CN103245972B - 一种在二维空间内确定复杂地质构造的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是石油天然气勘探中根据地震数据和地层地质资料在二维空间中确定复杂地层构造的方法，首先对地震数据处理获得叠后地震数据体，确定目的层的横向分布和贯穿目的层的断层分布，进而确定断层形态和断层与地层的接触位置，对层位数据进行拟合插值，然后追踪连接点、无向边，建立地质模型无向图，按深度优先搜索算法对无向图进行遍历形成搜索树，最终得到拓扑结构，追踪遍历获得反演结果。本发明能够正确描述正断层、逆断层等地质构造特征和盐丘、透镜体等特殊地质体，以及经过挤压、拉张、切割等地质运动后的实际地质结构，准确识别复杂构造油气藏。

Description

一种在二维空间内确定复杂地质构造的方法

技术领域

本发明属于石油天然气勘探与开发技术领域，是根据地震数据和地层地质资料在二维空间中确定复杂地层构造的方法。

背景技术

在勘探条件日趋复杂的背景下，对复杂构造油气藏进行勘探已经成为储层预测的难点之一。利用地震信息快速、正确表达诸如正断层、逆断层等地层构造变化，以及盐丘、透镜体等复杂的构造体，可确定地下储层构造形态，提高油气藏预测精度。

传统确定地层构造的方法是延续地震勘探的基本假设，把地下构造简化为层状介质，在得到目的层的横向分布情况后，不考虑断层、礁体等影响层位横向展布的地质情况，用层状结构来描述地质构造特征。对于构造简单的目的层，这种方法描述直观、简单。对于逆断层的情况，层状结构的解决方法是构造虚界面。对于出现盐丘、透镜体等更复杂的地质情况，划分界面就会更繁琐，很难清楚确定地质构造，影响目的层的构造描述精度。

发明内容

本发明目的是提供一种可准确描述正断层、逆断层、盐丘、透镜体等地质体在二维空间内确定复杂地质构造的方法。

本发明通过以下步骤实现：

1)采集工区地震数据，对叠前地震数据进行处理，获得叠后地震数据体；

步骤1)所述的处理包括地表一致性振幅处理和地表一致性反褶积处理，速度分析、动校正和剩余静校正、剩余振幅补偿，叠加和偏移处理，形成叠后地震数据体。

2)依据反射波的反射特征和已知的地质构造，在叠后地震数据中确定目的层的横向分布和贯穿目的层的断层分布，确定断层形态和断层与地层的接触位置；

3)利用目的层横向分布和断层分布以及断层形态和断层与地层的接触位置对层位数据进行拟合插值；

步骤3)所述的拟合插值采用三次样条法进行。

4)确定所有层位和断层的连接关系；

步骤4)中所述的层位和断层连接关系是指位置、断距、连接点的形态以及层位间的尖灭。

5)根据连接关系追踪连接点、无向边，建立地质模型无向图，按深度优先搜索算法对无向图进行遍历形成的搜索树，得到拓扑结构；

6)按照以下公式计算每个连接点的low值和dfn值：

dfn(i)＝dis(DFS(i))(1)

low(i)＝min{dfn(i)，min{low(w)|w是i的子节点}，min{dfn(w)|(i，w)是一条后向边}}(2)

式中：Low是从连接点出发，经过一条其后代组成的路径和后向边，所能到达的最小深度顶点的距离；dfn是深度优先搜索(DFS)过程中到达连接点的距离；i是连接点；w是i的子节点；

7)在整个模型中依次遍历所有的连接点，对于任意两个连接点u和v，如存在无向边，计算割点和桥边low(u)和dfn(v)：

如果low(u)≥dfn(v)，则v为割点，把v压入割点栈；如果low(u)＜dfn(v)，则w(u，v)为桥边，把w压入桥边栈；

式中：无向边为w(u，v)，dfn(v)是深度优先搜索过程中到达v点的距离，low(u)是到达的最小深度顶点的距离；

8)对于DFS树的一条树枝，把首点u到尾点v的路径上所有顶点压入顶点栈；若尾点v是割点，则把顶点栈中从栈顶到尾点v的一系列元素弹出，这些点与尾点v形成一个闭合块；若首点u、尾点v构成一条桥边，则桥边从块中剪裁掉；

9)遍历深度优先搜索树的所有树枝，重复步骤8)追踪模型所有的块，直至完成二维空间内所有构造变化和特殊地质体的确定；

10)在反演中利用步骤(9)得到的二维空间中的构造形态对反演算法进行约束，得到反演结果。

本发明可以正确有效地利用叠后地震数据及其构造解释结果，通过连接点-无向边-闭合块的追踪方法，自动完成对复杂构造的二维空间描述，准确描述正断层、逆断层、盐丘、透镜体等地质体，为地震数据采集、地球物理正演、反演等应用提供目的层的准确构造形态，提高储层预测精度。

本发明能够正确描述正断层、逆断层等地质构造特征和盐丘、透镜体等特殊地质体，以及经过挤压、拉张、切割等地质运动后的实际地质结构，在地球物理正演、反演中进行构造约束，准确识别复杂构造油气藏。

本发明所述的在二维空间描述复杂地质体的方法，其优势主要表现为：

(1)在导入解释成果时，如果解释数据无法和地震网格数据相符，可以对数据进行三次样条的插值，得到符合地震网格数据分布特征的解释数据。该插值方法具有高阶的连续性，可以保证插值后的层位数据的真实度。

(2)把拓扑学和图论的相关概念和方法应用到地质构造描述中，可正确处理正断层、逆断层对地层的切割作用，还可描述盐丘、透镜体等复杂地质体。

(3)能够在二维空间里准确描述复杂构造的变化特点，为之后的地球物理正演和反演等应用提供准确的构造信息，提高地震反演结果的准确度。

附图说明

图1块追踪示意图；

图2解释的层位和断层数据；

图3追踪出的完整地质构造；

图4利用准确地质构造进行反演得到的结果。

具体实施方式

本发明利用拓扑学理论，考虑断层、特殊地质体对地层分布的切割、冲断的影响，在二维空间内可较精确的描述地层的分布，以及地层与断层、地层与特殊地质体之间的接触关系，为地震勘探提供精确的目的层构造形态。

本发明的具体实施方式为：

1)采集工区地震数据，对叠前地震数据进行处理，获得叠后地震数据体；

步骤1)所述的处理包括地表一致性振幅处理和地表一致性反褶积处理，速度分析、动校正和剩余静校正、剩余振幅补偿，叠加和偏移处理，形成叠后地震数体。

2)依据反射波的反射特征和已知的地质构造，在叠后地震数据中确定目的层的横向分布和贯穿目的层的断层分布，确定断层形态和断层与地层的接触位置；

步骤2)使用一些构造解释工具，来确定地层和断层形态，如图2所示。

3)利用目的层横向分布和断层分布以及断层形态和断层与地层的接触位置对层位数据进行拟合；

步骤3)所述的拟合过程如下：如果层位是按照地震数据的CMP号连续读取的，则进行下一步；如果是跳跃的，则使用3次样条算法进行插值。保证每个CMP点都有层位数据。

4)确定所有层位和断层的连接关系；

步骤4)中所述的层位和断层连接关系是指位置、断距、连接点的形态以及层位间的尖灭。

5)根据连接关系追踪连接点、无向边，建立地质模型无向图，按深度优先搜索算法对无向图进行遍历形成的搜索树，得到拓扑结构；

步骤5)中追踪连接点、无向边的过程如图1所示，根据步骤4)中得到的层位断层关系进行追踪，最终得到层位断层中的所有连接点和无向边。

步骤5)中所述的深度优先搜索算法是图论中的经典算法，算法原理是沿着树的深度遍历树的节点，尽可能深的搜索树的分支。当节点v的所有边都已被探寻过，搜索将回溯到发现节点v的那条边的起始节点。这一过程一直进行到源节点可能达到的所有节点都被发现为止，如果还存在未被发现的节点，则选择其中一个作为源节点并重复以上过程，整个过程反复进行直到所有节点都被访问为止。

6)按照以下公式计算每个连接点的low值和dfn值：

dfn(i)＝dis(DFS(i))(1)

low(i)＝min{dfn(i)，min{low(w)|w是i的子节点}，min{dfn(w)|(i，w)是一条后向边}}(2)

式中：low是从连接点出发，经过一条其后代组成的路径和后向边，所能到达的最小深度顶点的距离；dfn是深度优先搜索(DFS)过程中到达连接点的距离；i是连接点；w是i的子节点。

7)在整个模型中依次遍历所有的连接点，对于任意两个连接点u和v，如存在无向边，计算割点和桥边low(u)和dfn(v)：

如果low(u)≥dfn(v)，则v为割点，把v压入割点栈；如果low(u)＜dfn(v)，则w(u，v)为桥边，把w压入桥边栈；

式中：无向边为w(u，v)，dfn(v)是深度优先搜索过程中到达v点的距离，low(u)是到达的最小深度顶点的距离。

8)对于DFS树的一条树枝，把首点u到尾点v的路径上所有顶点压入顶点栈；若尾点v是割点，则把顶点栈中从栈顶到尾点v的一系列元素弹出，这些点与尾点v形成一个闭合块；若首点u、尾点v构成一条桥边，则桥边从块中剪裁掉。

9)遍历深度优先搜索树的所有树枝，重复步骤8)追踪模型所有的块，直至完成二维空间内所有构造变化和特殊地质体的确定。如图3所示，根据复杂的层位断层结构，进行块追踪，最终得到了块模型。

10)在反演中利用步骤(9)得到的二维空间中的构造形态对反演算法进行约束，得到反演结果。如图4所示，使用了复杂断层的块模型约束反演，使得反演得到的目的层的构造形态更为清晰合理，储层描述更为准确。

Claims (2)

1.一种在二维空间内确定复杂地质构造的方法，特点是通过以下步骤实现：

1)采集工区地震数据，对叠前地震数据进行处理，获得叠后地震数据体；

2)依据反射波的反射特征和已知的地质构造，在叠后地震数据体中确定目的层的横向分布和贯穿目的层的断层分布，确定断层形态和断层与地层的接触位置；

3)利用目的层的横向分布和贯穿目的层的断层分布以及断层形态和断层与地层的接触位置对层位数据进行拟合插值；

4)确定所有层位和断层的连接关系；

5)根据连接关系追踪连接点、无向边，建立地质模型无向图，按深度优先搜索算法对地质模型无向图进行遍历形成的搜索树，得到拓扑结构；

6)按照以下公式计算每个连接点的low值和dfn值：

dfn(i)＝dis(DFS(i))(1)

low(i)＝min{dfn(i),min{low(w)|w是i的子节点},min{dfn(w)|(i,w)是一条后向边}}(2)

式中：low是从连接点出发，经过一条其后代组成的路径和后向边，所能到达的最小深度顶点的距离；dfn是深度优先搜索DFS过程中到达连接点的距离，dis是求取深度优先搜索DFS过程中到达连接点的距离的函数；i是连接点；w是i的子节点；

7)在整个地质模型中依次遍历所有的连接点，对于任意两个连接点u和v，如存在无向边，计算割点和桥边：

如果low(u)≥dfn(v)，则v为割点，把v压入割点栈；如果low(u)<dfn(v)，则x(u,v)为桥边，把x(u,v)压入桥边栈；

式中：x(u,v)为无向边，dfn(v)是深度优先搜索过程中到达v点的距离，low(u)是从连接点u出发，经过一条其后代组成的路径和后向边，到达最小深度顶点的距离；

8)对于深度优先搜索DFS树的一条树枝，把首点到尾点的路径上所有顶点压入顶点栈；若尾点是割点，则把顶点栈中从栈顶到尾点的一系列元素弹出，这些元素与尾点形成一个闭合块；若首点、尾点构成一条桥边，则桥边从闭合块中剪裁掉；

9)遍历深度优先搜索DFS树的所有树枝，重复步骤8)追踪地质模型所有的闭合块，直至完成二维空间内所有构造变化和特殊地质体的确定；

10)在反演中利用步骤9)得到的二维空间中的构造形态对反演算法进行约束，得到反演结果；

步骤3)所述的拟合插值采用三次样条法进行；

步骤4)中所述的层位和断层连接关系是指位置、断距、连接点的形态以及层位间的尖灭。

2.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤1)的处埋包括地表一致性振幅处埋和地表一致性反褶积处理，速度分析、动校正和剩余静校正、剩余振幅补偿，叠加和偏移处理，形成叠后地震数据体。