Объектно-ориентированная корреляция как новый методический подход в процессе подготовки данных для сейсмофациального анализа

Т.В. Ольнева, В.Ю. Овечкина, Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)

Журнал «Геофизика»

Сейсмофациальный анализ как метод исследований направлен, прежде всего, на изучение неантиклинальных ловушек, его основными задачами являются прогноз литофаций и реконструкция обстановки осадконакопления. В отличие от метода «сейсмической стратиграфии», рассчитанного на получение стратиграфической информации из сейсмических данных, и приемов «секвенсной стратиграфии», нацеленных на изучение характера заполнения осадочного бассейна, в сейсмофациальном анализе акцент в интерпретации делается на геологическом строении целевого интервала исследований. Тем не менее, все обозначенные подходы взаимосвязаны и способствуют решению общих задач в изучении геологической среды. Сейсмостратирафическая интерпретация позволяет определиться с целевым интервалом исследования на фоне общего видения сейсмогеологического разреза изучаемой площади. Подходы секвенс стратиграфии помогают идентифицировать изохронные палеоповерхности, что особенно важно для понимания синхронности произошедших геологических событий.

Еще на этапе становления вышеобозначенных методов, в конце 70х годов, было высказано предположение, что основная информация для сейсмофациального анализа содержится в неустойчивых, слабых и, даже, на первый взгляд, хаотичных отражениях //. С каждым этапом совершенствования сейсмических исследований, внедрения новых технологий, это предположение находило свое подтверждение. Развитие сейсморазведки в модификации МОГТ 3D позволило изучать геологические тела в реальном трехмерном пространстве, поэтому ценность получаемой информации многократно возросла.

Создание новых методических подходов в интерпретации, позволяющих извлекать максимальный объем полезной информации по-прежнему остается актуальным. Как показывает практика, корреляция опорных отражающих горизонтов, направленная на решение структурных задач, далеко не всегда является эффективной основой для проведения сейсмофациального анализа и детализации локальных объектов. В связи с этим авторами обозначен новый подход, суть которого заключается в объектном видении и, направленной на изучении объекта, интерпретации с повышенной концентрацией внимания на целевом интервале. Объектно-ориентированная интерпретация строится на допущении, что каждый фрагмент сейсмического изображения несет в себе определенную геологическую информацию. Большую роль в реализации подобного подхода играет интуиция специалиста и накопленный опыт распознавания образов интерпретируемого объекта.

Обоснование нового методического подхода

Сейсмофациальный анализ начинается с визуальной оценки массива сейсмических данных с фокусом на целевой интервал исследований. Пошаговый просмотр вертикальных сечений (inline, crossline, randomline) и временных слайсов позволяет интерпретатору выявить отдельные, наиболее «кричащие» и обращающие на себя внимание особенности сейсмического изображения. Например, такие как локализованные аномальные значения амплитуд; фрагменты хаотической записи на фоне регулярных осей синфазности или, наоборот, четко выраженные оси синфазности на фоне хаотичного изображения; комбинации фрагментов осей синфазности в оригинальные формы (холмообразные) и т.д. В качестве примера на рис.1с представлен временной разрез по кубу амплитуд, включающий информацию сразу о двух объектах. В интервале времен от 2000 до 2060 ms отмечено присутствие конуса выноса (рис.1а), в интервале 2110 — 2150 — наличие оползневого тела (рис.1б). Карты атрибутов и карты классификаций в стратиграфических интервалах, включающих как изучаемые объекты, так и вмещающие породы, как правило, не обладают необходимой контрастностью. Для получения карт атрибутов, позволяющих локализовать прогнозируемые тела в плане, необходимо максимально корректно ограничить целевой интервал. Концептуальные модели, основанные на картировании указанных сейсмофаций, к настоящему моменту подтверждаются бурением десятков скважин. Большое значение при просмотре вертикальных сечений имеет выбор ракурса исследований: оптимальное расположение сечения относительно объекта.

Этап визуальной оценки может проводиться как по исходному амплитудному кубу, так и по кубам сейсмических атрибутов. Как для предварительной оценки разреза, так и для всех последующих действий, важную роль играет выбор метода визуализации и цветовая гамма палетки.

Рис.1. Проявление в вертикальном сечении потенциально перспективных объектов. а — конус выноса на седиментационном слайсе по амплитудному кубу; б — оползень на седиментационном слайсе по амплитудному кубу; с — вертикальное сечение с указанными объектами: и интервале времен от 2000 до 2060 ms отмечено присутствие конуса выноса (рис.1а), в интервале 2110 — 2150 — наличие оползневого тела

В отдельных случаях применительно к анализу объемных данных на уровне целевого интервала можно эффективно использовать работу с режимом прозрачности. Этот прием («geobody») можно рассматривать как элемент экспресс-анализа. Он позволяет выделить объект по аномальным значениям, оценить форму и масштаб явления, продумать дальнейшие шаги по его изучению. Подобный вариант интерпретации имеет ряд ограничений, так как доступен только в условиях высокого качества сейсмических данных, при наличии акустически контрастного объекта, достаточно локального, идеально отвечающего по размерам вертикальной и латеральной разрешающей способности сейсмического метода. Практика показывает, что такие объекты встречаются достаточно редко.

Важным элементом, определяющим результативность сейсмофациального анализа, является точность стратиграфической идентификации целевого интервала, опорных и условных отражающих горизонтов (рис.2). На рис.2д продемонстрированы два варианта корреляции ОГ АС 10-1-3 в соответствии с возможной неопределенностью в привязке. В результате, карта сейсмических фаций, построенная на основе исходной корреляции, позволяет специалисту приблизиться к созданию концептуальной модели, карта сейсмофаций на основе второго варианта интерпретации позволяет оконтурить лопасть конуса выноса и проследить подводящий канал.

Сейсмические отражающие границы, как правило, не являются строго палеоизохронными, но имеют определенную хроностратиграфическую значимость в масштабах геологического времени. В сейсмической стратиграфии основное внимание сфокусировано на опорных отражающих горизонтах от поверхностей несогласия и поверхностей напластования, которые разделяют относительно крупные толщи осадков. Обычно, это региональные реперы (рис.2). Даже если эрозионная поверхность не является акустически контрастной, то ее можно «выявить по угловому несогласию между расположенными под ней «срезанными» вверх по восстанию отражениями и расположенными над ней «налегающими» и «прилегающими» отражениями /1/. Поэтому большое внимание уделяется осям синфазности, которые передают характер напластования в пределах сейсмостратиграфических комплексов. Эта информация является особенно важной для раздела секвенсной стратиграфии. При необходимости более детальной корреляции в целевом интервале, используют условные горизонты. Основная задача при прослеживании условного отражающего горизонта заключается в аппроксимации по фрагментам осей синфазности палеоизохронной поверхности. Точность структурных построений на основе условных горизонтов всегда ниже по сравнению с опорными, чего нельзя сказать об их информативности. Именно этот факт послужил основой для разработки нового методического подхода в подготовке данных для сейсмофациального анализа: «Объектно-ориентированная корреляция».

Рис.2. Варианты корреляции ОГ АС 10-1-3 в соответствии с возможной неопределенностью в привязке (д) и карты сейсмофаций, им соответствующие (а,б,с)

Приемы объектно-ориентированой интерпретации

Допущение, что каждый фрагмент сейсмического изображения несет в себе определенную геологическую информацию, предполагает:

— корреляцию максимально возможных вариантов палеоизохронных поверхностей в пределах целевого интервала исследований;

— корреляцию отдельных локальных событий.

В соответствии с этим, приемы объектно-ориентированой интерпретации можно разделить на два направления.

Первое направление включает приемы работы, направленные на выявление и локализацию объекта(ов) через идентификацию палеоизохронных поверхностей. Второе направление предполагает детальную интерпретацию уже установленного объекта, аномально проявленного в сейсмическом изображении. В первом случае ключевая задача заключается в определении палеоизохронных поверхностей с последующей локализацией объекта. Во втором случае, палеоизохронную поверхность восстанавливают экстраполяцией от объекта, для того, чтобы, по возможности, понять общую картину седиментации. И в том, и в другом случае задача сводится к корректному отождествлению условно одномоментных событий.

Идентификация палеоизохронных поверхностей в целевом интервале выполняется от поверхностей, построенных на основе интерпретации опорных отражающих горизонтов или от опорных горизонтов, прослеженных в режиме автокорреляции по всей площади исследований. Рассмотрим следующие варианты.

1. Объект маломощный, но проявляет себя в опорном горизонте или в интервале вблизи опорного горизонта через изменение амплитуды (значения атрибута). В этом случае сглаженный вариант структурной интерпретации необходимо «подсадить» на четкий «максимум» или «минимум» фазы, в зависимости от стратиграфической привязки, с последующим снятием по горизонту или в ближнем интервале значений параметра. Этот же прием можно использовать в некотором интервале вблизи опорного отражающего горизонта. Если позволяет качество сейсмического материала, то пошаговой «подсадкой» на экстремумы каждой фазы с последующим анализом параметра, можно просканировать значительный интервал. Второй вариант предполагает создание погоризонтных слайсов от опорного горизонта, с последующей трансформацией слайса в поверхность и «подсадкой» этой поверхности на ближайший информативный экстремум (рис.3).

Рис.3. Пример отображения русловых объектов и быстрой смены событий на седиментационных слайсах вблизи кровли целевого интервала (на вертикальных сечениях красной пунктирной линией показано расположение седиментационного слайса)

2. Объект заключен в интервале между двумя опорными горизонтами. С учетом геологического строения интервала и общего характера осадочных напластований, можно использовать прием создания слайсов между горизонтами (пропорциональные слайсы). Особенно актуально это для клиноформного комплекса. Из искусственно созданных слайсов в пределах клиноформы можно подобрать поверхности, максимально приближенные к условным отражающим горизонтам. Далее преобразовать слайс в поверхность и использовать ее как кровлю интервала исследования или, как в предыдущем случае, подсадить на ближайшие экстремумы (если позволяет качество сейсмического материала).

При кажущейся технологичности и простоте действий, каждый шаг требует контроля качества, координации информации по латерали и вертикали. Высока вероятность, что подсадить вспомогательную поверхность на ближайший экстремум удастся только локально. Но, возможно, за этой локальностью тоже будет скрываться определенная геологическая информация.

Включение в работу кубов-атрибутов и других трансформаций исходного волнового поля влечет за собой обязательное уточнение корреляции.

Для описания трехмерного объекта и использования дополнительных инструментов, таких как классификация по форме трассы, из вспомогательных поверхностей выбираются те, которые наилучшим образом заключают в себе целевой интервал. От величины и корректности выбора этого интервала напрямую зависит контрастное и четкое проявление объекта в атрибутах и результатах классификации. Эффект достигается за счет локализации информации от конкретно взятого объекта, его литологических границ и наполнения (Рис.1)

Отсутствие опорных отражающих горизонтов вследствие значительной латеральной и вертикальной изменчивости разреза приводит к большой неопределенности в корреляции и сложности в отождествлении палеоизохронных событий. В этом случае, объектно-ориентированная интерпретация выполняется от объекта. Проявление объекта в аномалии сейсмической записи или других ее особенностях, позволяет следовать за этой аномалией в процессе интерпретации. Одно из обязательных условий — проведение корреляции в автоматическом режиме. Обычно, процесс автоматической корреляции ассоциируется у специалистов с малозатратным по времени и нетрудоемким процессом прослеживания латерально-выдержанного опорного горизонта от нескольких опорных точек или линий. В принципе, автоматическая корреляция вне зависимости от особенностей алгоритма сама по себе является инструментом сейсмофациального анализа, поскольку в процессе прослеживания экстремума, интерактивно снимается значение параметра, на участках изменения сейсмического изображения корреляция может прерываться и геологический объект оказывается проявленным тем или иным способом (рис.4).

Рис.4. Объектно-ориентированная интерпретация с применением автоматической корреляции в условиях отсутствия как опорных так и условных горизонтов (условия континентальной озерно-аллювиальной равнины)

Не только яркие локальные аномалии, но и обращающее на себя внимание «хаотично- шумовым» рисунком сейсмическое изображение, может сподвигнуть на корреляцию от объекта во вне, так как другие обобщенные подходы могут снивелировать полезную информацию (рис.5).

Особенность нового методического подхода заключается в том, что объектно-ориентированная интерпретация основывается на уже существующей концептуальной модели. Объектно-ориентированный подход предполагает скурпулезную работу экстрагирования объекта из общего сейсмического изображения с многократными итерациями для достижения наилучшего результата. Эффективность подхода очевидна в тех случаях, когда инструмент «geobody» по тем или иным причинам не может быть применен.

Рис.5. Объектно-ориентированная интерпретация оползневого тела

Выводы

1. Сглаженный вариант интерпретации опорных отражающих горизонтов, предназначенный для структурных построений, не является корректной основой для проведения сейсмофациального анализа.

2. Основная информация для сейсмофациального анализа содержится в неустойчивых, слабых и, даже, на первый взгляд, хаотичных отражениях. Локальная «хаотичность» сейсмической записи может оказаться «хаотичной закономерностью» характеризующей вполне конкретную сейсмофацию.

3. Извлечение информации из сейсмических данных путем детальной корреляции отдельных неустойчивых отражений в целевых интервалах исследований возможно в более полном формате. Существующие технологии и инструменты интерпретации позволяют реализовывать подобный подход. Однако увеличиваются временные затраты и повышаются требования к геологической информации.

4. Наиболее эффективные результаты от объектно-ориентированной корреляции отмечаются на этапе сейсмогеологического мониторинга эксплуатационного бурения, когда специалист работает на пределе разрешающей способности метода, но постоянно имеет интерактивную обратную связь по результатам бурения.

Список литературы:

1. Шериф Р.Е., Грегори П.Р., Вейл Р.М., Митчем мл и др. Сейсмическая стратиграфия, издательство «Мир», Москва, 1982, 375 с.

Возврат к списку