方差技術在生物礁識別中的應用

屈大鵬，肖秋紅，曾 臻，彭 俊

(中國石化勘探南方分公司研究院，四川成都610041)

方差技術在生物礁識別中的應用

屈大鵬，肖秋紅，曾 臻，彭 俊

(中國石化勘探南方分公司研究院，四川成都610041)

在海相碳酸鹽巖勘探中，生物礁灘的識別對確定儲層有利相帶具有重要意義。方差技術是檢測地下斷層、地層不連續變化現象及異常地質體卓有成效的一種技術，這里首先介紹了它的基本原理，然后重點展示和分析該技術在YB生物礁識別，沉積相帶刻畫中的應用成果，證實其技術優勢和良好的應用前景。

方差體;相干技術;生物礁;沉積相帶

0 前言

相干技術在斷層識別，特殊巖性體和地質體的解釋方面，較常規疊后三維數據體有著明顯的優勢［1、2]。方差技術作為它的補充和發展，優勢更加明顯，不僅計算量比二代相似性算法或三代本征值算法(C2或C3)要少，而且效果很好［3、4]。方差技術通過計算滑動窗口內，地震道各個采樣點與整個滑動窗口中樣點的平均值之差來得到方差體，從而突出由地質體性質的不連續性或異常性引起的地震反射的異常。通過水平和沿層切片圖，可揭示斷層、裂縫、巖性體邊緣、地質異常體邊界、不整合等地質現象，為解決油氣勘探中的特殊問題提供有利依據。

1 基本原理

方差技術的思想來源于概率中的方差分析，它通過計算滑動窗口內地震道各個采樣點，與整個滑動窗口中樣點的平均值之差，來得到方差體［5、6]。通過方差算法模型計算出的高方差值，突出由地質體性質的不連續性或異常性所引起的地震反射的異常。這樣，通過檢測各地震道之間的差異程度，即可檢測出斷層或不連續變化的信息。

方差技術的核心，就是求取整個疊后三維數據體所有樣點加權移動的方差值。如圖1(見下頁)所示，在周圍相鄰的8道加上1道(共9道)，并取該樣點為中心，上、下各一半時窗長度內的樣點數(假設采樣1 ms，時窗長度為30 ms)，先求出9道中每道30 ms時窗長度內所對應樣點的振幅平均值，然后計算出時窗長度9道中每個樣點振幅值與同一時刻在9道中的振幅平均值的方差和，最后再乘上正弦三角函數的加權值，并做歸一化，即得到該樣點的方差值。

公式定義如下［7、8]:

式中 δ2t為方差值;δ2ω為加權后的方差值;xij為j時間i道的地震振幅值;L為方差的時窗長度;I為計算方差值所需要的相鄰道數;ωj－t為某時窗內某采樣點的三角加權函數，最大是1，最小是0。

通過上式，可以計算出整個三維數據體中每個采樣點的方差值，最終得到三維方差數據體。

圖1 方差體算法示意圖Fig．1 The sketch map of variance technique

2 應用實例

YB區塊處于川北坳陷與川中隆起的過渡帶，地層產狀平緩，構造變形弱。區塊內地表出露侏羅系上統～白堊系地層，發育花叢斷背斜、唐山斷背斜等地面構造。由前人研究成果表明，四川盆地內上二疊統與三疊系飛仙關組是連續過渡沉積的，在沉積相上，二者之間是繼承性發展的(見圖2)。

在四川盆地東部，晚二疊世至飛仙關期的沉積過程，始于東吳運動后茅口組侵蝕面上發生的由盆地北部、東部向西南方向的海侵，經歷了一個完整的由海侵到海退的大的沉積旋回。在晚二疊世海侵過程中，發育了海侵生物礁系列。在長興晚期～飛仙關期海退過程中，則有各種類型的鮞粒灘發育。這些沉積體構成了區內油氣藏儲層發育的主體。因此，生物礁灘的識別，對確定儲層有利相帶具有重要意義［9]。

2．1 YB生物礁識別

2．1．1 生物礁地震響應

生物礁在地震剖面上一般表現為丘形、透鏡狀或杏仁狀反射外形，生物礁的邊緣常出現上超及繞射等特有的地震反射現象特征，其內部表現為反射波形較雜亂，弱反射或者無反射等特征，振幅、頻率和相位的連續性及結構與圍巖有較大的區別(見下頁圖3)。因此利用方差技術，可以檢測出礁灘的異常區域，從而劃分有利儲層的分布范圍。

2．1．2 生物礁的方差識別

三維地震數據體反映了地下一個規則網格的反射情況，當遇到地下存在斷層或某個局部區域地層不連續變化時，一些地震道的反射特征就會與其附近地震道的反射特征出現差異，從而導致地震道局部的不連續性。這種不連續性表現為通過方差算法模型計算出的高方差值，在方差體的時間切片或沿層切片上出現異常區，便可檢測出斷層或不連續變化的信息，進而識別斷層和其它地質異常構造。

方差體參數的選取主要有以下原則［10、11]:

圖2 川東北地區長興期沉積相分布圖Fig．2 The distribution map of Chanxing formatione sedimentary face in northeast Sichuan basin

圖3 YB地區生物礁地震響應特征Fig．3 The seismic response of organic reef in YB project

(1)根據所要預測的斷層走向，選擇加法模式或乘法模式。乘法模式的計算結果不受預測斷層走向影響，效果較好，但參與運算的數據量大，運算速度稍慢。而加法模式由于只是主線和聯絡線方向的數據參與運算，因此對于走向既不垂直于主線，又不垂直于聯絡線方向的斷層，效果相對差一點。因此，如果要預測斷層走向垂直于主線或聯絡線方向，可以用加法模式。否則，用乘法模式效果相對更好。

(2)參與運算的道數多少，要根據所要預測斷層的大小來確定。道數太多或太少，都會影響效果，但不像相干體技術那么明顯。要預測大斷層則參數應選大一點，比如可以是7*7或9+9等;如果要更好地突出小斷層，則可以選擇3*3，3+3或3+5等(備注:3*3指平面上以某點為中心，各個方向都有三個采樣點，共九個;3+3只有二個垂直方向有三個采樣點，共五個，第三個參數是時間采樣點，也即一個計算體元的大小)。

(3)根據地層傾角的大小選擇計算時窗。若地層傾角大，則計算時窗選取大些。本區沒有大的斷層，地層傾角比較小，而且主要是為了識別生物礁等地質異常體，因此選用了3*3*3的參數進行計算。

最后，沿長興組底界間隔4 ms做沿層切片，刻畫生物礁等地質異常平面展布特征(見下頁圖4)。

2．2 效果分析

(1)由于生物礁地震相具有明顯的丘狀外形、內部空白或雜亂反射結構、兩翼同相軸中斷、上超，并且生物礁內部連續性差，形成高的方差值(在下頁圖4中的暗色區域)，且變化較快。

(2)礁后淺灘表現為蚯蚓狀復波、亞平行反射結構，且具有多期生長，縱向加積，橫向遷移，疊合連片分布的特點，因此形成了較連續的低方差值區域。

(3)礁前斜坡為低能環境沉積，泥質含量高，速度低，常表現為單軸強振幅及連續性好的特征，形成極低方差值(下頁圖4中的亮色區域)，且分布非常連續。

(4)礁間水道發育于礁灘復合體相帶內，表現為中強振幅特征，形成較低方差值，并且呈條帶網狀分布。

由長興底界往上對方差體切片瀏覽，首先是礁間水道等凸顯出來，然后是多期生長、橫向遷移的礁后淺灘，最后是生物礁的主體部份。

從實際鉆井情況來看，YB4、YB5井處于斜坡和陸棚等非有利相帶內，YB9、YB101、YB204、YB27等井處于臺地邊緣礁灘有利相帶內，鉆遇良好儲層。應用方差技術，我們可以比較清晰地識別出生物礁邊界及礁間水道等地質異常體，能夠大體刻畫出陸棚、斜坡、臺地邊緣及臺地等沉積相帶，為油氣勘探尋找有利相帶提供科學、可靠的依據。

3 結論

(1)方差技術是三維地震資料斷層解釋的有效工具，可以充分利用數據體的體積信息，尋找斷層、異常體等，結論比較客觀、多解性少，而且不受人為因素影響。

(2)方差技術作為相干技術的補充和發展，具有相當優勢，特別表現在對地質異常體邊界的刻畫及沉積相的刻畫方面。

(3)通過對不同沉積相方差特征進行分析，識別出有利儲集體的分布特征，對油氣勘探和開發具有一定的指導意義。

(4)方差技術也有一定的處理條件，決定處理效果的主要因素是數據資料的品質，應用效果主要取決于與其它研究成果的結合程度。

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圖4 YB工區長興組方差體地層切片圖Fig．4 The Changxin formation reflection horizontal slice of variance cube in YB area

TE 121.3

A

1001—1749(2011)02—0129—05

國家科技重大專項專題(2008ZX05005－005－005)

2010－08－11改回日期:2010－12－28

屈大鵬(1982－)，男，本科，主要從事地震資料解釋、儲層預測等方面研究工作。