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SOFTWARE

CRYSTAL高分辨率储层预测系统

CRYSTAL是SIGMA3公司开发的储层预测与属性建模平台，运行于Windows系统。CRYSTAL可以用于勘探早期、中期及开发各个阶段，通过地震属性分析、储层反演及属性建模，帮助地质、地球物理研究者精确地预测储层、描述油藏属性（如孔隙度、渗透率等），设计、优化油藏开发方案。其预测结果可直接用于井位方案设计和油藏数值模拟。其主要功能包括：三维地质框架建模、地震属性分析、储层反演、地质属性建模和裂缝建模。以下是流程模块图：

1、数据管理 CRYSTAL软件可以加载各种主流格式数据（如SEG-Y、解释层位数据、分层数据、测井LAS格式数据等）。 CRYSTAL利用TGS快速图形引擎及LDM技术完成超大数据体三维可视化，包括三维地震及地质模型的可视化显示。还具备快速二维显示、平面图及测井显示编辑功能。 CRYSTAL包含一组地震、测井数据预处理模块，其中包括相干属性计算、曲率属性计算模块。 CRYSTAL同时可以连接大多商业解释软件和数值模拟软件平台。右图为CRYSTAL软件主界面。

2、三维地质框架模型构建 CRYSTAL能够基于单值或多值层位数据、断层数据建立三维地质框架模型及地质网格模型，尤其适用于复杂构造区块的构造建模。 CRYSTAL提供了简洁、快速、稳健的交互式构造建模方式，即使在构造复杂地区，用户也能通过自动或者交互两种方式快速建立和编辑层位、断层，精确处理层位和断层之间交切关系，设定地层沉积接触类型。可以进行网格粗化，其三维网格可以输出到Eclipse和CMG进行数值模拟，或输出到Petrel等软件进行其他处理。右图为三维地质框架模型。

3、合成记录及子波提取 CRYSTAL提供灵活的合成记录制作工具，可以完成直井、斜井合成记录对比和井震标定。为了提高合成记录对比的合理性与精确性，提供了时频分析工具辅助井震标定。针对斜井标定，CRYSTAL使用专利技术开展斜井合成记录和子波提取工作：沿斜井轨迹走廊进行倾角叠加，形成井旁地震道，进而求取地震子波，保证后续地震反演的精度和可靠性。右图为合成记录和斜井子波提取。

4、时深转换 CRYSTAL提供准确的时深转换工具。通过框架模型时深关系的约束，利用测井数据、解释层位等，采用自回归等方法，建立速度模型，再进行三维数据体的时深转换，建立准确的深度域模型。右图为地质体的时深转换。

5、地震属性分析 CRYSTAL采用连续小波变换进行分频处理和地震属性分析，包括小波分频及属性提取。CRYSTAL在每个分频体上提取多种地震属性，包括瞬时振幅包络、频率和相位等，籍此开展属性综合分析研究工作。右图为能量衰减属性指示含油区域。

6、SpecMAN时频分析 SpecMAN是一专利地震频谱分解、AVO和地震属性分析包。其特点如下： 1)支持测井数据，支持叠前数据； 2)频谱分解采用了大多数工业标准算法； 3)包含对四维频谱属性体进行分析的工具包； 4)专利ExSpect频谱分解算法，基于匹配追踪算法。利用SpecMAN能够进行时频分析，聚焦目标储层，确定其频谱特征。SpecMAN同时提供了7种频谱属性计算及多种属性分析工具。右图为不同时频分析算法对比。

7、确定性反演 CRYSTAL的专利技术。确定性反演考虑了噪音对反演过程的影响，是基于地震的反演算法。能够在井少的情况下得到忠实于地震的反演结果，在横向具有同地震资料相当的横向分辨率。通过测井约束，能得到较高纵向分辨率的反演成果。 CRYSTAL还包含了稀疏脉冲反演、广义线性反演、有色反演等基于地震的反演算法。其中，广义线性反演是一基于模型的反演算法。右图为确定性反演示例。

8、ThinMAN谱反演 ThinMAN是一种高分辨率谱反演算法，储层研究者能够利用它进行“时间-空间自适应”的谱反演，结合空变子波，利用最优化算法得到高分辨率的反射系数体和相对阻抗成像。 ThinMAN可以解决小于调谐厚度的薄层预测问题，其重点在于通过分频方法来获取局部频谱信息。输出为反射系数序列等，视分辨率要远高于输入的地震数据，可对薄储层进行精细的描述和刻画。主要应用： 1)反射系数体辅助地震解释； 2)由反射系数体计算相对阻抗体，辅助地震解释； 3)同高截频地震子波褶积得到地震数据体，用于地震属性分析与反演。右图为声波测井曲线示例。

9、多属性反演将多种与测井信息相关的地震属性综合分析，确定与储层物性相关的最好的多种地震属性。在此基础上，使用神经网络技术在井旁先验样本控制下训练，得到属性反演的连续模型，继而开展数据体反演工作。 CRYSTAL通过上述方法反演孔隙度、泥质含量等多种储层岩性、物性参数。对于阻抗不能很好区分储层和围岩的环境，多属性方法能够提供阻抗以外的信息。多属性反演属于非线性高分辨率反演，尤其适用于河流相储层（相变快）以及低信噪比地区。右图为多属性反演有效提高分辨率示例。

10、叠后随机反演当工区钻井资料丰富时，随机反演是有效的高分辨率储层预测工具。以已知的储层资料为基础，以随机函数为理论，产生多个可选的、等概率的储层模型，通过合成记录与实际地震道对比，确定合理阻抗。 CRYSTAL通过地震属性、测井信息等在水平及垂直方向确定空间变量的变差椭球体，准确描述储层岩性、物性的空间变化。随机反演方法在勘探中后期及开发阶段能够充分利用丰富的测井信息，其反演结果从统计的角度体现了储层岩性、物性等本身的不确定性。右图为不同反演算法分辨率对比。

11、叠前反演 CRYSTAL包含两种叠前反演算法：叠前扩展弹性阻抗与叠前随机反演。 1)叠前扩展弹性阻抗(EEI)反演：采用扩展弹性阻抗公式，利用叠前部分叠加数据，同时进行纵横波速度、密度的反演。反演过程以地震数据为基础，联合测井数据，得到各种弹性模量数据体，其反演结果分辨率同地震数据相当。可根据纵横波阻抗等反演结果进行岩性、含油气性分析，预测油气藏的分布规律。 2)叠前随机反演模块：CRYSTAL采用随机模拟算法结合模拟退火等全局算法进行不同部分叠加数据体的同时反演。CRYSTAL对随机模拟算法进行优化，使得运算效率提高，算法稳定性增强。利用叠前随机反演得到的各种模量，具有同测井同一量级的纵向分辨率，在符合统计规律的前提下，最大限度地描述了储层本身的不确定性，对于薄互层的识别有很大的帮助。叠前反演得到的各种模量，如纵横波速度比等，能够很好地辅助岩性及流体的识别。右图分别为叠前扩展阻抗反演预测含气砂岩示例，及叠前反演密度体分辨率对比。

12、地质属性建模 CRYSTAL属性建模算法包括随机模拟及神经网络等，可使用属性数据体、常规反演结果等作为模拟的软约束。可实现确定性建模、随机建模及相控建模等功能。生成的各类油藏地质模型可以直接输入到VIP、Eclipse等油藏数值模拟软件。右图为地质属性建模示例。

13、裂缝建模 CRYSTAL采用连续裂缝建模CFM技术进行裂缝建模。 CFM的核心算法是神经网络。成功的裂缝建模需要两个方面的因素：由井上得到的裂缝指示因子以及裂缝的控制要素，例如地震属性、岩性、孔隙度以及构造信息等等。CFM能够利用四种数据用于裂缝建模。 1)高分辨地震属性：从叠前或叠后数据得到，包含了裂缝和其他和裂缝有关的地质信息。CRYSTAL包含了多种与裂缝相关地震属性体的计算方法，如曲率的计算、相似度的计算等。 2)地质属性：如岩性、颗粒大小、矿物组分、岩相、孔隙度和孔隙压力等同裂缝相关属性。 3)地质几何学属性：由地质几何学建模软件得到，提供现今或者之前某一时期的地层受力情况。 4)构造信息：提供断层，构造面、厚度、构造曲率、到断层距离等信息。 CRYSTAL能够利用CFM连续网格模型生成离散裂缝（DFN）模型。右图为裂缝建模示例及流程。

14、油藏检测 CRYSTAL包含微地震解释功能，结合水力压裂数据和地质模型，能够进行实时决策。油藏工程师在此平台上预测微地震发生的位置，判断微地震相对于层位、断层、井轨迹以及定义于地质网格上的裂缝模型的位置关系。水力压裂数据（压力数据及其他时变数据）可以动画显示以便更好了解微地震同井中环境的关系。 CRYSTAL是一储层预测平台，应用于勘探早期、中期及开发阶段。其丰富的算法能够适应不同的储层预测要求，适应于不同的勘探、开发阶段和不同的数据环境。地球物理研究人员能够利用它进行地震属性分析、储层时频分析、储层反演、地质建模和裂缝建模等研究，为不同勘探、开发阶段的储层分析服务。右图为微地震分析案例。

CRYSTAL是SIGMA3公司开发的储层预测与属性建模平台，运行于Windows系统。CRYSTAL可以用于勘探早期、中期及开发各个阶段，通过地震属性分析、储层反演及属性建模，帮助地质、地球物理研究者精确地预测储层、描述油藏属性（如孔隙度、渗透率等），设计、优化油藏开发方案。其预测结果可直接用于井位方案设计和油藏数值模拟。其主要功能包括：三维地质框架建模、地震属性分析、储层反演、地质属性建模和裂缝建模。以下是流程模块图：

1、数据管理 CRYSTAL软件可以加载各种主流格式数据（如SEG-Y、解释层位数据、分层数据、测井LAS格式数据等）。 CRYSTAL利用TGS快速图形引擎及LDM技术完成超大数据体三维可视化，包括三维地震及地质模型的可视化显示。还具备快速二维显示、平面图及测井显示编辑功能。 CRYSTAL包含一组地震、测井数据预处理模块，其中包括相干属性计算、曲率属性计算模块。 CRYSTAL同时可以连接大多商业解释软件和数值模拟软件平台。右图为CRYSTAL软件主界面。

2、三维地质框架模型构建 CRYSTAL能够基于单值或多值层位数据、断层数据建立三维地质框架模型及地质网格模型，尤其适用于复杂构造区块的构造建模。 CRYSTAL提供了简洁、快速、稳健的交互式构造建模方式，即使在构造复杂地区，用户也能通过自动或者交互两种方式快速建立和编辑层位、断层，精确处理层位和断层之间交切关系，设定地层沉积接触类型。可以进行网格粗化，其三维网格可以输出到Eclipse和CMG进行数值模拟，或输出到Petrel等软件进行其他处理。右图为三维地质框架模型。

3、合成记录及子波提取 CRYSTAL提供灵活的合成记录制作工具，可以完成直井、斜井合成记录对比和井震标定。为了提高合成记录对比的合理性与精确性，提供了时频分析工具辅助井震标定。针对斜井标定，CRYSTAL使用专利技术开展斜井合成记录和子波提取工作：沿斜井轨迹走廊进行倾角叠加，形成井旁地震道，进而求取地震子波，保证后续地震反演的精度和可靠性。右图为合成记录和斜井子波提取。

4、时深转换 CRYSTAL提供准确的时深转换工具。通过框架模型时深关系的约束，利用测井数据、解释层位等，采用自回归等方法，建立速度模型，再进行三维数据体的时深转换，建立准确的深度域模型。右图为地质体的时深转换。

5、地震属性分析 CRYSTAL采用连续小波变换进行分频处理和地震属性分析，包括小波分频及属性提取。CRYSTAL在每个分频体上提取多种地震属性，包括瞬时振幅包络、频率和相位等，籍此开展属性综合分析研究工作。右图为能量衰减属性指示含油区域。

6、SpecMAN时频分析 SpecMAN是一专利地震频谱分解、AVO和地震属性分析包。其特点如下： 1)支持测井数据，支持叠前数据； 2)频谱分解采用了大多数工业标准算法； 3)包含对四维频谱属性体进行分析的工具包； 4)专利ExSpect频谱分解算法，基于匹配追踪算法。利用SpecMAN能够进行时频分析，聚焦目标储层，确定其频谱特征。SpecMAN同时提供了7种频谱属性计算及多种属性分析工具。右图为不同时频分析算法对比。

7、确定性反演 CRYSTAL的专利技术。确定性反演考虑了噪音对反演过程的影响，是基于地震的反演算法。能够在井少的情况下得到忠实于地震的反演结果，在横向具有同地震资料相当的横向分辨率。通过测井约束，能得到较高纵向分辨率的反演成果。 CRYSTAL还包含了稀疏脉冲反演、广义线性反演、有色反演等基于地震的反演算法。其中，广义线性反演是一基于模型的反演算法。右图为确定性反演示例。

8、ThinMAN谱反演 ThinMAN是一种高分辨率谱反演算法，储层研究者能够利用它进行“时间-空间自适应”的谱反演，结合空变子波，利用最优化算法得到高分辨率的反射系数体和相对阻抗成像。 ThinMAN可以解决小于调谐厚度的薄层预测问题，其重点在于通过分频方法来获取局部频谱信息。输出为反射系数序列等，视分辨率要远高于输入的地震数据，可对薄储层进行精细的描述和刻画。主要应用： 1)反射系数体辅助地震解释； 2)由反射系数体计算相对阻抗体，辅助地震解释； 3)同高截频地震子波褶积得到地震数据体，用于地震属性分析与反演。右图为声波测井曲线示例。

9、多属性反演将多种与测井信息相关的地震属性综合分析，确定与储层物性相关的最好的多种地震属性。在此基础上，使用神经网络技术在井旁先验样本控制下训练，得到属性反演的连续模型，继而开展数据体反演工作。 CRYSTAL通过上述方法反演孔隙度、泥质含量等多种储层岩性、物性参数。对于阻抗不能很好区分储层和围岩的环境，多属性方法能够提供阻抗以外的信息。多属性反演属于非线性高分辨率反演，尤其适用于河流相储层（相变快）以及低信噪比地区。右图为多属性反演有效提高分辨率示例。

10、叠后随机反演当工区钻井资料丰富时，随机反演是有效的高分辨率储层预测工具。以已知的储层资料为基础，以随机函数为理论，产生多个可选的、等概率的储层模型，通过合成记录与实际地震道对比，确定合理阻抗。 CRYSTAL通过地震属性、测井信息等在水平及垂直方向确定空间变量的变差椭球体，准确描述储层岩性、物性的空间变化。随机反演方法在勘探中后期及开发阶段能够充分利用丰富的测井信息，其反演结果从统计的角度体现了储层岩性、物性等本身的不确定性。右图为不同反演算法分辨率对比。

11、叠前反演 CRYSTAL包含两种叠前反演算法：叠前扩展弹性阻抗与叠前随机反演。 1)叠前扩展弹性阻抗(EEI)反演：采用扩展弹性阻抗公式，利用叠前部分叠加数据，同时进行纵横波速度、密度的反演。反演过程以地震数据为基础，联合测井数据，得到各种弹性模量数据体，其反演结果分辨率同地震数据相当。可根据纵横波阻抗等反演结果进行岩性、含油气性分析，预测油气藏的分布规律。 2)叠前随机反演模块：CRYSTAL采用随机模拟算法结合模拟退火等全局算法进行不同部分叠加数据体的同时反演。CRYSTAL对随机模拟算法进行优化，使得运算效率提高，算法稳定性增强。利用叠前随机反演得到的各种模量，具有同测井同一量级的纵向分辨率，在符合统计规律的前提下，最大限度地描述了储层本身的不确定性，对于薄互层的识别有很大的帮助。叠前反演得到的各种模量，如纵横波速度比等，能够很好地辅助岩性及流体的识别。右图分别为叠前扩展阻抗反演预测含气砂岩示例，及叠前反演密度体分辨率对比。

12、地质属性建模 CRYSTAL属性建模算法包括随机模拟及神经网络等，可使用属性数据体、常规反演结果等作为模拟的软约束。可实现确定性建模、随机建模及相控建模等功能。生成的各类油藏地质模型可以直接输入到VIP、Eclipse等油藏数值模拟软件。右图为地质属性建模示例。

13、裂缝建模 CRYSTAL采用连续裂缝建模CFM技术进行裂缝建模。 CFM的核心算法是神经网络。成功的裂缝建模需要两个方面的因素：由井上得到的裂缝指示因子以及裂缝的控制要素，例如地震属性、岩性、孔隙度以及构造信息等等。CFM能够利用四种数据用于裂缝建模。 1)高分辨地震属性：从叠前或叠后数据得到，包含了裂缝和其他和裂缝有关的地质信息。CRYSTAL包含了多种与裂缝相关地震属性体的计算方法，如曲率的计算、相似度的计算等。 2)地质属性：如岩性、颗粒大小、矿物组分、岩相、孔隙度和孔隙压力等同裂缝相关属性。 3)地质几何学属性：由地质几何学建模软件得到，提供现今或者之前某一时期的地层受力情况。 4)构造信息：提供断层，构造面、厚度、构造曲率、到断层距离等信息。 CRYSTAL能够利用CFM连续网格模型生成离散裂缝（DFN）模型。右图为裂缝建模示例及流程。

14、油藏检测 CRYSTAL包含微地震解释功能，结合水力压裂数据和地质模型，能够进行实时决策。油藏工程师在此平台上预测微地震发生的位置，判断微地震相对于层位、断层、井轨迹以及定义于地质网格上的裂缝模型的位置关系。水力压裂数据（压力数据及其他时变数据）可以动画显示以便更好了解微地震同井中环境的关系。 CRYSTAL是一储层预测平台，应用于勘探早期、中期及开发阶段。其丰富的算法能够适应不同的储层预测要求，适应于不同的勘探、开发阶段和不同的数据环境。地球物理研究人员能够利用它进行地震属性分析、储层时频分析、储层反演、地质建模和裂缝建模等研究，为不同勘探、开发阶段的储层分析服务。右图为微地震分析案例。