基于深度卷积神经网络的地震数据溶洞识别

溶洞识别对于缝洞型油气藏的勘探与开发具有重要意义。传统溶洞识别方法多解性强且效率低,因此将具有强特征学习能力、高泛化性的深度学习方法引入溶洞识别中,但溶洞的地震波场响应特征复杂、异常体尺寸较小、训练样本难以获取等导致深度学习在识别溶洞时仍具挑战性。为此,提出一套识别地震数据溶洞的"两步法"深度学习方法:首先通过U-Net模型识别地震剖面上的"串珠状"异常反射;再根据"串珠状"异常识别结果对地震数据进行小范围截取,输入深度残差网络中,实现对实际溶洞轮廓的预测。对于实际溶洞预测训练数据难以获取这一问题,采用波动方程正演模拟的方法制作具有准确标签的溶洞地震数据。实际地震数据的应用表明,该方法对于溶洞识别准确性高,抗噪能力强,可以极大地节约人工解释成本。     

基于Yolox算法的碳酸盐岩储层溶洞“串珠状”异常反射智能检测

识别碳酸盐岩溶洞的传统方法主要基于地震反射特征分析，对数据的要求较高，普适性不强，效率低下且存在主观因素。利用卷积神经网络(CNN)的特征提取能力识别地质构造方法的研究对象主要是盐丘、断层、地层等大尺度目标，但对于识别溶洞等小尺度构造容易出现误判。由于不同尺度的溶洞在地震剖面上呈不同的反射特征，溶洞与“串珠状”间存在一定的映射关系。因此，可首先在地震剖面上识别相对大尺度的“串珠状”,然后基于“串珠状”与溶洞的映射关系识别溶洞。为此，提出了基于Yolox的“串珠状”目标检测模型网络结构，主要包括特征提取、特征加强、解耦头三个部分。输入地震剖面后，经特征提取得到不同尺度的有效特征，然后输入特征加强网络完成多尺度的特征融合，最后由解耦头获得检测框的信息，经解码后得到“串珠状”异常反射边界的位置并输出检测框。合成地震数据测试及实际地震数据测试结果表明：(1)传统方法以振幅为基础，当“串珠状”处于强同相轴及其附近时难以识别，且高值部分无法反映“串珠状”实际范围；(2)U-Net模型识别结果反映了“串珠状”的位置，但不能获得边界坐标，易将两个很近的“串珠状”误判为一个，识别准确率不高，存在错拾或漏...     

基于AVO反演的溶蚀孔洞型碳酸盐岩储层预测

在塔里木盆地溶蚀孔洞型碳酸盐岩储层预测中,基于叠后资料以"串珠状"强反射为目标的传统手段难以弄清溶洞内充填状况,也无法识别不具"串珠状"反射特征的"内幕低阻抗"储层。本文以塔中45、中古21和轮古34三个井区为例,基于地震资料保幅处理和岩石物理分析,应用AVO反演预测了溶蚀孔洞型碳酸盐岩储层。相比传统叠后方法,AVO反演不仅能够分辨溶洞储层,而且能进一步判断其内部充填情况。此外,AVO反演还能识别不具"串珠状"强反射特征的"内幕低阻抗"储层。统计表明,AVO反演预测的结果与实际三个井区内全部33口井的吻合程度达91.3%。     

基于分频成像的小尺度溶洞检测

针对塔里木盆地小尺度缝洞储层识别的难题,提出一种基于叠前分频成像的小尺度溶洞识别技术。首先结合地震分辨率概念,通过不同主频地震子波正演模拟,说明高频地震资料对于提高小尺度缝洞体识别精度的必要性和实际意义;然后通过分析实际资料小尺度“串珠状”反射特征,确定小尺度溶洞频带范围,得到分频参数;再对CMP道集进行分频叠前时间偏移,得到高频数据体;最终利用高频数据体检测小尺度溶洞。实际地震数据处理结果表明,叠前分频（高频）数据体能很好地识别常规全频带数据体上难以识别的小尺度溶洞,大大提高了小尺度溶洞的预测精度,更有利于溶洞边界、轮廓的描述,预测结果与实际钻井数据相吻合,可进一步降低勘探、开发风险。     

基于改进深度学习方法的地震相智能识别

基于深度学习方法的地震相智能识别技术可以大幅度减少人工操作。现有深度学习方法的网络模型只能提取单一接收域下的目标特征,难以获取地震相在剖面上的全局空间分布信息,模型对少数类地震相的边界刻画效果较差,且缺乏对预测结果可靠程度进行评估的手段。针对这些问题,提出一种用于地震相分类识别的深度学习方法：在U-Net模型的末端加入金字塔池化模块以提高模型获取全局信息的能力;采用一种融合交叉熵与Dice指数的目标函数,改善不均衡数据中少数类地震相边界的刻画问题;提出“预测信息熵”的概念用于评估地震相预测结果的不确定性。该研究方法应用于F3工区地震相预测的实验结果表明：改进深度学习方法在地震相预测中具有更高的精度和更良好的边界刻画能力;同时,预测信息熵指标也能够较好地评价预测结果的不确定性。     

顺北走滑断裂-断溶体物理模拟及地震响应特征分析

塔里木盆地顺北地区高角度走滑断裂对岩溶缝洞储集体的发育起着决定性的作用。为了明确断裂的地震响应特征,针对走滑断裂的宽度、非均质程度、横向可分辨能力、断裂样式及溶洞发育形式分别进行了物理模型的构建及实验地震数据的采集分析。结果表明,走滑断裂在地震剖面上的杂乱反射能量异常特征是断裂带宽度及破碎程度的综合效应;断裂横向分辨能力与上覆地层无密切关系,主要受子波等因素影响,但如果上覆地层吸收衰减严重,则会导致频带变窄,地震波长变长,从而降低横向分辨能力;断裂带内部发育的溶洞无明显"串珠"特征,大规模溶洞及反射界面处发育的溶洞能产生"串珠"特征,但仍难与断裂产生的杂乱反射进行明显区分。通过模型响应结果与实际地震资料的对比,形成了关于顺北地区3种典型断裂地震响应特征的认识,即断裂弱反射、断裂强反射、断裂杂乱反射+"串珠",为该地区实际断裂的识别提供了有效参考,对类似地区走滑断裂及相关断溶体的检测具有借鉴意义。     

绕射波分离成像技术在塔河油田碳酸盐岩地震弱反射储层预测中的应用

塔河油田奥陶系碳酸盐岩岩溶缝洞型油藏的主体开发区已进入挖潜阶段,前期对于强"串珠状"异常反射的大尺度缝洞储集体开发动用程度高,而呈"非典型"地震弱异常反射的小尺度缝洞储集体还处于开发初期,提高这类储集体的精细预测与识别精度,是进一步提高塔河油田储量动用率的关键所在。通过应用局部倾角滤波与预测反演联合的绕射波分离技术,从地震记录中将绕射波分离出来并单独成像,然后再与常规叠前时间偏移地震数据体进行融合处理,以突出小尺度缝洞储集体的"非典型"地震弱反射异常。实际应用效果表明,通过绕射波分离成像与融合处理的方法有效地提高了前期较难识别的"非典型"弱反射异常体的识别与刻画能力。     

塔河奥陶系隐蔽溶洞体地震精细识别

实际钻探结果表明,塔河奥陶系发育T₇⁴强轴屏蔽型溶洞体和强“串珠”屏蔽型溶洞体,部分溶洞体产能较高,初步显示了较大的开发潜力。由于该类储集体埋深大（超过5300m）、地震资料主频较低（约28Hz）,地震分辨率为30m（约1/4波长）;同时小型溶洞体尺度小,地震响应较弱,地震异常特征不明显,预测强“串珠”储集体的方法明显不适用,亟需加强预测方法研究。为此,在钻、测井资料解释基础上,针对T₇⁴强轴屏蔽型溶洞体,首次采用主成分分析技术克服强子波匹配不足或匹配过度等稳定性问题,有效剥离T₇⁴强干扰,增强隐蔽缝洞体地震响应特征;针对强“串珠”屏蔽型溶洞体,采用低频模型优化的地质统计学反演去除强“串珠”子波旁瓣干扰,以增强隐藏在强子波旁瓣中的缝洞体的辨识度,精细预测隐蔽溶洞体。结果表明,对溶洞体的纵向辨识能力明显提高,可刻画8m厚的溶洞体,反演结果与钻测井符合率达83%,可靠性较高。     

塔里木盆地塔中卡1三维工区碳酸盐岩储层预测技术与应用

塔里木盆地塔中地区卡1三维工区前期勘探成果表明,奥陶系鹰山组碳酸盐岩储层以"裂缝、溶孔"型为主,但近期重新处理的地震数据中发现了一些"串珠、短轴状"强振幅地震反射异常体。针对这一现象,在新处理地震数据体的基础上,采用地震数字正演模拟、不连续性检测、古地貌恢复和地震多属性分析等技术,重新开展了卡1三维工区奥陶系鹰山组碳酸盐岩储层预测研究。结果表明,平面上呈"折线"状分布的强振幅异常体是火成岩的响应,而平面上呈散点状、剖面上呈"串珠"状的强振幅反射是较大尺度溶洞型碳酸盐岩储层的响应。这一成果已得到近期完钻井W20的证实,为本区下一步勘探部署开拓了新的方向。     

正演模拟技术在碳酸盐岩溶洞响应特征研究中的应用

在塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩储层识别中,“串珠状”反射是十分重要的地震响应特征之一。文中利用波动方程正演模拟技术,设计了不同的溶洞模型,分析了溶洞宽度和高度变化时对“串珠状”响应特征的影响。结果表明：溶洞宽度增加时,“串珠”响应振幅增强,但响应时间长度不变;溶洞高度增加时,“串珠”振幅呈先增大后减小的趋势,且响应时间长度变长。模型正演为进一步研究溶洞的响应机理、溶洞形状与“串珠”特征的关系提供了手段,从而为碳酸盐岩储层的半定量或定量预测提供了依据。     

深层碳酸盐岩储层溶洞垮塌物理模拟及分布预测

大型古岩溶洞穴是深层碳酸盐岩储层的重要储集空间类型,钻井揭示溶洞大多存在不同程度的垮塌角砾充填,对溶洞垮塌机制、垮塌模式及分布规律的认识直接影响此类油藏的高效开发。依据相似性理论,以塔河油田奥陶系储层大型溶洞为工程背景,利用融蜡成腔方法制作未充填、砂泥充填和水充填3类球型溶洞,开展溶洞垮塌的地质力学物理模型试验,揭示不同充填类型溶洞的垮塌机制,分析垮塌形态及破坏范围,建立溶洞垮塌体模式,根据其地震反射特征,探索不同类型溶洞垮塌体地震预测方法。结果表明：物理模型试验适用于塔河地区深层应力作用下溶洞垮塌研究,弥补了传统方法在直观、真实方面的不足;揭示了溶洞垮塌机制主要为压实破坏和剪切破坏,溶洞顶板及周边原岩垮落,并出现剪切滑移破坏带,范围为2～3倍洞径;砂泥充填溶洞稳定性大于水充填溶洞的稳定性,未充填溶洞稳定性最差;建立了2类溶洞垮塌模式,Ⅰ类垮塌模式主要受上覆重力影响,Ⅱ类垮塌模式主要受剪切应力影响,二者地震反射特征存在局部差异,综合有色反演、分频能量、GR反演及相干能量梯度等地震属性能够实现2类溶洞垮塌体的预测,研究区不同类型垮塌体分布预测结果与油井产能具有较好对应关系。     

塔河油田12区奥陶系油藏溶洞充填机理及挖潜方向

塔河油田12区奥陶系油藏溶洞普遍发育,但受暗河沉积物和后期剥蚀改造作用的影响,溶洞充填比例高达33%,对完井段的选取和完井方式的制定带来极大的困难。为提高充填溶洞预测水平、深化充填机理认识、明确充填溶洞挖潜方向,以12区36口井的钻井、测井和录井资料为基础,综合应用岩溶地质识别、地震属性提取、地震反射特征对比、古地貌恢复等方法,对充填溶洞展开全面研究。结果表明：12区奥陶系发育暗河沉积型、地表河凸岸堆积型、敞口充填型和垮塌充填型等4种溶洞充填类型;存在粉砂岩、泥岩、垮塌角砾岩和方解石等4种溶洞充填物。同时,建立了3种充填溶洞地震预测方法：地震反射特征对比法、奥陶系中-下统顶面形态对比法、古地貌恢复法,并提出了3个挖潜方向：充填溶洞段内挖潜、充填溶洞段间挖潜和充填溶洞井间挖潜。     

川西彭州地区雷口坡组潮坪相薄储层辨识机理研究

川西彭州地区三叠系雷口坡组雷四上亚段潮坪相薄储层识别难度极大。围绕如何从复合地震强反射中区分并识别上、下两套储层面临的地球物理难题,采用先“分”后“合”的研究思路,基于实际地层结构及不同储层叠加样式建立正演模型,利用全波场波动方程正演模拟技术,剖析了不同主频条件下薄储层的地震响应特征,通过波形差异化分析,从复合地震响应中“剥离”出了两套储层所引起的地震响应特征及变化规律,明确了两套储层在不同频带下的地震识别标志和识别方法,为该区强反射界面干扰下两套薄互层储层辨识机理分析及精准预测奠定了基础。基于不同频带下薄储层辨识机理的分析结果,定性预测了薄储层平面展布,提出了深层潮坪相薄储层识别和预测难题的解决方案,为该区地震资料品质评价、面向薄储层的地震采集技术设计、地震资料处理及薄储层预测提供了依据和指导。     

塔里木盆地顺北油田超深断溶体深度学习地质建模方法

断控缝洞型储层是分布在中国塔里木盆地奥陶系的一种特殊类型储层,具有埋藏深、成因复杂、非均质性强等特点,受限于井资料稀疏和地震品质低等因素,断控缝洞型储层的准确表征与精细建模面临重要挑战。综合钻测井、岩心、野外露头及三维地震信息,在断控缝洞型储层构型模式指导下,构建了断溶体深度学习训练样本;在深度学习网络综合分析基础上,提出了适用于深层断溶体的深度学习建模方法。研究结果表明：深层少井资料条件下,基于多源数据综合建立的“原位等尺度”训练样本是断溶体深度学习建模的基础;优选的地质体目标图像转换网络可以较好地实现从地震数据到断溶体储层的直接预测。在训练网络搭建基础上,建立了塔里木盆地顺北油田5号断裂带南段的断溶体储层三维模型,该模型多维度符合断控岩溶地质模式及分布规律,与基于钻井资料的储层预测符合率较高。提升断溶体深度学习地质建模的精度和条件化程度是未来的努力攻关方向之一。     

致密储层缝洞发育带综合预测

给出了利用不同尺度的多源信息进行致密储层发育带综合预测的方法技术系统，这种系统具有多源结构、多种层次、整体性很强的用于复杂缝洞发育带综合预测的技术流程。不同尺度间信息的沟通连接和综合利用，是缝洞预测的技术关键。详细介绍了地震缝洞检测级别标定的具体方法，提出缝洞发育级别密度的概念。把测井解释的储层缝洞发育级别转换为级别密度，可增强井、地震裂缝发育信息的贴近度。介绍了地震缝洞检测信息宏观地质规律信息相关分析的具体方法。GQ地区的应用实例证明，利用这种技术系统进行致密储层缝洞发育有利区带综合预测，能取得良好效果。     

塔河地区奥陶系深埋岩溶洞穴特征及保存机制初探

塔河地区奥陶系碳酸盐岩深埋岩溶洞穴的埋藏深度较大,在世界范围内罕见,是研究深埋洞穴的典型实例。目前对于其保存机制尚不清楚。根据钻井、测井和地震资料,在深入调研研究区深埋古岩溶洞穴的识别、分布和充填特征的基础上发现：①岩溶高地充填程度相对于岩溶斜坡明显偏高;②伴随垮塌的钟乳石类次生化学沉淀多集中于岩溶高地;⑧洞穴内可见海岸碎屑岩;④T74不整合面以下200m深度段内存在多个洞穴系统,均暗示洞穴的保存与潜水面有关,因此可推测出该区埋藏岩溶洞穴的保存与潜流带水力支撑作用有关。     

数据增广和主动学习在波阻抗反演中的应用

在实际应用中,深度卷积网络以大量数据驱动模型进行网络训练,以获得地震数据与阻抗之间的映射关系,但需大量合成数据对网络训练后,再应用少量实际数据对网络进行迁移学习。为此,提出了一种基于数据增广和主动学习的地震波阻抗反演方法。数据增广首先通过同频率重采样对单道原波阻抗数据进行增广,再求取增广后的反射系数和随机核,最后计算增广后的地震数据。将增广后的地震和波阻抗数据作为训练集,结合主动学习思想选择最大误差样本对网络进行迭代训练。该方法不仅可以避免地震子波估计,而且能用少量的标签数据训练出预测精度更高的网络。Marmousi 2模型测试结果表明,该方法仅需十分之一标签数据和迭代次数就能达到与随机迭代训练方法相近的预测精度,且预测误差在剖面上分布更均匀。     

空气钻井在喀斯特地区的探索与实践——以安页1井为例

古喀斯特潜山是良好的储油气构造,但其独特的地质特征,使钻井工程面临巨大挑战。介绍了喀斯特的形成原理,分析了在喀斯特地区进行石油、天然气钻井的主要施工难点和风险,针对性地提出了应对典型地下喀斯特地貌-溶洞或地下河的措施:空气钻井优点之一是能有效应对恶性溶洞性井漏,实现安全快速钻井。位于典型喀斯特地区的安页1井探索使用空气钻井技术,成功解除了钻遇大型溶洞的困境,同时获得了较高机械钻速,有效缩短了钻井周期。现场应用表明,空气钻井技术是解决恶性溶洞性漏失及提速提效的有效途径,在喀斯特地区钻井中具有重要推广意义。