CN106574980A - 用于地下地质体的岩石性质估计的***和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于估计岩石性质的***和模型可以包括接收地下的初始储层模型(20)，在初始储层模型中的每个边界处，计算p依赖型反射系数和垂直行进时间(21)，使用反射系数和行进时间执行离散傅里叶变换，以得到反射率迹线的时间谱(22)，乘以期望子波的时间谱(24)，执行逆DFT(26)，以及针对每个边界，在垂直行进时间处提取幅度值，以生成合成地震数据(28)。该合成地震数据可以与记录的地震数据进行比较以更新储层模型。

Description

用于地下地质体的岩石性质估计的***和方法

技术领域

本发明一般涉及用于通过对地震数据进行建模来估计感兴趣的地下地质体的岩石性质的方法和***，特别地，涉及用于对待与记录的地震数据进行比较的合成地震数据进行精确地建模以估计岩石性质的方法和***。

背景技术

在勘探地球物理学领域中，通常通过使用主动地震源(诸如***、振动器单元或***物)和接收器(例如水听器或地震检波器)来记录地震数据。源和接收器可以以许多配置来布置。通常，地震勘测被设计为优化源和接收器配置，使得可以处理记录的地震数据以定位和/或分析感兴趣的地下地质特征，诸如油气储层。

记录的地震数据可用于识别地下的结构特征，但在许多情况下，期望估计岩石性质，诸如密度、地震速度、各向异性等。存在试图逆反演(invert)记录的地震数据以估计岩石的方法，但是这些方法在计算上是昂贵的并且需要大量的专业知识以可靠地使用。一些方法使用具有岩石性质的初始估计的初始储层模型，以通过对穿过储层模型的波传播进行正演建模并存储所模拟的记录来创建合成地震数据，所述模拟的记录是指示如在模拟接收器记录的模拟事件(例如反射)的幅度和行进时间的迹线。然后可以将合成地震数据与记录的地震数据进行比较，以确定储层模型是多精确以及如何更新储层模型。然而，这些方法充满了问题，诸如不精确的波传播、建模伪影以及地震数据的行进时间域与储层模型的深度域之间的插值中的误差。

需要如下地震建模方法，该地震建模方法是计算高效的，并且可以改进参数(诸如作为示例但不限于地下速度、密度、各向异性参数和衰减)的估计，从而改进地下的储层模型中的岩石性质的估计，使得可以以高效和经济的方式识别和生产油气储层。

发明内容

本文描述了用于感兴趣的地下体的地震建模的计算机实现的方法的各种方法的实现。

一种用于对地震数据进行建模的计算机实现的方法可以包括接收地下的初始储层模型，在初始储层模型中的每个边界处计算p依赖型反射系数和垂直行进时间，使用反射系数和行进时间执行离散傅里叶变换以获得反射率的时间谱，将反射率的时间谱与期望子波的时间谱相乘，执行逆DFT，以及针对每个边界，在垂直行进时间处提取幅度值，以生成合成地震数据。该合成地震数据可以与记录的地震数据进行比较以更新储层模型。

在另一实施例中，公开了一种计算机***，包括数据源或存储设备、至少一个计算机处理器和用于实现用于感兴趣地下体的地震建模的方法的用户界面。

在又一实施例中，公开了一种制品，包括其上具有计算机可读代码的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读代码被配置为实现用于感兴趣地下体的地震建模的方法。

提供以上发明内容部分以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式部分中进一步描述的概念的选择。该发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任何部分中提到的任何或所有缺点的实现。

附图说明

就以下描述、权利要求和附图来说，将更好地理解本发明的这些和其它特征，其中：

图1是储层模型和地震数据之间的关系的图；

图2是本发明的实施例的流程图；

图3示出了储层模型的示例；

图4示出了来自储层模型的单个表面位置与其沿着深度轴的相关联的单元，以及根据单元中的储层性质计算的反射率序列；

图5示出了由本发明建模的合成地震数据的示例；以及

图6示意性地示出了用于执行根据本发明的实施例的方法的***。

具体实施方式

本发明可以在要由计算机执行的***和计算机方法的一般背景下描述和实现。这样的计算机可执行指令可以包括可以用于执行特定任务和处理抽象数据类型的程序、例程、对象、组件、数据结构和计算机软件技术。本发明的软件实现可以用不同的语言编码以便在各种计算平台、环境和架构中应用。将理解的是，本发明的范围和基本原理不限于任何特定的计算机软件技术。

此外，本领域技术人员将理解，本发明可以使用硬件和软件配置中的任何一个或组合来实施，包括但不限于具有单个和/或多个处理器计算机、手持设备、平板设备、可编程消费电子产品、微型计算机、大型计算机等的***。本发明还可以在分布式计算环境中实施，在所述分布式计算环境中任务由通过一个或多个数据通信网络链接的服务器或其它处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质中。

此外，用于与计算机处理器一起使用的制品(诸如CD、预记录的盘或其它等效设备)可以包括有形计算机程序存储介质和记录在其上的程序装置，用于指导计算机处理器促进本发明的实现和实施。这种设备和制品也落在本发明的精神和范围内。

现在参考附图，将描述本发明的实施例。本发明可以以多种方式实现，包括例如作为***(包括计算机处理***)、方法(包括计算机实现的方法)、装置、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户界面、web门户或有形地固定在计算机可读存储器中的数据结构。下面讨论本发明的几个实施例。附图仅示出了本发明的典型实施例，并且因此不应被认为是对其范围和宽度的限制。

本发明涉及通过对待与记录的地震数据进行比较的合成地震数据进行建模(即，通过正演建模生成)来估计感兴趣的地下地质体的岩石性质，如图1所示。在图1中，储层模型几何结构10包含关于地下的结构(例如岩层、地层等)的信息。岩石性质12被分配给储层模型几何结构10的单元；岩石性质12可以用于通过弹性参数建模来计算弹性参数14。弹性参数14可以用于地震建模以形成合成地震数据集16。合成地震数据集16可用于解释/可视化反演以更新储层模型几何结构10和/或岩石性质12。该循环也可反过来应用：给定记录的或合成的地震数据集16，AVO反射率反演可以用来计算弹性参数14。弹性参数14可以用作弹性反演的输入以找到岩石性质12。本领域技术人员将知道执行各种建模和反演操作的方法。本发明提供了一种比常规方法具有更少的伪影和更低的计算成本的执行地震建模的新的、更好的方式。

用于对合成地震数据进行建模的常规方法可以是将波前传播穿过储层模型并且在由用户指定的接收器位置处测量地震幅度。另一种常规方法可能将地震子波与表示储层模型的反射率序列进行卷积。在这两种情况下，在行进时间域中创建合成地震数据，这意味着特定地震道或记录具有时间维度或轴。然而，通常在深度域中创建储层模型，这意味着储层模型具有深度维度或轴。通常，沿着储层模型的深度维度的采样率对于使用这些常规方法的良好质量的合成数据建模来说太粗糙。用于处理这个问题的已知方法是增加沿着储层模型的深度维度的采样率，这提高了合成地震数据建模的精度，但是却以更大的计算成本并且需要在计算机存储器中存储第二、通常非常大的独立储层模型。这是常规方法的工作流阻塞和效率损失的来源。本发明通过自始至终保持在储层模型的自然深度域中来消除这一点，从而使得时间和深度域之间的偏移(excursion)，以及对具有沿深度轴的精细采样的第二独立储层模型的需求是不必要的。

本发明的一个实施例示出为图2中的方法200。在操作20，接收初始储层模型。初始储层模型将包括多个地下位置的至少压缩速度参数和密度参数。另外，储层模型可以包括其它参数，诸如但不限于剪切速度参数、各向异性参数和衰减参数。储层模型可以是1-D、2-D或3-D并且必须具有深度轴，诸如图3中的图。沿着X轴(或针对3-D储层模型的X轴和Y轴)定位的每个表面位置具有由诸如图3中的边界B(0)到B(7)的边界分开的沿着深度轴的多个地下单元。图3中的模型是简单模型的示例；储层模型许多包括任意数量的边界(N个边界)。图4具有针对单个表面位置的地下单元40的示例。地下单元40的集合由在已知深度处出现的边界B(0)-B(N)分开。每个单元包含至少一个储层性质，如图4中P(0)-P(N-1)所示。这些储层性质可以是诸如泥质含量(shale volume)、孔隙度、流体含量等的岩石性质以及诸如压缩速度V_p、剪切速度V_s、密度ρ、各向异性参数、衰减参数等的弹性性质。储层性质中的一些可以从其它性质导出，如图1所示。在图1的背景下，方法200的初始储层模型是包含弹性参数44的模型，该弹性参数44可以通过在储层模型几何结构40的背景下的岩石性质42的弹性参数建模获得。

再次参考图2，在已经接收到初始储层模型之后，在每个边界处，计算双向垂直行进时间和反射率(操作21)。双向垂直行进时间是根据边界之上的单元的厚度(根据深度计算)和V_p计算的，并假设恒定的射线参数p。射线参数p贯穿整个深度间隔的定值等于在叠层之上的入射波的入射角的三角正弦函数除以在叠层之上的平均压缩速度。对于所有的p值，到特定边界的行进时间是相等的，这产生了全部参考垂直行进时间的合成道集(即，不存在动校正)。在本文中，术语反射系数和反射率可互换使用。反射率迹线42在图4中用反射系数R(B0)-R(BN)示出。例如，多个入射角θ的反射率可以使用诸如3项Shuey等式的Zoeppritz等式的形式来计算：

R(θ)＝R(0)+G sin²(θ)+F(tan²(θ)-sin²(θ))

其中

并且其中θ＝arcsin(p*V_p)。

本领域技术人员将理解，存在计算反射系数的其它方法，包括对Zoeppritz等式的其它近似，以及Zoeppritz系数的确切形式。

一旦为每个边界计算了双向行进时间和反射系数，并且记下了每个边界的深度，方法200就继续到操作22，其中使用与每个边界相关联的反射系数和非均匀间隔的行进时间来执行离散傅立叶变换(DFT)以生成反射率的时间谱。传统的地震处理通常使用快速傅立叶变换(FFT)，但不使用DFT，因为它在计算上更昂贵。本发明使用DFT，因为它可以处理非均匀间隔的行进时间；本发明由于仅对于针对储层模型计算的N个行进时间执行DFT的优点而不会极大地受到增加的DFT计算成本的损害。

在操作24，将反射率的时间谱乘以期望地震子波的时间谱。期望地震子波可以由用户选择和/或从记录的地震数据集确定。作为示例而非限制，子波可以是用户提供的尖峰、Ricker子波或Butterworth子波，并且可以另外具有时间延迟和/或相移。子波可以在时域中被接收并且使用例如FFT变换成其时间谱。操作24在频域中的乘法产生表示在时域中与反射率迹线卷积的子波的时间迹线的时间谱。

在操作26，将逆DFT应用于时间迹线的时间谱；仅提取与每个边界相关联的特定行进时间的幅度值，即在操作21中发现的那些行进时间。这些幅度值被分配给相关边界的深度位置。这产生了深度域中的合成地震数据的迹线，而不需要插值。

通过在操作21处计算变化的反射率可以找到针对多个入射角的合成地震数据迹线，从而生成合成地震数据的角道集。如果需要，可以对初始储层模型中的多个表面位置重复该过程，从而生成合成地震数据集。根据本发明的实施例生成的合成地震数据的示例可以在图5中看到。这示出了合成地震数据体的两个交叉截面50和52。

可以将合成地震数据集与记录的地震数据集进行比较，以便评估初始储层模型的准确性并相应地更新它，如图1示为解释/可视化反演。然后，更新的储层模型可以通过方法200行进，以生成更新的合成数据集，其可以与第一合成数据集和记录的地震数据集两者进行比较。在这些循环上的迭代可以继续，直到使用户满意。

在图6中示意性地示出了用于执行图2的方法200的***600。该***包括数据源/存储设备60，其可以包括数据存储设备或计算机存储器等。数据源/存储设备60可以包含初始储层模型，记录的地震数据和/或合成地震数据。可以使来自数据源/存储设备60的数据可用于处理器62，诸如可编程通用计算机。处理器62被配置为执行实现方法200的计算机模块。这些计算机模块可以包括反射率模块64，用于在储层模型的边界处计算反射系数和行进时间；DFT模块65，用以对反射率迹线执行DFT并对时间迹线的时间谱执行逆DFT；子波模块66，用于将反射率迹线的时间谱与期望子波的时间谱相乘；以及建模模块67，用于在与储层模型的边界相关联的行进时间处提取幅度值，从而生成合成地震数据。这些模块可以包括其它功能。另外，可以使用其它模块，诸如反演合成地震数据的反演模块。***可以包括诸如用户界面69的界面组件。用户界面69可以用于显示数据和经处理的数据产品，以及允许用户在用于实现该方法的各方面的选项之间进行选择。作为示例而非限制，在处理器62上计算的储层模型和/或合成地震数据可以显示在用户界面69上，存储在数据存储设备或存储器60上，或者既显示又存储。

虽然在前述说明书中，已经关于本发明的某些优选实施例描述了本发明，并且为了说明的目的已经阐述了许多细节，但是对于本领域技术人员明显的是，本发明容易改变并且本文描述的某些其它细节可以显著变化而不脱离本发明的基本原理。此外，应当理解，本文的任何一个实施例中示出或描述的结构特征或方法步骤也可以用于其他实施例中。

Claims (9)

1.一种用于对地震数据进行建模的计算机实现的方法，所述方法包括：

a.在计算机处理器处接收感兴趣的地下体的初始地质模型，其中所述初始地质模型包含多个表面位置，每个表面位置与沿着深度轴的一系列单元相关联，其中每个单元包含一个或多个储层性质的值；

b.经由所述计算机处理器，计算所述一系列单元中的每个边界处的p依赖型反射系数；

c.经由所述计算机处理器，计算所述一系列单元中的每个边界处的垂直行进时间；

d.经由所述计算机处理器，使用与每个边界相关联的p依赖型反射系数和垂直行进时间，来计算所述一系列单元中的每个边界处的离散傅里叶变换(DFT)，以生成反射率的时间谱；

e.确定期望地震子波的时间谱；

f.通过将反射率的时间谱与期望地震子波的时间谱相乘来计算时间迹线的时间谱；

g.对所述时间迹线的时间谱执行逆离散傅立叶变换(DFT)；

h.提取每个边界处的垂直行进时间的幅度值；以及

i.通过将所述幅度值分配给每个边界的深度位置来生成具有所述深度轴的建模的地震数据集。

2.根据权利要求1所述的方法，其中沿所述深度轴的所述一系列单元具有不均匀的厚度。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括接收记录的地震数据集。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，从所述记录的地震数据集确定所述期望地震子波。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括通过比较所述建模的地震数据集和所述记录的地震数据集来确定更新的储层。

6.根据权利要求1所述的方法，其中针对多个入射角计算所述p依赖型反射系数。

7.一种用于对地震数据进行建模的***，所述***包括：

a.包含初始储层模型的数据源；

b.被配置为执行计算机模块的计算机处理器，所述计算机模块包括：

i.反射率模块，用于计算初始储层模型中每个边界处的p依赖型反射系数和垂直行进时间；

ii.离散傅里叶变换(DFT)模块，用于使用所述p依赖型反射系数和所述垂直行进时间来执行DFT并且用于执行逆DFT；

iii.子波模块，用于乘以时间谱；以及

iv.建模模块，用于在垂直行进时间处从逆DFT提取幅度，以生成合成地震数据；以及

c.用户界面。

8.根据权利要求7所述的***，其中所述数据源还包含记录的地震数据集，并且还包括用于通过比较所述合成地震数据和所述记录的地震数据集来更新所述初始储层模型的反演模块。

9.一种包括其上具有计算机可读代码的非暂时性计算机可读介质的制品，所述计算机可读代码被配置为实现用于对地震数据进行建模的方法，所述方法包括：

a.接收感兴趣的地下体的初始地质模型，其中所述初始地质模型包含多个表面位置，每个表面位置与沿着深度轴的一系列单元相关联，其中每个单元包含一个或多个储层性质的值；

b.计算所述一系列单元中的每个边界处的p依赖型反射系数；

c.计算所述一系列单元中的每个边界处的垂直行进时间；

d.使用与每个边界相关联的p依赖型反射系数和垂直行进时间，来计算所述一系列单元中的每个边界处的离散傅里叶变换(DFT)，以生成反射率的时间谱；

e.确定期望地震子波的时间谱；

f.通过将反射率的时间谱与期望地震子波的时间谱相乘来计算时间迹线的时间谱；

g.对所述时间迹线的时间谱执行逆离散傅立叶变换(DFT)；

h.提取每个边界处的垂直行进时间的幅度值；以及

i.通过将所述幅度值分配给每个边界的深度位置来生成具有所述深度轴的建模的地震数据集。