畅永刚，黄 丹

(中油长庆油田分公司，陕西 西安 710018)

基于奇异值分解的地震属性优化分析技术研究

畅永刚，黄 丹

(中油长庆油田分公司，陕西 西安 710018)

奇异值分解是基于矩阵的数学运算方法来优化压缩地震属性集，地震属性集空间维数一般较高，因此有必要对相关地震属性集进行压缩，从而揭示数据集所表征的储层特征，可用于识别有意义的地质目标。采用奇异值分解方法对苏里格气田东区致密砂岩石盒子组盒8段含气储层沿层属性集进行了优化压缩。实际应用结果表明:奇异值分解优化后的各分量比优化压缩前的单属性预测致密含气砂岩效果更好。

奇异值分解;属性优化;致密砂岩储层;苏里格气田

引言

随着苏里格气田规模性整体开发，三维地震储层预测已经做出了重要贡献，实现了对储集岩层的横向预测。因此，开展三维地震技术研究，优化三维地震属性，对苏里格气田高效规模化开发，提高采收率，具有非常重要的意义。在细致做好前期属性提取分析工作的同时，对三维地震沿层属性优化压缩;根据完钻井地质解释成果，分析确定各个分量所反映的不同级别地质因素，其中第1主分量反映的是辫状河—三角洲沉积环境、第2主分量反映的是储层物性特征、第3主分量反映的是储层含气性、第4主分量以后则反映背景噪音。

1 奇异值分解降维基本原理

1.1 实对称矩阵的正交分解

若G为M×M阶实对称、非奇异矩阵，则总存在正交矩阵U，使:

式中:λi为矩阵G的第i个特征值;Λ为由G的M个特征值组成的对角线矩阵，U为G的M个特征向量矩阵，是1个正交向量，即:G=UΛUT，为1个实对称矩阵正交分解。

1.2 非奇异且非对称矩阵分解

若G为非奇异、非对称矩阵，则正交分解不成立。可证，存在2个正交矩阵U和V，且:

式中:Λ是由GGT或GTG的M个特征值之正根组成对角线矩阵，λi＞0;U和V分别为对称矩阵GGT和GTG之特征向量组成特征向量矩阵，即:G=UΛVT，是一个非奇异且非对称矩阵分解。

1.3 奇异矩阵的奇异值分解

若G是M×M阶奇异矩阵，此时也可以进行分解，即:

式(3)为奇异矩阵G的奇异值分解。其中:Λr由GTG或GGT之r个非零特征值之正根组成对角线矩阵。这样可以把(M－r)个或者(N－r)个相关的行或列降低到r行或者列。在地震属性优化过程中，有些地震属性之间，可能有某种线性的相关性，通过SVD降维优化，避免了这些线性相关属性的干扰而造成储层预测的误判。G为M×N矩阵，是对数学分析的矩阵表示。其物理意义随着分析的数据的具体物理意义变化而定。

2 致密砂岩储层奇异值分解三维地震属性优化应用

2.1 苏里格东区致密砂岩储层地震地质特征

苏里格东区致密砂岩储层沼泽背景下的辫状河沉积，有效砂体多呈孤立状分布，规模小，连续性差;西倾单斜构造，对天然气聚集不起控制作用，以次生孔隙为主，具有低孔、特低渗特点致密砂岩储层;波阻抗差异小，成为地震储层预测难点。因此在提取多种地震属性后需参考大量地质资料做地震属性优化工作。

2.2 沿层属性提取

提取地震属性除对于地震数据处理高保真要求外，更加要求地震层位解释的准确性，对苏东三维地震资料做精细处理基础上，做合成地震记录标定，并精细拾取石盒组盒8段顶面层位。首先提取各种地震属性，初步结合井资料优选，图1所示为

图1 盒8段沿层相关体属性

盒8段沿层相关体属性，黑色区域为地震道相关系数小，可能为岩性变化界面，可以指示沉积河道边界，在预测砂体沉积范围上应用效果好。图2所示为盒8段沿层最大波峰振幅属性，暖色调为高值，反映砂泥岩界面明显的区域，很明显看出河道砂体沉积的细微变化。对苏里格气田多年的地震解释技术方法进行攻关、试验、完善，认为在岩性相对单一的致密砂岩储层，沿层振幅属性在预测砂体分布、含气性分布上成功，即寻求亮点特征。利用分偏移距叠加剖面的偏移距随振幅变化的 特征信息，进一步预测有效含气储层。

图2 盒8段沿层最大波峰振幅属性

图1是地震波形数据各道之间的互相干值，属系数类数据，图2是地震波形的振幅数值，它们均是相对数值，无量纲单位。在一定程度上反映了地震波在地层介质中传播后的相对变化情况。这些都是一种单属性反映，而且各个属性表达的地震地质有相当差距，这样就要求线性相关的属性后，融合优化后的属性，综合分析地震属性所反映不同级别的地质因素，如:沉积背景、储层物性、含气性等。

2.3 沿层地震属性SVD优化

通过提取苏东三维地震数据盒8段沿层多地震属性，把各种地震属性输入SVD优化属性系统，结合地质资料、钻井资料等综合分析认为:奇异值分解第1主分量反映该地区大沉积背景，即图3所示的河流相沉积特征，反映了物源方向;图4奇异值分解第2主分量反映砂岩分布情况;图5奇异值分解第3主分量反映储层含气性分布，该结论已得到开发证实;图6奇异值分解第4主分量表现为噪音，在第5主分量以后的信号都被噪音淹没。这些经过SVD降维的各类地震数据融合后具有统计学意义的分量，包含了原来多属性所反映的各自储层特征信息的综合，各分量失去了明确的物理意义。因此也为无量纲。

图3 奇异值分解第1主分量

图4 奇异值分解第2主分量

图5 奇异值分解第3主分量

图6 奇异值分解第4主分量

2.4 沿层地震属性SVD应用效果

应用三维地震属性分析，是气田有效开发的关键技术;对资料精细处理、客观分析、结合钻井地质资料情况综合分析，对苏东三维地震盒8段为重点做含气储层预测，效果良好。

3 结 论

(1)三维地震储层预测是苏里格气田致密砂岩岩性气藏实现高效规模性开发的关键技术之一，结合三维地震、地质、钻井、试气、测井等资料综合人工优化是优化的基础工作。

(2)不同影响因素的储层特征(沉积环境、岩性、物性、含气性)信息和环境噪音信息进行分类、分级别的展开分析是SVD优化的工作思路。

(3)本文精细科学地处理、解释属性优化工作，基于SVD的地震属性优化技术在苏里格岩性气藏开发中取得很好效果。

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编辑 张 雁

TE122.1

A

1006－6535(2012)04－0042－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.04.011

20111222;改回日期:20120415

国家科技重大专项“鄂尔多斯盆地大型岩性地层油气藏勘探开发示范工程”(2011ZX05044)

畅永刚(1978－)，男，工程师，2002年毕业于江汉石油学院勘查技术与工程专业，2008年毕业于长江大学地球探测与信息技术专业，获硕士学位，现从事天然气开发地震资料解释工作。