方差技术在生物礁识别中的应用

屈大鹏，肖秋红，曾 臻，彭 俊

(中国石化勘探南方分公司研究院，四川成都610041)

方差技术在生物礁识别中的应用

屈大鹏，肖秋红，曾 臻，彭 俊

(中国石化勘探南方分公司研究院，四川成都610041)

在海相碳酸盐岩勘探中，生物礁滩的识别对确定储层有利相带具有重要意义。方差技术是检测地下断层、地层不连续变化现象及异常地质体卓有成效的一种技术，这里首先介绍了它的基本原理，然后重点展示和分析该技术在YB生物礁识别，沉积相带刻画中的应用成果，证实其技术优势和良好的应用前景。

方差体;相干技术;生物礁;沉积相带

0 前言

相干技术在断层识别，特殊岩性体和地质体的解释方面，较常规叠后三维数据体有着明显的优势［1、2]。方差技术作为它的补充和发展，优势更加明显，不仅计算量比二代相似性算法或三代本征值算法(C2或C3)要少，而且效果很好［3、4]。方差技术通过计算滑动窗口内，地震道各个采样点与整个滑动窗口中样点的平均值之差来得到方差体，从而突出由地质体性质的不连续性或异常性引起的地震反射的异常。通过水平和沿层切片图，可揭示断层、裂缝、岩性体边缘、地质异常体边界、不整合等地质现象，为解决油气勘探中的特殊问题提供有利依据。

1 基本原理

方差技术的思想来源于概率中的方差分析，它通过计算滑动窗口内地震道各个采样点，与整个滑动窗口中样点的平均值之差，来得到方差体［5、6]。通过方差算法模型计算出的高方差值，突出由地质体性质的不连续性或异常性所引起的地震反射的异常。这样，通过检测各地震道之间的差异程度，即可检测出断层或不连续变化的信息。

方差技术的核心，就是求取整个叠后三维数据体所有样点加权移动的方差值。如图1(见下页)所示，在周围相邻的8道加上1道(共9道)，并取该样点为中心，上、下各一半时窗长度内的样点数(假设采样1 ms，时窗长度为30 ms)，先求出9道中每道30 ms时窗长度内所对应样点的振幅平均值，然后计算出时窗长度9道中每个样点振幅值与同一时刻在9道中的振幅平均值的方差和，最后再乘上正弦三角函数的加权值，并做归一化，即得到该样点的方差值。

公式定义如下［7、8]:

式中 δ2t为方差值;δ2ω为加权后的方差值;xij为j时间i道的地震振幅值;L为方差的时窗长度;I为计算方差值所需要的相邻道数;ωj－t为某时窗内某采样点的三角加权函数，最大是1，最小是0。

通过上式，可以计算出整个三维数据体中每个采样点的方差值，最终得到三维方差数据体。

图1 方差体算法示意图Fig．1 The sketch map of variance technique

2 应用实例

YB区块处于川北坳陷与川中隆起的过渡带，地层产状平缓，构造变形弱。区块内地表出露侏罗系上统～白垩系地层，发育花丛断背斜、唐山断背斜等地面构造。由前人研究成果表明，四川盆地内上二叠统与三叠系飞仙关组是连续过渡沉积的，在沉积相上，二者之间是继承性发展的(见图2)。

在四川盆地东部，晚二叠世至飞仙关期的沉积过程，始于东吴运动后茅口组侵蚀面上发生的由盆地北部、东部向西南方向的海侵，经历了一个完整的由海侵到海退的大的沉积旋回。在晚二叠世海侵过程中，发育了海侵生物礁系列。在长兴晚期～飞仙关期海退过程中，则有各种类型的鲕粒滩发育。这些沉积体构成了区内油气藏储层发育的主体。因此，生物礁滩的识别，对确定储层有利相带具有重要意义［9]。

2．1 YB生物礁识别

2．1．1 生物礁地震响应

生物礁在地震剖面上一般表现为丘形、透镜状或杏仁状反射外形，生物礁的边缘常出现上超及绕射等特有的地震反射现象特征，其内部表现为反射波形较杂乱，弱反射或者无反射等特征，振幅、频率和相位的连续性及结构与围岩有较大的区别(见下页图3)。因此利用方差技术，可以检测出礁滩的异常区域，从而划分有利储层的分布范围。

2．1．2 生物礁的方差识别

三维地震数据体反映了地下一个规则网格的反射情况，当遇到地下存在断层或某个局部区域地层不连续变化时，一些地震道的反射特征就会与其附近地震道的反射特征出现差异，从而导致地震道局部的不连续性。这种不连续性表现为通过方差算法模型计算出的高方差值，在方差体的时间切片或沿层切片上出现异常区，便可检测出断层或不连续变化的信息，进而识别断层和其它地质异常构造。

方差体参数的选取主要有以下原则［10、11]:

图2 川东北地区长兴期沉积相分布图Fig．2 The distribution map of Chanxing formatione sedimentary face in northeast Sichuan basin

图3 YB地区生物礁地震响应特征Fig．3 The seismic response of organic reef in YB project

(1)根据所要预测的断层走向，选择加法模式或乘法模式。乘法模式的计算结果不受预测断层走向影响，效果较好，但参与运算的数据量大，运算速度稍慢。而加法模式由于只是主线和联络线方向的数据参与运算，因此对于走向既不垂直于主线，又不垂直于联络线方向的断层，效果相对差一点。因此，如果要预测断层走向垂直于主线或联络线方向，可以用加法模式。否则，用乘法模式效果相对更好。

(2)参与运算的道数多少，要根据所要预测断层的大小来确定。道数太多或太少，都会影响效果，但不像相干体技术那么明显。要预测大断层则参数应选大一点，比如可以是7*7或9+9等;如果要更好地突出小断层，则可以选择3*3，3+3或3+5等(备注:3*3指平面上以某点为中心，各个方向都有三个采样点，共九个;3+3只有二个垂直方向有三个采样点，共五个，第三个参数是时间采样点，也即一个计算体元的大小)。

(3)根据地层倾角的大小选择计算时窗。若地层倾角大，则计算时窗选取大些。本区没有大的断层，地层倾角比较小，而且主要是为了识别生物礁等地质异常体，因此选用了3*3*3的参数进行计算。

最后，沿长兴组底界间隔4 ms做沿层切片，刻画生物礁等地质异常平面展布特征(见下页图4)。

2．2 效果分析

(1)由于生物礁地震相具有明显的丘状外形、内部空白或杂乱反射结构、两翼同相轴中断、上超，并且生物礁内部连续性差，形成高的方差值(在下页图4中的暗色区域)，且变化较快。

(2)礁后浅滩表现为蚯蚓状复波、亚平行反射结构，且具有多期生长，纵向加积，横向迁移，叠合连片分布的特点，因此形成了较连续的低方差值区域。

(3)礁前斜坡为低能环境沉积，泥质含量高，速度低，常表现为单轴强振幅及连续性好的特征，形成极低方差值(下页图4中的亮色区域)，且分布非常连续。

(4)礁间水道发育于礁滩复合体相带内，表现为中强振幅特征，形成较低方差值，并且呈条带网状分布。

由长兴底界往上对方差体切片浏览，首先是礁间水道等凸显出来，然后是多期生长、横向迁移的礁后浅滩，最后是生物礁的主体部份。

从实际钻井情况来看，YB4、YB5井处于斜坡和陆棚等非有利相带内，YB9、YB101、YB204、YB27等井处于台地边缘礁滩有利相带内，钻遇良好储层。应用方差技术，我们可以比较清晰地识别出生物礁边界及礁间水道等地质异常体，能够大体刻画出陆棚、斜坡、台地边缘及台地等沉积相带，为油气勘探寻找有利相带提供科学、可靠的依据。

3 结论

(1)方差技术是三维地震资料断层解释的有效工具，可以充分利用数据体的体积信息，寻找断层、异常体等，结论比较客观、多解性少，而且不受人为因素影响。

(2)方差技术作为相干技术的补充和发展，具有相当优势，特别表现在对地质异常体边界的刻画及沉积相的刻画方面。

(3)通过对不同沉积相方差特征进行分析，识别出有利储集体的分布特征，对油气勘探和开发具有一定的指导意义。

(4)方差技术也有一定的处理条件，决定处理效果的主要因素是数据资料的品质，应用效果主要取决于与其它研究成果的结合程度。

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［3]吴有信，方含珍．相干体与方差体技术在全三维地震资料解释中的应用［J]．安徽地质，2006，16(1):47．

［4]付兆辉，于世娜．地震相干分析技术在埕岛油田断裂解释和砂体预测中的应用［J]．地质科学，2009，44(1):315．

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［8]常锁亮．方差体技术在识别断层及陷落柱中的应用［J]．山西建筑，2003，29(10):32．

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［11]靳玲，张本书．相干体参数的实验选取［J]．断块油气田，2005，12(2):24

图4 YB工区长兴组方差体地层切片图Fig．4 The Changxin formation reflection horizontal slice of variance cube in YB area

TE 121.3

A

1001—1749(2011)02—0129—05

国家科技重大专项专题(2008ZX05005－005－005)

2010－08－11改回日期:2010－12－28

屈大鹏(1982－)，男，本科，主要从事地震资料解释、储层预测等方面研究工作。