Помощь студентам в учебе
Использование параметра затухания спектра волнового поля для геологической интерпретации
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ТЕОРИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ МЕТОДОВ 7
1.1 Преобразование Фурье 7
1.2 Вейвлет-анализ 9
1.3 Оптимизационные алгоритмы 10
2 ИЗУЧЕНИЕ МОДЕЛЬНЫХ ДАННЫХ 16
2.1 Создание модельной сейсмической трассы 16
2.2 Оценка восстановления спектра сейсмической трассы 20
2.3 Оценка восстановления доминантной частоты 23
3 ТЕСТИРОВАНИЕ НА РЕАЛЬНЫХ ДАННЫХ 28
3.1 Месторождение Еты-Пуровское 28
3.1.1 Геолого-геофизическая характеристика района исследования 28
3.1.2 Тестирование алгоритма 29
3.2 Верхнесалымское месторождение 32
3.2.1 Геолого-геофизическая характеристика района исследования 32
3.2.2 Тестирование алгоритма 34
3.3 Нижне-Лугинецкое и Западно-Лугинецкое месторождения 43
3.3.1 Геолого-геофизическая характеристика района исследования 43
3.3.2 Тестирование алгоритма 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 49
1 ТЕОРИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ МЕТОДОВ 7
1.1 Преобразование Фурье 7
1.2 Вейвлет-анализ 9
1.3 Оптимизационные алгоритмы 10
2 ИЗУЧЕНИЕ МОДЕЛЬНЫХ ДАННЫХ 16
2.1 Создание модельной сейсмической трассы 16
2.2 Оценка восстановления спектра сейсмической трассы 20
2.3 Оценка восстановления доминантной частоты 23
3 ТЕСТИРОВАНИЕ НА РЕАЛЬНЫХ ДАННЫХ 28
3.1 Месторождение Еты-Пуровское 28
3.1.1 Геолого-геофизическая характеристика района исследования 28
3.1.2 Тестирование алгоритма 29
3.2 Верхнесалымское месторождение 32
3.2.1 Геолого-геофизическая характеристика района исследования 32
3.2.2 Тестирование алгоритма 34
3.3 Нижне-Лугинецкое и Западно-Лугинецкое месторождения 43
3.3.1 Геолого-геофизическая характеристика района исследования 43
3.3.2 Тестирование алгоритма 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 49
В современной сейсморазведке использование спектральной информации для изучения свойств и строения пластов находит все большее применение. В случае изучения геологического строения специалистов интересует не только спектральный состав записи, но и его изменение во времени, то есть динамическое распределение энергии волнового поля по частотам.
Одним из подходов к анализу результатов спектральных преобразований является комплексное изучение изменений частотно-временного спектра. Реальные насыщенные флюидом пористые среды являются поглощающими. В геологической среде сейсмический сигнал теряет часть энергии в следствие неупругого поглощения - движения жидкости в поровом пространстве, трения и нагрева. Измерение сейсмического затухания давно предлагается как метод определения флюидов и зон с повышенной проницаемостью. Параметр затухания представляет собой частотно-зависимую функцию изменения динамического спектра волнового поля. Данный параметр позволяет получить информацию о строении пластов, выявляя факторы, оказывающие влияние на частотный состав записи и затухания сигнала.
Актуальность исследования связана с использованием новых подходов к интерпретации волнового поля, в частности обоснованием методик динамического анализа для задачи восстановления истинного распределения энергии по частотам и дальнейшее применение полученной информации при геологическом анализе в виде новых частотных атрибутов.
Цель исследования заключается в определении применимости параметра затухания спектра волнового поля при геологической интерпретации.
Для достижения цели были поставлены и решены конкретные задачи:
- изучение стандартных методов спектральной декомпозиции (преобразование Фурье и вейвлет-преобразование);
- изучение оптимизационной методики и возможностей использования результатов восстановления спектра волнового поля при интерпретации сейсмических данных;
- создание модельных данных;
- оценка эффективности применения оптимизационной методики на модельных данных;
- создание алгоритма расчета частотных атрибутов;
- тестирование алгоритма на синтетических и реальных данных;
- определение границ применимости методики частотного анализа.
Алгоритмы преобразования Фурье, вейвлет-преобразования, оптимизационной методики, расчета новых частотных атрибутов и создания модельных данных реализованы на языке программирования Python. Изучение данного инструмента являлось дополнительной задачей в процессе исследования.
Защищаемые положения:
- наиболее точное восстановление спектра волнового поля достигается с использованием оптимизационных подходов к спектральной декомпозиции;
- разработан и реализован в виде программного кода python новый атрибут волнового поля - параметр затухания, описывающий характер изменения динамического спектра волнового поля;
- тестирование разработанного атрибута не показало значительного преимущества для оценки геологического строения.
Научная новизна связана с развитием новых подходов к анализу спектра волнового поля - оптимизационным алгоритмам, а также с созданием нового инструмента геологической интерпретации - параметра затухания.
Практическая значимость исследования заключается в изучении и оценке новой методики анализа спектральной информации волнового поля.
Работа выполнялась с использованием материалов, предоставленных ООО «Газпромнефть-НТЦ», где автор проходила производственную практику и стажировку.
В структуру выпускной квалификационной работы входят 3 основных раздела, содержащие 9 подразделов и 6 пунктов, а также введение, заключение, список использованных источников. Работа включает 31 рисунок, 7 таблиц и 13 формул. Объем составляет 50 страниц.
Одним из подходов к анализу результатов спектральных преобразований является комплексное изучение изменений частотно-временного спектра. Реальные насыщенные флюидом пористые среды являются поглощающими. В геологической среде сейсмический сигнал теряет часть энергии в следствие неупругого поглощения - движения жидкости в поровом пространстве, трения и нагрева. Измерение сейсмического затухания давно предлагается как метод определения флюидов и зон с повышенной проницаемостью. Параметр затухания представляет собой частотно-зависимую функцию изменения динамического спектра волнового поля. Данный параметр позволяет получить информацию о строении пластов, выявляя факторы, оказывающие влияние на частотный состав записи и затухания сигнала.
Актуальность исследования связана с использованием новых подходов к интерпретации волнового поля, в частности обоснованием методик динамического анализа для задачи восстановления истинного распределения энергии по частотам и дальнейшее применение полученной информации при геологическом анализе в виде новых частотных атрибутов.
Цель исследования заключается в определении применимости параметра затухания спектра волнового поля при геологической интерпретации.
Для достижения цели были поставлены и решены конкретные задачи:
- изучение стандартных методов спектральной декомпозиции (преобразование Фурье и вейвлет-преобразование);
- изучение оптимизационной методики и возможностей использования результатов восстановления спектра волнового поля при интерпретации сейсмических данных;
- создание модельных данных;
- оценка эффективности применения оптимизационной методики на модельных данных;
- создание алгоритма расчета частотных атрибутов;
- тестирование алгоритма на синтетических и реальных данных;
- определение границ применимости методики частотного анализа.
Алгоритмы преобразования Фурье, вейвлет-преобразования, оптимизационной методики, расчета новых частотных атрибутов и создания модельных данных реализованы на языке программирования Python. Изучение данного инструмента являлось дополнительной задачей в процессе исследования.
Защищаемые положения:
- наиболее точное восстановление спектра волнового поля достигается с использованием оптимизационных подходов к спектральной декомпозиции;
- разработан и реализован в виде программного кода python новый атрибут волнового поля - параметр затухания, описывающий характер изменения динамического спектра волнового поля;
- тестирование разработанного атрибута не показало значительного преимущества для оценки геологического строения.
Научная новизна связана с развитием новых подходов к анализу спектра волнового поля - оптимизационным алгоритмам, а также с созданием нового инструмента геологической интерпретации - параметра затухания.
Практическая значимость исследования заключается в изучении и оценке новой методики анализа спектральной информации волнового поля.
Работа выполнялась с использованием материалов, предоставленных ООО «Газпромнефть-НТЦ», где автор проходила производственную практику и стажировку.
В структуру выпускной квалификационной работы входят 3 основных раздела, содержащие 9 подразделов и 6 пунктов, а также введение, заключение, список использованных источников. Работа включает 31 рисунок, 7 таблиц и 13 формул. Объем составляет 50 страниц.
В работе изложены теоретические основы методов спектрального анализа волнового поля. На модельных данных выявлена и доказана целесообразность использования оптимизационных подходов спектральной декомпозиции при решении задачи восстановления истинного спектра волнового поля. По сравнению со стандартными подходами - оконным преобразованием Фурье и вейвлет- преобразованием данная методика обеспечивает большую локализацию сигнала как во временной, так и в частотной областях. Данный тезис подтверждается результатами изучения модельных трасс - в ходе сопоставления работы различных алгоритмов спектральной декомпозиции доказано, что использование оптимизационного подхода позволяет получить наиболее точное восстановление спектра волнового поля. Вейвлет- преобразование и оконное преобразование Фурье характеризуются искажениями, связанными с интерференцией сигналов. Данное обстоятельство позволяет использовать указанные методы для картирования тонких геологических объектов, но приводит к ошибкам при решении задачи восстановления истинного спектра.
В рамках исследования показано, что для корректного восстановления спектра трассы необходимо обладать информацией о фазовой характеристике входного сигнала, в случае отсутствия - данные следует привести к нуль-фазовому виду. Наличие фазового поворота приводит к увеличению ошибки восстановления спектра, максимальная погрешность наблюдается при фазовом повороте 90 градусов.
Ключевым выводом проведенного исследования является тезис о том, что информация о реальном распределении энергии по частотам может быть использована для получения новых атрибутов, связанных с анализом изменения спектра сейсмической трассы. В работе рассмотрены два частотных атрибута: доминантная частота и параметр затухания. Анализ доминантных частот является одним из распространенных инструментов динамического анализа. При использовании спектральной информации, полученной в результате применения оптимизационного подхода, отмечается более точное восстановление кривой изменения доминантных частот. Параметр затухания описывает линейную функцию изменения частот после достижения доминантного значения. Полученная информация о спектральном составе может быть использована на дальнейших этапах геологической интерпретации.
Тестирование алгоритма выполнено на основе реальных сейсмических данных: Еты-Пуровской массивной газовой залежи, Верхне-Салымского нефтяного месторождения и Западно-Лугинецкого, Нижне-Лугинецкого нефтяных месторождений. В пределах Еты-Пуровского месторождения частотные атрибуты подчеркивают основные амплитудные особенности, тектонические нарушения и позволяют более явно выделить газонасыщенный интервал разреза. Для двух последующих примеров параметр затухания рассматривался как инструмент прогноза. Для практических примеров не удалось установить устойчивые корреляционные зависимости параметра затухания от прогнозируемых свойств пластов при большой выборке скважинных данных. Применимость атрибутов требует дальнейшего исследования - полученные результаты не позволяют сделать однозначный вывод о применимости частотных характеристик при прогнозировании насыщения.
Основной задачей выполненного исследования являлось изучение применимости атрибутов детального спектра, полученного в рамках оптимизационной методики спектральной декомпозиции. Как показало тестирование технологии, практическая применимость параметра затухания и доминантной частоты является дискуссионным вопросом - для выбранных примеров реальных месторождений, полученные спектральные атрибуты облают более слабой прогнозной способностью по сравнению со стандартными атрибутами волнового поля .
В рамках исследования показано, что для корректного восстановления спектра трассы необходимо обладать информацией о фазовой характеристике входного сигнала, в случае отсутствия - данные следует привести к нуль-фазовому виду. Наличие фазового поворота приводит к увеличению ошибки восстановления спектра, максимальная погрешность наблюдается при фазовом повороте 90 градусов.
Ключевым выводом проведенного исследования является тезис о том, что информация о реальном распределении энергии по частотам может быть использована для получения новых атрибутов, связанных с анализом изменения спектра сейсмической трассы. В работе рассмотрены два частотных атрибута: доминантная частота и параметр затухания. Анализ доминантных частот является одним из распространенных инструментов динамического анализа. При использовании спектральной информации, полученной в результате применения оптимизационного подхода, отмечается более точное восстановление кривой изменения доминантных частот. Параметр затухания описывает линейную функцию изменения частот после достижения доминантного значения. Полученная информация о спектральном составе может быть использована на дальнейших этапах геологической интерпретации.
Тестирование алгоритма выполнено на основе реальных сейсмических данных: Еты-Пуровской массивной газовой залежи, Верхне-Салымского нефтяного месторождения и Западно-Лугинецкого, Нижне-Лугинецкого нефтяных месторождений. В пределах Еты-Пуровского месторождения частотные атрибуты подчеркивают основные амплитудные особенности, тектонические нарушения и позволяют более явно выделить газонасыщенный интервал разреза. Для двух последующих примеров параметр затухания рассматривался как инструмент прогноза. Для практических примеров не удалось установить устойчивые корреляционные зависимости параметра затухания от прогнозируемых свойств пластов при большой выборке скважинных данных. Применимость атрибутов требует дальнейшего исследования - полученные результаты не позволяют сделать однозначный вывод о применимости частотных характеристик при прогнозировании насыщения.
Основной задачей выполненного исследования являлось изучение применимости атрибутов детального спектра, полученного в рамках оптимизационной методики спектральной декомпозиции. Как показало тестирование технологии, практическая применимость параметра затухания и доминантной частоты является дискуссионным вопросом - для выбранных примеров реальных месторождений, полученные спектральные атрибуты облают более слабой прогнозной способностью по сравнению со стандартными атрибутами волнового поля .