油气勘探中多软件系统联合应用研究

(1.广州海洋地质调查局广州510760；2.国土资源部海底矿产资源重点实验室，广州510760)

第一作者简介:万晓明(1984-)，男，助理工程师，主要从事储层地震反演研究，邮箱:daozhong09 @ 163.com。

随着油气资源勘探开发技术的不断发展，出现了许多地球物理、地质等专业软件。这些软件一般专业性强，针对性强，各有特色。为了更高效、更快速地解决石油、天然气、水合物等矿产资源勘探项目中的困难，充分利用这些先进的技术手段是非常必要的。因此，很多科研院所都推出了相应的地质、地球物理等专业软件系统。本文主要研究和探讨了几套常用的主流地球物理软件系统在油气和水合物勘探中的联合应用，并得出了相应的技术流程。

关键词地球物理资源勘查软件系统组合应用

1地球物理软件的特点

随着油田勘探技术的不断进步和勘探目标的不断深入，地质目标从寻找大型构造发展到寻找隐蔽构造和非常规隐蔽油气藏[1]。这增加了储层的不确定性，降低了勘探的成功率。石油行业是一个高风险、高投入、高技术的行业[2]。提高储层预测精度，扩大可采储量，是降低油气勘探生产成本的重要而有效的途径[3]。油藏及其储量的准确预测高度依赖于高新技术的应用。地球物理等专业软件系统是石油勘探开发技术的载体和具体体现，起着核心作用[2]。因此，随着整个石油行业的发展和需求，石油勘探技术和相应的专业软件系统也取得了很大的进步。

世界石油勘探以70年代的规模、80年代的成本和现在的技术取胜[3]。近年来，国内外石油勘探开发软件系统不断更新，类型多样，规模不一[2]。综上所述，许多软件系统具有以下特点:

1.1高级性质

先进性主要表现在:①基于先进的信息技术基础和应用环境，如支持先进的网络、高配置、高性能计算和可视化环境；②支持网络分布式计算和并行计算环境(如Jason地震反演软件系统)；③利用高性能三维可视化或虚拟现实技术，实现交互式、灵活、高效、沉浸式的数据浏览、质量控制、交互分析、交互建模等功能。采用先进的软件技术，如面向对象技术、并行计算技术、软件架构技术、组件技术、Web技术等。支持并提供先进的应用功能和性能，支持石油地球物理勘探中各种应用功能的集成，如地震采集设计、数据处理、分析解释、油藏描述等[2]。④功能实现上采用先进优化的算法，运用各学科前沿技术和理论。

1.2集成

“融合”就是“整合”的意思。该特性主要是针对主流的大型地球物理软件系统，具体体现在数据管理集成和功能模块集成两个方面。大型软件平台一般采用统一的数据管理系统，如Landmark软件系统中的Oricle数据库，管理所有的井坐标、层位、曲线、井斜轨迹等井数据。其功能模块以树形结构集成在系统平台中。

1.3更新快

在油气勘探不断深化的过程中，会出现一系列的问题，会有新的技术和成果出现。为了更快更有效地解决这些问题，地球物理软件系统不断创新技术，利用新的技术理论优化自身功能。同时，根据用户的反馈，优化和改进软件的运行。因此，许多软件系统都在不断推出升级版本，一些软件公司甚至每年都推出最新技术的软件产品。

1.4技术特点

在国内软件市场，大型进口软件占主导地位。国外大型专业技术服务公司都有支撑其核心业务的商用大型应用软件系统，其特点是系统庞大，专业功能模块齐全。同时，发展核心技术和特色技术，解决特殊需求，提高核心竞争力。此外，国内外有许多小规模的软件公司从事地球物理软件的开发，其特点是:软件系统比较小，主要解决油气勘探中的某一类问题，包括专业特点和明显的技术特点[2]。

1.5智能

智能是现代信息技术应用的另一个特征。各种软计算技术广泛应用于专业技术应用、信息管理和决策支持，如人工智能、专家系统、人工神经网络等技术，广泛应用于数据处理分析和决策支持。在软件理论基础和内部算法方面，模式识别、人工神经网络、模拟退火、地质统计学、支持向量机等软计算技术在石油地球物理勘探应用软件中得到广泛应用，大大增强了数据处理、分析解释、设计和决策过程的智能化[2]。在软件操作方面，石油物探软件系统也在不断简化流程，或者直接将操作流程嵌入系统界面，让用户根据系统提示进行操作和使用。同时还减少了数据处理、运算和分析过程中的参数设置，删除或并列不敏感和非关键参数。

2软件系统介绍

2.1地理框架地震解释系统

该软件系统是一个集综合数据管理、测井数据处理解释、地震数据综合解释、地质综合研究和工业地图编制功能于一体的系统平台。GeoFrame平台集成了国际石油勘探开发领域的先进技术，包括综合数据库管理、成像测井处理解释、三维可视化技术、储层横向预测技术等。基于该平台，地球科学家一方面可以管理勘探、开发和生产过程中的各种综合数据，另一方面可以根据地质目标开展精细测井评价、地质研究、构造描述、储层预测和油气藏综合评价[4]。

作为一个综合性的地学平台，GeoFrame软件系统功能强大，通过它可以完成大量的油气勘探工作。但是，每个软件系统都有自己独特的核心技术和特色技术。GeoFrame软件系统最为人熟知和广泛使用的是其结构解释功能，这也是其核心技术之一。

2.2 Jason地震反演系统

杰森软件一直是基于地震反演理论的精细油藏描述的创始人和领导者，在行业内保持着绝对的技术领先优势，并通过多项高端专利技术的应用引领行业发展方向。Jason地学平台软件可以在油气勘探、储量评价、资源评价的不同阶段，充分发挥地震数据的空间可预测性。从而为岩性油藏的精细描述、有利的储层空间分布特征以及流体接触关系的评价提供客观的评价结果[5]。

Jason推出了很多功能模块，核心模块有:InverTraceplus(约束稀疏脉冲反演)、RockTrace(叠前AVO/AVA同时反演)、StatMod MC(叠后地质统计反演)、RockTrace PS(叠前PP+PS联合同时反演)、RockMod(叠前地质统计反演)、Largo(岩石物理建模)、FFP(岩相)。

约束稀疏脉冲反演和叠前AVO/AVA同时反演应用广泛，很多类似的反演软件都涵盖了这些功能。叠前PP+PS联合同时反演和FFP岩相流体概率解释分析技术比较少见。主要原因是目前剪切波数据相对较少，FFP技术相对较新，极大地影响了上述技术的应用和推广。

StatMod MC叠后地质统计反演和RockMod叠前地质统计反演目前在Jason软件中得到了很好的体现。叠后地质统计学反演采用马尔可夫链-蒙特卡罗模拟算法，将地质统计学与地震反演技术相结合，综合利用多个数据源(地震、地质、测井)的信息，从而获得高分辨率的储层模型，为不确定性分析和风险评估提供依据。该技术在油田开发阶段得到了很好的应用，取得了良好的效果。叠前地质统计学反演技术将多数据体反演和不同角度的地质统计学反演集成到同一个反演引擎中，由其构建的储层地质模型在细节和精度上都达到了前所未有的高度。该技术是Jason的地学工作平台的一个新的特色模块[6]。

2.3 Petrel油藏建模系统

用于勘探和开发的Petrel综合油藏描述软件。Petrel软件作为国际上流行的三维建模软件，集地震解释、构造建模、岩相建模、储层属性建模和油藏数值模拟于一体，为地质学家、地球物理学家、岩石物理学家和油藏工程师提供了一个信息平台。Petrel的强大功能提高了对油藏内部细节的认识，精确描述油藏属性的空间分布，计算其储量，比较各种风险开发模型，设计井位和钻井轨迹，无缝集成油井生产数据和油藏数值模拟结果，寻找剩余和隐蔽油藏，从而大大降低开发成本。Petrel以更快、更准确、更经济的技术手段满足了精细地质研究对软件的需求[7]。

Petrel软件系统涵盖的主要功能模块有:三维可视化、井对比、地震体绘制和提取、构造建模、相建模、岩石物理建模、数据分析、体积计算等。其中，Petrel软件的核心功能是深度域测井尺度上的建模技术。通过对构造、沉积相、岩相以及各种属性(如孔隙度、渗透率、含油气性等)的精细建模。)，最后描述了油藏的空间分布和储量。在辅助功能方面，Petrel软件也有独到之处，如地震数据叠后处理中的蚂蚁追踪技术和属性提取技术。

2.4其他软件系统:OpendTect、FracPM和TrapTesTer软件系统。

除了大型的地球物理软件系统，还有很多国内外小型软件公司开发的小型软件系统。这类软件系统一般针对性很强，主要解决油气勘探中的某一类问题。软件功能模块相对较少，但非常专业。因此，它们在油气勘探中也发挥着重要作用。

本文主要介绍以下三款特色软件:OpendTect、FracPM和TrapTesTer。

(1)Opendtect软件:该系统是一个三维可视化地震属性分析和层序地层解释系统。它也是一个开源环境下的地震解释软件系统。利用地震属性和先进的可视化技术，如立体显示和多体数据的透视显示，对地震数据进行处理和解释。此外，还可以使用第三方免费插件[8]。

目前该软件的主要技术有:倾角导向(倾角控制)、地震频谱蓝化(地震频率蓝化)、NN+属性集(目标识别和成像处理技术)、SSIS(层序地层解释系统)、CCB(油气水界面检测技术)。在这些技术中，倾角控制、气烟囱等目标识别成像和最具特色的层序地层解释系统是经常使用的。

(2)FracPM软件:是裂缝储层预测和成像系统软件。该软件利用地震张量场、地震几何属性等地震属性，结合图像处理技术进行裂缝成像。它拥有先进的用户界面、完善的数据库、强大的可视化工具和完整的数据I/O接口，采用QT接口技术，是基于Windows [9]的软件产品。

FracPM软件包括六个模块，即高级几何属性、地震滤波和边缘检测、裂缝分析、裂缝预测、地震可视化和基本模块。

(3)TrapTesTer软件:TrapTesTer软件是英国Badleys公司开发的断层定量封闭性分析软件系统，可以为地质学家提供从地震解释、地质建模到圈闭评价的软件平台。它可以用来研究断层的侧向封闭性，预测断块圈闭可能的烃柱高度，评价圈闭的完整性。还可以研究断层的流体流动特征，合理划分开发单元和模拟储层性质，研究断层复活的可能性，即断层的垂向封闭性和断层控制油气聚集的风险。该软件已在国内外油气勘探开发过程中得到广泛应用，并取得了良好的应用效果[10]。

该软件主要具有以下功能:构造解释质量控制、构造分析、断层封闭性分析、导流图绘制、三维应力分析和裂缝建模。其核心和特色技术是断层封闭性分析。

3联合应用分析

3.1联合申请指导原则

(1)为研究课题中的每一类问题选择合适的地球物理软件。不同的地球物理软件系统有各自的适用条件和范围，也有各自的优缺点和技术特点。因此，在解决问题时，选择正确合适的应用软件是准确有效解决问题的必要条件之一。例如，在Jason地震反演软件中，有许多反演方法可供选择，但不同的反演方法有不同的应用条件。如果反演方法选错了，结果就不可信。

(2)选择更有技术特色的软件。在许多情况下，同一个问题可能由不同的软件系统解决。这时候选择有技术特色的软件，可以得到更好的解决方案。如果难以确定选择的软件系统，我们可以比较不同软件系统解决问题的效果，选择最佳应用。比如大部分软件都有提取地震属性的功能，但是不同的软件提取属性的类型不同，不同的软件对同一属性采用不同的算法。

(3)考虑到地球物理软件相关技术模块的广泛应用。如果某项软件技术能够被广泛采用，可以说明其技术在某种程度上是先进的或有特色的，也可以说明其相对成熟。通过对比研究发现，Geoframe软件系统中使用最频繁的是构造解释功能，Jason地震反演软件被称为多方法地震反演技术，Petrel建模平台软件的核心技术是多属性建模，但其辅助模块属性提取、蚂蚁体等技术也常用于油气勘探。此外，Opendtect地震数据预处理、气烟囱识别、层序地层学研究技术、FracPM裂缝预测技术和TrapTesTer断层封堵技术也是在一个功能相对单一的小型软件系统中解决油气勘探相关问题不可或缺的技术手段。

3.2联合申请技术流程

结合多软件联合应用的指导原则和各类软件的技术特点，对详细的技术流程进行了分析和讨论。

在常规油气地球物理勘探中，精细的构造解释、储层预测和成藏综合研究是必不可少的。在油田开发阶段，精细油藏描述和剩余油预测也是其日常工作。根据以上研究任务，本文总结出一套研究思路(如图1)。

图1常规研究流程

图1常规研究过程

结合不同地球物理软件系统的技术特点和上述研究思路所涉及的研究工作，将各软件系统的技术进行重叠匹配。首先，精细构造解释、储层反演预测和精细储层建模三大研究任务分别是Geoframe构造解释技术(或地标解释模块)、Jason叠前叠后地震反演技术和Petrel储层建模技术。其次，基于重大研究任务的基础和辅助工作也需要选择合理的软件技术模块。

地震资料叠后常规处理是构造解释等重点研究工作的前期工作之一。地震资料常规叠后处理主要包括:地震资料去噪、频率提升、重采样、道增益、相干体等。很多软件都可以完成上述常规处理，但从处理效果和软件技术特点来看，OpendTect提出的倾角/方位控制处理(Dip？转向)技术更有优势。该技术是通过平滑的三维傅里叶变换技术，扫描计算地震所有采样点的三维空间倾角和方位角，获得带有倾角和方位角信息的数据体。利用OpendTect提供的独特的叠后地震处理技术，对地震数据进行中值滤波和断层强化。由于使用了具有空间信息的转向数据体，没有滤波尾，大大减少了随机干扰，提高了同相轴的横向连续性，增强了剖面反射，从而达到提高地震信噪比，提高地震质量，清晰断层成像的目的(图2-5) [8]。

图2原始地震剖面图

图2原始地震剖面

图3中值滤波和断层强化后的剖面图。

图3中值滤波和断层强化后的地震剖面

图4沿原始地震层的相干切片。

图4原始地震相干切片

图5处理后沿地震层的相干切片。

图5处理后的地震相干切片

岩石物理分析是储层地震反演的基础。Jason地震反演软件中的Largo模块是业内唯一一款将测井数据分析与地震解释系统岩石物理建模相结合的软件。Largo连接储层物理、岩石物理和JGW地震反演，可以进行质量控制[6]。

此外，还有许多互补的配套研究工作。比如属性提取、裂缝预测、层序地层学研究、断层封闭性研究等等。属性分析可以与储层反演相结合，为储层预测提供更有力的依据。Petrel软件的音量属性模块提供了完整的属性范围，包括能量、频率、极性、信号噪声等30多种属性。

裂缝预测是在致密储层中寻找甜点的有效手段。Petrel软件的曲率特性和蚂蚁追踪技术可以预测地震尺度的裂缝。对于小规模裂缝，FracPM软件利用成像测井、岩心等数据分析裂缝密度、走向等信息，得到井点裂缝密度曲线，在此基础上构建裂缝信息与地震属性的关系，从而实现裂缝的定量预测[9]。

目前，唯一可用于层序地层学研究的地球物理软件是OpendTect。该软件的层序地层解释系统是OpendTect中最具特色的功能模块，也是国内外商业软件中唯一通过地震资料进行层序地层研究的地震解释系统。该系统由地震数据驱动，通过沉积旋回韵律的全三维自动追踪和Wheeler域的自动转换实现层序地层学研究[8]。

断层封闭性是预测断块圈闭可能的油气柱高度和评价圈闭完整性的重要因素。与其他软件相比，TrapTesTer软件在断层封闭性研究过程中分析了更多的数据，考虑了很多参数，得到的分析结果相对更可靠。

结合以上分析，给出了与研究思路相对应的多软件联合应用技术流程图(图6)。

图6多软件系统联合应用技术流程图

图6 multi？软件系统联合应用

以上技术流程只是体现了多种软件的联合应用。例如，基于Jason的反演结果，用Petrel进行三维地质建模，可以进一步整合测井、录井、地震、反演结果、属性预测结果等各种数据，为研究人员提供一个便捷的综合分析平台，进一步精细预测储层的空间分布特征，提高储层预测的定量化程度[11，12]图7、图8给出了某研究区的应用效果，结果表明基于Jason的反演结果建模，预测精度明显提高。

图7自然伽马参数联系剖面反演

图七嗯？到井剖面的自然伽马参数反演

图8三维自然伽马模型井连接剖面图

图8嗯？到三维自然伽马模型的井剖面

在实际研究过程中，各种技术手段的应用是复杂多变的。不同的技术可以交叉应用，相同的技术也可以并行使用。总之，地球物理软件技术的应用是根据所研究的任务和问题而诞生和变化的。

4理解和讨论

总结以上研究，可以得到以下认识:①地球物理软件系统正在快速升级，准确选择合理的技术手段，及时掌握软件技术的更新趋势，了解其应用条件和应用范围的变化，是必备条件之一。(2)多种软件技术的联合应用非常复杂，各种研究技术可能相互交叉或并行使用。然后，多软件联合应用的技术流程也是复杂多变的，也需要在项目研究的不断深化和软件技术的不断应用过程中逐步完善。③加强对主流软件和特色软件的了解，充分发挥软件资源的作用，加强多物探软件的联合应用，更有利于解决生产和科研中遇到的问题和困难，提高解决问题的效率和效果。

参考

杨萍，刘，。2003.岩性圈闭预测方法及其应用[J].大庆石油地质与开发，22 (3): 10-12

赵建。2010.地球物理软件技术发展趋势及策略研究。勘探地球物理学进展，33 (2): 77-91。

[3]，赵改进. 2001.265438+20世纪地震数据处理系统.石油地球物理勘探，40 (4): 126-139。

[4]金亮。杰森反演软件演示报告。内部数据

[5]斯伦贝谢公司GeoFrame软件介绍。

[6]慧谷公司Jason软件介绍

[7]斯伦贝谢公司Petrel软件介绍

[8]德同科技(北京)有限公司OpendTect软件介绍

[9]北京博达瑞恒科技有限公司FracPM软件介绍

[10]吉太叶巍科技有限公司TrapTesTer软件介绍

张春雷，熊启华，张一伟。随机模拟技术在油田勘探阶段油藏描述中的应用。石油大学学报(自然科学版)，25 (1): 59-62。

[12]段林迪。2007.高含泥量薄砂岩储层精细预测研究[D].北京:中国地质大学(北京)

多软件系统在油气勘探中的联合应用

万晓明1，2，张康寿1，2，李锐1，2，简晓林1，2

(1.广州海洋地质调查局，广州，510760；2.海洋矿产资源国家重点实验室，广州，510760)

摘要:随着油气勘探开发技术的不断发展，出现了大量的地球物理、地质等专业软件。一般来说，这些软件非常专业，有针对性，也很有特色。为了更方便、高效地解决油气、水合物等矿产资源勘探项目中的困难，有必要充分利用这些先进技术。因此，许多研究机构推出了相应的地质、地球物理等专业软件系统。本文研究和探讨了几种主要的、常用的地球物理软件系统在油气、水合物勘探中的联合应用，并得出了相应的技术流程。

关键词:地球物理学；资源勘探；软件系统；联合申请