油藏儲層量化描述
時(shí)間：2016-02-02 10:14
來源：
作者:劉海軍
信息量是信息論領(lǐng)域中關(guān)于系統(tǒng)混亂程度的一個(gè)描述，可將儲層及邊界圍巖看成兩個(gè)不同系統(tǒng)，而整個(gè)區(qū)塊又是包含上述兩類系統(tǒng)的一個(gè)整體系統(tǒng)。由于在系統(tǒng)內(nèi)部，混亂程度較低，因而信息量較低；在不同系統(tǒng)過渡邊緣，混亂程度較高，因而信息量較高。通過求取相鄰道的信息量，可以幫助地質(zhì)勘探人員從宏觀角度出發(fā)標(biāo)定油砂系統(tǒng)過渡邊緣。
儲層信息量量化
在油氣系統(tǒng)及砂體系統(tǒng)內(nèi)部，地震屬性變化相對較??；在系統(tǒng)過渡邊緣，地震屬性變化相對較大。因此可以通過信息量量化的方式對油砂系統(tǒng)過渡邊緣進(jìn)行標(biāo)定。本小節(jié)主要闡述了信息量量化之于地球物理學(xué)的意義，同時(shí)提出了一種對儲層進(jìn)行量化的方法。
信息量是香農(nóng)（Claude Elwood Shannon）在1984年從熱力學(xué)中引入到信息論領(lǐng)域的，它從信息論角度出發(fā)對事物變化及變異程度進(jìn)行度量，同時(shí)信息量也可作為衡量系統(tǒng)內(nèi)部變化程度大小的指標(biāo)。
一般情況下，地震信號可以看成是一種零均值近對稱的廣義高斯分布信號，然而當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)的物性、厚度發(fā)生變化時(shí)，這種變化將會在地震信號上有所體現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致某些敏感地震屬性在取值上有異常變化。綜合考慮上述地質(zhì)先驗(yàn)知識，可以通過衡量敏感地震屬性的變化來反映地下介質(zhì)的變化，進(jìn)而為地質(zhì)解釋人員確定儲層位置提供理論依據(jù)。例如當(dāng)某一區(qū)塊特定層位含油氣時(shí)，將導(dǎo)致該層位主頻屬性向低頻方向移動，即主頻減小，因此主頻屬性在含油氣區(qū)域與非含油氣區(qū)域的過渡邊緣將出現(xiàn)明顯的衰減，從信息論角度出發(fā)可知在該過渡區(qū)域信息量將會出現(xiàn)突然增大，即在油氣系統(tǒng)與砂體系統(tǒng)的過渡邊緣信息量量化結(jié)果將取得較大值。圖1展示了如何從系統(tǒng)論角度看待信息量量化問題，將地下介質(zhì)抽象成三個(gè)獨(dú)立部分：油氣系統(tǒng)、砂體系統(tǒng)、過渡部分（綠色區(qū)域）。在油氣系統(tǒng)及砂體系統(tǒng)內(nèi)部，地震信號變化較小，地震屬性取值變化較小，信息量較??；在油氣系統(tǒng)與砂體系統(tǒng)過渡地帶，地震信號變化劇烈，地震屬性取值變化較大，因此會導(dǎo)致信息量產(chǎn)生突變?；谏鲜鱿闰?yàn)知識，可以利用量化后的信息量大小尋找感興趣區(qū)域，以使地質(zhì)解釋人員更好地確定儲層。
油藏儲層量化描述過程
信息量量化過程實(shí)際上是若干概率事件在概率已知的前提下的量化計(jì)算過程。為了達(dá)到計(jì)算相鄰地震道信息量的目的，提出衡量標(biāo)準(zhǔn)、最小計(jì)算單元、分類尺寸等相關(guān)概念。
衡量標(biāo)準(zhǔn)求解信息量過程中需要概率事件，而概率事件則需要一定衡量標(biāo)準(zhǔn)對待量化的內(nèi)部地震道進(jìn)行分類，進(jìn)而獲取概率事件并利用信息量計(jì)算公式求解該計(jì)算單元的信息量。由于地震屬性可以反映指定層位地質(zhì)構(gòu)造及儲層變化情況，同時(shí)各種不同地震屬性均可以被量化，因此可在信息量量化過程中選取地震屬性作為衡量標(biāo)準(zhǔn)來對計(jì)算單元內(nèi)的各地震道分類進(jìn)而求得該計(jì)算單元的信息量。
最小計(jì)算單元在求解信息量過程中必須明確信息量量化的最小單元，即在2維方向上選取相鄰地震道進(jìn)行信息量量化計(jì)算，也可稱為量化尺度。在確定最小計(jì)算單元時(shí)需考慮如下兩個(gè)方面。一方面是信息量意義：信息量是可以用于衡量系統(tǒng)內(nèi)部變化的變量，因此應(yīng)至少選取兩個(gè)地震道才能構(gòu)成系統(tǒng)，進(jìn)而通過信息量的大小來衡量系統(tǒng)間屬性變化，進(jìn)而通過屬性變化反映儲層物性變化。對信息量、油氣系統(tǒng)變化、儲層物性變化進(jìn)行解釋，信息量變化能夠反映油氣系統(tǒng)變化，油氣系統(tǒng)變化能夠反映儲層物性變化，因此通過檢測信息量的變化即可對儲層物性的變化進(jìn)行判別。另一方面是地球物理學(xué)意義：在地球物理學(xué)中，進(jìn)行儲層預(yù)測的最小范圍需結(jié)合當(dāng)前區(qū)塊的巖性、物性、儲層概況等性質(zhì)，專家指出單向距離范圍應(yīng)以100 m范圍以內(nèi)為佳。最小計(jì)算單元所含相鄰道個(gè)數(shù)過少，會導(dǎo)致信息量量化結(jié)果過分一致化和集中化，進(jìn)而失去計(jì)算意義；最小計(jì)算單元所含相鄰道個(gè)數(shù)過多，會導(dǎo)致量化結(jié)果覆蓋較大地理范圍，失去地球物理學(xué)意義，進(jìn)而無任何指導(dǎo)意義。因此，在選擇最小計(jì)算單元時(shí)，不僅要從信息量理論角度出發(fā)，還應(yīng)綜合考慮地球物理學(xué)意義。綜上所述，在進(jìn)行信息量量化過程中，最小計(jì)算單元通常按照如下方法確定：根據(jù)相鄰道距離確定最小計(jì)算單元最大值（計(jì)算距離 ）；確定最小計(jì)算單元，選取若干測井，綜合考慮分類個(gè)數(shù)這一特征，通過窮舉法確定最小計(jì)算單元及分類個(gè)數(shù)。
分類個(gè)數(shù)利用某敏感地震屬性對計(jì)算單元內(nèi)各地震道進(jìn)行分類，具體分類個(gè)數(shù)直接影響概率分配及量化結(jié)果。分類個(gè)數(shù)較多雖然刻畫比較細(xì)致，但是會導(dǎo)致分類過度敏感。分類個(gè)數(shù)較少則導(dǎo)致刻畫比較遲鈍，分類效果不佳，不能精細(xì)刻畫變化，無法達(dá)到區(qū)分系統(tǒng)內(nèi)部及過渡邊緣地震道的目的。所以選取合適的分類個(gè)數(shù)對最終結(jié)果起著重要的作用。在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)所選衡量標(biāo)準(zhǔn)的敏感程度及所選最小計(jì)算單元進(jìn)行綜合選擇。利用窮舉法確定最小計(jì)算單元及分類個(gè)數(shù)。首先讀取SEGY文件確定相鄰道距離；參考確定最小計(jì)算單元的最大值及最小值；根據(jù)分類個(gè)數(shù)確定規(guī)則確定分類個(gè)數(shù)區(qū)間；窮舉每個(gè)最小計(jì)算單元及分類個(gè)數(shù)，對已知含油氣性測井進(jìn)行量化操作，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前測井的量化情況決定當(dāng)前所選最小計(jì)算單元及分類個(gè)數(shù)是否可行，如果當(dāng)前量化結(jié)果在含油氣測井及無油氣測井附近均取得較小值，而在一定距離范圍內(nèi)取得較大值，則當(dāng)前所選最小計(jì)算單元及分類個(gè)數(shù)滿足要求。
量化流程 信息量量化算法流程為：選取敏感地震屬性；確定最小計(jì)算單元；確定分類個(gè)數(shù)；計(jì)算當(dāng)前時(shí)窗內(nèi)地震道組的信息量并寫入緩存；計(jì)算時(shí)窗向前滑動一道；計(jì)算當(dāng)前時(shí)窗信息量；保存計(jì)算結(jié)果并退出。信息量量化示意圖如圖2所示，以最小計(jì)算單元 ，分類個(gè)數(shù) 為例，其中每個(gè)縱向柱狀圖代表一個(gè)地震道，其高度代表該道地震屬性歸一化后取值。紅色虛矩形框代表當(dāng)前計(jì)算單元（當(dāng)前計(jì)算時(shí)窗）。
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
在設(shè)計(jì)儲層量化描述系統(tǒng)時(shí)，要求能夠?qū)赟EGY格式的地震數(shù)據(jù)體沿解釋層位求取指定地震屬性；如果地震屬性數(shù)據(jù)已由其他軟件求取，則支持屬性導(dǎo)入功能；對所求地震屬性，按照信息量量化過程進(jìn)行量化求解；分別支持按道順序及信息量大小等兩種方式查詢量化結(jié)果。
根據(jù)儲層量化過程，將整個(gè)軟件分為如下幾個(gè)模塊：屬性生成模塊（自求或?qū)肽Ｊ剑⑿畔⒘苛炕诵哪K、結(jié)果顯示模塊、報(bào)告生成模塊。其中屬性生成模塊負(fù)責(zé)自動生成指定地震道沿指定解釋層位的地震屬性或者導(dǎo)入由其它軟件生成的地震屬性；量化核心模塊負(fù)責(zé)利用3.1節(jié)中所述量化算法求解信息量；結(jié)果顯示模塊負(fù)責(zé)將量化結(jié)果按地震道順序或量化結(jié)果大?。ù?、中、?。┻M(jìn)行顯示；報(bào)告生成模塊負(fù)責(zé)將所得儲層信息量結(jié)果以報(bào)告形式存入指定文件。整個(gè)軟件采用MVC架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)（地震道、地震屬性、含油氣性、相關(guān)參數(shù)）封裝在CDocument類中；將結(jié)果展示封裝在CView類中；同時(shí)通過CFrame類對CDocument及CView進(jìn)行控制，以同步數(shù)據(jù)與相關(guān)界面的狀態(tài)。
將香農(nóng)信息論與地球物理學(xué)相結(jié)合的儲層預(yù)測方法——油藏儲層量化描述法。與傳統(tǒng)儲層預(yù)測方法不同的是本章的立足點(diǎn)不是對特定地震道含油氣性進(jìn)行定性分析，而是對更廣泛的“區(qū)域”的含油氣性進(jìn)行定性分析。在分析了信息量的地球物理學(xué)意義后，提出了信息量與地震屬性相結(jié)合的算法，實(shí)驗(yàn)證明不同的油氣勘探需求應(yīng)對不同的信息量感興趣區(qū)域進(jìn)行標(biāo)定。
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