GeoMountain多波解釋軟件研發與應用

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權的多波解釋軟件為三分量地震資料解釋提供實用工具，為多波技術提供研究平臺，填補
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權的多波解釋軟件為三分量地震資料解釋提供實用工具，為多波技術提供研究平臺，填補國內多波軟件空白十分必要。在參照引進的商業軟件系統和自身探索多波解釋方法、技術的基礎上，研究了多波合成記錄、層位標定、層位聯合對比與匹配，基于PP波和PS波反射系數近似公式的AVO線性聯合反演等關鍵技術，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，開發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合反演。應用該軟件完成了四川盆廣安地區二維三分量地震資料解釋，并進行了目標氣層的多波聯合反演，解釋了含氣范圍，取得明顯的效果。
關鍵詞：GeoMountain軟件系統；地震波；多分量；AVO反演；計算機程序；應用；四川盆地廣安地區
多波多分量勘探正在國內外開展研究與應用，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與研究，并且研發了GeoMountain采集系統軟件。在多波解釋工作中，從國外引進了少量軟件，但不能形成多波解釋的生產規模，使用期限也受到了很大限制，并且，自身特有的多分量聯合解釋技術、多波聯合反演技術不能有效應用。因此，啟動了多波多分量解釋系統GmMCI的自主研發。經過兩年多的努力，完成了二維多分量解釋系統。該多波解釋系統作為公司GeoMountain綜合解釋系統的一部分，與其無縫結合，在Windows和Linux系統上均能運行。GmMCI除具備多波解釋必需的多波層位標定功能、PP波與PS波的層位匹配功能外，還包含一些特有的多波聯合解釋技術，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二維三分量資料解釋中取得了明顯效果，實際資料解釋效果與商業軟件相當，但自主研發的解釋軟件系統更穩定，對山地多波解釋的適應性更好，為我國首家推出的多波解釋軟件系統。
1 GmMCI多波解釋模塊
多波解釋系統GmMCI是GeoMountain解釋系統的一部分，作為GeoMountain解釋系統平臺的一個插件安裝在GeoMountain解釋系統上，與常規縱波解釋無縫結合，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據管理模塊、可視化模塊、交互解釋模塊、層位標定模塊、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、多波聯合反演模塊。其中多波解釋的層位標定模塊已融合到常規縱波井解釋模塊GmLog中。
GmMCI數據管理模塊。它具有自身與GeoMountain解釋系統平臺之間數據的交換功能，GmMCI能使用系統平臺數據，也能將自身數據與系統平臺分享。用戶在多波解釋中能方便地調用所需的各種地震、測井數據。
GmMCI數據可視化模塊。除支持常規地震資料解釋，對縱波地震數據、測井數據進行多種顯示外，更重要的功能是支持多波地震剖面的聯合解釋，是人機交互操作、多分量聯合解釋的主要界面。
GmMCI交互解釋模塊。能將多個分量在屏幕上同時顯示，并提供聯動解釋工具，將多分量數據之間的對應關系有機地組織起來，方便解釋人員對多個分量的剖面進行特征分析，波組追蹤，斷層和層位的同步解釋。
GmLog層位標定模塊。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起來，對層位進行匹配，對構造形態進行統一，并能用PP波與PS波層位關系導出層間縱、橫波速度比[2～3]。
GmMCI斷層解釋模塊。直接支持斷層地質概念，不再需要將斷層當作層位進行解釋，不需將斷層上下盤分成兩個單獨的層位進行解釋，方便解釋員在更高一級的邏輯層面上進行地震地質解釋。
GmMCI AVO建模模塊。可使用井曲線合成理論AVO道集，支持疊前反演參數建模，支持解釋人員進行AVO分析。
GmMCI AVO解釋模塊。可直接從PP波和PS波疊前AVO道集拾取AVO曲線，進行AVO解釋分析，能為聯合反演模塊提供AVO數據。
GmMCI二維井震建模模塊。具有利用測井、地震層位建立網格化地質模型，為反演提供參數建模資料的功能。
GmMCI多波聯合反演模塊。利用PP波和PS波反射系數的Fatti近似公式進行AVO線性反演，得到縱波、橫波的阻抗變化率參數，是一種定量的AVO屬性，為儲層解釋提供更精確的彈性參數[4～6]。
2 GmMCI測試
軟件測試是軟件生命周期中一個非常關鍵的內容，是軟件產品質量的保證手段。因此，在GmMCI系統研制開發過程中，測試工作貫穿始終。此外，為了全面測試軟件的性能和系統的穩定性、容錯性，還對GmMCI系統進行了單元測試、模塊測試、系統測試。測試資料為廣安地區陸上三分量二維地震數據。同時，為更好地了解各模塊的使用效果，特別是為了驗證某些特殊模塊的應用能力，還根據彈性波波動方程制作了二維理論模型記錄進行精確測試。測試內容主要包括源代碼編寫的規范性、模塊的容鍇勝、系統的穩定性、界面的交互性和友好性、模塊的應用效果及文檔的完備性等。測試表明，GmMCI插件系統的各子模塊在應用效果上均達到了設計標準，且具有良好的穩定性、界面的交互性、友好性及多用戶功能性，符合軟件工程規范。
3 GmMCI解釋效果
多波解釋首當其沖的問題便是轉換波的地質層位標定。它是多分量解釋最為關鍵的一環，也是國內外公認的一個難點。圖1是利用GeoMountain解釋工程師軟件在縱波地質層位標定的基礎上對GA2井進行轉換波合成記錄地質層位的標定結果。
 

在井旁標定層位后，就可以展開整個剖面的對比工作，這與常規解釋相同。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中的傳播速度不同，因此同一反射在時間剖面上縱波和轉換波的時間有很大差異，為了更好對縱波、轉換波進行聯合地質目標體解釋，須對縱波橫波進行層位匹配。層位匹配是對縱、橫波地震響應較為系統的一個認識過程。圖2是縱波、轉換波層位匹配前后的時間剖面，可以看出，經匹配后縱波、轉換波層位得以一一對應。
 

根據同一地層，縱波、橫波旅行時的差異，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波旅行時的對應關系，這是進行多波聯合反演的重要基礎。完成多波層位匹配方可進行多波聯合反演。多波聯合反演采用目的層位的PP波和PS波AVO效應來求取目的層位的彈性參數信息。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，對速度比進行估計。經AVO正演方法對地震數據能量進行調整，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)。綜合工區井資料、地質資料進行分析，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儲層的含氣范圍，為此套儲層的開發提供了依據。
 

4 結論與認識
多分量地震勘探利用PP波、PS波等聯合研究地下地質情況，是目前正在發展的一種新技術。多波勘探的采集、處理已得到了較大發展，并應用于一些僅僅使用常規縱波不好解決的地質問題。因此研發有效的多波解釋技術十分必要，也很迫切。但多波解釋又是一個跨學科、多技術領域的前沿性綜合課題，許多與此密切相關的新技術、新方法還有待研究、完善和發展。GeoMountain平臺中的GmMCI子系統的研制成功及其在廣安2D3C工區的有效應用，僅僅是中國在陸上多波多分量地震勘探技術研究領域中向前邁出的可喜一步，其功能還須不斷完善、充實和擴展，以促進多波勘探的更廣泛應用。
參考文獻
[1] 中國地球物理學會.中國地球物理學會第23屆年會論文集[C].山東青島：中國海洋大學出版社，2007.
[2] GAROTTA R，GRANGER P Y，DARIU H.Combined interpretation of PP and PS data provides direct access to elastic rock properties[J].The Leading Edge，2002，21(6)：532-535.
[3] 賀振華，何樵登，黃德濟，等.多波資料綜合解釋方法研究的若干進展[J].礦物巖石，1997，17(4)：77-94.
[4] VEIRE H H，LANDRO M. Simultaneous inversion of PP and PS seismic data[J].Geophysics，2006，71(3)：R1-R10.
[5] 符志國，梁波，吳戰培，等.多波疊前聯合反演方法[J].天然氣工業，2007，27(增刊A)：471-474.
[6] 黃中玉，趙金州.縱波和轉換波AVO聯合反演技術[J].石油物探，2004，43(4)：319-322.
 
(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發展中心)