CN108957554A - 一种地球物理勘探中地震反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地球物理勘探中地震反演方法，获取地震工区内的测井数据，对每个地震层相应点的力和力矩数据进行采集和编辑；将每层地震数据进行层层解释，并将解释结果数据网格化，获得基于深度的地质框架模型；根据确定的地质框架模型，确定测井曲线，并对测井曲线的分形参数体进行分形随机插值，获得初始测井曲线；根据地震资料确定实际测井曲线，并根据比较结果，对初始测井曲线进行修正，根据修正后的曲线确定地震反演模型。本发明通过获取地震工区内的测井数据，对每个地震层相应点的力和力矩数据进行采集和编辑，引入力、力矩各个参量，结合具体的土质环境建立勘探模型，并通过对最终值的修正，确定最终的反演模型。

Description

一种地球物理勘探中地震反演方法

技术领域

本发明涉及地震反演技术领域，具体领域为一种地球物理勘探中地震反演方法。

背景技术

在石油天然气工业中，地震反演作为储层预测的核心技术，能够将测井纵向上的高分辨率优势和地震横向上的密集采样优势紧密结合起来，估算出地层横向上的岩性、物性等特征信息，目前已经被广泛应用于石油勘探开发的各个阶段。但是常规的时间域地震反演方法对于薄储层的识别能力较差，其测井曲线从深度域换算到时间域的过程中丢失了很多宝贵的高层信息，存在很大的局限性。

近年来，对于地震反演储层预测的最为常见的做法是基于褶积模型的深度域地震资料反演。该方法的首要问题是子波的获取，即通过时深转换将时间域子波转换为深度域子波，然后根据地震道褶积和反子波，消除子波的褶积效应，从而获得一个近似的地层反射系数系列，以便用于反演高分辨率的岩层型剖面。

测井约束地震反演技术在岩性识别和储层预测方面发挥了重要作用，通过将空间上采样密集的地震资料和垂向上高分辨率的测井资料联合起来，将界面反射型的地震资料反演出反映地层的波阻抗数据体，提高储层的识别精度，并能将储层的厚度变化情况更精细的刻画出来，尤其是对薄储层的识别方面，通过测井约束提高分辨率，能够识别常规地震不能识别的薄层。

目前的反演方法主要是基于振幅的反演方法，即认为地震振幅强弱的变化反映了储层的空间变化，并且大多都是基于模型的反演，模型的建立过程主要是在地震解释层位的约束下，测井属性的空间内差和外推，整个建模的过程，没有考虑地质体在横向上的变化情况，因此，虽然基于模型的反演方法能够提高对薄层的识别能力，但对储层的空间尖灭点识别会存在误差。

因此，现有技术中的地震反演方法依据模型以及波形识别进行反演，并未考虑其实际的物理因素及受力因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地球物理勘探中地震反演方法，以解决模型中未考虑应力因素的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括：

步骤a，获取地震工区内的测井数据，对每个地震层相应点的力和力矩数据进行采集和编辑；

步骤b，将每层地震数据进行层层解释，并将解释结果数据网格化，获得基于深度的地质框架模型；

步骤c，根据确定的地质框架模型，确定测井曲线，并对测井曲线的分形参数体进行分形随机插值，获得初始测井曲线；

步骤d，根据地震资料确定实际测井曲线，并根据比较结果，对初始测井曲线进行修正，根据修正后的曲线确定地震反演模型；

在上述步骤a中，每个地震层的若干采样点按照下述模型建立：其中一采样点建立模型为：

其中，为该地震层采样点的检测力和力矩零偏值，为采样点处自身的重力和重力矩，和为采样点处所受到的外力和外力矩，其中，力矩为采样点相对于地震层空洞的中心线的力矩；

设该地震层空洞的中心坐标系原点到采样点质心的矢量为则

式(1)在基于地震层空洞的中心的测量坐标系中的详细表达式为：

其中，为从世界坐标系到地震层空洞的中心坐标系的转换矩阵，由字节初始位置决定，x_c,y_c,z_c；

当采样点位于该地震层空洞的上表层时：

检测力与外力存在关系：

F₁表示上表层位置时的力检测值，m_load表示地质自身的实时重力，如沙砾、沙土自身重量，f_ext外力，F_0x,F_0y,F_0z表示该位置各个方向上的合力， T_0x,T_0y,T_0z表示该位置各个方向上的合力矩，x_c,y_c,z_c表示该位置处的坐标，能够唯一确定采样点的位置；

当采样点位于该地震层空洞的下表层时：

检测力与外力存在关系：

当采样点位于该地震层空洞的中间层时：

检测力与外力存在关系：

通过采集运动过程力检测测量数据，可同步得到要辨识的力检测零偏和自身负载重量参数：

通过上述公式(8)最终确定x_c,y_c,z_c位置处的坐标，能够唯一确定采样点所受力、力矩及对应采样点的位置。

进一步地，在上述步骤d中，按照对选择的每个点进行修正，按下述公式(10)进行修正；

i_m＝ρ×i₀ (10)

其中，i_m表示修正后的采样点的瞬时值，ρ表示修正系数，i₀表示采样点的瞬时值；修正系数ρ按下述公式(11)计算，

式中，ρ表示修正系数，i₀₁和i₀₂表示出现偏差时，偏差位置处的两个点的瞬时值，N表示采样次数，k表示采样序列。

进一步地，在上述步骤b中，对地震资料进行多套反射层位的解释和追踪，解释层位的质量检查和修改，并对层位进行全三维追踪解释，使层位解释成果比较精细，做到每道地震都有精细的层位解释成果。

进一步地，在上述步骤c中，计算单井的测井曲线模型分形参数，将每一个地震道的分形参数转换为测井曲线的分形参数体；分别计算单井的测井曲线深度域模型的分形参数的分形参数，通过归一化和比例加权等方法，将每一地震道地震分形参数标定为测井曲线的分形参数体，这样就得到了测井曲线每一地震道的分形参数，然后依据下列公式，计算出每一地震道的分形随机插值的随机分量funine：

其中，K是标定系数，H是反应层级域叠后地震数据细节和粗糙度的分维参数，σ是层级域叠后地震数据正态分布的方差，G是服从标准正态分布的 Gauss随机变量，ΔX是已知点和插值点之间的距离，a是插值点的一维坐标。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种地球物理勘探中地震反演方法，通过获取地震工区内的测井数据，对每个地震层相应点的力和力矩数据进行采集和编辑，引入力、力矩各个参量，结合具体的土质环境建立勘探模型，并通过对最终值的修正，确定最终的反演模型。

进一步地，本发明实施例的标定方法：辨识时间短，且只需采集力检测数据，通过采用检测力、力矩，受力位置，以及结合外力及不同土质的重力信息，确定模拟的基于勘探的地震受力模型。

本发明通过采用修正方式，通过经验值与实时值进行比较及修正，保证最终值的稳定性。

附图说明

图1为本发明的地球物理勘探中地震反演方法的逻辑流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明实施例提供一种地球物理勘探中地震反演方法，具体为：

步骤a，获取地震工区内的测井数据，对每个地震层相应点的力和力矩数据进行采集和编辑；

步骤b，将每层地震数据进行层层解释，并将解释结果数据网格化，获得基于深度的地质框架模型；

步骤c，根据确定的地质框架模型，确定测井曲线，并对测井曲线的分形参数体进行分形随机插值，获得初始测井曲线；

步骤d，根据地震资料确定实际测井曲线，并根据比较结果，对初始测井曲线进行修正，根据修正后的曲线确定地震反演模型。

在本实施例中，步骤a中，每个地震层的若干采样点按照下述模型建立：其中一采样点建立模型为：

其中，为该地震层采样点的检测力和力矩零偏值，为采样点处自身的重力和重力矩，和为采样点处所受到的外力和外力矩，其中，力矩为采样点相对于地震层空洞的中心线的力矩。

设该地震层空洞的中心坐标系原点到采样点质心的矢量为则

式(1)在基于地震层空洞的中心的测量坐标系中的详细表达式为：

其中，为从世界坐标系到地震层空洞的中心坐标系的转换矩阵，由字节初始位置决定，x_c,y_c,z_c。

当采样点位于该地震层空洞的上表层时：

检测力与外力存在关系：

F₁表示上表层位置时的力检测值，m_load表示地质自身的实时重力，如沙砾、沙土自身重量，f_ext外力，F_0x,F_0y,F_0z表示该位置各个方向上的合力，T_0x,T_0y,T_0z表示该位置各个方向上的合力矩，x_c,y_c,z_c表示该位置处的坐标，能够唯一确定采样点的位置。

当采样点位于该地震层空洞的下表层时：

检测力与外力存在关系：

当采样点位于该地震层空洞的中间层时：

检测力与外力存在关系：

通过采集运动过程力检测测量数据，可同步得到要辨识的力检测零偏和自身负载重量参数：

通过上述公式(8)最终确定x_c,y_c,z_c位置处的坐标，能够唯一确定采样点所受力、力矩及对应采样点的位置。

本发明实施例的标定方法：辨识时间短，且只需采集力检测数据，通过采用检测力、力矩，受力位置，以及结合外力及不同土质的重力信息，确定模拟的基于勘探的地震受力模型。

步骤b，将每层地震数据进行层层解释，并将解释结果数据网格化，获得基于深度的地质框架模型；对地震资料进行多套反射层位的解释和追踪，解释层位的质量检查和修改，并对层位进行全三维追踪解释，使层位解释成果比较精细，做到每道地震都有精细的层位解释成果，尤其对一些不整合面和标准反射层需要进行解释。

具体而言，在层位解释的基础上，结合钻井分层，对目的层段的测井曲线进行分析，将声波、密度、伽玛、孔隙度、电阻率及岩性等曲线类型进行综合分析，分析储层的电性、弹性和放射性特征，分析其岩性和含油气性，对研究目的层段的地质沉积特征进行分析，此不再赘述。

步骤c，根据确定的地质框架模型，确定测井曲线，并对测井曲线的分形参数体进行分形随机插值，获得初始测井曲线。

具体而言，计算单井的测井曲线模型分形参数，将每一个地震道的分形参数转换为测井曲线的分形参数体可以有多种实施方式。分别计算单井的测井曲线深度域模型的分形参数的分形参数，通过归一化和比例加权等方法，将每一地震道地震分形参数标定为测井曲线的分形参数体，这样就得到了测井曲线每一地震道的分形参数，然后依据下列公式，计算出每一地震道的分形随机插值的随机分量funine：

其中，K是标定系数，H是反应层级域叠后地震数据细节和粗糙度的分维参数，σ是层级域叠后地震数据正态分布的方差，G是服从标准正态分布的 Gauss随机变量，ΔX是已知点和插值点之间的距离，a是插值点的一维坐标。

其中，方差σ和分维参数H的求取有多种方式。例如，一个实施例中：在层级域叠后地震数据体或其衍生属性体上，纵向上将一维地震道数据转化为体数据，在地质框架模型约束范围内，依次以纵向上某点为中心，横向上以一定的距离为半径建立地震数据小立方体，即子体，并对子体数据进行归一化。

计算得到每个子体的分维参数和方差，这样就可以计算出每一个地震道地震数据分维参数和方差。同理可以计算出要反演的测井曲线分维参数和方差，进而计算出某一层段范围内测井曲线与井点上地震数据或其衍生属性体的分维参数比和方差比。

步骤d，根据地震资料确定实际测井曲线，并根据比较结果，对初始测井曲线进行修正，根据修正后的曲线确定地震反演模型。

具体而言，本实施例按照对选择的每个点进行修正，按下述公式(10) 进行修正；

i_m＝ρ×i₀ (10)

其中，i_m表示修正后的采样点的瞬时值，ρ表示修正系数，i₀表示采样点的瞬时值；修正系数ρ按下述公式(11)计算，

式中，ρ表示修正系数，i₀₁和i₀₂表示出现偏差时，偏差位置处的两个点的瞬时值，N表示采样次数，k表示采样序列。

该修正方式的使用，通过经验值与实时值进行比较及修正，保证最终值的稳定性。

具体实施时，

分别抽取全部反演井的每一口井作为验证井，对未被抽取的反演井进行深度域储层地震反演，将未被抽取的反演井的反演结果与验证井的测井曲线进行对比，计算出未被抽取的反演井的反演结果和验证井的测井曲线之间的反演误差。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种地球物理勘探中地震反演方法，其特征在于，包括：

步骤a，获取地震工区内的测井数据，对每个地震层相应点的力和力矩数据进行采集和编辑；

步骤b，将每层地震数据进行层层解释，并将解释结果数据网格化，获得基于深度的地质框架模型；

步骤c，根据确定的地质框架模型，确定测井曲线，并对测井曲线的分形参数体进行分形随机插值，获得初始测井曲线；

步骤d，根据地震资料确定实际测井曲线，并根据比较结果，对初始测井曲线进行修正，根据修正后的曲线确定地震反演模型；

在上述步骤a中，每个地震层的若干采样点按照下述模型建立：其中一采样点建立模型为：

其中，为该地震层采样点的检测力和力矩零偏值， 为采样点处自身的重力和重力矩，和为采样点处所受到的外力和外力矩，其中，力矩为采样点相对于地震层空洞的中心线的力矩；

设该地震层空洞的中心坐标系原点到采样点质心的矢量为则

式(1)在基于地震层空洞的中心的测量坐标系中的详细表达式为：

其中，为从世界坐标系到地震层空洞的中心坐标系的转换矩阵，由字节初始位置决定，x_c,y_c,z_c；

当采样点位于该地震层空洞的上表层时：

检测力与外力存在关系：

F₁表示上表层位置时的力检测值，m_load表示地质自身的实时重力，如沙砾、沙土自身重量，f_ext外力，F_0x,F_0y,F_0z表示该位置各个方向上的合力，T_0x,T_0y,T_0z表示该位置各个方向上的合力矩，x_c,y_c,z_c表示该位置处的坐标，能够唯一确定采样点的位置；

当采样点位于该地震层空洞的下表层时：

检测力与外力存在关系：

当采样点位于该地震层空洞的中间层时：

检测力与外力存在关系：

通过采集运动过程力检测测量数据，可同步得到要辨识的力检测零偏和自身负载重量参数：

通过上述公式(8)最终确定x_c,y_c,z_c位置处的坐标，能够唯一确定采样点所受力、力矩及对应采样点的位置。

2.根据权利要求1所述的地球物理勘探中地震反演方法，其特征在于，在上述步骤d中，按照对选择的每个点进行修正，按下述公式(10)进行修正；

i_m＝ρ×i₀ (10)

其中，i_m表示修正后的采样点的瞬时值，ρ表示修正系数，i₀表示采样点的瞬时值；修正系数ρ按下述公式(11)计算，

式中，ρ表示修正系数，i₀₁和i₀₂表示出现偏差时，偏差位置处的两个点的瞬时值，N表示采样次数，k表示采样序列。

3.根据权利要求1所述的地球物理勘探中地震反演方法，其特征在于，在上述步骤b中，对地震资料进行多套反射层位的解释和追踪，解释层位的质量检查和修改，并对层位进行全三维追踪解释，使层位解释成果比较精细，做到每道地震都有精细的层位解释成果。

4.根据权利要求1所述的地球物理勘探中地震反演方法，其特征在于，在上述步骤c中，计算单井的测井曲线模型分形参数，将每一个地震道的分形参数转换为测井曲线的分形参数体；分别计算单井的测井曲线深度域模型的分形参数的分形参数，通过归一化和比例加权等方法，将每一地震道地震分形参数标定为测井曲线的分形参数体，这样就得到了测井曲线每一地震道的分形参数，然后依据下列公式，计算出每一地震道的分形随机插值的随机分量funine：

其中，K是标定系数，H是反应层级域叠后地震数据细节和粗糙度的分维参数，σ是层级域叠后地震数据正态分布的方差，G是服从标准正态分布的Gauss随机变量，ΔX是已知点和插值点之间的距离，a是插值点的一维坐标。