CN104749619A - 基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法，包括步骤1，叠前共中心点道集数据CMP经过预处理后，由弹性阻抗反演方法得到各个方位的角度弹性阻抗；以及步骤2，各个方位杨氏模量的提取和拟合，进行地层各向异性优势方向的预测。该方法结合方位地震数据和测井资料反演各个方位的杨氏模量，并将方位杨氏模量进行椭圆拟合。其中，椭圆率可以指示地层各向异性大小，椭圆长轴方向可以指示地层各向异性优势发育方向，且各向异性优势发育方向与裂缝地层走向一致。本发明提出的方位杨氏模量椭圆拟合识别地层各向异性技术不仅能够准确地预测地层各向异性大小，也能解决地层各向异性优势发育方向90度误差问题。

Description

基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法

技术领域

本发明涉及地质勘探地震数据资料处理方法领域，特别是涉及到一种基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法。

背景技术

通过理论研究和勘探实践，已证实地球介质各向异性的普遍存在，其弹性特征随方向变化而变化，致使地震波在其中传播时：传播速度、偏振方向和振幅衰减具有方向性；体波间的相互耦合、横波分裂等。为此，地震各向异性研究已经成为地震学研究领域中的前沿课题之一，也是地震学理论与应用研究所面临的一种挑战，它使地震学理论向实际地球介质波动理论的研究迈进了一步。开展地震各向异性研究对认知地球介质结构、勘探开发复杂油气藏和预报地质灾害等方面均具有理论意义和实用价值，是认知地球介质历史发展的必然。地震波各向异性的研究在地震勘探、地震预报、地球动力学等方面都具有重要的理论意义和应用前景，因为通过对地震波在各向异性介质中的传播现象进行观测，对传播规律和机理进行研究，认识到地壳上部大多数岩石都表现出各向异性特征。到目前为止，工业界的地震资料处理和解释技术基本上是基于各向同性介质中的地震波传播理论，既然各向异性是普遍存在的，就要开展地震各向异性的研究。

利用叠后地震信息可以进行地层各向异性预测，其中的关键技术包括倾角扫描技术、谱分解技术、相干体技术等，这类技术只能定性地识别地层各向异性发育情况。由于地层各向异性的影响，横波会分裂成准SV波和SH波，通过检测这两种横波的差异可以半定量-定量的预测地层各向异性参数，但是现有的横波勘探方法非常昂贵并且转换横波处理手段欠成熟。因此可以选择成本相对比较低廉的叠前纵波方位各向异性信息预测地层各向异性，主要技术有方位地震数据余弦拟合、方位AVO梯度椭圆拟合和各向异性梯度反演等等，这些技术可以准确的预测地层各向异性大小，但是预测各向异性优势方向时却存在90度误差。

根据研究，近垂直定向分布的裂缝地层表现为方位各向异性，各向异性优势方向与裂缝地层走向一致，其中裂缝地层走向和裂缝地层倾向的杨氏模量差异最大并且裂缝地层走向杨氏模量大于裂缝地层倾向杨氏模量。因此系统地研究地层各向异性参数与方位杨氏模量之间的关系，最大限度地提高方位杨氏模量反演精度并使之能够大规模地应用于地层各向异性优势方向预测，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适用于砂岩、泥页岩、碳酸盐岩等各类具有各向异性特征储层的基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法，包括：

步骤1，叠前共中心点道集数据CMP经过预处理后，由弹性阻抗反演方法得到各个方位的角度弹性阻抗；以及

步骤2，各个方位杨氏模量的提取和拟合，进行地层各向异性优势方向的预测。

上述方案包括：

在步骤1中，将叠前共中心点道集数据CMP转化为多个方位的叠前共反射点数据CRP，并提取部分角度叠加数据；结合部分角度叠加数据和弹性阻抗反演方法得到各个方位的角度弹性阻抗；在步骤2中，结合角度弹性阻抗和弹性参数提取方法获得各个方位杨氏模量；利用稳定椭圆拟合方法拟合方位杨氏模量，得到椭圆率和椭圆长轴数据体，进行地层各向异性优势方向的预测。

上述方案的优化方案是：

（1）将由叠前地震处理得到的叠前共中心点道集数据CMP通过部分方位角度叠加转化为至少5个方位的叠前共反射点数据CRP，再根据不同方位叠前CRP道集通过部分角度叠加提取3个部分角度叠加数据；

（2）采用处理得到的所有部分角度叠加数据，利用弹性阻抗反演方法得到各个方位的角度弹性阻抗；

（3）利用弹性阻抗反演得到的所有角度弹性阻抗，利用弹性阻抗和杨氏模量之间的关系以获得各个方位杨氏模量；

（4）利用稳定椭圆拟合方法拟合方位杨氏模量，得到椭圆率和椭圆长轴数据体；

（5）椭圆率指示地层各向异性大小，椭圆长轴方向指示地层各向异性优势方向。

上述方案进一步包括：步骤（2）中所述的利用弹性阻抗反演方法是利用部分角度叠加地震资料采用叠后反演算法实现的弹性阻抗反演估计方法。

步骤（4）中稳定椭圆拟合方法的椭圆是一种二次曲线，二次曲线还包括双曲线、抛物线和圆，它具有下式表示的一般形式

f(a,x)＝a₀x²+a₁xy+a₂y²+a₃x+a₄y+a₅＝ax

a＝(a₀ a₁ a₂ a₃ a₄ a₅)

x＝(x² xy y² x y 1)^T

式中：f(a,x)＝0表示二次曲线方程，f(a,x_i)表示点p_i＝(x_i,y_i)到二次曲线的距离，如果已知N个点的坐标，通过最小二乘拟合方法可以得到二次曲线方程的系数，进而实现椭圆拟合。

本发明的有益效果：

本发明克服了方位地震数据余弦拟合、方位AVO梯度椭圆拟合和各向异性梯度等方法在预测地层各向异性优势方向时90度不确定性问题，能够准确预测地层各向异性大小和各向异性优势方向等参数，实现了地层各向异性发育情况的定量化表征。

附图说明

图1为本发明的基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法的一具体实施例的流程图；

图2是方位杨氏模量椭圆率分布图；

图3是方位杨氏模量椭圆长轴方向分布图；

图4是基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测技术的实例效果分析图。

具体实施方式

下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测技术的流程图。

（1）将由叠前地震处理得到的叠前共中心点道集（CMP）数据通过部分方位角度叠加转化为至少5个方位的叠前共反射点（CRP）数据，再根据不同方位叠前CRP道集通过部分角度叠加提取3个部分角度叠加数据；

（2）采用处理得到的所有部分角度叠加数据，利用弹性阻抗反演技术得到各个方位的角度弹性阻抗，弹性阻抗反演技术是利用部分角度叠加地震资料采用叠后反演算法实现的弹性阻抗反演估计技术，具有计算效率高、稳定性好等优点；

（3）利用弹性阻抗反演得到的所有角度弹性阻抗，利用弹性阻抗和杨氏模量之间的关系可以获得各个方位杨氏模量；

（4）利用稳定椭圆拟合方法拟合方位杨氏模量，得到椭圆率和椭圆长轴数据体，如图2、3、4所示；

椭圆是一种二次曲线，二次曲线还包括双曲线、抛物线，圆等，它具有下式表示的一般形式。

f(a,x)＝a₀x²+a₁xy+a₂y²+a₃x+a₄y+a₅＝ax

a＝(a₀ a₁ a₂ a₃ a₄ a₅)

x＝(x² xy y² x y 1)^T

f(a,x)＝0表示二次曲线方程，f(a,x_i)表示点p_i＝(x_i,y_i)到二次曲线的距离。如果已知N个点的坐标，通过最小二乘拟合方法可以得到二次曲线方程的系数，进而实现椭圆拟合。

（5）椭圆率指示地层各向异性大小，椭圆长轴方向指示地层各向异性优势方向。

图2是方位杨氏模量椭圆率分布图，图中椭圆率高值代表可能的地层各向异性发育区；

图3是方位杨氏模量椭圆长轴方向分布图，图中黑色小棍长度表示方位杨氏模量椭圆率大小，方向表示方位杨氏模量椭圆长轴方向，即地层各向异性优势方向；

图4是基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测技术的实例效果分析图，左上为井旁方位杨氏模量椭圆率分布图，左下为井旁方位杨氏模量椭圆长轴方向玫瑰图，右图为某测井公司解释结果。表明该发明与实测数据解释结果相比，对地层各向异性优势方向的预测较为准确，实现了地层各向异性发育情况的定量化表征。

Claims (5)

1.基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法，其特征在于包括：

步骤1，叠前共中心点道集数据CMP经过预处理后，由弹性阻抗反演方法得到各个方位的角度弹性阻抗；以及

步骤2，各个方位杨氏模量的提取和拟合，进行地层各向异性优势方向的预测。

2.根据权利要求1所述的基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法，其特征在于，在步骤1中，将叠前共中心点道集数据CMP转化为多个方位的叠前共反射点数据CRP，并提取部分角度叠加数据；结合部分角度叠加数据和弹性阻抗反演方法得到各个方位的角度弹性阻抗；在步骤2中，结合角度弹性阻抗和弹性参数提取方法获得各个方位杨氏模量；利用稳定椭圆拟合方法拟合方位杨氏模量，得到椭圆率和椭圆长轴数据体，进行地层各向异性优势方向的预测。

3.根据权利要求1或2所述的基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法，其特征在于，

（1）将由叠前地震处理得到的叠前共中心点道集数据CMP通过部分方位角度叠加转化为至少5个方位的叠前共反射点数据CRP，再根据不同方位叠前CRP道集通过部分角度叠加提取3个部分角度叠加数据；

（2）采用处理得到的所有部分角度叠加数据，利用弹性阻抗反演方法得到各个方位的角度弹性阻抗；

（3）利用弹性阻抗反演得到的所有角度弹性阻抗，利用弹性阻抗和杨氏模量之间的关系以获得各个方位杨氏模量；

（4）利用稳定椭圆拟合方法拟合方位杨氏模量，得到椭圆率和椭圆长轴数据体；

（5）椭圆率指示地层各向异性大小，椭圆长轴方向指示地层各向异性优势方向。

4.根据权利要求3所述的基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法，其特征在于，步骤（2）中所述的利用弹性阻抗反演方法是利用部分角度叠加地震资料采用叠后反演算法实现的弹性阻抗反演估计方法。

5.根据权利要求4所述的基于方位杨氏模量的地层各向异性优势方向预测方法，其特征在于，步骤（4）中稳定椭圆拟合方法的椭圆是一种二次曲线，二次曲线还包括双曲线、抛物线和圆，它具有下式表示的一般形式

f(a,x)＝a₀x²+a₁xy+a₂y²+a₃x+a₄y+a₅＝ax

a＝(a₀ a₁ a₂ a₃ a₄ a₅)

x＝(x² xy y² x y 1)^T

式中：f(a,x)＝0表示二次曲线方程，f(a,x_i)表示点p_i＝(x_i,y_i)到二次曲线的距离，如果已知N个点的坐标，通过最小二乘拟合方法可以得到二次曲线方程的系数，进而实现椭圆拟合。