陳 楠，徐雷鳴，朱凌燕

(中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院，南京 211103)

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基于NEWS平臺的疊前疊后聯(lián)合解釋系統(tǒng)設計與開發(fā)

陳 楠，徐雷鳴，朱凌燕

(中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院，南京 211103)

介紹了疊前疊后聯(lián)合解釋軟件系統(tǒng)的設計與開發(fā),該系統(tǒng)以中國石化石油物探技術研究院自主研發(fā)的油氣綜合解釋系統(tǒng)平臺——NEWS為基礎，利用NEWS平臺提供的業(yè)務資源和服務接口，以圖形化的方式通過點、線、面的粒度對疊前地震數(shù)據(jù)進行實時部分疊加，方便用戶快速分析出優(yōu)勢疊加參數(shù),實時的疊前AVO屬性(如梯度P、斜率G、曲率C剖面)及方向金字塔去噪等功能，可以協(xié)助地質人員更方便地進行儲層預測及含油氣檢測,在沿時間線自動追蹤的基礎上，通過對選取的面元進行模擬橢圓和余弦擬合分析，利用目的層振幅隨方位角—偏移距/入射角的變化規(guī)律，統(tǒng)計面元內細微裂縫的綜合走勢效應，估算裂縫的發(fā)育方向和強度，形成了一套集疊前裂縫檢測、疊前道集屬性分析、AVO屬性交匯分析以及成果圖形化工具為一體的綜合性疊前油氣分析系統(tǒng)。

NEWS；插件；疊前疊后；裂縫；解釋

0 引言

資料處理過程中全疊加提高了地震數(shù)據(jù)的信噪比，但由于剩余動校正量和噪聲在不同偏移距上的分布因素，全疊加往往會降低縱橫向分辨率，削弱資料對儲層非均質性的表達能力[1]，而部分疊加(入射角/偏移距)能很好避免全疊加帶來的負面影響。在實際生產(chǎn)過程中，處理人員往往不知道如何分析出良好的部分疊加參數(shù)才能滿足目的層儲層預測要求,不能方便地根據(jù)目的層道集剩余動校正量、資料信噪比等做出選擇性(方位角、入射角/偏移距)疊加，從而不能實時監(jiān)控疊加質量。

在碳酸鹽巖、致密砂巖等致密地層中，油氣儲量及產(chǎn)量約占世界油氣儲量及產(chǎn)量的一半，油氣與裂縫關系密切。因此，確定裂縫發(fā)育的區(qū)域、方位和密度在裂縫性油氣勘探中具有重大意義[2-3]。前人在垂直定向裂縫的物理模型實驗及數(shù)值模擬中,都證實了P波在通過裂縫體時表現(xiàn)出很強的方位各向異性特征，在利用P波進行裂縫檢測方面已經(jīng)取得了一系列的技術成果,并已在實際資料的應用中取得了成功[4-9]。所以，基于三維疊前P波數(shù)據(jù)的裂縫檢測技術研發(fā)及其軟件，將為中國石化裂縫性油氣藏的勘探提供一種重要手段和工具。

目前，國內外比較流行的商業(yè)化地球物理解釋軟件如LandMark，Jason等，雖然功能全面，但是在細節(jié)的處理方面尚欠缺，如：任意偏移距(入射角)范圍的部分疊前剖面生成、角度道集數(shù)據(jù)的創(chuàng)建輸出等功能。綜上所述，為了滿足油氣勘探中地震沉積分析的研究、彈性阻抗反演及裂縫檢測的需求，開發(fā)一套具備可擴展功能的疊前疊后聯(lián)合解釋軟件勢在必行。

1 軟件系統(tǒng)架構

1.1 NEWS平臺服務

NEWS 油氣綜合解釋系統(tǒng)(以下簡稱NEWS)，集綜合數(shù)據(jù)管理、疊前/疊后地震資料綜合解釋、井中資料綜合解釋、層序地層及地震沉積解釋、開發(fā)儲層精細描述以及地質成果圖件制作等功能為一體，為地震、地質、測井及測試等多學科資料的綜合應用提供了一體化綜合研究平臺[10-13]。

NEWSBase 是NEWS 系統(tǒng)一體化綜合數(shù)據(jù)管理平臺[4]，該數(shù)據(jù)平臺包含了油氣田勘探開發(fā)各個階段的各類專業(yè)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)輸入/輸出方面，允許用戶進行各種地震數(shù)據(jù)的輸入、輸出、刪除及數(shù)據(jù)轉換，并提供了與目前主流解釋軟件的數(shù)據(jù)交換接口基于OpenSpirit 的訪問不同數(shù)據(jù)源(OpenWorks 和GeoFrame)的管理工具，可以直接讀取多個第三方軟件系統(tǒng)中的工區(qū)、鉆井、地震及構造解釋等數(shù)據(jù)。通過對上述數(shù)據(jù)類型的接口支持，NEWSBase提供了大量的I/O接口以方便應用層軟件系統(tǒng)的二次開發(fā)。

1.2 軟件系統(tǒng)架構

疊前疊后聯(lián)合解釋軟件系統(tǒng)采用組件集成的分層設計模式：將算法包、工具庫(交匯圖、并行框架等)、各類交互視圖封裝成可以單獨使用的組件模塊。主體框架設計利用構建業(yè)務應用系統(tǒng)需要的抽象插件處理機制[5-8]，為應用擴展開發(fā)提供插件處理接口規(guī)范和基類，實現(xiàn)基于插件的應用程序框架和地球物理方法管理框架，以支持適應不同應用系統(tǒng)的業(yè)務插件擴展和各種物探方法應用擴展。底層基礎支撐服務為整個框架和應用層開發(fā)提供公用的基礎服務和數(shù)據(jù)業(yè)務支持(圖1)，主要包括：

圖1 系統(tǒng)架構圖示

1)平臺配置管理：通過XML文件進行交互操作、用戶參數(shù)記錄、作業(yè)流程定義等基礎配置；

2)插件服務：為應用開發(fā)提供插件處理接口規(guī)范和基類；

3)異常管理與內存管理：建立系統(tǒng)完善的容錯機制，收集和管理開發(fā)和運行階段的bug和異常，提示異常信息；建立統(tǒng)一的內存整理，提高系統(tǒng)內存使用效率。

利用NEWSBase開發(fā)平臺提供的數(shù)據(jù)接口，開發(fā)人員可以很方便快捷地在現(xiàn)有組件上繼承并使用現(xiàn)有的底層數(shù)據(jù)資源，使得軟件開發(fā)難度降低，后期可維護性能更好。

2 系統(tǒng)功能展示

2.1 多源疊前地震數(shù)據(jù)導入

疊前疊后聯(lián)合解釋的基礎，支持CMP道集、CRP道集、分方位CRP 、分方位角度道集、分方位疊后道集、角度道集等6類數(shù)據(jù)的直接導入(圖2)，其中CMP以及帶方位的疊前數(shù)據(jù)是裂縫檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。

圖2 系統(tǒng)功能圖示

2.2 實時部分疊加

包括偏移距—方位角(圖3a)與入射角—方位角(圖3b)2種部分疊加模式，通過該模式，實現(xiàn)對近中遠偏移距(入射角)部分疊加數(shù)據(jù)體的獲取，并進一步獲得地震振幅的平面分布情況，檢測是否存在明顯的亮點、暗點以及采集腳印等信息；關鍵技術方面，主要采用了角度道集抽取算法(公式(1))與超道集提取，

(1)

其中：x為炮檢距；t0為零炮檢距雙程旅行時間；VRMS為與t0時間對應的均方根速度；VINT為與t0時間對應的層速度；

通過上式，可以將偏移距道集轉換為角度道集，將偏移距道集的振幅映射為角道集振幅。

在地震數(shù)據(jù)處理時候，CDP道集的形成能反映小面元的信息，疊加之后有壓制噪音，增強有效信號，提高信噪比的功效。超道集則是將相鄰若干個CDP道集放到一起，根據(jù)需要，按偏移距或方位角等排好序以供分析。

裂縫探測系統(tǒng)通過分析相鄰CDP道集形成的CDP超道集的方位角信息，可計算裂縫的方向和強度。映射為角度道集的CDP超面元可以根據(jù)實際情況按照0°～8°，8°～15°，15°～25°等任意不同的角度范圍劃分方案進行疊加，提供近、中、遠偏移距(入射角)的部分疊加剖面，為資料解釋中彈性參數(shù)反演流程提供合理的基礎數(shù)據(jù)。

a 0～30%偏移距—60°方位角部分疊加 b 8°～18°入射角—60°方位角部分疊加圖3 不同偏移距(入射角)—方位角部分疊加

2.3 疊前裂縫檢測

原理：利用P波在通過裂縫體時表現(xiàn)出很強的方位各向異性的特征[13-17]，以動校前和動校后的三維地震道集數(shù)據(jù)為基礎，從隨炮檢方位的P波動校速度變化、P波時差變化和P波振幅變化等3方面入手，采用余弦方程和橢圓方程最小平方擬合等手段，提取相應的裂縫發(fā)育主方位和裂縫發(fā)育密度等參數(shù)。

不同類型的數(shù)據(jù)有不同的處理流程，主要分為3個部分：

1)單點實時分析(人機交互) ：對含有方位信息的疊前(疊后)道集，通過人機聯(lián)動交互，提取疊前道集的各向異性特征[18-22](振幅、G值、時差等隨方位角的周期性變化)實時計算單點裂縫發(fā)育強度和方向(圖4)，為各向異性數(shù)據(jù)體計算確定最優(yōu)參數(shù)。

2)裂縫參數(shù)計算(批量處理) ：對含有方位信息的疊前(疊后)道集，按單點分析試驗的處理參數(shù)和流程，計算裂縫發(fā)育強度和裂縫方位信息(圖5)。

3)裂縫綜合顯示(圖6) ：通過裂縫發(fā)育密度和方位信息，實時顯示單位范圍內裂縫方位玫瑰圖、裂縫密度疊合圖。

a 方位橢圓擬合 b 方位余弦擬合圖4 單點聯(lián)動分析

a 裂縫方向 b 裂縫密度圖5 新疆玉北某工區(qū)裂縫方向及密度圖

圖6 裂縫綜合統(tǒng)計顯示

2.4 AVO派生屬性交互分析系統(tǒng)

AVO解釋的目的就是要把AVO信息與巖性和油氣聯(lián)系起來，揭示AVO屬性異常和烴類關系，給予AVO屬性的地質含義。這是一項綜合性的分析方法，必須結合本地區(qū)地質和地球物理特點建立本區(qū)的AVO識別標志，結合地震、測井、地質和鉆井資料，進行綜合解釋，以充分挖掘AVO信息的潛力，減少AVO解釋的陷阱。AVO解釋通常利用疊前道集記錄、疊前地震屬性、AVO反演、AVO屬性交繪圖、AVO烴類指示因子對巖性和油氣進行定性和定量描述。從這個意義上講，AVO技術更適于在油藏描述階段使用。

在特定情況下，提取地震參數(shù)的交繪圖推動了對非亮點儲層的AVO分析。就像Smith等及其他人指出的那樣，地震提取的AVO截距(P)和梯度(G)在不含油氣的地層中進行交繪圖解時常常形成意義明確的“背景趨勢”，這個背景趨勢的偏移可作為含油氣顯示[23-25]。對2種AVO屬性(如截距和梯度屬性)進行交繪，可以幫助我們更好地識別AVO異常并對其進行較合理的解釋。AVO交繪分析對于檢測油氣特別是氣藏有其獨特的優(yōu)勢，增加了許多在常規(guī)剖面上得不到的信息，其結果簡潔明了，易于分析,并且能突出由烴類因素引起的異?，F(xiàn)象。P-G交繪圖是一種理想的檢測與巖性以及不同流體類型相關的AVO響應差異的方法。同時可以根據(jù)P-G交繪圖的特征將砂巖分類，分析它們的物性特征，確定其是否為有利的油氣儲層。因此，AVO屬性交繪圖分析是進行井位部署研究時非常實用的一種特殊處理手段。

可以利用疊前地震資料的AVO反演獲得多種屬性，如截距、梯度、縱波速度、縱波阻抗、泊松比、彈性阻抗等，這為AVO交繪圖分析提供了豐富的資料。我們可以從中選擇多種AVO屬性，綜合利用這些屬性對交繪圖進行分析可以幫助解釋人員提高AVO分析解釋的可靠度。但由于這其中許多屬性(如縱波速度—泊松比)的交繪圖分析要以井資料交繪提供的先驗信息為基礎才能保證其分析的合理性，在無井資料可用的地區(qū)這些屬性交繪圖的應用受到限制。目前，在常用的眾多AVO屬性交繪圖中，截距—梯度交繪圖是在無井資料可利用的地區(qū)仍能取得較好分析效果的一類交繪圖，而且截距—梯度交繪圖也是國內外學者在AVO交繪圖分析中研究最早、研究最多的一類典型的AVO交繪圖，該類交繪圖的分析和解釋技術都比較成熟。因此，我們將以截距—梯度交繪圖為例進行AVO交繪圖分析，下面簡單介紹該交繪圖的基本原理。

(2)

(3)

(4)

式中：ΔVp是分界面兩側的縱波波速差，〈Vp〉是分界面兩側縱波平均波速，Δρ是分界面兩側的密度差，〈ρ〉是分界面兩側的平均密度，ΔVs是分界面兩側的橫波波速差，〈Vs〉是分界面兩側橫波的平均波速。由Gardner方程，密度和縱波速度之間滿足如下關系:

(5)

式中：g為經(jīng)驗系數(shù)，同時根據(jù)泥巖基線，縱波速度和橫波速度間的關系可近似表示為

Vp=mVs+c。

(6)

式中：m,c為經(jīng)驗系數(shù)，利用式(2)～(4)，就可以得到梯度G的表達式：

(7)

AVO派生屬性交互分析系統(tǒng)作為獨立的應用插件集成在系統(tǒng)主框架中，主要完成如：截距P、梯度G、曲率C、橫波S、密度變化率、碳氫指示、泊松比差、反射系數(shù)差以及流體因子等11類AVO派生屬性體的批量計算與圖形交互[26-29](圖7a)，用于獲得可以指示烴類的屬性體(圖7b)。

a PG屬性交匯 b 交匯反投影
圖7 AVO屬性交匯

3 結束語

研發(fā)了一套基于NEWS平臺的疊前疊后聯(lián)合解釋系統(tǒng)，能夠滿足油氣勘探中地震沉積分析的研究、彈性阻抗反演及裂縫型油氣檢測的需求，是一套集疊前裂縫檢測交互分析、AVO屬性交匯分析、地震作業(yè)管理和實時成果圖形化工具為一體的綜合性疊前油氣檢測系統(tǒng)，在實際應用過程主要具備了以下3個方面的特色：

1)充分利用了NEWS開放平臺提供的高效資源接口，設計并研發(fā)了一套綜合性的、服務于疊前彈性參數(shù)反演與疊前油氣檢測的專業(yè)技術軟件，采用即插即用的可擴展設計模式，為后續(xù)解釋性處理功能的進一步開發(fā)打下了堅實的基礎；

2)提供的功能點多，用戶交互參數(shù)試驗時非常方便快捷，豐富的計算機圖形學結合地球物理專業(yè)技術，使得室內解釋工作更直觀、明確；

3)目前在實際生產(chǎn)任務中投入使用，軟件經(jīng)過大量的現(xiàn)場試用，在準確性、實用性、穩(wěn)定性、可操作性能方面得到了驗證，已取得了較好的應用效果。

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附：關鍵代碼示例

//2.2實時部分疊加代碼示例

//部分疊加代碼

//1個方位原始數(shù)據(jù)總道數(shù)

int nCount = objIndexMatrix.getData()[nRow][nCol].size();

Q3PtrList listData;

float* pDataOrigin = NULL;

無功補償也被稱之為無功功率補償，在供電系統(tǒng)中，對于電網(wǎng)功率因數(shù)有著良好的提高作用，同時對降低供電變壓器及輸送線路中的先損耗和提高供電效率，改善供電環(huán)境都是十分重要的。一般而言，在配電系統(tǒng)中，無功補償裝置是一個不可缺少的基礎裝置，有著十分重要的地位與作用。在變電工作中，合理的無功補償裝置不但可以最大限度的降低線路造成的電能損耗，同時對于提高供電質量，供電穩(wěn)定性有著重要意義。反之，如果在工作中電力系統(tǒng)中無功補償裝置的選擇不當，極容易造成供電系統(tǒng)中電壓出現(xiàn)大幅度變動，甚至是帶來嚴重的諧波隱患和現(xiàn)象。目前常見的無功補償主要可以分為視在功率、有功功率和無功功率三種。

int nIndexOrigin = 0;

double dbTotal = 0.0;

//獲取地震數(shù)據(jù)

for (i = 0;i < nCount; i++)

{

nIndexOrigin = objIndexMatrix.getData()[nRow][nCol][i];

pDataOrigin = pPrestackGather->getTraceData()->getData()[nIndexOrigin];

listData.append(pDataOrigin);

//疊加

for ( i = 0;i < nSampleCount;i++)

{

for (j = 0;j < nCount;j++)

{

dbTotal += pDataOrigin[i];

}

pData[i] = dbTotal / (double)nCount;

}

2.4 AVO派生屬性交互分析系統(tǒng)PG屬性計算代碼示例

//AVO屬性計算

//P屬性示例

void AVO_P(float *pfCofA,int nSample,float fSampInc,float *result,int nCoefm)

{

memset(result,0,sizeof(float) * nSample);

int i;

for(i = 0; i < nSample; i++)

{

result[i] = pfCofA[i * nCoefm];

}

//帶通濾波，消除相鄰樣點之間的高頻誤差

int nstart = 0;

for(i = 0; i < nSample; i++)

{

if(result[i] != 0)

{

nstart = i;

break;

}

}

eliminate_Hfrenquency_error(result + nstart,nSample - i,fSampInc / 1000);

}

//G屬性示例

void AVO_G(float *pfCofA,int nSample,float fSampInc,float *result,int nCoefm,int nMethodchoose)

{

memset(result,0,sizeof(float) * nSample);

int i;

if (nMethodchoose==0)

{

if(nCoefm == 3)

{

for(i = 0; i < nSample; i++)

{

result[i] = pfCofA[i * nCoefm] + pfCofA[i * nCoefm + 1];

}

}

else

{

for(i = 0; i < nSample; i++)

{

result[i] = pfCofA[i * nCoefm + 1];

}

}

}

else

{

for(i = 0; i < nSample; i++)

{

result[i] = pfCofA[i * nCoefm + 1];

}

}

//帶通濾波，消除相鄰樣點之間的高頻誤差

int nstart = 0;

for(i = 0; i < nSample; i++)

{

if(result[i] != 0)

{

nstart = i;

break;

}

}

eliminate_Hfrenquency_error(result + nstart,nSample - i,fSampInc / 1000);

}

//帶通濾波示例源碼

void eliminate_Hfrenquency (float *SingleTrc,int N,float nSampInc)

{

float fflag[4]={0};

float ampflag[4]={0};

float *filt;

int kN;

kN = 256; // the smallest is 512.

do

{

kN = kN*2; // the padding number

}while(kN

//qWarning(QString("kN%1").arg(QString::number(kN)));

float a1 = log((float)kN);

float a2 = log(2.0);

int NN=a1/a2;

fflag[0]= 5.0；//低截

fflag[1]= 10.0；//低通

fflag[2]= 80.0;// 高通

fflag[3]= 100.0;// 高截

ampflag[0]= 0.0,ampflag[1]= 1.0,ampflag[2]= 1.0,ampflag[3]= 0.0;//低截到低通振幅從0-1,高通到高截振幅從1-0

filt = (float *)malloc(sizeof(float)*kN);

memset(filt,0,kN*sizeof(float));

polygonalFilter1(fflag,ampflag,4,kN,nSampInc*0.001,filt);

float *re=(float *)malloc(kN*sizeof(float));

float *ri=(float *)malloc(kN*sizeof(float));

float *fr=(float *)malloc(kN*sizeof(float));

float *fi=(float *)malloc(kN*sizeof(float));

float *out=(float*)malloc(kN*sizeof(float));

memset(out,0,kN*sizeof(float));

for (int i=0;i

{

out[i]=SingleTrc[i];

}

memset(re,0,kN*sizeof(float));

memset(ri,0,kN*sizeof(float));

memset(fr,0,kN*sizeof(float));

memset(fi,0,kN*sizeof(float));

for (int j=0;j

{

re[j]=out[j];

}

kkkfft1(re,ri,kN,NN,fr,fi,0,0); //傅里葉變換

for (int j=0;j

{

fr[j]=fr[j]*filt[j];

fi[j]=fi[j]*filt[j];

}

memset(re,0,kN*sizeof(float));

memset(ri,0,kN*sizeof(float));

kkkfft1(fr,fi,kN,NN,re,ri,1,0); //逆傅里葉變換

for (int j=0;j

{

SingleTrc[j]=re[j];

}

free(filt);

free(re);

free(ri);

free(fr);

free(fi);

free(out);

}

Design and Development of the Combined Interpretation System Based on NEWS Platform

CHEN Nan,XU Lei-ming,ZHU Ling-yan

(Sinopec Geophysical Research Institute，Nanjing 211103,China)

In this paper,the design and development of the software system for the combined interpretation of pre stack is introduced.The system is based on NEWS platform,an oil and gas comprehensive interpretation system platform developed by the research institute of petroleum exploration technology of Sinopec.Through the business resources and service interfaces provided by the NEWS platform,the data of pre stack seismic data are partially overlapped by the point,line and plane,which is convenient for users to quickly analyze the advantages of overlay parameters,real-time pre stack AVO attributes (such as gradient P,slope G,curvature C profile) and the direction of Pyramid to noise and other functions.The reservoir prediction and hydrocarbon detection can be carried out more conveniently by geological workers.On the basis of automatic tracing along the time line,by means of simulating ellipse and cosine fitting analysis of the selected surface element,using the variation of the amplitude of the target layer with azimuth offset / incident angle,the general trend effect of micro cracks in the statistics of the surface elements,the development direction and strength of the crack are estimated.A set of integrated pre stack oil and gas analysis system is formed,which is a set of pre stack fracture detection,pre stack gather attribute analysis,AVO attribute intersection analysis and results visualization tools.

NEWS; plug-in; post stack; fracture; explained

陳楠，徐雷鳴，朱凌燕．基于NEWS平臺的疊前疊后聯(lián)合解釋系統(tǒng)設計與開發(fā)[J]．華北地震科學，2016，34(4):40-48.

2016-06-17

國家科技重大專項“大型油氣田與煤層氣開發(fā)”(2011ZX05035)

陳楠(1980—)，男，四川瀘州人，高級工程師，主要從事油氣地球物理方法研究與軟件開發(fā)工作．E-mail：cnzyy2000@126.com

P315-3

A

1003-1375(2016)04-0040-09

10.3969/j.issn.1003-1375.2016.04.007