CN104865598A - 一种精细岩溶古地貌恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精细岩溶古地貌恢复方法。该方法利用目的层的原始地震资料和测井资料进行谱反演，获得地震反射系数数据体；再根据测井资料标定测井处目的层的顶界和底界在反射系数数据体上的位置，以标定好的顶界和底界为种子点，自动地展开追踪，得出整个目的层的顶界和底界在反射系数数据体上的位置；然后将整个目的层的顶界和底界相减，得到目的层的残余厚度，最后利用残余厚度法恢复目的层岩溶古地貌。采用本发明提出的方法能够提高岩溶古地貌恢复精度，有利于提升岩溶储层的勘探经济效益。

Description

一种精细岩溶古地貌恢复方法

技术领域

本发明涉及油气田勘探技术领域，尤其涉及一种精细岩溶古地貌恢复方法。

背景技术

长期以来，在石油勘探技术领域中，古地貌恢复技术是岩溶储层常用的技术。利用恢复出来的古地貌，可以明确岩溶高地、岩溶斜坡区和岩溶洼地的分布，从而快速确定岩溶储层发育有利区。目前，国内外已经发展了多种岩溶古地貌恢复方法。例如印模法、残余厚度法、层序地层法、沉积学法等都是岩溶古地貌恢复中应用最为广泛的勘探技术。

上述方法在实际应用时，由于受到后期构造运动的影响，再加上残余白云岩厚度薄，横向变化较快，恢复岩溶古地貌结果的精度一般都不太理想。结合现有地质、地震及测井上的认识，普遍主要存在如下几个问题：

1)剥蚀面之上地层沉积不稳定，且受到构造运动影响，可能存在构造反转，因此在剥蚀面之上找不到一个全区沉积较稳定的标准层，这导致采用例如通过印模法恢复得到的岩溶古地貌结果的误差偏大；

2)残余白云岩厚度较薄，且横向变化较大，由于现有的地震资料分辨率较低，无法准确识别出残余白云岩的顶界和底界，从而只能选择残余白云岩之下某一层段作为基准面，这导致采用例如残余厚度法恢复得到的岩溶古地貌结果受到构造、压实等作用的影响，精度不高。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种精细岩溶古地貌恢复方法。

该方法包括以下步骤：

反演步骤、利用目的层的原始地震资料和测井资料进行谱反演，获得地震反射系数数据体；

追踪步骤、根据测井资料标定测井处目的层的顶界和底界在反射系数数据体上的位置，以标定好的顶界和底界为种子点展开追踪，确定整个目的层的顶界和底界在反射系数数据体上的位置；

恢复步骤、将整个目的层的顶界与底界相减得到目的层的残余厚度，利用残余厚度法恢复目的层岩溶古地貌。

进一步地，上述反演步骤包括以下小步骤：

将目的层的原始地震资料从时间域转换到频率域；

根据测井资料从目的层的原始地震资料中提取地震子波，将其从时间域转换到频率域；

基于频率域的地震资料和地震子波进行反射系数反演，获得地震反射系数数据体。

根据本发明的实施例，可以从频率域的地震资料优选中频段的地震数据，基于中频段的地震数据和地震子波进行反射系数反演，获得地震反射系数数据体。

根据本发明的实施例，可以利用稀疏脉冲进行反射系数反演，获得地震反射系数数据体。

根据本发明的实施例，可以采用傅里叶变换将原始地震资料从时间域转换到频率域。

根据本发明的实施例，可以采用短时傅里叶变换将地震子波从时间域转换到频率域。

进一步地，上述追踪步骤中，可以基于波形特征展开自动追踪，在给定的时窗范围内搜索与种子点波形结构特征相似的点，从而确定整个目的层的顶界和底界在反射系数数据体上的位置。

根据本发明的实施例，所述波形结构特征可以包括波峰、波谷、零交叉点。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

该方法利用谱反演提高地震资料分辨率，在其基础上选定种子点展开自动追踪，精确识别残余白云岩顶界和底界，最后利用残余厚度法恢复岩溶古地貌，提高了岩溶古地貌恢复精度，有利于提升岩溶储层的勘探经济效益。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中精细岩溶古地貌恢复方法的工作流程图；

图2A是本发明实施例中提供的原始地震剖面示意图；

图2B是本发明实施例中经谱反演获得的地震剖面示意图；

图3是本发明实施例中采用精细岩溶古地貌恢复方法恢复的岩溶古地貌的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细地描述。

图1是本发明实施例中地貌恢复方法的工作流程图。从图1可知，该方法主要包括反演、追踪和恢复三大步骤。

S100、反演步骤。该步骤主要是利用目的层的原始地震资料和测井资料开展谱反演，获得地震反射系数数据体。具体过程如下：

S101、目的层原始的时间域地震数据体为s(t)，其表达式为：

s(t)＝w(t)*r(t)+n(t)     (1)

对s(t)进行傅立叶变换，得到与之对应的频率域数据体S(f)，其表达式为：

$S\left(f\right)=W\left(f\right)\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{r}_k\exp (-i2\mathrm{\π}{t}_{k}f)+N\left(f\right)---\left(2\right)$

式中：r_k表示t_k时刻反射系数的大小，K为反射系数的个数。

S102、利用测井资料，结合原始地震数据体，提取地震子波w(t)，利用短时傅立叶变换，将w(t)转换到对应的频率域

S103、由于中频段地震数据的信噪比较高，因此优选中频段频谱S(f_m)(m＝1,2，……，M)进行反射系数反演。

假设估计的子波频谱且仅有一个常相位θ的误差，即

根据上述关系，将式(2)转化成下式：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_1\\ {\mathrm{\α}}_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{\α}}_m\\ {\mathrm{\β}}_1\\ {\mathrm{\β}}_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{\β}}_m\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}\cos (2\mathrm{\π}{t}_1{f}_1-\mathrm{\θ})& \cos (2\mathrm{\π}{t}_2{f}_1-\mathrm{\θ})& \·\·& \cos (2\mathrm{\π}{t}_K{f}_1-\mathrm{\θ})\\ \cos (2\mathrm{\π}{t}_1{f}_2-\mathrm{\θ})& \cos (2\mathrm{\π}{t}_2{f}_2-\mathrm{\θ})& \·\·\·& \cos (2\mathrm{\π}{t}_K{f}_2-\mathrm{\θ})\\ \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·\\ \cos (2\mathrm{\π}{t}_1{f}_M-\mathrm{\θ})& \cos (2\mathrm{\π}{t}_2{f}_M-\mathrm{\θ})& \·\·\·& \cos (2\mathrm{\π}{t}_K{f}_M-\mathrm{\θ})\\ \sin (2\mathrm{\π}{t}_1{f}_1-\mathrm{\θ})& \sin (2\mathrm{\π}{t}_2{f}_1-\mathrm{\θ})& \·\·\·& \sin (2\mathrm{\π}{t}_K{f}_1-\mathrm{\θ})\\ \sin (2\mathrm{\π}{t}_1{f}_2-\mathrm{\θ})& \sin (2\mathrm{\π}{t}_2{f}_2-\mathrm{\θ})& \·\·\·& \sin (2\mathrm{\π}{t}_K{f}_2-\mathrm{\θ})\\ \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·\\ \·& \·& \·& \·\\ \sin (2\mathrm{\π}{t}_1{f}_M-\mathrm{\θ})& \sin (2\mathrm{\π}{t}_2{f}_M-\mathrm{\θ})& \·\·\·& \sin (2\mathrm{\π}{t}_K{f}_M-\mathrm{\θ})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ r_K\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ξ}}_1\\ {\mathrm{\ξ}}_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{\ξ}}_M\\ {\mathrm{\φ}}_1\\ {\mathrm{\φ}}_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{\φ}}_M\end{array}\right]---\left(4\right)$

式中：

其中Re[…]和Im[…]分别表示取实部和虚部，N(f_m)为中频段的地震噪声，为式(2)中N(f)的中频段。

S104、通过稀疏脉冲反演求出(4)式中的反射系数r_k，获得反射系数数据体R(k)；

S200、追踪步骤。该步骤主要是根据测井资料标定测井处目的层的顶界和底界在反射系数数据体上的位置，然后以标定好的顶界和底界为种子点，自动地展开追踪，得出整个目的层的顶界和底界在反射系数数据体上的位置。在本实施例中，采用的是基于波形特征的自动追踪方法。该方法在给定种子点的前提下，在给定的时窗范围内搜索与种子点波形结构特征相似的点。所述波形结构特征包括波峰、波谷、零交叉点等，在地震数据体中逐道地自动识别出来。具体过程如下：

假设研究区共有N口钻井，每口井目的层段顶、底界在反射系数体上的位置可以表示为Target_top[X_i，Y_i，Top_time_i]、Target_bot[X_i，Y_i，Bot_time_i](i＝1,2，…，N)，其中X_i、Y_i、Top_time_i、Bot_time_i分别表示第i口井的X坐标、Y坐标、目的层顶界时间、目的层底界时间。然后分别以N个Target_top[]、Target_bot[]作为种子点，在反射系数数据体R(k)上自动追踪出目的层的顶界Target_top_surface(x_j、y_j、Top_time_j)和目的层的底界Target_bot_surface(x_j、y_j、Bot_time_j)，其中，x_j、y_j、Top_time_j、Bot_time_j分别表示工区第j个CDP点的x坐标、y坐标、目的顶界面时间、目的层底界时间。假设工区中主测线范围为1～M，联络测线范围为1～N，则j的取值范围为1～M*N。

S30、恢复步骤。该步骤主要是将整个目的层的顶界和底界相减，得到目的层的残余厚度，然后利用残余厚度法恢复目的层岩溶古地貌。具体过程如下：

将追踪出来的目的层的顶界与底界相减，得到目的层的残余厚度H：

H(x_j、y_j、thickness_time_j)(j＝1,2,…，M*N)。

即，H(x_j、y_j、thickness_time_j)

＝Target_bot_surface(x_j、y_j、Bot_time_j)-Target_top_surface(x_j、y_j、Top_time_j)

最后，根据获得的残余厚度H(x_j、y_j、thickness_time_j)，利用残余厚度法恢复目的层岩溶古地貌。

图2A显示了一个原始地震剖面的示意图。由图2A可知，在原始地震剖面上，残余白云岩的顶界(Target_top)在宽波峰中，残余白云岩的底界(Target_bot)在Target_top与雷四二亚段底界(Hor)之间的宽波谷中，因而无法准确地识别出残余白云岩的顶、底界面。图2B是经过谱反演获得的地震剖面的示意图。由图2B可知，在经过谱反演方法提高原始地震资料的分辨率后，残余白云岩的顶界位于谱反演剖面须底反射窄波峰最大振幅的位置，而残余白云岩底界位于谱反演剖面须底反射以下第二个波谷最大振幅的位置。因此，通过谱反演剖面能够准确地追踪出残余白云岩的顶、底界。图2A和2B中，W1、W2和W3分别表示井1、井2和井3。

图3显示了利用残余厚度法恢复出来的岩溶古地貌的示意图。图中白色块状区域表示的是残余白云岩厚度较大的区域，该区域在须家河组沉积以前为岩溶残丘地貌，由于古地貌位置较高，遭受古水流侵蚀程度较弱，因此残余白云岩厚度较大；图中黑色条带状分布区域在须家河组沉积以前为岩溶沟槽地貌，该区域由于地势低洼，古水流在此汇聚，因此遭受古水流侵蚀较为强烈，残余白云岩厚度较薄甚至剥蚀殆尽。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种精细岩溶古地貌恢复方法，其包括以下步骤：

反演步骤、利用目的层的原始地震资料和测井资料进行谱反演，获得地震反射系数数据体；

追踪步骤、根据测井资料标定测井处目的层的顶界和底界在反射系数数据体上的位置，以标定好的顶界和底界为种子点展开追踪，确定整个目的层的顶界和底界在反射系数数据体上的位置；

恢复步骤、将整个目的层的顶界与底界相减得到目的层的残余厚度，利用残余厚度法恢复目的层岩溶古地貌。

2.如权利要求1所述的精细岩溶古地貌恢复方法，其特征在于，进一步地，所述反演步骤包括以下小步骤：

将目的层的原始地震资料从时间域转换到频率域；

根据测井资料从目的层的原始地震资料中提取地震子波，将其从时间域转换到频率域；

基于频率域的地震资料和地震子波进行反射系数反演，获得地震反射系数数据体。

3.如权利要求2所述的精细岩溶古地貌恢复方法，其特征在于：

进一步地，从频率域的地震资料选取中频段的地震数据，基于中频段的地震数据和地震子波进行反射系数反演，获得地震反射系数数据体。

4.如权利要求2所述的精细岩溶古地貌恢复方法，其特征在于：

利用稀疏脉冲进行反射系数反演，获得地震反射系数数据体。

5.如权利要求2～4中任意一项所述的精细岩溶古地貌恢复方法，其特征在于：

通过傅里叶变换将原始地震资料从时间域转换到频率域。

6.如权利要求2～4中任意一项所述的精细岩溶古地貌恢复方法，其特征在于：

通过短时傅里叶变换将地震子波从时间域转换到频率域。

7.如权利要求1或2所述的精细岩溶古地貌恢复方法，其特征在于，进一步地，所述追踪步骤中，基于波形特征展开自动追踪，在给定的时窗范围内搜索与种子点波形结构特征相似的点，从而确定整个目的层的顶界和底界在反射系数数据体上的位置。

8.如权利要求7所述的精细岩溶古地貌恢复方法，其特征在于，

所述波形结构特征包括波峰、波谷、零交叉点。