Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Погоризонтный анализ сейсмических параметров статистическими и спектрально-корреляционными методами

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата технических наук, Борисов, Василий Валерьевич, Москва

- л /

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ АКАДЕМИЯ им. С. ОРДЖОНИКИДЗЕ

На правах рукописи

Борисов Василий Валерьевич

ПОГОРИЗОНТНЫЙ АНАЛИЗ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТАТИСТИЧЕСКИМИ И СПЕКТРАЛЬНО-КОРРЕЛЯЦИОННЫМИ МЕТОДАМИ

( 04.00.12 - геофизические методы поисков и разведки месторождений

полезных ископаемых)

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - д.ф.-м.н., проф. A.B. Петров

Москва - 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................4

Актуальность работы............................................................................................4

Цель исследования................................................................................................4

Научная новизна....................................................................................................5

Практическая ценность........................................................................................5

Апробация работы..................................................................................................6

ГЛАВА I. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СРЕДСТВ ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ...........8

1. Рынок средств обработки и интерпретации сейсмических данных для ОС UNIX...................................................................................................................8

Schlumberger GeoQuest.........................................................................................8

CGG Petrosystems..................................................................................................9

Landmark Graphics..............................................................................................11

Paradigm Software...............................................................................................14

PGS Tigress..........................................................................................................17

2. Методики структурного картирования резервуара по сейсмическим

атрибутам...............................................................................................................18

Куб когерентности.............................................................................................20

Углы и азимуты падения.................................................................................... 23

ГЛАВА II. КОМПЛЕКС ПОГОРИЗОНТНОГО АНАЛИЗА ПОЛЕЙ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ...............................27

1. Анализ сейсмических динамических параметров...................................27

2. Сейсмические динамические параметры(атрибуты)^Физический смысл .................................................................................................................................28

Мгновенная амплитуда......................................................................................29

Мгновенная фаза................................................................................................. 30

Мгновенная частота.................................... .......................................................30

Полярность..........................................................................................................30

3. Интерпретационная система «ГЕРМЕС 3». Информационная модель для интерпретации...............................................................................................30

Базовая функциональность «ГЕРМЕС 3»........................................................32

Интерпретация..................................................................................................38

4. Погоризонтный анализ полей сейсмических атрибутов.........................39

5. Пользовательский интерфейс........................................................................44

Методика работы. «2D интерпретация».......................................................44

Методика работы. «3D интерпретация».......................................................47

6. Комплекс погоризонтного анализа полей сейсмических атрибутов «PARAMETR»........................................................................................................48

Расчет параметра..............................................................................................49

Интерфейс пользователя при расчете............................................................49

Построение карт параметра...........................................................................49

Интерфейс пользователя при построении карт параметра........................50

Документация.....................................................................................................51

ГЛАВА III. КОМПЛЕКС СТАТИСТИЧЕСКОГО И СПЕКТРАЛЬНО-КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА СЕЙСМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ «COSCAD UNIX».....................................................................................................52

1. Особенности программной реализации комплекса «COSCAD UNIX» в операционной системе UNIX.............................................................................55

Особенности архитектуры SD-eepcuu комплекса..........................................58

2. Общая характеристика функционального наполнения программного комплекса «COSCAD UNIX»..............................................................................59

3. Основные структурные и содержательные компоненты комплекса COSCAD UNIX».....................................................................................................60

Сервис...................................................................................................................61

Графика................................................................................................................63

Статистика........................................................................................................63

Фильтрация.........................................................................................................66

Обнаружение.......................................................................................................67

Комплекс..............................................................................................................68

ГЛАВА IV. МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА 2D И 3D ПОЛЕЙ СЕЙСМИЧЕСКИХ АТРИБУТОВ.......................................................................70

1. Геологическая часть.......................................................................................70

Узбекское месторождение................................................................................70

Приобское месторождение...............................................................................71

2. Анализ временных разрезов, палеоразрезов и разрезов динамических параметров при помощи комплекса «COSCAD UNIX»................................75

Двумерная адаптивная фильтрация.................................................................75

Расчет градиентных характеристик..............................................................76

Классификация методом К-средних.................................................................76

Методика классификации волнового поля по градиентным признакам.......76

Палеовид..............................................................................................................77

3. Погоризонтный и межгоризонтный анализ................................................77

Карты параметра. Анализ карт параметра в «COSCAD UNIX».................79

4. Построение элементов трехмерной тектоно-физической модели.........80

Аннотация...........................................................................................................80

Обоснование постановки задачи тектоно-физической интерпретации

данных сейсморазведки......................................................................................81

Элементы тектоно-физической модели Приобского месторождения.......82

Заключение...........................................................................................................84

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................................86

ЛИТЕРАТУРА..........................................................................................................88

РИСУНКИ И ПРИЛОЖЕНИЯ.............................................................................91

Введение.

Актуальность работы

Проблема обработки и интерпретации результатов сейсмических исследований чрезвычайно актуальна для современной геофизики. На настоящем этапе развития геофизики качество обработки и интерпретации сейсморазведочной и промыслово-геофизической информации а также эффективность использования результатов являются одним из важнейших факторов, определяющих эффективность всего геологоразведочного процесса.

В последние годы компьютерные и информационные технологии в обработке и интерпретации геофизической информации стали неотъемлемым атрибутом любой деятельности, связанной с теми или иными преобразованиями геолого-геофизических данных. Внедряются в практику все более совершенные аппаратно-вычислительные средства, алгоритмы и концепции, позволяющие с требуемой для практики точностью решать ряд качественно новых геологических задач.

К их числу относятся задачи прогнозирования геологического разреза с целью определения состава пород и их нефтегазонасыщенности, пространственное изучение геологической среды с помощью трехмерной сейсморазведки, задачи оптимизации бурения разведочных скважин на основе выявления в разрезе зон аномально высоких пластовых давлений и, наконец, повышение эффективности разработки месторождений на этапе их эксплуатации по результатам детальной сейсморазведки и комплексной интерпретации геолого-геофизической и буровой информации.

Методы статистического и спектрально-корреляционного анализа при изучении характеристик геологического разреза по данным сейсморазведки применялись и ранее, однако современные ЗБ-массивы сейсмических данных, имеющие значительный объем, приводят к необходимости создания новых алгоритмов интерпретации данных, а также принципиально нового подхода к визуальному изучению трехмерной информации.

Применение методики расчета погоризонтных характеристик и последующий анализ их спектрально-корреляционных свойств позволяет по новому подойти к вопросам выделения особенностей и аномальных зон в трехмерных полях сейсмических динамических параметров, которые, в свою очередь, непосредственно связаны с физическими и структурными свойствами исследуемого геологического разреза.

Цель исследования

Целью исследования является создание новых алгоритмов комплексного анализа структуры сейсмогеологического разреза, реализация этих алгоритмов в виде программных средств для современных промышленных компьютерных

платформ и их опробование на реальных сейсмических данных. Новые методики, полученные в результате исследования, внедряются в современный процесс интерпретации сейсмической информации.

Научная новизна

Разработаны новые алгоритмы и базирующиеся на них методики анализа с применением статистических и спектрально-корреляционных методов. Применение методов спектрально-корреляционного анализа, уникальных адаптивных фильтров, алгоритмов обнаружения, распознавания при анализе мгновенных сейсмических динамических параметров существенно расширяет набор методов анализа, применяемых на данный момент, и позволяет получать более полную и целостную информацию при изучении сейсмогеологического разреза.

Разработанные алгоритмы и методики включены в следующие, реализованные автором, программные средства: «PARAMETR» и «COSCAD UNIX» для ОС UNIX.

Практическая ценность

Программные продукты внедрены и используются в НК «ЮКОС», новые методики анализа сейсмической информации применяются геофизиками и в других организациях (Центргеофизика).

1. Создан программный комплекс погоризонтного анализа 2D и ЗО-полей сейсмических атрибутов. Комплекс полностью интегрирован в интерпретационную систему «ГЕРМЕС 3», использует ее интегрированную базу данных, систему картопостроения и инструменты визуализации. Несмотря на это комплекс имеет возможность автономного функционирования.

2. В многозадачной и многопользовательской среде реализован комплекс спектрально-корреляционного анализа данных «COSCAD UNIX».

3. Как результат применения и апробации реализованных программных средств - получена возможность существенного повышения разрешающей способности полевой сейсморазведки по выделению малоамплитудных тектонических нарушений в полях сейсмических данных. Решается задача районирования акустических свойств по сейсмическому разрезу на базе алгоритмов и программ распознавания и классификации комплексных параметрических полей на однородные области.

Описаны функциональные свойства реализованных автором программных средств в наиболее распространенных UNIX операционных системах AIX (3.x, 4.x) фирмы IBM и Solaris 2.5 фирмы Sun Microsystems является неотъемлемой частью работы.

Апробация работы

Означенные выше программные средства тестировались на работу в операционных системах AIX 3.x, 4.x и Solaris 2.5 на платформах IBM RS/6000 и SUNSparc [29]. Программное обеспечение прошло апробацию при анализе реальных сейсмических данных 2D на месторождении Узбекское в Западной Сибири и данных ЗБ-сейсморазведки по южному кубу на территории Приобского месторождения.

Глава I. Обзор существующих информационных средств обработки и интерпретации сейсмических данных

Гл I, ч. 1 диссертационной работы содержит краткий обзор современных информационных технологий для управления, обработки и интерпретации сейсмических данных. Кратко описываются компании - лидеры по изготовлению программного обеспечения для геологов и геофизиков для UNIX платформ и операционных систем. Материал представлен в виде разделов по базовым производителям промышленного программного обеспечения под UNIX для обработки и интерпретации сейсмической информации. В обзоре кратко дается характеристика программного обеспечения фирм Schlumberger GeoQuest, Landmark Graphics, CGG Petrosystems, Paradigm Software, PGS Tigress.

В гл. I, ч. 2 приводятся ряд альтернативных описанным в диссертации алгоритмов обработки как самого волнового поля разреза, так и его динамических параметров с целью повышения разрешающей способности исходного разреза и выделения некоррелируемых по латерали особенностей. Приводятся алгоритмы анализа углов падения отражающего горизонта и построения куба когерентности.

Глава И. Комплекс погоризонтного анализа полей сейсмических динамических параметров

В гл. И, ч. 1 формулируется проблема необходимости анализа динамических параметров сигнала. В гл. II, ч. 2 приводится физический смысл сейсмических динамических параметров, подвергаемых анализу посредством комплекса «PARAMETR». Гл. И, ч, 3 посвящена рассмотрению геофизической интерпретационной системы «ГЕРМЕС 3», Центральной Геофизической Экспедиции, в разработке которой принимал активное участие автор и, (частью которой является разработанная автором подсистема погоризонтного анализа данных). Рассматривается ее назначение, информационная модель, базовая функциональность и состав. Гл. И, ч,4-6 диссертационной работы посвящены изданным автором алгоритмам, процедурам и комплексу погоризонтного анализа сейсмических динамических параметров.

Глава Ш. Комплекс статистического и спектрально-корреляционного анализа сейсмических параметров «COSCAD UNIX»

В гл. Ш описываются комплекс спектрально-корреляционного анализа данных «COSCAD UNIX» и его функциональное алгоритмическое наполнение. Рассматриваются также особенности его построения в среде UNIX, графический пользовательский интерфейс (GUI), особенности реализации связанные с многозадачной средой, режим функционирования базы данных в связи с ее многопользовательской эксплуатацией, реализация элементарных средств графического представления исходных данных и результатов обработки.

Глава IV. Методики комплексного анализа 2D и 3 D-полей сейсмических атрибутов

Гл. IV диссертационной работы посвящена новым методикам статистического и спектрально-корреляционного анализа двумерных и пространственных полей сейсмических атрибутов, разработанным автором диссертационной работы. В гл. IV также иллюстрируются результаты промышленного использования разработанных автором программных средств.

В заключении диссертационной работы формулируются основные выводы.

Следует сказать, что изложенные в диссертации результаты порождены общением со многими людьми. Неоценимую поддержку оказали сотрудники ЦГЭ Минтопэнерго РФ, поставившие передо мной проблему погоризонтного динамического анализа. Глубокую благодарность выражаю научному руководителю, профессору A.B. Петрову, привлекшему меня к работе над современными геофизическими технологиями. Профессор A.A. Никитин деятельно помогал мне на всех этапах подготовки этой работы. Хочу поблагодарить профессора Г.Н. Боганика за интерес, проявленный к работе, и ценные критические замечания. Сотрудничество с коллективом нефтегазового сектора IBM и центром разработки IBM в Норвегии дало возможность расширить свои знания о компаниях - мировых лидерах в производстве геофизического программного обеспечения и их продукции. Всем этим людям, да и многим другим, я благодарен за щедрость, с которой они делились своим опытом.

Глава I. Обзор существующих информационных средств обработки и интерпретации сейсмических данных

1. Рынок средств обработки и интерпретации сейсмических данных для ОС UNIX

Schlumberger GeoQuest

GeoQuest - компания, являющаяся всемирно известным поставщиком программных продуктов для геологии, геофизики, бурения, инженерных работ, управления данными, промышленных вычислений и поисково-разведочных работ для нефтяной промышленности. GeoQuest Systems Inc., была основана в 1984 году и сегодня является одной из наиболее быстро растущих подразделений компании Schlumberger.

GeoQuest - одна из ведущих компаний экспертов в отношении информационных технологий в разведке и разработке нефтегазовых месторождений: программных продуктов, сервисных услуг по работе с данными, управления данными и сервисных услуг в отношении информационных технологий.

Программные продукты GeoQuest направлены на оптимизацию разведки и разработки нефтегазовых месторождений путем интеграции различных дисциплин разведки и разработки в рамках шести базовых направлений: интерпретация и визуализация, моделирование резервуара, комплексное описание резервуара, картирование, управление данными, бурение и добыча.

GeoFrame

GeoFrame — программное обеспечение для комплексного описания резервуара, является центральной частью всех программных продуктов компании GeoQuest. Программное обеспечение разработано в соответствии со стандартами Petrotechnical Open Software Corporation (POSC) и включает в себя ряд приложений по разведке и разработке с унифицир�