方和，则由主极值幅度变化可以确定介质对地震信号能量的吸收参数。 自相关函数的主瓣面积比或旁瓣面积比 低频能量之比 波峰数之比 主频之比,第二讲 地震属性提取与分析,9、相干体分析 相干体技术由相干技术公司（CTC）和Amoco公司发明，1997年获美国专利。该技术被称为是近几十年来三维地震解释方面最重要的突破。与原来揭示地下异常体的方法相比，相干体技术更能清楚地识别断层和地层特征。相干体技术的特有算法是通过三维数据体来比较局部地震波形的相似性。相干值较低的点与地质不连续性如断层和地层、特殊岩性体边界密切相关。对相干数据体作水平切片图，可揭示断层、岩性体边缘、不整合等地质现象，为油藏描述提供了识别油藏特征的有利证据。,第二讲 地震属性提取与分析,10、AVO分析 AVO技术是利用CMP道集资料，分析反射波振幅随偏移距（也即入射角）的变化规律，估算界面两侧的弹性参数泊松比，进一步推断地层的岩性和含油气性。AVO技术的理论基础是Zoeppritz方程及其各种形式的简化关系。,第二讲 地震属性提取与分析,Zoeppritz方程的简化公式很多，目前使用较为广泛的是Shuey简化式：,式中包含三部分：(1)当垂直入射时的反射振幅：,(2)当广角即临界角入射时；R()主要与速度变化有关，即：,第二讲 地震属性提取与分析,(3)当中等入射角时，即0300，近似有sin=tan，此时上式可写为：,或,式中P为截距，反映垂直入射时的反射振幅；G为梯度，反映振幅随偏移距的变化率。利用P和G的线性组合表示AVO 的属性W，即：,第二讲 地震属性提取与分析,a,b取不同的值,赋予W不同的物理意义(见下表)。比较AVO属性P、G 和岩石背景趋势的差异有助于提高烃类识别能力。,AVO属性及物理意义,第二讲 地震属性提取与分析,上述分析与理论试算表明：在300 情况下，入射角对反射系数的影响不是很大，这正是CMP叠加的理论基础，也是AVO的应用区间。 下面通过应用实例来说明AVO属性在烃类检测或油气预测中的能力。,第二讲 地震属性提取与分析,利用AVO资料进行烃类检测的实例 在进行AVO分析之前，必定要对AVO资料进行相应的处理。简要说明AVO资料处理中两个阶段应该注意的问题。一是AVO资料的预处理阶段。预处理阶段的主要任务是得到高质量的CMP道集记录，这是AVO处理成功的关键。结合野外数据及地下地质情况，AVO处理时应做好以下工作： 精细的波前扩散补偿； 震源组合与检波器组合效应的校正； 反滤波； 地表一致性处理； 叠前去噪处理； 叠前剩余振幅补偿； 精细的初至切除、速度分析和高精度的动校正； 叠前时间偏移。,第二讲 地震属性提取与分析,二是AVO属性处理阶段。AVO属性处理是以CMP道集为输入，经角度道转换后，不同角度道组成一个角度道道集，从角道集上便可观测和分析地震反射振幅随入射角的变化。以角道集为输入，根据相应的公式即可拟合出垂直入射时的纵波反射、梯度及各种AVO属性剖面。 AVO分析的基本方法包括：AVO的正演方法（如反射系数曲线分析法、非零偏移距地震模型法、流体替代模型法等）和AVO的反演方法。,第二讲 地震属性提取与分析,根据反演目标的不同可分为AVO属性参数反演、储层参数反演和叠前多波地震反演。例如，广义振幅属性反演可用于AVO交汇图分析；岩性参数变化量反演主要用于岩性和油气的定性预测；弹性参数反演主要用于定量储层预测；波型反演（如利用纵波AVO提取横波剖面或转换波剖面）常用于改善烃类检测能力。根据反演算法的不同，AVO反演又可分为迭代正演模拟法、线性反演和非线性反演。,第二讲 地震属性提取与分析,图1 声阻抗AI与弹性阻抗EI（300）反演曲线比较,图2 (a) Sonic、AI反演 图2 (b) Sonic、EI曲线和入射角等于100时的 反演曲线和入射角等于角道集叠加剖面 300时的角道集叠加剖面,图3 墨西哥湾MC619-1井的典型岩石物性显示,AI与含油饱和度 EI(300)与含油饱和度图4 含油饱和度与AI、EI(300)间的关系,第二讲 地震属性提取与分析,关于AVO烃类指示因子 常规的AVO分析方法（P，G两参数）是从地震资料中提取振幅，并通过截距P和斜率G两种属性将振幅随偏移距的变化与岩石物性联系起来。由于截距是纵波速度和密度的函数，斜率是横波速度和纵波速度的函数，所以三个主要弹性参数（、和）彼此依赖，互有联系，不能分离。这在岩性变化剧烈、产层含气饱和度低的情况下就可能导致两参数AVO反演的失效。为此，不少研究者提出了一些改进方法，如Kabir建议利用密度差异作为含气饱和度的指示因子，Skidmore等采用三参数（ ）的AVO岩性属性反演提高烃类检测能力。,第二讲 地震属性提取与分析,图5 (a) 产油区的振幅层位切片,在振幅异常中，除了A5井外所有井都含气。A5井为含水井，B1井位于邻近含水区的薄气层，在振幅异常中的灰白区域则没有发现气藏,图5 (b) 产油区的AVO层位切片,在AVO异常中，除了A5井外所有井都含气。A5井为含水井，B1井位于邻近含水区的薄气层，在AVO异常中的灰白区域则没有发现气藏,图5 (c) 产油区的密度异常层位切片,在密度异常平面图上，A5井处在密度异常之外，B1井处在密度异常边缘上。,图6 (a) 墨西哥湾某开发区的振幅异常分布图,右图为墨西哥湾一个开发区的振幅异常分布图。研究区内4个AVO异常区块中的3个已经钻探并出气，第四区块还没有测试。,图6(b) 墨西哥湾某开发区的AVO异常分布图,在第一、第二断块中的3口井附近，AVO异常明显。在第三断块中的AVO异常已被钻井证实仅发现少量的气，且在开采几个月后被关闭。,图6 (c) 墨西哥湾某开发区的密度异常分布图,在第一至第三断块中的密度变化比较明显。第四振幅异常区还未钻探，它在密度异常图上具有与振幅和AVO相同的形状，表明具有良好的开采前景。,Rutherford和Williams的四类气层分类法：类为高阻抗含气砂岩（C1）,其AVO特征为：零偏移距振幅强，且为正极性，AVO曲线呈减小趋势，当入射角足够大时可看到极性反转。类为近零阻抗差的含气砂岩（C2）,其AVO特征为：零偏移距振幅很小，趋于零。故在零偏移距附近不易检测，随着偏移距的增大，其AVO特征变化较大。此类气层又可分为C2P与C2N。前者AVO曲线开始大于零，随着偏移距的增大振幅会减小，并出现极性反转；后者AVO曲线都小于零，随着偏移距的增大振幅绝对值在增加。类和类为低阻抗含气砂岩（C3和C4）。它比上覆介质的阻抗低，其AVO特征为：零偏移距振幅很强，呈负极性，AVO（指振幅绝对值）呈增加趋势的为第类；AVO呈减小趋势的为第类。,图7 气层AVO分类模型,图8 AVO的截距A和梯度B交汇图,11、各种变换和反演方法小波变换是90年代比较活跃的地震属性提取方法，它不仅具有提高地震属性分辨率的潜力，而且能优化属性提取的时窗长度。与小波变换有关的地震属性包括：利用连续子波变换提取地震时频属性，时频分解能以低频成分提供较高的频率分辨率，以高频成分提供较高的时间分辨率；低频成分可用来识别储层中的油气，高频成分则有利于分辨薄层。利用离散小波变换提取振幅、瞬时频率和相位属性。小波变换为属性计算中采用多尺度分析和去噪技术提供了潜力。,第二讲 地震属性提取与分析,二、地震属性的描述与适用性 通过以上讨论我们知道：提取地震属性常用的分析方法包括复地震道分析、相关分析、富立叶谱分析、功率谱分析、自回归分析、数理统计分析等。经过相应的分析计算后，可得到一系列地震属性参数，包括： 1瞬时属性 (Instantaneous Attributes)这是根据一定位置上地震数据的复数道分析技术导出的一系列地震属性参数，主要包括：,第二讲 地震属性提取与分析,(1).瞬时真振幅f(t) (2).瞬时积分振幅（正交道）h(t) (3).瞬时相位(t)=tg-1h(t)/f(t) (4).瞬时相位的余弦cos(t) (5).瞬时真振幅乘瞬时相位的余弦，f(t)cos(t) (6).瞬时频率(t)d(t)/dt (7).振幅加权瞬时频率fa =(8).能量加权的瞬时频率fe =(9).瞬时频率的斜率，dd(t)/dt/dt (10).反射强度A(t)= (11).分贝表示的反射强度，20lgA(t),第二讲 地震属性提取与分析,(12).反射强度的中值滤波能量(13).反射强度的斜率dA(t)/dt (14).视极性定义为实际地震道在反射强度波峰处的极性，其数值等于反射强度sign；sign为反射系数的正负符号。常与反射强度一起用来检查沿层极性的横向变化。 (15).响应相位是从围绕反射强度叶瓣的瞬时相位中导出的；这是追踪地震子波的相位特性在时间、空间上改变的一种替代方法。可用于识别地震地层层序，检测岩相或流体含量的变化，当振幅特征相似时，可以作为区域性特征的识别标准。,第二讲 地震属性提取与分析,(16).响应频率是从围绕反射强度叶瓣的瞬时频率中导出的；这是追踪地震子波的优势频率在时间、空间上改变的一种替代方法。可用来识别与气聚集而引起的频率异常；与瞬时频率所起作用类似。 2单道时窗属性(Single Trace Windowed Attributes)这是对单道、一定时窗的地震数据经振幅特征分析、相关分析、富立叶谱分析、功率谱分析、自回归分析、数理统计分析和计算后得到的一系列地震属性参数，包括：,第二讲 地震属性提取与分析,(1).平均振动能量 (2).平均振动路径长度 (3).最大波峰、波谷振幅 (4).累积绝对振幅 (5).复合绝对振幅 (6).均方根振幅 (7).复合包络差 (8).平均过零点 (9).带宽比 (10).优势频率比 (11).中心频率比 (12).形心频率(功率谱面积的中心所对应的频率)比,第二讲 地震属性提取与分析,(13).第一、第二、第三峰值谱频率 (14).优势功率谱 (15).优势功率谱的集中程度 (16).有限的或特定的带宽能量 (17).特定的与有限的能量比 (18).衰减敏感带宽(有限带宽能量值除以优势频率值) (19).功率谱对称性(频谱相对中心频率的形状对称性) (20).功率谱斜率 (21).相邻峰值比 (22).自相关函数的峰值比 (23).地震记录分辨率的评价参数,第二讲 地震属性提取与分析,(24).样点的数学均值 (25).振幅斜率 (26).振幅峭度 (27).正负振动比 (28).样点值小于、大于门槛值的百分比 (29).半能量时间 (30).正负振幅个数比 (31).复赛谱分析算法求取对数衰减率c (32).付立叶谱分析算法求取对数衰减率f (33).功率谱分析算法求取对数衰减率p (34).低频能量比LERLE2/LE1,第二讲 地震属性提取与分析,3.多道时窗属性(Multi-Trace Windowed Attributes)这是对多道（地震道的空间组合模式如下图所示）、一定时窗的地震数据经相关分析、主元素分析或KL变换等处理后得到的一系列地震属性参数，包括：(1).相关KLPC1 , KLPC表示主元素分析法 (2).相关KLPC2 (3).相关KLPC3 (4).相关KLPC比,主分量间差值之比，即(PC1- PC3)/(PC1-PC2) (5).相关长度,定义为所有道互相关值降到0.5时用道数表示的平均距离。,第二讲 地震属性提取与分析,(6).平均相关（多道时窗内互相关的平均值） (7).加权相关（做互相关时乘以不同权系数） (8).最小相关值（多道时窗内互相关的最小值）(9).最大相关值（多道时窗内互相关的最大值） (10).相关峭度（多道时窗内平均相关的4次幂） (11).相似系数,第二讲 地震属性提取与分析,上述属性中，最小相关强调局部地震道间的不相似性；最大相关用于检测大的地层边界；均值、中值、加权相关给出道间相似性的趋势,对噪音有压制作用，但有平滑效应；最大相关与最小相关之差、均值与中值之差、方差给出局部相似性之间的差异。,(12).最大相关最小相关 (13).中值 (14).均值减中值 (15).方差,第二讲 地震属性提取与分析,4. 沿层构造属性(Event Object Structure Attributes)包括倾角分析，方位分析，边缘检测，差异检测等沿层构造属性。这些沿层构造属性可以揭示细小断层、地层学特征等，另外，通过这些属性的分布情况，可以较为直观的展示目的层的构造分布。 (1).倾角分析倾角定义为时间梯度的大小:(2).方位分析定义为y方向时间梯度与x方向时间梯度之比的反正切:,第二讲 地震属性提取与分析,倾角/方位分析示意图,第二讲 地震属性提取与分析,夏一段倾角方位分布图,N,(3).倾角/方位分析 (4).边缘检测 从上面的讨论可知，从地震资料尤其是三维地震数据体中确实可以提取很多很多的地震属性参数，这些属性参数都是地下地层、岩性、物性特征的具体反映，例如有反映储层含油气特征的地震属性参数；有反映局部高振幅带的地震属性参数；有反映油藏厚度或断层特征变化的地震属性参数；也有反映储层频率吸收衰减的地震属性参数；还有研究储层裂缝及其发育带的地震属性参数，如反映储层吸收衰减特性的各种属性参数、沿层倾角方位检测的有关属性参数，如倾角分析，方位分析，边缘检测等沿层构造属性参数。,第二讲 地震属性提取与分析,1、相干体的概念 计算地震相干数据体的目的主要是对地震数据进行求同存异,以突出那些不相干的数据。通过计算纵向和横向上局部的波形相似性,可以得到三维地震相关性的估计值。在出现断层、地层岩性突变、特殊地质体的小范围内,地震道之间的波形特征发生变化,进而导致局部的道