暢永剛，黃 丹

(中油長慶油田分公司，陜西 西安 710018)

基于奇異值分解的地震屬性優(yōu)化分析技術研究

暢永剛，黃 丹

(中油長慶油田分公司，陜西 西安 710018)

奇異值分解是基于矩陣的數(shù)學運算方法來優(yōu)化壓縮地震屬性集，地震屬性集空間維數(shù)一般較高，因此有必要對相關地震屬性集進行壓縮，從而揭示數(shù)據(jù)集所表征的儲層特征，可用于識別有意義的地質目標。采用奇異值分解方法對蘇里格氣田東區(qū)致密砂巖石盒子組盒8段含氣儲層沿層屬性集進行了優(yōu)化壓縮。實際應用結果表明:奇異值分解優(yōu)化后的各分量比優(yōu)化壓縮前的單屬性預測致密含氣砂巖效果更好。

奇異值分解;屬性優(yōu)化;致密砂巖儲層;蘇里格氣田

引言

隨著蘇里格氣田規(guī)模性整體開發(fā)，三維地震儲層預測已經做出了重要貢獻，實現(xiàn)了對儲集巖層的橫向預測。因此，開展三維地震技術研究，優(yōu)化三維地震屬性，對蘇里格氣田高效規(guī)?；_發(fā)，提高采收率，具有非常重要的意義。在細致做好前期屬性提取分析工作的同時，對三維地震沿層屬性優(yōu)化壓縮;根據(jù)完鉆井地質解釋成果，分析確定各個分量所反映的不同級別地質因素，其中第1主分量反映的是辮狀河—三角洲沉積環(huán)境、第2主分量反映的是儲層物性特征、第3主分量反映的是儲層含氣性、第4主分量以后則反映背景噪音。

1 奇異值分解降維基本原理

1.1 實對稱矩陣的正交分解

若G為M×M階實對稱、非奇異矩陣，則總存在正交矩陣U，使:

式中:λi為矩陣G的第i個特征值;Λ為由G的M個特征值組成的對角線矩陣，U為G的M個特征向量矩陣，是1個正交向量，即:G=UΛUT，為1個實對稱矩陣正交分解。

1.2 非奇異且非對稱矩陣分解

若G為非奇異、非對稱矩陣，則正交分解不成立。可證，存在2個正交矩陣U和V，且:

式中:Λ是由GGT或GTG的M個特征值之正根組成對角線矩陣，λi＞0;U和V分別為對稱矩陣GGT和GTG之特征向量組成特征向量矩陣，即:G=UΛVT，是一個非奇異且非對稱矩陣分解。

1.3 奇異矩陣的奇異值分解

若G是M×M階奇異矩陣，此時也可以進行分解，即:

式(3)為奇異矩陣G的奇異值分解。其中:Λr由GTG或GGT之r個非零特征值之正根組成對角線矩陣。這樣可以把(M－r)個或者(N－r)個相關的行或列降低到r行或者列。在地震屬性優(yōu)化過程中，有些地震屬性之間，可能有某種線性的相關性，通過SVD降維優(yōu)化，避免了這些線性相關屬性的干擾而造成儲層預測的誤判。G為M×N矩陣，是對數(shù)學分析的矩陣表示。其物理意義隨著分析的數(shù)據(jù)的具體物理意義變化而定。

2 致密砂巖儲層奇異值分解三維地震屬性優(yōu)化應用

2.1 蘇里格東區(qū)致密砂巖儲層地震地質特征

蘇里格東區(qū)致密砂巖儲層沼澤背景下的辮狀河沉積，有效砂體多呈孤立狀分布，規(guī)模小，連續(xù)性差;西傾單斜構造，對天然氣聚集不起控制作用，以次生孔隙為主，具有低孔、特低滲特點致密砂巖儲層;波阻抗差異小，成為地震儲層預測難點。因此在提取多種地震屬性后需參考大量地質資料做地震屬性優(yōu)化工作。

2.2 沿層屬性提取

提取地震屬性除對于地震數(shù)據(jù)處理高保真要求外，更加要求地震層位解釋的準確性，對蘇東三維地震資料做精細處理基礎上，做合成地震記錄標定，并精細拾取石盒組盒8段頂面層位。首先提取各種地震屬性，初步結合井資料優(yōu)選，圖1所示為

圖1 盒8段沿層相關體屬性

盒8段沿層相關體屬性，黑色區(qū)域為地震道相關系數(shù)小，可能為巖性變化界面，可以指示沉積河道邊界，在預測砂體沉積范圍上應用效果好。圖2所示為盒8段沿層最大波峰振幅屬性，暖色調為高值，反映砂泥巖界面明顯的區(qū)域，很明顯看出河道砂體沉積的細微變化。對蘇里格氣田多年的地震解釋技術方法進行攻關、試驗、完善，認為在巖性相對單一的致密砂巖儲層，沿層振幅屬性在預測砂體分布、含氣性分布上成功，即尋求亮點特征。利用分偏移距疊加剖面的偏移距隨振幅變化的 特征信息，進一步預測有效含氣儲層。

圖2 盒8段沿層最大波峰振幅屬性

圖1是地震波形數(shù)據(jù)各道之間的互相干值，屬系數(shù)類數(shù)據(jù)，圖2是地震波形的振幅數(shù)值，它們均是相對數(shù)值，無量綱單位。在一定程度上反映了地震波在地層介質中傳播后的相對變化情況。這些都是一種單屬性反映，而且各個屬性表達的地震地質有相當差距，這樣就要求線性相關的屬性后，融合優(yōu)化后的屬性，綜合分析地震屬性所反映不同級別的地質因素，如:沉積背景、儲層物性、含氣性等。

2.3 沿層地震屬性SVD優(yōu)化

通過提取蘇東三維地震數(shù)據(jù)盒8段沿層多地震屬性，把各種地震屬性輸入SVD優(yōu)化屬性系統(tǒng)，結合地質資料、鉆井資料等綜合分析認為:奇異值分解第1主分量反映該地區(qū)大沉積背景，即圖3所示的河流相沉積特征，反映了物源方向;圖4奇異值分解第2主分量反映砂巖分布情況;圖5奇異值分解第3主分量反映儲層含氣性分布，該結論已得到開發(fā)證實;圖6奇異值分解第4主分量表現(xiàn)為噪音，在第5主分量以后的信號都被噪音淹沒。這些經過SVD降維的各類地震數(shù)據(jù)融合后具有統(tǒng)計學意義的分量，包含了原來多屬性所反映的各自儲層特征信息的綜合，各分量失去了明確的物理意義。因此也為無量綱。

圖3 奇異值分解第1主分量

圖4 奇異值分解第2主分量

圖5 奇異值分解第3主分量

圖6 奇異值分解第4主分量

2.4 沿層地震屬性SVD應用效果

應用三維地震屬性分析，是氣田有效開發(fā)的關鍵技術;對資料精細處理、客觀分析、結合鉆井地質資料情況綜合分析，對蘇東三維地震盒8段為重點做含氣儲層預測，效果良好。

3 結 論

(1)三維地震儲層預測是蘇里格氣田致密砂巖巖性氣藏實現(xiàn)高效規(guī)模性開發(fā)的關鍵技術之一，結合三維地震、地質、鉆井、試氣、測井等資料綜合人工優(yōu)化是優(yōu)化的基礎工作。

(2)不同影響因素的儲層特征(沉積環(huán)境、巖性、物性、含氣性)信息和環(huán)境噪音信息進行分類、分級別的展開分析是SVD優(yōu)化的工作思路。

(3)本文精細科學地處理、解釋屬性優(yōu)化工作，基于SVD的地震屬性優(yōu)化技術在蘇里格巖性氣藏開發(fā)中取得很好效果。

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編輯 張 雁

TE122.1

A

1006－6535(2012)04－0042－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.04.011

20111222;改回日期:20120415

國家科技重大專項“鄂爾多斯盆地大型巖性地層油氣藏勘探開發(fā)示范工程”(2011ZX05044)

暢永剛(1978－)，男，工程師，2002年畢業(yè)于江漢石油學院勘查技術與工程專業(yè)，2008年畢業(yè)于長江大學地球探測與信息技術專業(yè)，獲碩士學位，現(xiàn)從事天然氣開發(fā)地震資料解釋工作。