基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術及在鄂南應用效果分析

王善明

（中國石化華北油氣分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006）

常規的地震層位追蹤解釋方法是按照解釋人員已有的認識進行手工追蹤或在局限的二維視野內自動追蹤。這些方法既耗時又費力，還受制于地震資料的品質和地質條件的復雜性。近年來，有多種層位追蹤方法提出，其中適用性較強的方法有兩種。在地震剖面中，地震波的波峰或者波谷位置的同相軸往往是地下地質界面的反應，尋找波谷或波峰最大值追蹤即為波形特征追蹤。在地震波形同相軸無大的相位異常或突變，無大斷層和無分叉的情況下，波形特征追蹤適用性強。地下地質界面在局部區域具有一定的連續性、穩定性，反映到地震時間剖面上，則表現為相鄰地震道上的連續性、相似性，這樣就可以用地震波的相關性來實現層位的自動追蹤。但這些方法主要應用于高品質地震資料和地質條件簡單的區域，而鄂南不是很滿足以上條件，故該方法適用性不強。為此，提出了一種基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術[1-5]。

1 基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術原理

首先建立一個規則的網格數據，在地震樣本點之間創造一些聯系。首先，將地震數據體分成規則的正方網格體，每個網格體都會被賦予其XUTM，YUTM坐標。這樣就可以利用UTM坐標系統來組織計算地震樣本點之間的聯系。為了計算地震點間的聯系，首先計算出同一個模型網格相鄰地震道間的相關圖。當賦予其相關門檻值時，符合門檻值的節點就會自動連接在一起（見圖1）。

形成的面元網格單元很小，不能直接用于層位追蹤。故前面生成的面元網格體需要進一步優化，形成具有一定規模的面元網格體。假定地質差異性隨著距離的增加而變大，且其規律符合高斯定律。下面引入成本函數，如式（1）所示。為了尋找到最佳的地質模型，該算法從最初地震樣本點開始逐步計算，直到其成本最低為止。面元網格如何通過成本函數得到最佳的網格數據體（見圖2）。

2 基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術的適用性分析

2.1 基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術特點

圖1 面元網格生成示意圖

圖2 模型優化原理示意圖

基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術從原理上講很簡單，實現起來也比較容易，具有以下優點：（1）運算速度快，自動形成層序體，層位追蹤解釋效率極大提高；（2）摒棄傳統的單剖面解釋模式，采用體解釋模式，自動化建立模型合理化程度高，提升了解釋精度和準確度；（3）100%尊重原始地震資料，排除了井和模型因素的影響；（4）提高了剖面的可解釋性，尤其便于薄砂層的解釋。

基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術也存在以下不足：（1）對地震資料品質要求比較高；（2）應用條件受構造復雜性與沉積穩定性影響（見圖3）。

2.2 易混淆的兩個概念

基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術、基于波形特征層位自動追蹤技術與基于相關層位自動追蹤技術容易混淆。基于波形特征層位自動追蹤技術是基于地震波的波峰或者波谷位置的同相軸往往是地下地質界面的反應，尋找波谷或波峰最大值單剖面追蹤的方法。基于相關層位自動追蹤技術是依據地下地質界面在局部區域具有一定的連續性、穩定性，反映到地震時間剖面上，則表現為相鄰地震道上的連續性、相似性的特點來實現層位自動追蹤的方法，但這種方法僅適用于局部，擴展性差。而基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術是在局部相關性分析基礎上，通過成本函數使其模塊成體。

圖3 不同地震資料下的面元網格示意圖

3 應用實例

鄂爾多斯盆地中南部有五個主體探區，跨陜甘寧蒙四省區，總面積一萬多平方千米，其中三維地震面積四千平方千米。五個區塊的三維地震數據體的時間域在3.5 s～4 s區域，且每個區塊有多家處理的三維地震資料，各自地震資料品質不一、目的層不一，層位數據解釋是一個龐大的工作量。

鄂爾多斯盆地中南部五個勘探區塊的T9b或T4的T0圖（見圖4），其三維面積總達四千多平方千米。利用傳統的解釋方案在如此龐大的地震工區解釋出如圖4所示的一個單層位，2個解釋員參與的情況下至少需要一至兩個月的時間，而且解釋員必須有整個三維工區的構造形態知識儲備以及局部波形形態差異性因素知識儲備。基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤僅需要一周的時間完成上面所提到的工作，而且在三維區間內更改方便，極大地提高了工作效率及解釋方案的精確度。追蹤的層位是基于地層模型的，并不像傳統解釋方案受解釋員的經驗影響那么大，忠于地震數據，可控性強。

利用基于全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術對旬邑-宜君三維區內地震數據測試追蹤，其追蹤效果（見圖5（b））。地震資料品質好的區域，生成的地層模型垂向繼承規律強、橫向連續性好（見圖5（a）），自動追蹤出來的層位連續性好、解釋質量高；淺層地震資料信噪比較低、品質差，模型面元網格比較瑣碎，很難連接成大的面元網格體，故生成的地層模型出現空白帶，進而在自動追蹤的層位上表現為黑色空缺區域。遺留下來的空缺帶可以通過主干線與聯絡線的波形特征自動追蹤來彌補。

圖5 不同品質下的地震資料對層位追蹤的影響及修補示意圖

該方法不僅僅適用于傳統的地震層位追蹤工作，同樣更適用于地質體雕刻。砂體垂向層次多、銜接度不一，橫向展布變化快、砂體瑣碎、組合很難。一般人工自動追蹤砂體需求時間較長，其雕刻的砂體很難達到準確地表征其砂體的頂底面，單剖面砂體組合缺少砂體整體展布概念，很難得到確切的砂體展布圖。巖性反演體本身就含有地層模型概念，按照該技術方法將其分成若干等分地層切片。然后在每個地層切片上勾劃出其平面展布范圍，并依照其地質體垂向分布關系組合成單砂體，這樣就可以得到砂體展布形態及疊合情況。

4 結論

本文提出的方法，是一種基于三維地震資料全局優化地層模型的地震層位自動追蹤技術。通過分析其相鄰地震道相關性組合成面元網格，而后依據成本函數分析其面元網格間連接的可靠性，最終形成最佳的地層模型。在此地層模型基礎上，只需提取需要的層位即可。

通過應用實例分析可以得出以下幾點結論：

（1）運算速度快，自動形成層序體，層位追蹤解釋效率極大提高。

（2）摒棄傳統的單剖面解釋模式，采用體解釋模式，自動化建立模型合理化程度高，提升了解釋精度和準確度。

（3）在地震波形比較復雜的情況下，可以綜合應用地震層位自動追蹤技術與人工解釋。

中國石油自主開發成功器外完全硫化態配套催化劑

8月30日，由中國石油石油化工研究院、呼和浩特石化、福州大學等共同開發的器外完全硫化態GARDES-II技術配套催化劑在呼石化120萬噸/年汽油加氫裝置應用成功，這是中國石油首套采用自主技術制備完全硫化態加氫催化劑開工的加氫裝置。

與傳統的器內硫化和近年來逐步采用的器外預硫化技術相比，器外完全硫化技術以環境友好、開工時間短、經濟效益顯著而占有明顯優勢，具有簡單、高效、無污染的特點，是一項使催化劑具備真正加氫活性、無需進行活化、解決煉化企業開工過程安全環保問題的催化劑制備新技術。

石化院一直致力于加氫催化劑的器外硫化研究，2015年器外預硫化型加氫催化劑在揚子巴斯夫和獨山子石化實現工業應用。在集團公司科技管理部的持續支持下，3年后采用真空密閉式集裝箱包裝的器外完全硫化態GARDES-II技術配套催化劑在呼石化120萬噸/年汽油加氫裝置僅24個小時就產出合格汽油產品，裝置開工取得圓滿成功。與原裝置上一周期對比，節省開工時間5天以上，開工過程無廢水、廢氣排放，開工過程簡單、環保，產品質量滿足生產國Ⅵ汽油的要求。

本次中國石油器外完全硫化態加氫催化劑的應用成功，將進一步形成中國石油自主加氫催化劑器外完全硫化技術平臺，對減輕煉化企業裝置開工過程中的安全、環保壓力具有重要意義。

（摘自中國石油報第7173期）