基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，包括：輸入疊前深度偏移地震數(shù)據(jù)體；輸入測井數(shù)據(jù)及解釋層位；建立速度模型，提取深度域子波；制作深度域合成記錄，進行層位標定；構建合理的構造框架地質(zhì)模型；以地質(zhì)模型為基礎，建立基于地質(zhì)模型的深度偏差約束體；采用快速閾值收斂迭代算法，實現(xiàn)基于地質(zhì)信息映射的基追蹤地層結構反演。該基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法可以由深度域的地震數(shù)據(jù)得到可以直觀表征地質(zhì)體縱橫向變化的數(shù)據(jù)體，克服了測井曲線時深轉換過程中由于重采樣造成的高頻信息丟失，有效地保證了地震反演的高分辨率特征，并最終實現(xiàn)了利用深度域資料直接預測儲層巖性、物性及含油氣性的目標。
【專利說明】
基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及油田開發(fā)技術領域，特別是涉及到一種基于地質(zhì)信息映射的深度域地 層結構反演方法。
【背景技術】
[0002] 時間域地震參數(shù)反演起始代于年代未，至年代廣為流行。早期主要是普通的逆歸 法（如VEL0G、SEISLOG等)和稀疏脈沖法(如MED、AR、MLD、BED等），該技術特點是直接從地震 資料反演，測井資料主要用于標定，反演結果的分辨率直接受地震資料頻帶寬度的限制，80 年代未至90年代初，出現(xiàn)了一種以地震、測井、地質(zhì)相結合，基于褶積模型和地質(zhì)模型，采用 線性和廣義線性反演的一種稱之為"模型反演方法"（如HGS的BCI，俄羅斯的PARM、CGG的 PR0V頂?shù)龋?，該技術特點，測井資料不僅用于標定，而且加入到反演過程中，反演結果分辨率 受地震分辨率和測井分辨率綜合影響。地震勘探中常規(guī)的時間域反演需要將疊前深度偏移 資料及測井資料轉換到時間域進行，轉換過程中不但增加了工作量，同時損失了測井資料 中的高頻信息，造成了地震深度偏移剖面的優(yōu)勢無法發(fā)揮，而且降低了反演結果的分辨率。
[0003] 國內(nèi)較早引進的軟件有DELOG、SEI SLOG、SUM、PARM、BCI、R0V頂、Strata等。近年來 引進有IsIS、Jason、Strata Vista、Vanguard等軟件。國內(nèi)研制的有S0ML、CCFY、cRIS、RICH 等軟件。目前，這些軟件的反演方法存在的問題可歸納為4個方面①反演結果縱、橫向分辨 率低，多解性嚴重;②多井處理難于閉合;③橫向外推精度不高;④逆斷層處理困難。
[0004] 隨著疊前深度地震偏移技術的發(fā)展，地震資料的處理也逐漸地從時間域走向深度 域，人們開始將時間域反演方法運用到深度域地震數(shù)據(jù)處理，采用的方法有廣義線性反演 算法、非線性全局尋優(yōu)算法、神經(jīng)網(wǎng)絡算法、模擬退火算法等。雖然目前在深度域方面的研 究還比較少，一些專門的軟件也未得以開發(fā)，但近幾年來國內(nèi)許多學者在深度域地震數(shù)據(jù) 處理方面也開始做了一定的研究。2000年張雪建等提出了深度域合成地震記錄的制作方法 研究、2001年林金逞等提出了應用深度域高分辨率地震反演識別低滲透薄互層儲層研究、 2002柴春艷等提出了深感應測井深度域反演算法及應用、2003年姚振興等提出了用于深度 域地震剖面衰減與頻散補償?shù)姆礊V波方法，這些研究表明深度域地震數(shù)據(jù)處理在逐漸受到 人們的關注。
[0005] Schultz等人詳細地分析了基于算子的解釋方法所面臨的局限和困難，并提出基 于統(tǒng)計原理和神經(jīng)網(wǎng)絡技術的模式識別方法，直接利用反射地震記錄識別巖性或儲層。他 們稱這種方法為"數(shù)據(jù)驅動"的解釋方法。"數(shù)據(jù)驅動"這一概念，強調(diào)的是數(shù)據(jù)的主動性和 重要性，擺脫了傳統(tǒng)基于算子方法中數(shù)據(jù)主要是被動地用來驗證人們在許多假設條件下導 出算子的正確性，讓數(shù)據(jù)在反演中占主導地位，使數(shù)據(jù)中蘊含的豐富信息被提取出來，以克 服基于算子的反演方法面臨的困難，并適用深度域反演問題，取得了一定的效果。
[0006] 但是以上研究未解決反演過程中深度域到時間域的轉換和時深轉換出現(xiàn)的深度 不匹配等問題。而我們期望直接使用深度域反演結果進行定量分析，就要求必須解決地震 記錄能與深度域反演相匹配的問題，為此我們發(fā)明了一種新的基于地質(zhì)信息映射的深度域 地層結構反演方法，解決了以上技術問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)由深度域地震資料向地質(zhì)資料的轉化，實現(xiàn)利用深 度域資料直接預測儲層巖性、物性及含油氣性的目標的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結 構反演方法。
[0008] 本發(fā)明的目的可通過如下技術措施來實現(xiàn):基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構 反演方法，該基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法包括:步驟1，輸入疊前深度偏 移地震數(shù)據(jù)體;步驟2，輸入測井數(shù)據(jù)及解釋層位;步驟3，建立速度模型，提取深度域子波； 步驟4，制作深度域合成記錄，進行層位標定;步驟5，構建合理的構造框架地質(zhì)模型;步驟6， 以地質(zhì)模型為基礎，建立基于地質(zhì)模型的深度偏差約束體;步驟7,采用快速閾值收斂迭代 算法，實現(xiàn)基于地質(zhì)信息映射的基追蹤地層結構反演。
[0009] 本發(fā)明的目的還可通過如下技術措施來實現(xiàn)：
[0010] 在步驟1中，輸入的疊前深度偏移地震數(shù)據(jù)體為標準segy格式文件。
[0011] 在步驟2中，輸入的解釋層位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式為橫坐標、縱坐標和時間值。
[0012] 在步驟3中，通過對研究區(qū)深度域測井數(shù)據(jù)及地震數(shù)據(jù)分析，選取合適的速度及重 采樣間隔參數(shù)，建立速度模型，提取深度域子波。
[0013] 在步驟4中，在保證層間旅行時不變的情況下，對速度和深度進行變換，以提取深 度域地震子波的介質(zhì)速度為標準速度，把其它各層的速度都調(diào)整到這個標準速度上來，層 間厚度也做相應的調(diào)整，然后制作相應的深度域合成記錄。
[0014] 在步驟5中，基于深度域合成記錄進行精確的層位標定，確保解釋層位合理準確， 構建的構造框架地質(zhì)模型合理。
[0015] 在步驟6中，以地質(zhì)模型為基礎，把井點處各層系統(tǒng)計得到的井震深度誤差應用克 里金等空間相控插值方法將統(tǒng)計誤差進行空間插值，并通過設置井點控制、井點影響范圍/ 半徑，利用地質(zhì)統(tǒng)計學三維生成模式/方法進而推廣到整個三維數(shù)據(jù)體，建立基于地質(zhì)模型 的深度偏差約束體。
[0016] 在步驟7中，在深度偏差約束體的控制下，通過快速閾值收斂迭代算法，實現(xiàn)基于 地質(zhì)信息映射的基追蹤地層結構反演。
[0017] 本發(fā)明中的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，可以為地質(zhì)研究人員 提供一套有效的深度域地震資料反演的方法。該方法是通過提取深度域子波并制作深度域 合成記錄進行層位標定，在深度域地震資料精細解釋基礎上，構建合理的構造框架地質(zhì)模 型，建立基于地質(zhì)信息映射的深度偏差約束體，采用快速閾值收斂迭代算法，實現(xiàn)基于地質(zhì) 信息映射的基追蹤地層結構反演?；诘刭|(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法最終實現(xiàn) 由深度域地震資料向地質(zhì)資料的轉化，實現(xiàn)了利用深度域資料直接預測儲層巖性、物性及 含油氣性的目標。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法的一具體實施例的 流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施 例，并配合附圖所示，作詳細說明如下。
[0020] 如圖1所示，圖1為本發(fā)明的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法的流程 圖。
[0021] 在步驟101，輸入疊前深度偏移地震數(shù)據(jù)體。在一實施例中，輸入的疊前深度偏移 地震數(shù)據(jù)體為標準segy格式文件。程進入到步驟102。
[0022] 在步驟102,輸入測井數(shù)據(jù)及解釋層位。輸入的解釋層位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式為橫坐 標、縱坐標和時間值。流程進入步驟10 3。
[0023] 在步驟103,通過對研究區(qū)深度域測井數(shù)據(jù)及地震數(shù)據(jù)分析，選取合適的速度及重 采樣間隔參數(shù)，建立速度模型，提取深度域子波。
[0024] 在時間域，雙程時間正弦衰減子波的離散式可以表式為：
[0026]式中：^為時間域子波，Ao為初始振幅值，△ t為時間梯度，匕和匕分別表示子波的 起始主頻、頻率衰減值;α為時間域衰減指數(shù);N為子波點數(shù)。
[0027]同理，我們可以推導出深度域正弦衰減子波的離散表達式為：
[0029]式中：>為深度域子波，Ah為深度梯度，kjPkn分別表示子波的起始主波數(shù)、波數(shù) 衰減值;β為空間域衰減指數(shù)，為一致起見，取β △!! = €[△ t。由于時間域記錄的是雙程時間， 而深度域記錄的是單程深度，因此f_k轉換關系式應寫成
[0031]其中：f為子波波長，k為子波的起始主波數(shù)或波數(shù)衰減值，v是波通過介質(zhì)的層速 度。所以式(2)也可以寫成
[0033] 其中：匕和匕分別表示子波的起始主波長、波長衰減值。
[0034] 因此，只要時間域及深度域采樣間隔關系滿足
[0035] Δ t = 2 Δ h/v (5)
[0036] 單從數(shù)學運算方面來講，給定時間域子波頻率后，時間域子波與深度域子波在數(shù) 值上相等，即
[0037] χω( i Δ t) =γω( i Δ h) (6)
[0038] 提取子波時與時間域中對反射系數(shù)作深時轉換不同，在深度域中并不改變測井得 到的反射系數(shù)，而是對時間域的子波利用聲波時差值來進行時一深轉換，轉換成深度域的 子波。流程進入104。
[0039] 在步驟104,制作深度域合成記錄，進行層位標定。需在保證層間旅行時不變的情 況下，對速度和深度進行變換，以提取深度域地震子波的介質(zhì)速度為標準速度，把其他各層 的速度都調(diào)整到這個標準速度上來，層間厚度也做相應的調(diào)整，然后制作相應的深度域合 成記錄。
[0040] 時間域由聲波測井數(shù)據(jù)制作一維合成地震記錄時，由聲波時差得到的反射系數(shù)序 列原本就是深度的函數(shù)，為了和時間域的地震記錄對比，才把這個深度域函數(shù)轉換為時間 域函數(shù)，然后再與子波褶積，得到時間域合成地震記錄。深度域合成記錄制作時，由于平均 速度的影響，不同深度采樣數(shù)是不相等的。因此應首先研究在時間域與空間域相互轉換的 過程中的采樣間隔影響，采樣是時間與深度之間保真轉換的重要參數(shù)。在褶積過程中，時間 域的采樣間隔實際上是確定的，但深度域采樣間隔是變化的，這種變化能更準確地反映深 層反射波的變化。
[0041] 深度域中的速度、深度參數(shù)不符合線性時不變的條件，制作深度域合成記錄需在 保證層間旅行時不變的情況下，對速度和深度進行變換，以提取深度域地震子波的介質(zhì)速 度為標準速度，把其他各層的速度都調(diào)整到這個標準速度上來，層間厚度也做相應的調(diào)整。 另外，為提高合成地震記錄的精度，對深度差異較大的不同層位，采用不同的速度值來將子 波轉換成深度域的子波，分別制作合成地震記錄。
[0042] 設有N個反射面的模型，各層的速度、厚度是(Vi，di)，…，（vn+1，dN+i)，對應的反射系
數(shù)序列是r(hi) 其中i = l，2,3，···，N。第m層中的深度域子波定義為s(h)，Km彡 ，. N+1，以^為標準對深度進行變換，使變換后各層的速度都等于^，厚度以cU表示，稱偽厚度。
[0043] 深度變換后的反射系數(shù)序列值不變，只是對應的深度坐標值改變
[0044] r' (h7 i) =r(h) (7)
[0045] 為偽深度;r'表示偽反射系數(shù)序列。變換后深度域中各界面的 ， 深度是"偽深度"，而"偽速度"都一樣，保證了深度域各層中子波形態(tài)一致，滿足"線性時不 變"的條件。在"偽深度"域中可直接用褶積的方法計算，得到"偽深度"域中的地震記錄，即
[0046] x，（h，）=s(h，）*r，（h，） (8)
[0047] 其中：X表示地震記錄;可以利用前面的時、深、速度關系，將"偽深度"域中的褶積 結果反變換回真實的深度域中，BP
[0048] (//') (9)
[0049] 得到深度域中的地震記錄。
[0050] 實際地震資料處理中，速度、深度模型往往來自測井資料，深度采樣間隔是常數(shù)cU =d，應對深度變換后的"偽深度"模型以常數(shù)采樣間隔重采樣。深度域中的子波也以d '重采 樣。在真速度、"偽深度"模型中計算反射系數(shù)序列rWd。褶積結果反變換到真實深度域 后再按原來的不大于d的常數(shù)采樣間隔重采樣，得到深度域的地震記錄。流程進入到步驟 105〇
[0051]在步驟105，依據(jù)層位標定結果，在深度域地震資料精細解釋基礎上，構建合理的 構造框架地質(zhì)模型?；谏疃扔蚝铣捎涗涍M行精確的層位標定，確保解釋層位合理準確，構 建的構造框架地質(zhì)模型合理。流程進入到步驟106。
[0052]在步驟106,以地質(zhì)模型為基礎，把井點處各層系統(tǒng)計得到的井震深度誤差應用克 里金等空間相控插值方法將統(tǒng)計誤差進行空間插值，并通過設置井點控制、井點影響范圍/ 半徑等，利用地質(zhì)統(tǒng)計學等三維生成模式/方法進而推廣到整個三維數(shù)據(jù)體，建立基于地質(zhì) 模型的深度偏差約束體。流程進入到步驟107。
[0053]在步驟107,采用快速閾值收斂迭代算法，實現(xiàn)基于地質(zhì)信息映射的基追蹤地層結 構反演。
[0054]在深度偏差約束體的控制下，通過快速閾值收斂迭代算法，實現(xiàn)基于地質(zhì)信息映 射的基追蹤地層結構反演。該方法不依靠褶積模型，避開了深度域子波提取的問題，有效的 解決了深度域中子波隨深度變化的問題。反演結果從疊前深度偏移數(shù)據(jù)直接得到，避免了 深度到時間的多次轉換，提高了反演精度。深度域地震反演剖面分辨薄層的能力將得到明 顯的改善，砂層厚度也不再需要利用速度進行時深轉換，能夠與測井曲線直接進行對比。流 程結束。
[0055]本發(fā)明中的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，通過提取深度域子波 并制作深度域合成記錄進行層位標定，在深度域地震資料精細解釋基礎上，構建合理的構 造框架地質(zhì)模型，建立基于地質(zhì)信息映射的深度偏差約束體，采用快速閾值收斂迭代算法， 實現(xiàn)基于地質(zhì)信息映射的基追蹤地層結構反演，一方面可以充分利用已鉆井資料、地質(zhì)信 息及深度域地震信息，另一方面建立完備的基信號數(shù)據(jù)字典，通過基信號匹配追蹤來建立 地質(zhì)信息與深度域地震信號之間的關系，從而反演得到一個深度域的地質(zhì)信息體，即得到 可以直接刻畫地質(zhì)體縱橫向產(chǎn)狀、厚度等變化特征的空間地質(zhì)信息體，實現(xiàn)了利用深度域 資料直接預測儲層巖性、物性及含油氣性的目標。
【主權項】
1. 基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，其特征在于，該基于地質(zhì)信息映射 的深度域地層結構反演方法包括： 步驟1，輸入疊前深度偏移地震數(shù)據(jù)體； 步驟2，輸入測井數(shù)據(jù)及解釋層位； 步驟3，建立速度模型，提取深度域子波； 步驟4，制作深度域合成記錄，進行層位標定； 步驟5，構建合理的構造框架地質(zhì)模型； 步驟6，以地質(zhì)模型為基礎，建立基于地質(zhì)模型的深度偏差約束體； 步驟7,采用快速閾值收斂迭代算法，實現(xiàn)基于地質(zhì)信息映射的基追蹤地層結構反演。2. 根據(jù)權利要求1所述的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，其特征在于， 在步驟1中，輸入的疊前深度偏移地震數(shù)據(jù)體為標準segy格式文件。3. 根據(jù)權利要求1所述的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，其特征在于， 在步驟2中，輸入的解釋層位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式為橫坐標、縱坐標和時間值。4. 根據(jù)權利要求1所述的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，其特征在于， 在步驟3中，通過對研究區(qū)深度域測井數(shù)據(jù)及地震數(shù)據(jù)分析，選取合適的速度及重采樣間隔 參數(shù)，建立速度模型，提取深度域子波。5. 根據(jù)權利要求1所述的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，其特征在于， 在步驟4中，在保證層間旅行時不變的情況下，對速度和深度進行變換，以提取深度域地震 子波的介質(zhì)速度為標準速度，把其它各層的速度都調(diào)整到這個標準速度上來，層間厚度也 做相應的調(diào)整，然后制作相應的深度域合成記錄。6. 根據(jù)權利要求1所述的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，其特征在于， 在步驟5中，基于深度域合成記錄進行精確的層位標定，確保解釋層位合理準確，構建的構 造框架地質(zhì)模型合理。7. 根據(jù)權利要求1所述的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，其特征在于， 在步驟6中，以地質(zhì)模型為基礎，把井點處各層系統(tǒng)計得到的井震深度誤差應用克里金等空 間相控插值方法將統(tǒng)計誤差進行空間插值，并通過設置井點控制、井點影響范圍/半徑，利 用地質(zhì)統(tǒng)計學三維生成模式/方法進而推廣到整個三維數(shù)據(jù)體，建立基于地質(zhì)模型的深度 偏差約束體。8. 根據(jù)權利要求1所述的基于地質(zhì)信息映射的深度域地層結構反演方法，其特征在于， 在步驟7中，在深度偏差約束體的控制下，通過快速閾值收斂迭代算法，實現(xiàn)基于地質(zhì)信息 映射的基追蹤地層結構反演。
【文檔編號】G01V1/28GK106094019SQ201610223974
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月12日 公開號201610223974.5, CN 106094019 A, CN 106094019A, CN 201610223974, CN-A-106094019, CN106094019 A, CN106094019A, CN201610223974, CN201610223974.5
【發(fā)明人】鄭文召, 羅紅梅, 劉書會, 穆星, 王長江, 劉昌毅, 屈冰, 管曉燕, 王慶華, 李敏, 董立生, 賈玉茹, 張娟, 顏世翠, 張志敬, 周偉
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院