CN104007466A - 一种基于纵波振幅的无井约束叠前反演实现的储层与流体预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于纵波振幅的无井约束叠前反演实现的储层与流体预测方法。本发明采用叠前线性反演办法获得纵波数据，依靠纵波振幅结合先验信息建立新的伪井曲线重构方程以获得分辨率更高的各种伪井曲线，从而最终建立基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法获取高品质弹性参数。实际资料应用证实：提出的基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法可以获得分辨率更高的弹性参数。本发明的优势在于可直接应用于无井区域的实际勘探，并获得有利于井位部署的弹性参数。

Description

一种基于纵波振幅的无井约束叠前反演实现的储层与流体预测方法

技术领域

本发明属于石油勘探领域，尤其涉及一种适应于无井区域勘探的基于纵波振幅的无井约束叠前弹性参数反演实现的储层与流体预测方法。

背景技术

叠前反演可以同时获得纵波、横波、纵横波速度比、泊松比和拉梅常数等多种弹性参数，从而从弹性域对储层与流体进行更为精确的综合预测（Zhang etal.,2013）。其应用的理论基础主要都源于平面波入射和透射的理论——Knot-Zoeppritz方程。应用比较广泛的Aki&Richards纵波入射的反射系数公式为：

$R_{\mathrm{pp}}\left(\mathrm{\θ}\right)\≈\frac{1\mathrm{\Δ\ρ}}{2\mathrm{\ρ}}(1-\frac{{4\mathrm{\β}}^2}{{\mathrm{\α}}^2}{\sin }^2\mathrm{\θ})+\frac{1}{2{\cos }^2\mathrm{\θ}}\frac{\mathrm{\Δ\α}}{\mathrm{\α}}-\frac{{4\mathrm{\β}}^2}{{\mathrm{\α}}^2}\frac{\mathrm{\Δ\β}}{\mathrm{\β}}{\sin }^2\mathrm{\θ}---\left(1\right)$

其中，界面上下介质的纵横波速度和密度分别为α₁、α₂、β₁、β₂、ρ₁、ρ₂，θ₁，θ₂分别是反射角和透射角。Δα=α₂-α₁，Δβ=β₂-β₁，Δρ=ρ₂-ρ₁，α=（α₁+α₂）/2，β=（β₁+β₂）/2，θ=（θ₁+θ₂）/2，ρ=（ρ₁+ρ₂）/2。

上式也可重新整理为（Gidlow et al.,1992；Sun，1999）：

$R_{\mathrm{pp}}\left(\mathrm{\θ}\right)\≈\frac{1}{2}(1+{\tan }^2\mathrm{\θ})R_p-8\frac{{\mathrm{\β}}^2{\sin }^2\mathrm{\θ}}{{\mathrm{\α}}^2}{R}_s-(\frac{1}{2}{\tan }^2\mathrm{\θ}-2\frac{{\mathrm{\β}}^2}{{\mathrm{\α}}^2}{\sin }^2\mathrm{\θ})R_D---\left(2\right)$

其中， $R_p=\frac{1}{2}(\frac{\mathrm{\Δ\ρ}}{\mathrm{\ρ}}+\frac{\mathrm{\Δ\α}}{\mathrm{\α}}),R_s=\frac{1}{2}(\frac{\mathrm{\Δ\ρ}}{\mathrm{\ρ}}+\frac{\mathrm{\Δ\β}}{\mathrm{\β}}),R_D=\frac{\mathrm{\Δ\ρ}}{\mathrm{\ρ}}.$

叠前实际应用过程主要包括地震子波估算，初始模型建立，和基于公式（1）或（2）的叠前弹性参数反演。公式（1）或（2）的求解本身也是基于前期子波估算与初始模型建立的合理实现。对于实际勘探工区，常常利用井数据估算不同分角度叠加数据的地震子波，然后基于地质层位插值获得反演所需要的纵波速度、横波速度与密度初始模型，之后才可以进行弹性反演获得用于储层与流体预测的弹性参数。显然，对于勘探初期井资料稀少或者没有的地区，难于估算确定性地震子波，更没有反演所需的初始模型。

常规的无井约束反演方法首先设计一些伪井，令伪井处地震处理的层速度直接为纵波速度，利用纵波与横波、纵波与密度等经验公式获得横波与密度数据，从而实现叠前反演。但是，这种方法不能估算准确的地震子波，建立的模型精度也不够，导致最终反演的结果分辨率极低，难于满足储层与流体预测的需要。

发明内容

本发明提出一种基于地震振幅的无井约束反演实现的储层与流体预测方法，该方法能够用于无井区域的弹性参数反演。通过本发明提供的方法，能够实现无井区域的叠前弹性参数求取，同时克服传统无井反演方法精度极低的缺陷，获得适合于储层与流体预测的弹性参数。

本发明实现上述目的的具体实施方案如下：

步骤1：对地震资料进行保幅处理，抽取高分辨率、高信噪比，高保真的共反射点（CRP，common reflection point）道集；

步骤2：基于高分辨率、高信噪比，高保真CRP道集选用优质部分获得分角度叠加数据体；

步骤3：令纵横波速度比为2，基于线性反演方法反演获得纯纵波数据，确定其数值范围；

步骤4：基于临区测井资料或统计信息确定纵波阻抗数值范围与弹性参数关系；

步骤5：基于地震处理层速度，采用转换方法获得新的伪井曲线；

步骤6：利用获得的伪井资料进行叠前弹性反演，获得弹性参数；

步骤7：基于反演获得的弹性参数进行储层或流体的综合预测，并进行地质意义分析。

本发明与已有技术相比产生的有益效果是：

本发明采用叠前线性反演办法获得品质更高的纵波数据，依靠纵波振幅结合先验信息建立新的伪井曲线重构方程以获得分辨率更高的各种伪井曲线，从而最终建立基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法获取高品质弹性参数。实际资料应用证实：提出的基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法可以获得分辨率更高的弹性参数。本发明的优势在于可直接应用于无井区域的实际勘探，并获得有利于井位部署的弹性参数。克服了传统无井约束叠前反演方法分辨率极低的缺点，提高了无井勘探区域叠前弹性参数的反演精度。

附图说明

图1是实际工区全叠加资料及其频谱图。

图2是图1测线对应的地震层速度示意图。

图3是传统无井约束反演方法井震标定及估算的地震子波示意图。

图4是传统无井约束反演方法获得的纵波阻抗（a）和λ/μ（b）结果示意图。

图5是基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法的流程图。

图6是基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法获得的纵波数据及其频谱图。

图7是基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法井震标定及估算的地震子波示意图。

图8是基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法获得的获得的纵波阻抗（a）和λ/μ（b）结果示意图。

具体实施方式

以下结合实例与附图说明本发明具体实施方式。

图1为实际测试工区叠加资料及其频谱，可以看出：图上两套箭头分别指向两套潜在储层。其中，生物礁储层主要分布在梅山组（顶T40，底T50），如图上黄色向下箭头所示。另外，三亚组和陵水组可能有砂体分布，如图上右侧向上绿色箭头所示。全叠加地震资料主频约为34Hz。

图2为图1测线对应的地震层速度，其在宏观上表征了沉积构造的大致分布形态。

图3是利用传统无井约束反演方法井震标定的结果及估算的地震子波。可以看出：依据层速度资料获得的纵波阻抗频率很低，因而子波能量很大；而合成记录上的波峰和波谷多是因为层速度资料提高采样的细微抖动产生，不能代表真实的地下反射系数，因而合成记录与原始数据吻合度很差，据此进行反演势必产生误差且降低分辨率。

图4是传统无井约束反演方法获得的纵波阻抗（a）和λ/μ（b）对比。可以看出：传统直接从地震层速度出发建立伪井的无井约束反演方法反演的纵波阻抗分辨率极低，刻画储层的精细程度远低于地震数据；虽然λ/μ结果由于消除了低频模型对纵横波阻抗的影响分辨率相对较好，但仍然无法利用多种反演属性进行交汇分析，发挥不了叠前反演用于储层和流体预测的优势。

图5为基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法的流程图：

步骤1：对地震资料进行保幅处理，抽取高分辨率、高信噪比，高保真共反射点（CRP，common reflection point）道集；其中所述的高分辨率、高信噪比，高保真是针对保幅处理后的数据相对的高分辨率、高信噪比，高保真；

步骤2：基于高分辨率、高信噪比，高保真CRP道集选用优质部分获得分角度叠加数据体；

步骤3：令纵横波速度比为2，基于本发明提出的线性反演方法反演获得纯纵波数据，确定其数值范围；

步骤4：基于临区测井资料或统计信息确定纵波阻抗数值范围与弹性参数关系；

步骤5：基于地震处理层速度，采用本发明提出的转换方法获得新的伪井曲线；

步骤6：利用获得的伪井资料进行叠前弹性反演，获得弹性参数；

步骤7：基于反演获得的弹性参数进行储层或流体的综合预测，并进行地质意义分析。

所述的步骤3-5中采用线性混合的办法获得了品质更高的纵波数据，基于纵波振幅结合已知信息建立了高精度伪井曲线重构公式从而获得了分辨能力更高的伪井曲线用于叠前反演。

本发明所提供的一种基于纵波振幅的无井约束叠前反演实现的储层与流体方法求取无井区域弹性参数的基本原理如下：

该方法原理上首先将叠前CRP道集S(θ)直接视为R_pp(θ)，建立新的纯纵波数据计算公式：

$S_{\mathrm{pp}}\left(\mathrm{\θ}\right)\≈\frac{1}{2}(1+{\tan }^2\mathrm{\θ})S_p-8\frac{{\mathrm{\β}}^2{\sin }^2\mathrm{\θ}}{{\mathrm{\α}}^2}{S}_s-(\frac{1}{2}{\tan }^2\mathrm{\θ}-2\frac{{\mathrm{\β}}^2}{{\mathrm{\α}}^2}{\sin }^2\mathrm{\θ})S_D---\left(3\right)$

其中，S_pp(θ)为叠前地震道集，S_p=R_p*W_t，S_s=R_p*W_t，S_D=R_D*W_t分别为纯纵波数据，横波数据和密度数据。W_t为地震子波，R_D=Δρ/ρ。虽然叠前反演的质量取决于前期地震资料的品质，但是反演本身并不能改变资料品质对反演结果的影响，所以将叠前的道集S(θ)直接视为R_pp(θ)建立公式没有产生人为误差。

然后令β/α为0.5，求解（3）获得初始的纵波S_p数据，获得的纵波数据去除了AVO（Amplitude versus offset）效应的影响，更加准确。统计其数值分布范围[A,B]。

基于临区测井资料或统计信息确定纵波阻抗数值范围[C,D]，获得纵波与横波速度之间的经验关系：β=aα+b；获得纵波速度与密度之间的经验关系：ρ=cα^d。

选取研究区的有利点作为伪井位置，提取该位置处的地震处理层速度，按照前面的经验关系获得纵波阻抗曲线PI₀。

高分辨率、高信噪比，高保真的地震资料是叠加于高斯背景之上的反射系数序列，因而地震振幅的变化直接对应了反射系数及岩性数值的变化，因而振幅的变化可以归一化至岩性变化。假设某一反射点处的纵波振幅为x，依据下式转换获得新的、分辨率更高的纵波阻抗曲线PI：

$\mathrm{PI}=\frac{(D-C)x}{B-A}+{\mathrm{PI}}_0---\left(4\right)$

此刻重构获得的伪井曲线具有与地震数据一致的分辨率，远远高于初始的层速度模型。依据获得的纵波阻抗曲线，同样可以获得横波与密度曲线。

最后基于重构获得的各种曲线进行叠前弹性反演，获得全区的纵横波阻抗，密度等弹性参数用作储层与流体预测。

图6是图1测线处基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法获得的纵波数据及其频谱。可以看出：通过AVO效应的去除，纵波资料的反射特征更加清晰，地层接触关系更加显著，资料主频增加到39Hz，显然更加准确地描述了地下介质的分布情况。

图7是基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法井震标定及估算的地震子波。可见井震吻合度非常高，地震子波主频反映了地震数据的真实情况，且能量合理。

图8是基于纵波振幅的无井约束叠前反演方法获得的获得的纵波阻抗（a）和λ/μ（b）对比。可以看出，本发明获得的纵波阻抗、λ/μ等结果分辨率更高，对储层的刻画更加精细，分辨能力与纵波数据相当。

Claims (4)

1.一种基于纵波振幅的无井约束叠前反演实现的储层与流体预测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：对地震资料进行保幅处理，抽取高分辨率、高信噪比，高保真的共反射点CRP道集；

步骤2：基于高分辨率、高信噪比，高保真的CRP道集获得分角度叠加数据体；

步骤3：令纵横波速度比为2，基于线性反演方法反演获得纯纵波数据，确定其数值范围；

步骤4：基于临区测井资料或统计信息确定纵波阻抗数值范围与弹性参数关系；

步骤5：基于地震处理层速度，采用转换方法获得新的伪井曲线；

步骤6：利用获得的伪井资料进行叠前弹性反演，获得弹性参数；

步骤7：基于反演获得的弹性参数进行储层或流体的综合预测，并进行地质意义分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于纵波振幅的无井约束叠前反演实现的储层与流体预测方法，其特征在于，所述的步骤3-5中采用线性混合的办法获得了高分辨率、高信噪比，高保真纵波数据，基于纵波振幅结合已知信息建立了高精度伪井曲线重构公式从而获得了高分辨率的伪井曲线用于叠前反演。

3.根据权利要求1所述的一种基于纵波振幅的无井约束叠前反演实现的储层与流体预测方法，其特征在于，步骤3中所述的线性反演方法计算公式是：

$S_{\mathrm{pp}}\left(\mathrm{\θ}\right)\≈\frac{1}{2}(1+{\tan }^2\mathrm{\θ})S_p-8\frac{{\mathrm{\β}}^2{\sin }^2\mathrm{\θ}}{{\mathrm{\α}}^2}{S}_s-(\frac{1}{2}{\tan }^2\mathrm{\θ}-2\frac{{\mathrm{\β}}^2}{{\mathrm{\α}}^2}{\sin }^2\mathrm{\θ})S_D.$

4.根据权利要求1所述的一种基于纵波振幅的无井约束叠前反演实现的储层与流体预测方法，其特征在于，步骤5中所述的转换方法计算公式是：

$\mathrm{PI}=\frac{(D-C)x}{B-A}+{\mathrm{PI}}_0.$