基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术及在鄂南应用效果分析

王善明

（中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006）

常规的地震层位追踪解释方法是按照解释人员已有的认识进行手工追踪或在局限的二维视野内自动追踪。这些方法既耗时又费力，还受制于地震资料的品质和地质条件的复杂性。近年来，有多种层位追踪方法提出，其中适用性较强的方法有两种。在地震剖面中，地震波的波峰或者波谷位置的同相轴往往是地下地质界面的反应，寻找波谷或波峰最大值追踪即为波形特征追踪。在地震波形同相轴无大的相位异常或突变，无大断层和无分叉的情况下，波形特征追踪适用性强。地下地质界面在局部区域具有一定的连续性、稳定性，反映到地震时间剖面上，则表现为相邻地震道上的连续性、相似性，这样就可以用地震波的相关性来实现层位的自动追踪。但这些方法主要应用于高品质地震资料和地质条件简单的区域，而鄂南不是很满足以上条件，故该方法适用性不强。为此，提出了一种基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术[1-5]。

1 基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术原理

首先建立一个规则的网格数据，在地震样本点之间创造一些联系。首先，将地震数据体分成规则的正方网格体，每个网格体都会被赋予其XUTM，YUTM坐标。这样就可以利用UTM坐标系统来组织计算地震样本点之间的联系。为了计算地震点间的联系，首先计算出同一个模型网格相邻地震道间的相关图。当赋予其相关门槛值时，符合门槛值的节点就会自动连接在一起（见图1）。

形成的面元网格单元很小，不能直接用于层位追踪。故前面生成的面元网格体需要进一步优化，形成具有一定规模的面元网格体。假定地质差异性随着距离的增加而变大，且其规律符合高斯定律。下面引入成本函数，如式（1）所示。为了寻找到最佳的地质模型，该算法从最初地震样本点开始逐步计算，直到其成本最低为止。面元网格如何通过成本函数得到最佳的网格数据体（见图2）。

2 基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术的适用性分析

2.1 基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术特点

图1 面元网格生成示意图

图2 模型优化原理示意图

基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术从原理上讲很简单，实现起来也比较容易，具有以下优点：（1）运算速度快，自动形成层序体，层位追踪解释效率极大提高；（2）摒弃传统的单剖面解释模式，采用体解释模式，自动化建立模型合理化程度高，提升了解释精度和准确度；（3）100%尊重原始地震资料，排除了井和模型因素的影响；（4）提高了剖面的可解释性，尤其便于薄砂层的解释。

基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术也存在以下不足：（1）对地震资料品质要求比较高；（2）应用条件受构造复杂性与沉积稳定性影响（见图3）。

2.2 易混淆的两个概念

基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术、基于波形特征层位自动追踪技术与基于相关层位自动追踪技术容易混淆。基于波形特征层位自动追踪技术是基于地震波的波峰或者波谷位置的同相轴往往是地下地质界面的反应，寻找波谷或波峰最大值单剖面追踪的方法。基于相关层位自动追踪技术是依据地下地质界面在局部区域具有一定的连续性、稳定性，反映到地震时间剖面上，则表现为相邻地震道上的连续性、相似性的特点来实现层位自动追踪的方法，但这种方法仅适用于局部，扩展性差。而基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术是在局部相关性分析基础上，通过成本函数使其模块成体。

图3 不同地震资料下的面元网格示意图

3 应用实例

鄂尔多斯盆地中南部有五个主体探区，跨陕甘宁蒙四省区，总面积一万多平方千米，其中三维地震面积四千平方千米。五个区块的三维地震数据体的时间域在3.5 s～4 s区域，且每个区块有多家处理的三维地震资料，各自地震资料品质不一、目的层不一，层位数据解释是一个庞大的工作量。

鄂尔多斯盆地中南部五个勘探区块的T9b或T4的T0图（见图4），其三维面积总达四千多平方千米。利用传统的解释方案在如此庞大的地震工区解释出如图4所示的一个单层位，2个解释员参与的情况下至少需要一至两个月的时间，而且解释员必须有整个三维工区的构造形态知识储备以及局部波形形态差异性因素知识储备。基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪仅需要一周的时间完成上面所提到的工作，而且在三维区间内更改方便，极大地提高了工作效率及解释方案的精确度。追踪的层位是基于地层模型的，并不像传统解释方案受解释员的经验影响那么大，忠于地震数据，可控性强。

利用基于全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术对旬邑-宜君三维区内地震数据测试追踪，其追踪效果（见图5（b））。地震资料品质好的区域，生成的地层模型垂向继承规律强、横向连续性好（见图5（a）），自动追踪出来的层位连续性好、解释质量高；浅层地震资料信噪比较低、品质差，模型面元网格比较琐碎，很难连接成大的面元网格体，故生成的地层模型出现空白带，进而在自动追踪的层位上表现为黑色空缺区域。遗留下来的空缺带可以通过主干线与联络线的波形特征自动追踪来弥补。

图5 不同品质下的地震资料对层位追踪的影响及修补示意图

该方法不仅仅适用于传统的地震层位追踪工作，同样更适用于地质体雕刻。砂体垂向层次多、衔接度不一，横向展布变化快、砂体琐碎、组合很难。一般人工自动追踪砂体需求时间较长，其雕刻的砂体很难达到准确地表征其砂体的顶底面，单剖面砂体组合缺少砂体整体展布概念，很难得到确切的砂体展布图。岩性反演体本身就含有地层模型概念，按照该技术方法将其分成若干等分地层切片。然后在每个地层切片上勾划出其平面展布范围，并依照其地质体垂向分布关系组合成单砂体，这样就可以得到砂体展布形态及叠合情况。

4 结论

本文提出的方法，是一种基于三维地震资料全局优化地层模型的地震层位自动追踪技术。通过分析其相邻地震道相关性组合成面元网格，而后依据成本函数分析其面元网格间连接的可靠性，最终形成最佳的地层模型。在此地层模型基础上，只需提取需要的层位即可。

通过应用实例分析可以得出以下几点结论：

（1）运算速度快，自动形成层序体，层位追踪解释效率极大提高。

（2）摒弃传统的单剖面解释模式，采用体解释模式，自动化建立模型合理化程度高，提升了解释精度和准确度。

（3）在地震波形比较复杂的情况下，可以综合应用地震层位自动追踪技术与人工解释。

中国石油自主开发成功器外完全硫化态配套催化剂

8月30日，由中国石油石油化工研究院、呼和浩特石化、福州大学等共同开发的器外完全硫化态GARDES-II技术配套催化剂在呼石化120万吨/年汽油加氢装置应用成功，这是中国石油首套采用自主技术制备完全硫化态加氢催化剂开工的加氢装置。

与传统的器内硫化和近年来逐步采用的器外预硫化技术相比，器外完全硫化技术以环境友好、开工时间短、经济效益显著而占有明显优势，具有简单、高效、无污染的特点，是一项使催化剂具备真正加氢活性、无需进行活化、解决炼化企业开工过程安全环保问题的催化剂制备新技术。

石化院一直致力于加氢催化剂的器外硫化研究，2015年器外预硫化型加氢催化剂在扬子巴斯夫和独山子石化实现工业应用。在集团公司科技管理部的持续支持下，3年后采用真空密闭式集装箱包装的器外完全硫化态GARDES-II技术配套催化剂在呼石化120万吨/年汽油加氢装置仅24个小时就产出合格汽油产品，装置开工取得圆满成功。与原装置上一周期对比，节省开工时间5天以上，开工过程无废水、废气排放，开工过程简单、环保，产品质量满足生产国Ⅵ汽油的要求。

本次中国石油器外完全硫化态加氢催化剂的应用成功，将进一步形成中国石油自主加氢催化剂器外完全硫化技术平台，对减轻炼化企业装置开工过程中的安全、环保压力具有重要意义。

（摘自中国石油报第7173期）