CN103399346A - 一种井震联合初始波阻抗建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井震联合初始波阻抗建模方法，属于地震油气勘探技术领域，包括如下步骤：从文件读入地震数据体、测井曲线以及层位数据；对地震数据体进行抽道操作，建立伪井道集；对抽取出的伪井道集逐道进行重采样和阈值处理；将反射系数序列进行反射界面与地震道中振幅点的匹配；在得到了匹配完成的伪井之后，通过加权来将每一道伪井外推进行逐道的建模；将模型进行平滑整理；将获得的每一道模型进行排列和显示，之后交由后续的反演流程进行反演处理。本发明通过调整抽道参数来获得不同精细程度的初始模型，这给了地质反演人员一个有效方便的接口去调整在整个剖面上分辨率，同时在反演效果和速度上进行一个主观的取舍。

Description

一种井震联合初始波阻抗建模方法

技术领域

本发明属于地震油气勘探技术领域，具体一种井震联合初始波阻抗建模方法，该方法用于多种地震阻抗反演流程。

背景技术

作为地震油气勘探中的重要步骤和环节，地震阻抗反演一直在油气勘探中扮演着不可或缺的角色。长期以来，人们通过地震反演手段来确定地层下的相关岩性。但由于反演过程是一个近似估计的过程，影响这个估计过程的结果的因素很多，主要包括有先验知识的优劣，反演算法的优劣等。任何一个环节获得的较差的结果都会使得反演结果与地震剖面匹配较差，反演结果与地质不吻合，储层预测困难。

反演算法的优劣主要体现在反演过程的收敛与否，这一问题造成的反演结果地震剖面的不吻合往往可以通过反演的合成记录剖面和地震剖面不匹配而轻易辨识。而由于先验知识较差而造成的反演结果质量较差则会由于多解性的存在而陷入其他的极小解。这种反演结果看似其合成地震记录与地震剖面吻合得较好，但是却无法反映真实的地质信息。所以，如何有效的利用好测井，地震等先验信息就是一个重要的问题。

一直以来，将这些地质先验信息应用于地震反演流程主要包括通过先验只是建立初始模型以及通过先验只是对求解过程进行约束两种方法。而其中对于解的优劣起关键作用的是初始模型的好坏：由于反演问题具有多解性与不适定的特点，同时又由于目前求解反演问题主要采用的是最优化算法。故而存在可能陷入其他极小点的问题。而通过先验知识的分析建立初始模型则提供了一种在我们所求取的最优解附近的初始解。这样可以利用最优化算法快速收敛至我们所需要的解。

所以，通过以上分析我们可以看到，一个优秀的建模方法对于解的正确性和有效性具有至关重要的指导意义。目前常用的初始模型建模方法主要利用了测井曲线信息进行插值外推过程，将测井曲线沿着层位在横向上进行外推，同时将测井曲线插值至相应道的目标层位的长度。由于地层在横向具有连续性，则这种横向的真实测井外推则是一个有效的建模依据。在插值方法上，常用的方法包括了：线性插值方法，样条插值方法以及克里金插值方法等。线性插值方法即是将两个目标点之间的未知点采用线性函数来进行插值。而样条插值则是在两个目标点之间构造一样条函数，通过对多项式系数方程进行求解来确定样条函数从而达到在两点之间确定未知点的目的。而克里金插值则是利用了数据的最优线性无偏估计来进行插值的方法。

总体来讲，这些方法都对初始模型的建立提出了一些合理有效的设想和假设。但是，这些方法均仅仅采用了测井以及基于地震数据提出的地质层位信息。并没有采用先验信息量最大的数据体──地震数据。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于如何提供一种井震联合初始波阻抗建模方法，其旨在解决现有的建模方法没有采用先验信息量最大的地震数据。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种井震联合初始波阻抗建模方法，其特征在于，该建模方法包括如下步骤：

步骤一、从文件读入地震数据体、测井曲线以及层位数据；

步骤二、对步骤一读入的地震数据体进行抽道操作，间隔整体道数的5%-10%抽取一道，得到一组新的地震道，在新的地震道上建立伪井道集；

步骤三、对步骤二抽取出的伪井道集逐道进行重采样和阈值处理，选择线性插值方法来进行测井数据的重采样，所述重采样的测井阻抗通过下式求取反射系数：

$r=\frac{I_{n+1}-I_n}{I_{n+1}+I_n}$

其中，r为反射系数点，I为测井曲线上的阻抗点，n为采样位置；并将反射系数进行稀疏化或平滑得到反射系数序列，稀疏公式为：

$r_n=\left\{\begin{array}{cc}0& r_n<\mathrm{Threshold}\\ r_n& r_n>\mathrm{Threshold}\end{array}\right.$

步骤四：将步骤三中得到的反射系数序列进行反射界面与地震道中振幅点的匹配；

步骤五：在得到了匹配完成的伪井之后，通过加权来将每一道伪井外推进行逐道的建模；所述加权为距离反比的加权，其公式为：

$Z_p=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{Z_i}{d_i^2}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{1}{d_i^2}}$

其中，Z_p为目标点的模型阻抗，Z_i为各个井上相应点的阻抗，d_i为目标点位置和各个井之间的距离，定义为：

xline为数据的CDP号；

步骤六：将步骤五所获得的模型进行平滑整理，所用的平滑方式为五点平滑的空域滤波器，即把N个数据看成一个队列，队列的长度固定为N，每进行一次新的采样，把新采样结果放入队尾，去掉排队首的一个数据，对于不同的数据加以相同的权，这样每进行一次滑动就可算得新的滤波值，则第n次采样经滤波后的输出为：

其中，N为滑动平均项数，这里设为5点滑动平均，X_n-i是未经滤波的第n-i次采样值；

步骤七：将获得的每一道模型进行排列和显示，之后交由后续的反演流程进行反演处理。

本发明提供的一种井震联合初始波阻抗建模方法，其特征在于，所述步骤二中伪井的数量是一个待选择的参数，最优为每隔100道取一道地震数据作为伪井。

本发明提供的一种井震联合初始波阻抗建模方法，其特征在于，所述步骤四中的匹配，其匹配方法如下：

①先对应搜索绝对值最大的峰谷值点，搜索到之后，进行反射界面的搬移，搬移过程中地震道和反射系数道被分成三段，对这三段继续进行搜索绝对值最大的峰谷值点的操作；当全部大的反射系数进行匹配之后，整个地震记录被分为若干段；

②对分成段的地震记录进行对应反射系数段上的插值处理得到分辨率较高的伪井模型；

③将进行了峰值匹配的伪井通过递推公式递推得到伪井的阻抗序列。

本发明的主要思路为：依据岩层区别较大的反射面在地震剖面上对应着较大的地震振幅的原理，通过调整测井上的反射系数的位置，以达到使得初始模型的每个反射面都可以尽量和地震记录上的峰值对齐，同时使得初始模型与真实结果在趋势上更加接近，为反演流程提供一个更加精确的指导。

本发明的有益效果表现在：

一、本发明所建立的初始模型比单纯插值外推方法更为真实与可信且有效提高了地震勘探油气识别的有效性；

二、本发明可以通过调整抽道参数来获得不同精细程度的初始模型，这给了地质反演人员一个有效方便的接口去调整在整个剖面上分辨率，同时在反演效果和速度上进行一个主观的取舍。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明作进一步的描述

一种井震联合初始波阻抗建模方法，该建模方法包括如下步骤：

步骤一：从地震文件中读入地震数据，测井曲线以及层位数据；

步骤二：对步骤一中读入的的地震数据进行抽道操作，获取伪井道集的位置信息。每隔总道数的5%抽取一道，得到大约20道新的地震数据形成伪井道集。伪井选择得多，则建立的初始模型在横向上更加精细；但是影响建模的速度。伪井选择得少，则计算速度加快，但建模精度会受到一定影响。伪井数据的建立应该是通过利用真实测井得到的反射系数的峰值与该道地震记录的峰值对齐；由此将地震数据分解为两段，将这两端进行插值重采样进行压缩或者拉伸。在此基础上进行递归操作，直到每一段中都不存在阈值以内的反射系数。

步骤三：对伪井道进行重采样和阈值处理。采用线性插值方法进行重采样，并通过重采样获取的数据求取反射系数

$r=\frac{I_{n+1}-I_n}{I_{n+1}+I_n}$

再利用阈值方法对球的的反射系数惊醒稀疏化

$r_n=\left\{\begin{array}{cc}0& r_n<\mathrm{Threshold}\\ r_n& r_n>\mathrm{Threshold}\end{array}\right.$

步骤四：将稀疏后的反射系数与地震道中的振幅点进行匹配；

步骤五：利用匹配后的伪井反射系数还原为伪井阻抗道集；

步骤六：将得到的伪井阻抗道集加权外推得到初始模型；

模型测试：

步骤一：建立理论反射系数模型，用于模拟真实测井的反射系数模型；

步骤二：选取一道非测井道数据。利用实现流程中的步骤二进行峰值匹配，利用本文模型可以很好把反射系数序列和真实的地震记录序列经行匹配；

步骤三：将测井数据的反射系数及其对应的记录和地震记录的道德数据进行对比。可以看出这两条曲线虽然在主峰值的大小和位置上相近，但在其他部分，尤其是前半段的目标时间点附近相差较远，无法真实还原地质信息

步骤四：利用本文模型进行了峰值匹配之后的伪井合成记录和真实地震记录的对比，峰值匹配之后测井的目标时间区域（0～第150采样点）的趋势与峰值都与真实的地震记录类似。这个结果证明了本发明的有效性；

步骤五：根据模拟测井数据，利用本文模型恢复出的各个不同偏移距的地震记录。建立的模型具有明显的三个反射面，其中一个为斜向的反射面。使用传统的外推插值方法建立的初始模型无法将这个反射面有效地反映出来；并作出了本文建立模型的初始模型。

步骤六：利用本文建立的模型处理实际地震剖面。选择每100道取一道伪井。所建立的初始模型已经在一定程度上反应出了地层中的变化情况。在红色测井上部附近的油层已经几乎可见。这为后续的反演流程提供了有效的指导和优化。

Claims (3)

1.一种井震联合初始波阻抗建模方法，其特征在于，该建模方法包括如下步骤： 

步骤一、从文件读入地震数据体、测井曲线以及层位数据； 

步骤二、对步骤一读入的地震数据体进行抽道操作，间隔整体道数的5%-10%抽取一道，得到一组新的地震道，在新的地震道上建立伪井道集； 

步骤三、对步骤二抽取出的伪井道集逐道进行重采样和阈值处理，选择线性插值方法来进行测井数据的重采样，所述重采样的测井阻抗通过下式求取反射系数： 

其中，r为反射系数点，I为测井曲线上的阻抗点，n为采样位置；并将反射系数进行稀疏化或平滑得到反射系数序列，稀疏公式为： 

步骤四：将步骤三中得到的反射系数序列进行反射界面与地震道中振幅点的匹配； 

步骤五：在得到了匹配完成的伪井之后，通过加权来将每一道伪井外推进行逐道的建模；所述加权为距离反比的加权，其公式为： 

其中，Z_p为目标点的模型阻抗，Z_i为各个井上相应点的阻抗，d_i为目标点位置和各个井之间的距离，定义为：

xline为数据的CDP 号。 

步骤六：将步骤五所获得的模型进行平滑整理，所用的平滑方式为五点平滑的空域滤波器，即把N个数据看成一个队列，队列的长度固定为N，每进行一次新的采样，把新采样结果放入队尾，去掉排队首的一个数据，对于不同的数据加以相同的权，这样每进行一次滑动就可算得新的滤波值，则第n次采样经滤波后的输出为： 

其中，N为滑动平均项数，这里设为5点滑动平均，X_n-i是未经滤波的第n-i次采样值； 

步骤七：将获得的每一道模型进行排列和显示，之后交由后续的反演流程进行反演处理。 

2.根据权利要求1所述的井震练习初始波阻抗建模方法，其特征在于，所述步骤二中伪井的数量是一个待选择的参数。

3.根据权利要求1所述的井震练习初始波阻抗建模方法，其特征在于，所述步骤四中的匹配，其匹配方法如下： 

①先对应搜索绝对值最大的峰谷值点，搜索到之后，进行反射界面的搬移，搬移过程中地震道和反射系数道被分成三段，对这三段继续进行搜索绝对值最大的峰谷值点的操作；当全部大的反射系数进行匹配之后，整个地震记录被分为若干段； 

②对分成段的地震记录进行对应反射系数段上的插值处理得到分辨率较高的伪井模型； 

③将进行了峰值匹配的伪井通过递推公式递推得到伪井的阻抗序列。