地球物理软件集成环境研究

地球物理软件集成环境是地球物理软件技术集成和系统集成的基础。地球物理软件集成环境涉及用户环境、数据环境、执行环境和开发环境。面向应用集成环境的软件架构应该包括:主控、应用、软件平台、系统服务和应用框架。这样的软件集成环境能够支持不同应用的数据共享、事件共享和对象共享。本文以GeoEast地震数据处理解释一体化系统为例,描述了地球物理软件集成环境的作业执行视图,讨论了地球物理软件集成环境支持面向框架应用开发和基于平台应用开发,以及编程语言问题。

地球物理软件体系结构研究

本文讨论了应用于油气地球物理领域的一种新型的软件体系结构模型,该模型超越传统的三层体系结构,在每个层分离控制引擎和功能模块逻辑,并包含统一的软件总线和应用框架。文中提出的地球物理软件体系结构模型主体由(中心部分的)交互(UI用户界面)层、应用层、数据层以及系统服务总线和应用框架组成,这些体系结构成分构建在扩展的计算机操作系统平台上。该软件体系结构具有四个基本特征,即层次化、控制引擎与功能模块分离、统一的系统运行服务、基于框架的软件应用开发。文中所提软件体系结构模型,既便于应用集成和数据集成,又便于软件系统开发过程管理、软件维护和性能提升,并可望应用于油气勘探与生产软件产品线的研究与开发。

物探云计算环境研究及实现

云计算作为快速发展的新技术,其应用场景越来越普遍,物探领域处理、解释业务也开展了从传统的处理中心模式向云计算模式(SaaS)转变的探索和研究。为此,通过GeoEast系统的最新研究成果GeoEast-iEco云计算管理系统介绍物探云计算环境的架构、组成及其应用场景。物探云计算环境实现了Web浏览器登陆进入地震资料解释、处理应用,实现协同工作。云计算环境集中管理云计算中心的各类硬件、软件资源,通过全局的智能作业调度系统统一管理、协调运作,为地震资料处理、解释业务提供最优的解决方案,帮助用户实现处理、解释业务由传统模式向云计算模式转型。

深度域保真与高分辨期望成像子波

地震分辨率在地震数据采集、地震波成像处理和地震地质解释各阶段都具有非常重要的指导性意义。以地震子波主频、优势频带甚至倍频程为标志的地震分辨率描述方法已经不能满足当前及今后以岩性储层描述为目标的地震勘探需求,需要给地震分辨率赋予新的内涵。根据地震波反演成像理论,指出决定成像结果分辨能力的是Hessian算子(或成像子波),而决定Hessian算子的因素包括激发和接收地震子波、采集孔径(宽方位和长偏移距)、偏移速度场和偏移算子。认为成像子波完整的振幅谱形态决定了它的分辨能力。从成像分辨率定义切入,讨论了地震分辨率的内涵及其影响因素,将地震分辨能力归结为成像剖面上成像子波的分辨能力,进一步分析认为拥有低中频占优的宽带振幅谱的成像子波具有更强的分辨能力。根据深度域保真与高分辨成像子波的物理含义及给定目标层位保真分辨的需求,提出了期望成像子波的概念,给出了当前成像子波的旁瓣不畸变相邻地层反射子波的主瓣幅值是保真分辨的定义,保真分辨是高精度宽带弹性参数(宽带波阻抗)重构的必要条件。上述与成像分辨率相关的新概念对以宽方位、宽频带、高密度和高信噪比地震数据采集技术+FWI反演成像技术为代表的新时期的实际地震数据的采集、成像处理和地震地质解释具有更明确的指导意义。

基于粗-细网络模型分步训练的地震数据重建方法

由于地形等复杂条件的限制,叠前地震数据在空间上存在不完整或不规则分布的情况,导致数据出现缺失或混淆等现象。近年来,基于卷积神经网络的方法已经广泛应用于缺失地震数据重建工作。然而一步训练过程的网络模型不足以重建具有宽振幅范围的缺失地震数据,低振幅缺失部分的重建结果仍需改进。因此本文提出一种具有分步训练过程的粗-细网络模型。该模型由粗网络和细网络组成,分步恢复宽振幅范围内的缺失地震数据。在细网络中引入离散小波变换代替池化操作,其可逆性在上采样阶段有利于保留细节特征。模型采用混合损失函数重建缺失信号的真实细节。粗网络的初步恢复结果经过掩码操作处理后输入到细网络,细网络进一步精确恢复缺失部分的低振幅信号。实验结果表明,与残差网络(ResNet)、U型网络(U-Net)和多级小波卷积神经网络(MWCNN)的重建方法相比,本文方法在合成数据和真实数据上展现出更卓越的重建性能:在缺失75%的合成数据上,信噪比为18.818 5 dB;在缺失50%的真实数据上,信噪比为12.2551 dB。在消融研究中,本文模型重建的均方误差为1.689 3×10^(-4),信噪比为19.284 6 dB,峰值信噪比为43.743 5 dB,结构相似性为0.984 1,均优于其他三组对照实验。

自适应单频干扰波识别与消除方法研究

在地震数据采集中,如果测线上方有高压输电线通过,记录中就会出现50 Hz左右的强单频干扰波。这种干扰波从浅层到深层频率、相位和振幅基本保持不变,因此,采用频率域压制方法很难完全将其消除干净,且会伤害到有效信号。但可以在时间域采用同频率不同振幅的正弦函数和余弦函数的组合来逼近这种单频干扰波,并从地震记录中将其减去,达到消除这种干扰波的目的。本方法的最大优点就是能够有效地消除干扰波,而不伤害干扰波附近的有效信号,从而提高单频波频率分量附近数据的信噪比。实际数据试算结果表明该方法有效可行。

地震子波提取方法研究进展

地震数据子波提取,是地震资料反褶积处理、波阻抗反演以及正演模拟的基础工作.准确的地震子波估计技术对于高分辨率、高信噪比、高保真度的地震勘探数据处理具有极为重要的意义.在过去的二三十年中,数字信号处理理论、非线性理论、优化理论得到了很大发展,这些为地震子波提取技术和方法注入了新的巨大活力.本文首先简要地说明了与地震子波紧密相关的褶积模型,然后对地震子波提取现状进行了概括阐述,最后给出了地震子波提取前景屉望.

深水陡坡带绕射多次波压制方法研究

在深水陡坡带和复杂海底构造区域,即使采用长电缆,由绕射产生的自由表面相关多次波因为传播方向的异变,仍然难以避免在自由表面发生下行反射的反射点位置位于电缆长度范围之外,造成预测多次波的近偏移距信息不足或者负偏移距信息缺失等问题,以致不能准确地预测和压制陡坡带的绕射多次波.本文在常规反馈迭代自由表面多次波压制方法的基础上做出相应改进,将邻炮的炮记录依照炮点、检波点互换原理引入到反馈迭代循环当中,补充绕射多次波预测所需要的近偏移距和负偏移距信息.经过Sigsbee2b模型和实际资料测试,达到较好压制深水陡坡带的自由表面相关绕射多次波的目地.

石油应用软件的测试方法研究与实践

石油应用软件由各专业系统组成。本文针对石油应用软件领域性、大型和交互式的特点,综合软件白盒测试和黑盒测试理论,从过程、管理、培训以及测试方法等方面考虑,提出一套适用于石油应用软件测试的方法,即以测试过程管理为中心,以测试大纲和软件问题为目标,综合使用三种测试策略,对领域特性进行针对性研究。应用这套方法对地震数据处理解释一体化大型软件系统进行综合测试,发现了许多影响软件质量的关键问题,并得到了及时的更改,验证了应用软件测试对保障该软件产品质量所起的重要作用。

未固结含气砂岩储层低频地震响应特征研究

针对浅层未固结砂岩储层,本文引入了White薄层状模型,并结合Biot孔隙弹性介质波动理论,对储层部分含气和完全含水两种情况下的低频地震反射特征进行了理论计算,并运用OASES波场数值模拟软件包对这两种情况进行了数值模拟分析。与完全含水情形相比,储层部分含气时由于气泡的存在,岩石孔隙内的流体相对岩石骨架运动增强,波的传播速度随着地震波频率的降低而减小,砂岩储层与上、下围岩阻抗之差变大,从而引起地震低频反射能量相对增强,表现为明显的低频速度频散和低频反射异常。实际地震资料的低频能量分析结果表明,当未固结砂岩储层阻抗低于上下围岩阻抗时,低频地震能量异常现象可以作为识别储层含气的重要标志。

浅水三角洲前缘砂体地震沉积学研究——以松南乾安地区上白垩统青三段为例

浅水三角洲前缘砂体是松辽盆地主要勘探开发目标之一,由于该类储层砂泥岩薄互层十分发育,一直以来都是储层预测中的难点。利用覆盖全区的三维地震资料和已有钻井、测井信息,在建立研究区青三段高分辨率层序地层格架的基础之上,运用"相位调整—地震相—地层切片"的地震沉积学综合研究方法,对松辽盆地南部乾安地区上白垩统青山口组三段的砂体类型、特征及层序格架内砂体演化规律作了进一步探讨。研究表明,青三段可划分为2个三级层序,三级层序内进一步划分为12个四级层序;地震资料进行相位调整后,将地震同相轴与岩相建立相互对应关系,红色波峰代表偏砂相,黑色波谷代表偏泥相;在四级层序约束下提取典型地层切片,并识别出枝状水下分流河道、曲流状水下分流河道和末端水下分流河道3类主要砂体,各类砂体具有不同的地震相特征;SQ1三级层序早期以发育末端水下分流河道为主,晚期以发育枝状水下分流河道和曲流状水下分流河道为主。SQ2三级层序湖侵体系域早期以发育枝状水下分流河道为主,晚期以发育末端水下分流河道为主。SQ2三级层序湖退体系域以发育枝状水下分流河道和曲流状水下分流河道为主。

基于U^(2)-Net的高精度多套层位追踪方法及应用

层位追踪是地震资料解释中一项基础且重要的工作,常规智能层位追踪方法的精度难以满足实际生产需求。为此,提出了一种基于U^(2)-Net的高精度多套层位追踪方法。首先,设计一种充填标签的制作方法,遍历地震数据每个像素点,判断当前像素点所在位置并为其划分一个层位区域;对于穿过断层的层位,则自动搜寻相邻层位,实现非全区层位、断层等复杂条件下的地震反射层位及不整合面的充填标签的制作;然后,利用充填标签,采用U^(2)-Net网络模型对F3数据体和M工区地震资料进行训练。与U-Net+PPM网络模型相比,U^(2)-Net网络模型的预测精度更高,稳定性更好,泛化性更强,训练时间更短,且预测复杂地区的地震反射层位的准确率和平均交并比都大于95%。该方法可以较好地适应低信噪比地震资料的层位追踪。

基于变差分系数的变网格弹性波全波形反演

全波形反演充分利用地震波传播的振幅、相位和旅行时等信息,相较于旅行时层析能够获得分辨率和精度更高的反演结果。当浅层介质速度较低时,为了保证正演模拟精度,通常需要使用较细的网格对低速层进行采样。然而,对整个模型用细网格剖分会导致巨大的计算量以及存储量,同时模型的高速区域也会产生过采样现象,这些问题会在全波形反演过程中被进一步放大。为了避免这些问题,引入了一种基于变差分系数的变网格弹性波动方程有限差分正演模拟方法。首先,基于Taylor展开式推导了变网格波场模拟的差分系数,实现了变网格波场模拟;其次,将变差分系数正演模拟方法应用于全波形反演中的正演模拟、残差反传和波场重构中,实现了基于变差分系数的变网格弹性波全波形反演。在全波形反演时,分别采用多尺度反演策略和常规的共轭梯度法迭代求解。使用细网格剖分速度较低的浅部低速层和粗网格剖分速度较高的中深层,既可以保证浅层的反演精度,又可以避免中深层的过采样。模型数据反演结果表明,基于变差分系数的变网格全波形反演相较于均匀粗网格全波形反演可以更有效实现低速异常体的准确刻画。含噪数据测试表明,提出的全波形反演方法具有较强的抗噪性。

基于井轨迹空间特征的连井剖面三维可视化研发

连井剖面是用于地层对比及储层精细研究的一种重要分析手段。针对传统连井剖面二维显示不够立体直观及三维垂直投影显示又无法展示空间曲面信息的问题,通过研究三维空间中连井剖面绘制技术,提出了一种实现方案。根据地震数据体信息,基于井身轨迹的空间几何特征,运用计算几何学、空间立体几何原理,得到井身轨迹的井身参数方程,构建三角网格,采用三角网拓扑技术、纹理映射技术和光照模型技术实现了沿井轨迹的连井剖面三维可视化。通过实际研发应用取得了良好效果,为研究储层的空间展布特征及各种储层物性参数的空间变化提供了一种新颖的三维可视化分析手段。

海底四分量各向异性介质高斯束偏移方法

基于弹性波动方程的多波多分量高斯束偏移方法计算高效且成像精确,适用于复杂地质构造,目前多应用于陆地三分量数据,对于海底地震数据存在明显的适应性问题:①不完整的海底边界条件导致P波和S波无法彻底分离,上、下行波会在海底的记录方式下发生混叠,造成虚假成像;②地下介质中普遍存在的各向异性带来运动学信息误差,导致最终成像出现反射波归位不准确、绕射波收敛效果差、能量不聚焦等问题。为此,提出一种兼顾各向异性特性、直接使用包含水压分量的海底四分量地震数据进行弹性高斯束偏移成像的方法。首先,假设海底接收界面为各向同性,以弹性波波动方程和海底完整边界为基础进行波场延拓,得到四分量数据的波型分离矩阵;然后,结合各向异性射线追踪和动力学参数近似,实现了VTI介质的弹性波高斯束偏移。2D层状模型和北海Gullfaks区域模型的数值试算结果表明,所采用的海底四分量各向异性介质高斯束偏移方法抑制了不完整边界条件造成的成像假象,能够自动分离海底各向异性介质中的PP波和PS波,实现转换波的准确成像,更精确地恢复和归位地震波,提高了地震资料成像分辨率,尤其适用于复杂海底的大炮检距、宽方位地震勘探。

复杂介质常梯度射线追踪方法研究

射线追踪方法是研究地震波传播的重要手段。射线追踪有多种算法 ,相比而言 ,以 L angan等人的算法最好 ,它不仅适用于复杂介质模型 ,而且能够保证计算精度及效率。本文对 L angan(1985 )提出的基于程函方程的常梯度速度射线追踪方法进行了深入的研究 ,并对该射线追踪方法的实现以及在复杂介质的速度建模中的应用进行了有益的探索。算法中考虑了反射波、透射波和临界反射。理论试算进一步表明 ,该射线追踪方法对复杂介质具有较好的适应性。

地震属性分析技术在煤田陷落柱研究中的应用

陷落柱是造成煤层透水事故的重要隐患,三维地震是识别陷落柱等地质异常体的常用和有效手段,但在生产实践中,存在"识别不清、定性不准"的现象,影响治理方案的实施;同时,充水型陷落柱的三维地震响应特征不明确,应用三维地震进行陷落柱充水性评价,目前在行业内鲜有成功案例。本文通过实例对比,证实相干、曲率、倾角、相位、纹理等多属性分析技术可以有效提高陷落柱识别的准确度和可靠性;应用地震属性分析技术进行陷落柱充水性评价,证实了方法的可行性,进而预测了充水型陷落柱的三维地震响应特征。该成果可为煤田利用现有地震资料进行陷落柱研究及隐蔽致灾因素排查和治理提供帮助。

多分量面波研究进展

随着多分量检波器和地震仪的广泛应用,针对地球壳幔结构成像、岩土工程探测、石油勘探等领域的多分量面波研究逐渐受到关注。在系统研究面波理论及相关方法技术的基础上,对多分量面波的研究现状进行了总结。首先简要介绍了面波相速度频散计算方法,列举了面波多模式频散曲线提取遇到的问题及相应的解决方法;然后重点介绍了多分量面波频散特征、偏振特征及多分量面波资料的处理和反演方法;接着介绍了旋转分量在面波分离和面波频散分析等方面的应用,最后讨论了多分量面波在石油勘探中的应用前景。不同分量的面波中包含了不同的速度频散信息,因此多分量面波反演有助于获得更准确的近地表速度结构,六分量观测能够更完备地刻画多分量面波频散及偏振特征,有助于识别和分离面波。目前多分量面波技术的研究在国内尚处于起步阶段,基于多分量面波频散及偏振等特征研发相应的面波处理和压制技术将是今后主要的研究方向之一。

四川盆地龙马溪组页岩声波特性与断裂韧性实验研究

为更好地指导四川盆地页岩气的开发,以四川盆地东南部下志留统龙马溪组页岩为对象,研究其声波特性和断裂韧性,其中,纵横波速度测定所采用的是透射法,断裂韧性测定所采用的是ISRM推荐的人字形切槽巴西圆盘(CCNBD)法。研究结果表明,页岩的断裂韧性为0.4744~0.8752 MPa·m0.5,表明其显著的各向异性特征;页岩的纵横波速度之间呈较好的正相关;页岩声波速度随着其体积密度的增大而增大,呈正相关;声波频率与声波速度和衰减系数均呈正相关;断裂韧性与声波速度和波阻抗呈正相关,与衰减系数呈负相关。

硬脆性页岩断裂韧性二维数值模拟研究

以四川盆地长宁地区龙马溪组的页岩为研究对象,采用真实破裂过程RFPA^(2D)数值分析软件,模拟人字形切槽巴西圆盘试件渐进破裂的整个过程,研究不同层理密度、层理角度以及层理力学性质等因素与页岩断裂韧性的关系,以及这些因素对裂缝前缘形态的影响,并探究断裂韧性与岩石脆性的关系。研究结果表明:断裂韧性随层理角度增加而先减小后增大;在层理角度相同的条件下,随着层理面力学性质增强,断裂韧性逐渐增大;当层理角度较小时,裂缝前缘随层理面发生转向,并且沿层理发生脆性剪切破坏;当层理角度大于40°时,层理面作用显著减弱,裂缝在延伸时前缘随层理出现转向和分叉,并在试样端部产生次生裂纹;层理密度较小时,裂缝在预置裂缝方向开裂后,受层理面影响转向层理面方向,最终贯穿圆盘,若角度增大,伴随有次生裂纹出现,若增大至80°以上时,裂缝穿过层理面,会出现转向和分叉;层理密度较大时,裂缝不均匀扩展现象增多,圆盘端部伴随产生的次生裂纹数量也逐渐增加;随着岩石的脆性指数增大,表现的断裂韧性减小,脆性指数有随角度先增大再减小的趋势。