萬曉明1，2 張康壽1，2 李銳1，2 簡曉玲1，2
（1.廣州海洋地質調查局 廣州 510760；2.國土資源部海底礦產資源重點實驗室 廣州 510760）
第壹作者簡介：萬曉明（1984—），男，助理工程師，主要從事儲層地震反演研究工作，Email:daozhong09@163.com。
摘要 隨著油氣等資源勘探開發技術的不斷發展，出現了諸多地球物理、地質等專業性軟件。這些軟件壹般都具有很強的專業性、針對性，且各具特色。為了更高效、快捷地解決油氣、水合物等礦產資源勘探項目中的難點，充分利用這些先進的技術手段是非常必要的。因此，不少科研院所引進了相應的地質、地球物理等專業軟件系統。本文主要研究、探討了多套常用主流的地球物理軟件系統在油氣、水合物勘探中的聯合應用問題，並得出了相應的技術流程。
關鍵詞 地球物理 資源勘探 軟件系統 聯合應用
1 地球物理軟件特點
隨著油田勘探技術的不斷進步和勘探目標的日益深化，地質目標從尋找大構造發展到尋找微幅度構造和非常規的的隱蔽油氣藏［1］。這增大了油藏的不確定性，降低了勘探成功率。石油工業是壹個高風險、高投入、高技術含量的產業［2］。提高油藏的預測準確性，擴大可采儲量，是降低油氣勘探、開采成本的重要有效途徑［3］。而油藏及其儲量準確的預測高度依賴於高新技術的應用。地球物理等專業軟件系統是石油勘探開發技術的載體和具體體現，它起到了核心作用［2］。因此，隨著整個石油行業的發展和需求，石油勘探技術和相應的專業軟件系統也取得了巨大的發展。
世界石油勘探已由20世紀70年代的規模取勝，80年代的成本取勝，發展到現在的技術取勝［3］。近年來，國內外石油勘探開發軟件系統不斷更新，其類型繁多，規模各不相同［2］。歸納起來，眾多軟件系統都具有以下特點：
1.1 先進性
先進性主要表現在以下方面：①基於先進的信息技術基礎和應用環境，如支持先進的網絡、高配置、高性能計算和可視化環境；②支持網絡分布式計算和並行計算環境（例如Jason地震反演軟件系統）；③采用高性能三維可視化或虛擬現實技術，實現交互、靈活、高效、沈浸式數據瀏覽、質量控制、交互分析、交互建模等功能。采用先進的軟件技術，如面向對象技術、並行計算技術、軟件架構技術、組件技術、Web技術等。支持和提供先進的應用功能和性能，支撐石油物探中地震采集設計、數據處理、分析解釋、油藏描述等各種應用功能的集成［2］。④在功能實現方面采用先進的、優化的算法，並運用多種學科的前沿技術及理論。
1.2 壹體化
“壹體化”即“集成化”。該特點主要是針對主流大型的地球物理軟件系統，其具體體現在數據管理壹體化和功能模塊集成化兩個方面。壹般在大型軟件平臺中都采用統壹的數據管理系統，如Landmark軟件系統中的Oricle數據庫，該數據庫統壹管理了井坐標、分層、曲線、井斜軌跡等壹切井數據。而其功能模塊則分門別類、成樹形結構的集成在系統平臺中。
1.3 更新快
在油氣勘探不斷深入的過程中，會出現壹系列問題，也會取得新的技術和成果。為了更快捷有效地解決這些問題，利用新的技術理論，地球物理軟件系統也在不斷革新技術，優化自身的功能。同時，根據用戶的反饋意見，來優化、完善軟件的操作。因此，眾多軟件系統不斷地推出升級版本，部分軟件公司甚至每年都會推出最新技術的軟件產品。
1.4 技術特色
在國內軟件市場，大型進口軟件占主導地位。國外大型專業技術服務公司都有支持自己核心業務的商品化大型應用軟件系統，其特點是：系統龐大，專業功能模塊齊全。同時，發展核心技術和特色技術，解決特殊需求，提高核心競爭力。除此，國內外還有很多小規模的軟件公司從事地球物理軟件的開發，其特點是：軟件系統相對較小，主要解決油氣勘探中的某壹類問題，含專業特色技術，且技術特色明顯［2］。
1.5 智能化
智能化是現代信息技術應用的又壹個特征。各種軟計算技術廣泛應用於專業技術應用和信息管理、決策支持中，如人工智能、專家系統、人工神經網絡等技術，廣泛應用於數據處理分析和決策支持中。在軟件理論基礎和內部算法方面，石油物探應用軟件廣泛應用了模式識別、人工神經網絡、模擬退火、地質統計、支持向量機等軟計算技術，大大增強了數據處理和分析解釋、設計和決策過程的智能化［2］。在軟件操作方面，石油物探軟件系統也在不斷地簡化流程，或是將操作流程直接嵌入到系統界面上，用戶可以按照系統提示進行操作使用。同時，還減少了數據處理、運算以及分析過程中的參數設置，將非敏感、非關鍵參數進行刪除或並置。
2 軟件系統介紹
2.1 Geoframe地震解釋系統
該軟件系統為集綜合數據管理、測井資料處理解釋、地震資料綜合解釋、地質綜合研究以及工業圖件編制等功能為壹體的系統平臺。GeoFrame平臺整合了目前國際石油勘探開發領域的先進技術，包括綜合數據庫管理、成像測井處理解釋、三維可視化技術、儲層橫向預測技術等，基於這個平臺，地學研究人員壹方面可以對勘探開發生產過程中的各類綜合數據進行管理，另壹方面可以針對地質目標開展精細測井評價、地質研究、構造描述、儲層預測以及油氣藏綜合評價等工作［4］。
作為綜合性的地學平臺，GeoFrame軟件系統功能強大，大量的油氣勘探工作都可以通過它來完成。但是，每種軟件系統都具有其獨特的核心技術和特色技術。GeoFrame軟件系統最為人熟知、應用最為廣泛的是其構造解釋功能，這也是其核心技術之壹。
2.2 Jason地震反演系統
Jason軟件壹直是基於地震反演理論來進行精細油藏描述的行業創始人和領先者，保持在行業內絕對的技術領先優勢，並通過多項高端專利技術的運用引領著行業發展方向。Jason地學工作平臺軟件能夠在油氣勘探不同階段、儲量評估和資源評價方面，充分發揮地震資料的空間可預測能力。從而為巖性油藏精細描述、有利儲層空間分布特征、流體接觸關系評判，提供客觀的評價結果［5］。
Jason推出的功能模塊繁多，其核心模塊有：InverTraceplus（約束稀疏脈沖反演）、RockTrace（疊前AVO/AVA同時反演）、StatMod MC（疊後地質統計學反演）、RockTrace PS（疊前PP+PS聯合同時反演）、RockMod（疊前地質統計學反演）、Largo（巖石物理建模）、FFP（Facies ＆ Fluids Probabilities巖相流體概率解釋分析）。
約束稀疏脈沖反演、疊前AVO/AVA同時反演技術應用比較廣泛，不少類似的反演軟件中都涵蓋了這些功能。疊前PP+PS聯合同時反演以及FFP巖相流體概率解釋分析技術應用相對較少。其主要原因是目前橫波資料相對較少，而FFP技術相對較新，這兩點極大影響了以上技術的應用與推廣。
StatMod MC疊後地質統計學反演與RockMod疊前地質統計學反演兩大技術目前在Jason軟件中得到了很好的體現。疊後地質統計學反演應用馬爾科夫鏈-蒙特卡羅模擬算法，將地質統計學與地震反演技術結合起來，並綜合運用多個數據源（地震、地質、測井）的信息，從而能夠獲得高分辨率的儲層模型，並為不確定性分析和風險性評估提供依據，該技術在油田開發階段已經得到了很好的應用，並取得了良好的效果。疊前地質統計學反演技術將分角度疊加的多數據體反演與地質統計學反演集成到同壹反演引擎中，其構建的油藏地質模型無論在細節上還是在精度上均達到前所未有的高度，該項技術是Jason地學工作平臺新增的特色模塊［6］。
2.3 Petrel油藏建模系統
Petrel勘探開發壹體化油藏綜合描述軟件。Petrel軟件作為目前國際上流行的壹種微機版三維建模軟件，把地震解釋、構造建模、巖相建模、油藏屬性建模和油藏數值模擬於壹體，為地質學家、地球物理學家，巖石物理學家，油藏工程人員提供壹個***享的信息平臺。Petrel的強大功能提高了對油藏內部細節的認識，能精確描述油藏屬性的空間分布、計算其儲量、比較各風險開發模型、設計井位和鉆井軌跡、無縫集成油井生產數據和油藏數模結果、發現剩余油藏和隱蔽油藏，從而極大地降低開發成本。Petrel以更快、更精確、更為經濟的技術手段滿足了精細地質研究對軟件的需求［7］。
Petrel軟件系統所涵蓋的主要功能模塊有：3D visualization（三維可視化）、Well correlation（井相關小層對比）、Seismic volume rendering and extraction（地震數據疊後處理）、Structure Modeling（精細構造建模）、Facies Modeling（相建模）、Petrophysical modeling（油藏屬性建模）、Data analysis（數據分析）、Volume calculation（體積計算）等等。其中Petrel軟件的核心功能是深度域測井尺度上的建模技術。通過構造、沈積相、巖相以及各種屬性（如：孔滲、含油氣性等）的精細建模，最終描述出油藏的空間分布及其儲量。在輔助功能方面，Petrel軟件也獨具特色，如地震數據疊後處理中的螞蟻追蹤技術、屬性提取技術。
2.4 其他軟件系統：OpendTect、FracPM及TrapTesTer軟件系統
除了大型地球物理軟件系統以外，國內外還存在很多小規模的軟件公司研發的小型軟件系統。這類軟件系統壹般都具有很強的針對性，主要是解決油氣勘探中的某壹種類型的問題，軟件中所具有的功能模塊相對較少，但其極具專業特色。所以，在油氣勘探中它們也發揮著舉足輕重的作用。
文中主要介紹以下三種特色軟件：OpendTect、FracPM及TrapTesTer軟件。
（1）Opendtect軟件：該系統是三維可視化的地震屬性分析及層序地層學解釋系統。它也是在壹個開放源環境下的地震解釋軟件系統。利用地震屬性及先進的可視化技術，如多卷數據的立體顯示和透視圖顯示等對地震數據進行處理和解釋。除此，還可以運用第三方免費插件［8］。
目前該軟件主要技術有：Dip-steering（傾角控制）、Seismic Spectral Blueing（地震頻藍化）、NN+Attribute Set（目標體識別及成像處理技術）、SSIS（層序地層學解釋系統）以及CCB（油-氣-水界面檢測技術）等。在這些技術當中，經常應用的是傾角控制、氣煙囪等目標識別成像以及最具特色的層序地層學解釋系統。
（2）FracPM軟件：它是斷裂儲層預測、成像系統軟件。該軟件通過地震張量場、地震幾何屬性等地震屬性，結合圖像處理技術進行斷裂成像。它具有先進的用戶界面、完善的數據庫、強大的可視化等顯示工具和完備的數據I/O接口，且采用了QT界面技術，是基於Windows的軟件產品［9］。
FracPM軟件包括6個模塊，分別是：高級幾何屬性、地震濾波及邊緣檢測、裂縫分析、裂縫預測、地震可視化和基礎模塊。
（3）TrapTesTer軟件：TrapTesTer軟件是英國Badleys公司研制的斷層定量封堵分析軟件系統，它可為地質學家提供了壹個從地震解釋、地質建模到圈閉評價的軟件平臺。利用它可以研究斷層的側向封堵性、預測斷塊圈閉的可能烴柱高度和進行圈閉完整性評價。還可以研究過斷層的流體流動特性，合理地劃分開發單元和模擬油藏性質，研究斷層重新活動的可能性，即斷層的垂向封堵性及斷層控制油氣成藏的風險。該軟件在國內外油氣勘探開發過程得到了廣泛應用並取得了良好的應用效果［10］。
該軟件主要有以下幾大功能：構造解釋的質量控制、構造分析、斷層封堵性分析、傳導性成圖、3D應力分析以及裂縫建模。其核心、特色性的技術是斷層封堵性分析。
3 聯合應用分析
3.1 聯合應用的指導原則
（1）針對研究課題中的每壹類問題選擇適合的地球物理軟件。不同的地球物理軟件系統均有自身的適用條件、適用範圍，同時也具有各自的優缺點以及技術特色。因此，在解決問題時，選擇正確、適合的應用軟件是準確、有效解決問題的必要條件之壹。如，在Jason地震反演軟件中，有多種反演方法可選，但不同的反演方法其適用條件均不相同。若誤選了反演方法，其得出的結果固然是不可信的。
（2）選擇應用更具技術特色的軟件。在諸多情況下，相同的問題可能通過不同的軟件系統解決，此時選擇具有技術特色的軟件能獲得更好的解決效果。如果難以確定所選用的軟件系統時，可以比較不同軟件系統所解決問題的效果，擇優應用。例如，大多數軟件都具備地震屬性提取功能，然而不同的軟件提取屬性的種類各不相同，同時針對同壹屬性不同軟件采用的算法也有所差異。
（3）考慮地球物理軟件相關技術模塊應用的廣泛性。某壹軟件技術若能被廣泛采用，在某種程度上可以表明其技術具有壹定的先進性或特色性，同時也可以說明該技術相對成熟。通過對比研究發現，Geoframe軟件系統中使用率最高的是構造解釋功能，Jason地震反演軟件被人熟知的是多方法地震反演技術，Petrel建模平臺軟件的核心技術是多屬性建模，但其輔助模塊屬性提取、螞蟻體等技術也是油氣勘探中常用的技術手段。另外，在功能相對單壹的小型軟件系統中Opendtect地震資料預處理、氣煙囪識別、層序地層學研究技術、FracPM裂縫預測技術、TrapTesTer斷層封堵性技術也是解決油氣勘探相關問題不可或缺的技術手段。
3.2 聯合應用技術流程
結合多軟件聯合應用的指導原則和各類軟件的技術特色，在此對其詳細的技術流程進行分析和探討。
在常規的油氣地球物理勘探中，構造精細解釋、儲層預測以及成藏綜合研究是必不可少的。在油田開發期，油藏精細描述、剩余油預測也是其常規工作。根據以上研究任務，文中總結了壹套研究思路（如圖1）。
圖1 常規研究流程
Fig.1 Conventional research process
結合不同地球物理軟件系統的技術特色、特點和上述研究思路中所涉及的研究工作，將各軟件系統的技術進行搭接和匹配。首先，構造精細解釋、儲層反演預測、油藏精細建模三大研究任務常被采用的技術分別是Geoframe構造解釋技術（或Landmark解釋模塊），Jason疊前、疊後地震反演技術，Petrel油藏建模技術。其次，基於各大項研究任務的基礎性、輔助性工作同樣需要選擇合理的軟件技術模塊。
地震資料疊後常規處理是構造解釋等重點研究工作的前期工作之壹。地震資料疊後常規處理工作主要包括有：地震資料去噪、提頻、重采樣、道增益、相幹體等。不少軟件均可完成以上常規處理工作，但就處理效果和軟件技術特色而言，OpendTect提出的傾角/方位角控制處理（Dip?Steering）技術更具優勢。該技術是通過平滑的3D傅立葉變換技術掃描並計算地震所有采樣點的三維空間傾角、方位角，獲得帶有傾角、方位角信息的數據體，配合使用OpendTect提供的特有的中值濾波（Median Filter）、相似性（Similarity）等疊後地震處理技術，對地震資料進行中值濾波和斷層加強。由於使用了帶有空間信息的Steering數據體，不存在濾波尾巴，大幅度減少隨機擾動，改善同相軸的橫向連續性，增強斷面反射，從而達到提高地震信噪比、改善地震品質、清晰斷層成像的目的（圖2～5）［8］。
圖2 原始地震剖面
Fig.2 Original seismic profile
圖3 中值濾波及斷層加強處理後剖面
Fig.3 Seismic profile after Median Filtering and Fault Strengthening
圖4 原始地震沿層相幹切片
Fig.4 Original seismic coherency slice
圖5 處理後地震沿層相幹切片
Fig.5 Seismic coherency slice after processing
巖石物理分析是儲層地震反演工作的基礎和依據。Jason地震反演軟件中的Largo模塊是業界唯壹將測井數據分析和巖石物性建模結合在地震解釋系統中的軟件。Largo將油層物理、巖石物理和JGW地震反演聯系在壹起，並且能夠進行質量控制［6］。
除此，還有許多補充性的配套研究工作。例如，屬性提取、裂縫預測、層序地層學研究、斷層封堵性研究，等等。屬性分析可以與儲層反演相互結合，為儲層預測提供更有力的證據。Petrel軟件的Volume Attribute模塊提供的屬性種類齊全，包括了能量、頻率、極性、信號嘈雜程度等三十多種屬性。
裂縫預測是在致密儲層中尋找甜點的有效手段。Petrel軟件的曲率屬性以及螞蟻體追蹤技術可以預測地震尺度上的裂縫。針對小尺度裂縫，FracPM軟件利用成像測井、巖心等數據分析裂縫的密度、走向等信息，獲取井點裂縫密度曲線，在此基礎上構建裂縫信息與地震屬性之間的關系，從而實現裂縫的定量預測［9］。
層序地層學研究目前能借助的地球物理軟件只有OpendTect。該軟件的層序地層解釋系統（Sequence Stratigraphic Interpretation System）是OpendTect 中最具特色的功能模塊，也是目前國內外商業軟件中唯壹通過地震資料開展層序地層學研究的地震解釋系統。該系統以地震數據驅動的方式通過對沈積旋回韻律體的全三維自動追蹤、Wheeler域自動轉換實現層序地層學研究［8］。
斷層封堵性是預測斷塊圈閉的可能烴柱高度和進行圈閉完整性評價的重要因素。相對其他軟件而言，TrapTesTer軟件在斷層封堵性研究過程中所分析數據較多，考慮到的參數也不少，所得的分析結果相對更為可信。
結合上述分析給出與研究思路相對應的多軟件聯合應用技術流程圖（圖6）。
圖6 多軟件系統聯合應用技術流程圖
Fig.6 Technology flow chart of multi?software systems joint application
上述技術流程簡單地體現了多軟件的聯合應用。例如，在Jason的反演成果基礎上，利用Petrel進行三維地質建模，可以進壹步融合錄井、測井、地震、反演成果、屬性預測成果等各種資料，為研究人員提供了壹個便捷的綜合分析平臺，同時進壹步精細預測了儲層的空間展布特征，提高儲層預測定量化的程度［11，12］。圖7和圖8是某研究區的應用效果，其結果表明在Jason反演成果的基礎上進行建模，其預測精度有明顯的提高。
圖7 反演GR參數連井剖面
Fig.7 Well?to well profile of GR parameter inversion
圖8 三維GR模型連井剖面
Fig.8 Well?to well profile of3D GR model
在實際研究過程，各種技術手段的應用是復雜多變的。不同的技術可能交叉應用，相同技術也可能並行對比使用。總之，地球物理軟件技術的應用是應所研究的任務和問題而生，也是應它而變的。
4 認識與討論
總結上述研究，得到以下幾點認識：①地球物理軟件系統升級迅速，及時掌握軟件技術的更新動態，清楚其適用條件、適用範圍的變化是準確選擇合理的技術手段的必要條件之壹。②多軟件技術的聯合應用是十分復雜的，各種研究技術手段可能會相互交叉或並行使用。那麽，多軟件聯合應用的技術流程也是復雜多變的，同時也是需要在項目研究不斷深入、軟件技術不斷運用的過程中逐漸完善的。③加強對主流軟件、特色軟件的了解，充分發揮軟件資源的作用，加強多地球物理軟件的聯合應用，更有利於解決生產、研究中所遇到的問題和困難，提高解決問題的效率和效果。
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Joint Application of Multi-software Systems in the Oil and Gas Exploration
Wan Xiaoming1，2，Zhang Kangshou1，2，Li Rui1，2，Jian Xiaoling1，2
（1.Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760；2.Key laboratory of Marine Mineral Reasources，MLR，Guangzhou，510760）
Abstract：With the continuous development of the technology of oil and gas exploration and exploitation，there has been a lot of geophysical，geological and other professional softwares.Generally，the softwares are highly professional，targeted，and also distinctive.In order to resolve the difficulties more conveniently and efficiently in the oil and gas，hydrates and other mineral resources exploration projects，it is necessary to take full advantage of these advanced techniques.So，many research institutes introduce the corresponding geological，geophysical and other professional software systems.This paper studied and discussed the joint application of several major and commonly used geophysical software systems in the oil and gas，hydrates exploration，and obtained the corresponding technical processes.
Key word：Geophysics；Resource exploration；Software system；Joint application