灘壩砂地震精細(xì)解釋軟件開發(fā)及實(shí)現(xiàn)

張軍華，黃廣譚，劉培金，劉 磊，班 麗

（1．中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，青島 266580；2．勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，東營 257015）

灘壩砂地震精細(xì)解釋軟件開發(fā)及實(shí)現(xiàn)

張軍華1，黃廣譚1，劉培金1，劉 磊2，班 麗2

（1．中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，青島 266580；2．勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，東營 257015）

灘壩砂儲(chǔ)層埋藏深，單個(gè)儲(chǔ)層較?。▔紊按蠖鄮酌缀瘢鵀┥岸嘣? m以下），橫向變化大，地震反射弱，很難用常規(guī)軟件進(jìn)行精細(xì)描述與預(yù)測。這里在研究灘壩砂精細(xì)解釋方法基礎(chǔ)上，使用C＃語言，在基于．NET的Visual Studio2010平臺(tái)上，開發(fā)出一套用于灘壩砂精細(xì)解釋的軟件（Seis＿BBS：Beach－Bar Sandstone）。Seis＿BBS具有以下特點(diǎn)：①軟件集灘壩砂特征分析、正演模擬、目標(biāo)處理、精細(xì)描述于一體，具有很強(qiáng)的實(shí)用性；②軟件中采用了三參數(shù)小波薄互層檢測、古地貌與地震屬性融合、多子波消除強(qiáng)屏蔽效應(yīng)、基于HHT的目標(biāo)處理等多項(xiàng)灘壩砂解釋新方法、新技術(shù)，彌補(bǔ)了商業(yè)軟件在這方面的不足；③模塊由C＃語言開發(fā)，具有很好的移植性，可擴(kuò)展性高，可以隨時(shí)將后續(xù)新的解釋方法添加到軟件中。

C＃語言；軟件開發(fā)；灘壩砂；地震精細(xì)解釋

0 引言

隨著油田勘探開發(fā)程度的不斷加大，薄互層的研究越來越受到重視。在勝利油田，作為薄互層油氣藏的一種重要類型即灘壩砂油氣藏，近年來取得了可喜的成果，成為新增儲(chǔ)量和產(chǎn)量的重要來源。此類油氣藏埋藏深（多在3 000 m以下），儲(chǔ)層?。▔紊按蠖鄮酌缀?，灘砂多在2 m以下，而且以薄互層為主），儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、橫向變化大，頂面還覆蓋一強(qiáng)蓋層，儲(chǔ)層地震反射呈弱信號(hào)，常規(guī)方法和商用軟件很難進(jìn)行有針對性的目標(biāo)處理和精細(xì)解釋。因此，根據(jù)實(shí)際需要，結(jié)合國家油氣重大專項(xiàng)研究成果，開發(fā)出一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的灘壩砂地震精細(xì)解釋軟件，具有客觀的必要性。

本研究基于．NET平臺(tái)，使用C＃語言研發(fā)了Seis＿BBS灘壩砂專用解釋軟件。內(nèi)容包括輸入輸出、特征分析、正演模擬、目標(biāo)處理、精細(xì)描述、顯示、幫助等功能。由于采用了三參數(shù)小波薄互層檢測、古地貌與地震屬性融合、多子波消除強(qiáng)屏蔽效應(yīng)、基于H HT（Hilbert-Huang Transform）的目標(biāo)處理等多項(xiàng)新方法、新技術(shù)，彌補(bǔ)了商業(yè)軟件在這方面的不足。方法、軟件已應(yīng)用于油田多個(gè)區(qū)塊，取得了較好的應(yīng)用效果，進(jìn)一步豐富了灘壩砂解釋的理論與實(shí)踐。軟件采用C＃開發(fā)，具有較好的移植性，也適合于灘壩砂以外其他薄互層油氣藏的精細(xì)解釋。

1 開發(fā)環(huán)境簡介

Seis＿BBS以．NET為編譯環(huán)境和運(yùn)行平臺(tái)，它由Microsoft公司于2000年6月發(fā)布，被譽(yù)為下一代網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。．NET是一個(gè)革命性的新平臺(tái)，它構(gòu)建于開放的Internet協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)之上，并提供工具和服務(wù)，以新的方式整合計(jì)算和通信。

程序的開發(fā)環(huán)境基于．NET Framework 4．0的Visual Studio2010，Visual Studio是目前最流行的Windows平臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。Visual Studio 2010具有以下特性［1］：①支持C＃4．0中的動(dòng)態(tài)類型和動(dòng)態(tài)編程；②多顯示器功能；③使用Visual Studio 2010的特性支持TDD；④支持Office；⑤Quick Search特性；⑥C＋＋0x新特性；⑦IDE增強(qiáng)；⑧使用Visual C＋＋2010創(chuàng)建Ribbon界面；⑨新增基于．NET平臺(tái)的語言F＃。

編程語言使用的是C＃語言［2］。．NET是一個(gè)支持軟件開發(fā)與使用的平臺(tái)，它允許用完全不同的語言開發(fā)控制臺(tái)應(yīng)用程序、Windows應(yīng)用程序、Web應(yīng)用程序和Web服務(wù)等。還有一點(diǎn)，C＃語言由C語言和C＋＋語言派生而來，但使用比C＋＋語言方便容易。C＃語言的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)能夠消除很多常見的C＋＋語言編程錯(cuò)誤。例如：①資源回收減輕了程序員內(nèi)存管理的負(fù)擔(dān)；②C＃語言中變量由環(huán)境自動(dòng)初始化；③變量是類型安全的。

2 Seis＿BBS軟件架構(gòu)及模塊化設(shè)計(jì)

2．1 軟件基本架構(gòu)及功能

基于不同的操作目的以及軟件擴(kuò)展性，軟件分六大模塊，圖1展示了軟件的主界面，分為文件系統(tǒng)、特征分析、正演模擬、顯示系統(tǒng)、目標(biāo)處理和精細(xì)描述六個(gè)不同模塊單元。

圖1 軟件主界面Fig．1 The main interface of the software

文件系統(tǒng)主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出、大數(shù)據(jù)的切割與合并、格式轉(zhuǎn)換、沿層數(shù)據(jù)的抽取、格式文件查看；特征分析主要是包括時(shí)頻分析、各種特色屬性以及一些常規(guī)屬性；正演模擬可以進(jìn)行薄互層正演，更好地研究地震響應(yīng)特征；顯示系統(tǒng)可以對二維或三維的二進(jìn)制以及Segy文件進(jìn)行顯示，方式包括主測線、聯(lián)絡(luò)線、切片，并可加載井位、拾取圖像坐標(biāo)等；目標(biāo)處理主要包括三參數(shù)小波，H HT變換，最佳匹配追蹤，90°相移子波和多子波變換，對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行目的層的處理；精細(xì)描述包括譜特征分析、調(diào)諧體、目標(biāo)體鑲嵌、多信息融合和地層切片。模塊結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 軟件模塊結(jié)構(gòu)圖Fig．2 The modular structure chart of the software

2．2 軟件模塊化設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)舉例

軟件開發(fā)遵循模塊化設(shè)計(jì)思想（圖3），下面以其中的多子波變換模塊為例，展示界面開發(fā)流程。

圖3 界面開發(fā)實(shí)現(xiàn)流程圖Fig．3 The flow chart of interface development

2．2．1 方法研究及參數(shù)測試

用單一子波來研究灘壩砂薄互層儲(chǔ)層存在著很大局限，因?yàn)榈卣鹱硬〞?huì)出現(xiàn)主頻、相位等參數(shù)的變化，還會(huì)有子波復(fù)合的情況。為此，我們將多子波變換（Multi-Wavelet Transform）［3］技術(shù)應(yīng)用到灘壩砂薄互層檢測中，以突出儲(chǔ)層信息，提高儲(chǔ)層預(yù)測精度。子波構(gòu)成的特征值方程為：

［fmin，fmax］為儲(chǔ)層的頻帶范圍，fc為中心頻率，求解方程，使用方程相關(guān)特征值接近于1的特征向量作為求取的子波。參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，地震數(shù)據(jù)需要道數(shù)和采樣點(diǎn)數(shù)2個(gè)參數(shù)，多子波變換需要子波主頻、采樣間隔、頻帶長度和子波長度4個(gè)參數(shù)。

2．2．2 界面設(shè)計(jì)

界面設(shè)計(jì)采用．NET的Windows窗體應(yīng)用程序，界面使用Label、Button、RadioButton、Text-Box、Group Box和OpenFileDialog控件［4］，界面形成如圖4所示。

圖4 界面設(shè)計(jì)顯示圖Fig．4 The interface design figure

2．2．3 界面結(jié)合方法

通過界面控制參數(shù)，結(jié)合方法調(diào)試，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的結(jié)合。參數(shù)及數(shù)據(jù)傳遞后進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的核心程序如下，其作用是進(jìn)行公式（2）的計(jì)算并將結(jié)果保存在數(shù)組A中，對A通過已經(jīng)編寫好的Jin Lab．math．eig子函數(shù)求取矩陣的特征值，通過if判斷句選擇接近于1時(shí)的特征向量作為子波保存在數(shù)組中wave＿Wi．Wi中。

2．2．4 界面模塊調(diào)試

顯示系統(tǒng)基于．NET的GDI＋成像顯示，GDI＋是微軟在Windows 2000以后的操作系統(tǒng)中提供的新的圖形設(shè)備接口，其通過一套部署為托管代碼的類來展現(xiàn)，這套類被稱為GDI＋的“托管類接口”［5］。顯示模塊使用了Graphics、Image、Pen、Color和Bitmap等類實(shí)現(xiàn)圖像顯示功能［6］。

由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像主要分以下三步：首先使用Bitmap類將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成像素點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后將形成的Map數(shù)據(jù)在Graphics類的畫布上形成Image圖像［7］，最后進(jìn)行顯示。核心程序如下：使用Bitmap建立底圖，通過兩個(gè)for語句將data數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以識(shí)別的色彩數(shù)據(jù)，保存在map中；使用draw＿image函數(shù)將map投到底圖上，x形成im文件，數(shù)據(jù)大小由數(shù)據(jù)線號(hào)datain．In LineNum和道號(hào)datain．Cross LineNum控制；使用g．Draw Image函數(shù)成圖顯示。

this．Back Color＝coord．color＿background；／／定義底圖背景顏色

圖5 界面調(diào)試結(jié)果顯示Fig．5 The results of interface debugging

float x＝50f；float y＝50f；／／底圖的邊界大小定義

Graphics g＝CreateGraphics（）；／／底圖創(chuàng)建

Image buf＿image＝new Bitmap（width＋100，height＋100，g）；／／創(chuàng)建Bitmap，大小為map的長寬加100

Graphics buf＿g＝Graphics．FromImage（buf＿image）；

if（pic＿map?。絥ull）

｛buf＿g．Draw Image（（Image）pic＿map，x，y，width，height）；｝／／畫Image，左上位置給定初始的x，y，大小為map的長和寬

Graphics g＝e．Graphics；

if（this．TS＿BTMapSet．Checked）／／適應(yīng)屏幕大小控制

｛map＿width＝this．Width－125；

map＿h(yuǎn)eight＝this．Height－150－this．tool-Strip1．Height－this．statusStrip1．Height－this．statusStrip1．Height；／／底圖范圍

im＝draw＿image（map＿width，map＿h(yuǎn)eight，map，zuobiao，true）；｝／／創(chuàng)建im，范圍是map的長寬，數(shù)據(jù)位map，坐標(biāo)范圍由zuobiao給定

else

｛im＝draw＿image（datain．In LineNum，datain．

CrossLineNum，map，zuobiao，true）；｝／／畫im的邊界，數(shù)據(jù)為線道號(hào)，數(shù)目在zuobiao中

g．Draw Image（im，new Point（this．toolStrip1．Location．X，this．toolStrip1．Location．Y＋this．toolStrip1．Height））；／／畫im，控制Im的起始位置和結(jié)束點(diǎn)

圖5為界面調(diào)試顯示結(jié)果，其中圖5（a）為原始數(shù)據(jù)顯示，圖5（b）為使用多子波變換處理結(jié)果。

3 軟件應(yīng)用及效果分析

以L75工區(qū)為例，從圖6地震剖面上看，灘壩砂以中弱相位為主，薄互層波形呈復(fù)合形態(tài)；灘壩砂儲(chǔ)層埋深較大，地震主頻較低，基本上在25 Hz左右；沙四上的頂為很好的蓋層，但對下伏儲(chǔ)層能量屏蔽較強(qiáng)。針對灘壩砂薄互層存在的問題，軟件提供一系列的處理技術(shù)方法。

圖6 灘壩砂過井地震剖面Fig．6 The through－well profile of the beach bar sandstone

首先針對強(qiáng)屏蔽層的存在，軟件提供多子波強(qiáng)屏蔽剝離技術(shù)［7］，可以很好地去除強(qiáng)屏蔽層的影響，圖7展示了去除強(qiáng)屏蔽層處理方法前后結(jié)果對比。

圖7 強(qiáng)屏蔽去除處理前后對比Fig．7 The comparis on between before and after removing strong shielding layer

針對灘壩砂儲(chǔ)層地震反射信息頻率低的問題，軟件開發(fā)了HHT頻率拓寬技術(shù)來展寬地震信息頻帶，提高地震資料的分辨率，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多子波變換，進(jìn)一步提高資料的分辨率，結(jié)合有利識(shí)別薄互層儲(chǔ)層的能量半時(shí)屬性，最終形成有利灘壩砂儲(chǔ)層分布平面展布（圖8）。處理結(jié)果與井點(diǎn)吻合很好，說明了本軟件可以較好地進(jìn)行灘壩砂儲(chǔ)層的描述與預(yù)測。

圖8 灘壩砂有利儲(chǔ)層平面展布圖Fig．8 The favorable reservoir distribution of the beach bar sandstone

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）灘壩砂具有埋深大、儲(chǔ)層薄、信號(hào)弱等特點(diǎn)，常規(guī)商用軟件很難全面滿足生產(chǎn)需求，根據(jù)地質(zhì)研究目標(biāo)，開發(fā)具有目標(biāo)處理和精細(xì)描述功能的配套地震解釋軟件，可以彌補(bǔ)商業(yè)軟件部分功能的不足，及時(shí)解決勘探開發(fā)中遇到的難題。

2）基于．NET平臺(tái)的Visual Studio2010，可以開發(fā)出運(yùn)行在Windows上的幾乎所有應(yīng)用程序，專門用于．NET的C＃編程語言由C和C＋＋派生而來，可讀性強(qiáng)，便于學(xué)習(xí)與掌握，模塊移植與軟件拓展也十分便捷。

3）由于采用了三參數(shù)小波薄互層檢測、古地貌與地震屬性融合、多子波剝離消除強(qiáng)屏蔽效應(yīng)、基于H HT的目標(biāo)處理等新方法、新技術(shù)，Seis＿BBS灘壩砂專用解釋軟件應(yīng)用效果良好。

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Software development and implementation of beach bar sandstone fine interpretation

ZHANG Jun-hua1，HUANG Guang-tan1，LIU Pei-jin1，LIU Lei2，BAN Li2
（1．School of Geosciences，China University of Petroleum，Qingdao 266580，China；2．Shengli Geological Science Research Institute of SINOPEC，Dongying 257015，China）

As the beach bar sandstone reservoir has large depth，thin thickness for a single reservoir（sand dam is mostly a few meters thick and beach sand under 2 m），lager lateral change and weak seismic reflection，the conventional software can hardly fine interpret and predict the reservoir due to these restrictions．Based on studying the beach bar sandstone fine interpretation methods，the author uses C＃language which based on．NET＇s Visual Studio 2010 platform to develop the software which used for beach bar sandstone fine interpretation（Seis＿BBS，Beach Bar Sandstone）．The software has the following characteristics：1）the software integrates beach bar sandstone feature analysis，forwarding modeling，target processing and fine description．2）the software includes many new methods and new technologies to analyze the beach bar sandstone reservoir，such as the three parameter wavelet thin interbed detection method，the fusion display of ancient landform and seismic attribute method，multi－wavelet to eliminate the strong shielding effect method，the HHT method，which make up the disadvantages of commercial software in these aspects．3）the software which developed by C＃has good portability and scalability，you can add new interpretation methods to the software in the following study easily．

C＃language；software development；beach bar sandstone；seismic fine interpretation

TP 311

A

10．3969／j．issn．1001-1749．2014．05．11

1001-1749（2014）05-0577-06

2013-06-05 改回日期：2014-06-18

國家油氣重大專項(xiàng)（2011ZX05051）

張軍華（1965-），男，教授，博士生導(dǎo)師，長期從事地震資料解釋與軟件開發(fā)，E-mail：zjh＿upc＠163．com。