CN105676284A - 一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法 - Google Patents

一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，包括以下步骤：获得目标区域叠后地震记录，确定扇三角洲发育的研究区；建立研究区地质模型，给定扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成和修订步长的初始值；确定扇三角洲滤值窗口；使用扇三角洲滤值窗口对研究区叠后地震记录滤值，得到研究区点集；去除研究区点集中位于物源区的空间点，得到沉积区点集；对沉积区点集的空间标记分层，得到各分层点集；统计各分层点集内空间点的分布范围，搜索扇三角洲点集，确定具有该岩性组成的扇三角洲的位置和形状；修改研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，确定具有不同岩性组成的扇三角洲的位置和形状；剔除重复结果，确定目标区域内具有所有可能岩性组成的扇三角洲的位置与形态。

Description

一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法
技术领域
本发明涉及一种地质勘探方法，尤其涉及一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法。
背景技术
现有技术中，通常通过常规的地震解释完成对扇三角洲的识别，该方法通过标定地震相，建立地震解释模式，可以将形态清楚、规模较大的扇三角洲解释识别出来。但是在深层地层，由于钻井少，地震主频低，地震品质差，深层扇三角洲并不容易识别；尤其是在扇三角洲进积或楔形等标志特征不明显的情况下，通过常规的地震解释无法确定扇三角洲的位置与形态。另外，现有技术中利用地震切片、属性分析等地球物理技术主要开展扇三角洲的面上特征刻画，但对扇三角洲的空间展布刻画十分困难。综上所述，针对深层扇三角洲识别尚未形成切实可行的一体化流程。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，通过地震属性分析与处理、地震正演分析、滤值窗口处理等手段，建立从沟谷搜索到扇三角洲定位的完善流程，实现对深层无井且地震主频较低情况下扇三角洲位置和形态的快速有效识别。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，包括以下步骤：
1)在目标区域进行地震数据采集，获得目标区域的叠后地震记录，在叠后地震记录的地震水平等时切片中确定出沟谷位置，选择沟谷发育区作为扇三角洲发育的研究区，并统计研究区内叠后地震记录的地震主频；
2)建立研究区地质模型：设定中间扇三角洲的厚度；设定扇三角洲的砂岩体积比例为ps1＝a1-it1，泥岩体积比例为pm1＝b1+it1；设定下部地层的砂岩体积比例为ps2＝a2+jt2，泥岩体积比例为pm2＝b2-jt2；设定上部地层的砂岩体积比例为ps3＝a3+kt3，泥岩体积比例为pm3＝b3-kt3；其中，a1、a2、a3分别为扇三角洲及其下部和上部地层的砂岩体积比例初始值，b1、b2、b3分别为扇三角洲及其下部和上部地层的泥岩体积比例初始值，t1、t2、t3分别为扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成修订步长，0≤a1、a2、a3、b1、b2、b3≤1，-1≤t1、t2、t3≤1，且a1+b1＝a2+b2＝a3+b3＝1；i、j、k均为大于等于0的整数；
并根据研究区实际地质情况，分别给定扇三角洲及其下部和上部地层的砂岩体积比例初始值a1、a2、a3，泥岩体积比例初始值b1、b2、b3，以及岩性组成修订步长t1、t2、t3；同时令i＝j＝k＝0；
3)根据研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，确定扇三角洲滤值窗口；
4)使用扇三角洲滤值窗口对研究区的叠后地震记录进行滤值，只保留振幅在扇三角洲滤值窗口范围内的地震数据，得到研究区点集；
5)随机设定多个物源区滤值窗口分别对研究区点集进行滤值，得到多个子点集，各子点集的分布范围的重叠次数最多的区域为物源区，在研究区点集中去除位于物源区的空间点，得到沉积区点集；
6)观察沉积区点集的三维立体图，根据观测到的分层现象，对沉积区点集的空间进行标记分层，得到沉积区的各分层点集；
7)在沉积区的各分层点集内分别统计空间点的分布范围，搜索空间点数量大于500且其中任意一点与至少两相邻点的水平距离小于2.5(x+y)的空间点的集合，即为扇三角洲点集，其中，x和y分别为叠后地震数据的主测线间距和联络测线间距；如果扇三角洲点集的所有空间点围成的形状是圆形或者椭圆形，则该扇三角洲点集的空间位置，即为具有与研究区地质模型中扇三角洲相同岩性组成的扇三角洲所在的位置，该扇三角洲点集的所有空间点围成的形状即为该扇三角洲的形状；
8)循环修改研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，并重复步骤3)～步骤7)，分别确定具有不同岩性组成的扇三角洲的位置和形状，直到修改不满足要求；
9)统计分析得到的具有不同岩性组成的扇三角洲的位置与形状，剔除其中重复的结果，从而确定出目标区域内具有所有可能岩性组成的扇三角洲的位置与形态。
所述步骤3)根据研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成确定扇三角洲滤值窗口的方法，具体包括以下步骤：
首先，根据研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，分别计算扇三角洲及其下部和上部地层的地震波速度值；
然后，根据研究区地质模型中扇三角洲及其上下地层的地震波速度值和研究区内叠后地震记录的地震主频，在研究区地质模型内进行地震波垂直入射反射正演模拟，得到研究区地质模型的模拟地震反射剖面；
再然后，设定不同振幅范围的滤值窗口对模拟地震反射剖面内的地震波进行滤值，得到与不同振幅范围的滤值窗口对应的地震反射结果；
最后，分析地震反射结果的分布范围，选择能够屏蔽研究区地质模型的扇三角洲范围之外的地震反射信息的滤值窗口，作为扇三角洲滤值窗口。
通过加权平均的方式计算扇三角洲及其下部和上部地层的地震波速度值，加权平均计算公式为：
v＝vm×pm+vs×ps
式中，v表示扇三角洲或者其下部或上部地层的地震波速度；vm和vs分别表示泥岩和砂岩的地震波速度；pm和ps分别表示泥岩和砂岩占该地层的体积比例，满足pm+ps＝1。
所述步骤8)修改研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，并分别确定具有不同岩性组成的扇三角洲的位置和形状的方法，具体包括以下步骤：
①令inew＝i+1，如果0≤a1-inewt1≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
②令jnew＝j+1，i＝0，如果0≤a2+jnewt2≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
③令knew＝k+1，i＝j＝0，如果0≤a3+knewt3≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
所述步骤①修改为：令inew＝i+1，如果0.7≤a1-inewt1≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
所述步骤5)中在识别物源区时，若已有目标区域的叠后地震数据的构造解释成果，则位于凸起部位的区域为物源区。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明建立了从沟谷搜索到扇三角洲定位的完善流程，实现了对深层无井且地震主频较低情况下扇三角洲的位置和形态的识别。2、本发明的扇三角洲刻画清晰准确，符合地质分析结果。3、本发明的操作过程简单便捷，步骤清晰明确。4、本发明的应用范围广泛，既可用于目标评价时对扇三角洲精细刻画，又可进行区域扇三角洲搜索。
附图说明
图1是本发明方法的流程图；
图2是本发明方法应用的效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明的一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，包括以下步骤：
1)在目标区域进行地震数据采集，获得目标区域的叠后地震记录；在叠后地震记录的地震水平等时切片中，两条不同走向的地震反射轴的波峰或波谷的交汇位置是沟谷的标志，从而可以确定出沟谷；选择沟谷发育区作为扇三角洲发育的研究区，并统计研究区内叠后地震记录的地震主频。
2)建立研究区地质模型：设定中间扇三角洲的厚度为H，其中，H≤100m；设定扇三角洲的砂岩体积比例为ps1＝a1-it1，泥岩体积比例为pm1＝b1+it1；设定下部地层的砂岩体积比例为ps2＝a2+jt2，泥岩体积比例为pm2＝b2-jt2；设定上部地层的砂岩体积比例为Ps3＝a3+kt3，泥岩体积比例为pm3＝b3-kt3。其中，a1、a2、a3分别为扇三角洲及其下部和上部地层的砂岩体积比例初始值，b1、b2、b3分别为扇三角洲及其下部和上部地层的泥岩体积比例初始值，t1、t2、t3分别为扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成修订步长，0≤a1、a2、a3、b1、b2、b3≤1，-1≤t1、t2、t3≤1，且a1+b1＝a2+b2＝a3+b3＝1；i、j、k均为大于等于0的整数。
根据研究区实际地质情况，分别给定扇三角洲及其下部和上部地层的砂岩体积比例初始值a1、a2、a3，泥岩体积比例初始值b1、b2、b3，以及岩性组成修订步长t1、t2、t3。同时令i＝j＝k＝0。
3)根据研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，确定扇三角洲滤值窗口：首先，通过加权平均的方式分别计算研究区地质模型中扇三角洲及其上下地层的地震波速度值；然后，根据研究区地质模型中扇三角洲及其上下地层的地震波速度值和研究区内叠后地震记录的地震主频，在研究区地质模型内进行地震波垂直入射反射(自给自收)正演模拟，得到研究区地质模型的模拟地震反射剖面(垂向)；再然后，设定不同振幅范围的滤值窗口对模拟地震反射剖面内的地震波进行滤值，得到与不同振幅范围的滤值窗口对应的地震反射结果；最后，分析地震反射结果的分布范围，选择能够屏蔽研究区地质模型的扇三角洲范围之外的地震反射信息的滤值窗口，作为扇三角洲滤值窗口。
具有一定岩性组成的地层的地震波速度值的加权平均计算公式为：
v＝vm×pm+vs×ps(1)
式中，v表示具有一定岩性组成的地层的地震波速度；vm和vs分别表示泥岩和砂岩的地震波速度；pm和ps分别表示泥岩和砂岩占该地层的体积比例，满足pm+ps＝1。
4)使用扇三角洲滤值窗口对研究区的叠后地震记录进行滤值，只保留振幅在扇三角洲滤值窗口范围内的地震数据，从而得到一系列三维空间点的集合，记为研究区点集P。
5)根据三维空间点所处的位置，可将研究区点集P中的空间点划分为物源区点集和沉积区点集，物源区为扇三角洲的供应区，其识别特征为对滤值不敏感，而沉积区是扇三角洲发育的潜在区域。
随机设定n个物源区滤值窗口，用于对研究区点集P进行滤值，得到相应的子点集P1、P2、……、Pn，n＞2；对得到的各子点集P1、P2、……、Pn的分布范围进行比对分析，筛选出重叠次数最多的区域，即为物源区；在研究区点集P中去除位于物源区的空间点，得到位于沉积区的空间点的集合，记为沉积区点集B。
6)观察沉积区点集B的三维立体图，可以观测到分层现象；根据观测到的分层现象对沉积区点集的空间进行标记分层，得到位于沉积区的各分层内的空间点的集合，记为沉积区的各分层点集L1、L2、……、Ln，m＞2。
7)在沉积区的各分层点集L1、L2、……、Lm内分别统计空间点的分布范围，搜索空间点数量大于500且其中任意一点与至少两相邻点的水平距离小于2.5(x+y)的空间点的集合，并记为扇三角洲点集F1、F2、……、Fm，其中，x和y分别为叠后地震数据的主测线(inline)间距和联络测线(crossline)间距。如果扇三角洲点集的所有空间点围成的是圆形、椭圆形或者其他近似圆形或椭圆的形状，则该扇三角洲点集的空间位置即为具有与扇三角洲模型相同岩性组成的扇三角洲所在的范围，该扇三角洲点集的空间边界形成的形状即为该扇三角洲的形状。
8)循环修改研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，并重复步骤3)～步骤7)，分别确定具有不同岩性组成的扇三角洲的位置和形状，直到修改不满足要求。具体包括以下步骤：
①令inew＝i+1，如果0≤a1-inewt1≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
②令jnew＝j+1，i＝0，如果0≤a2+jnewt2≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
③令knew＝k+1，i＝j＝0，如果0≤a3+knewt3≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
9)统计分析得到的具有不同岩性组成的扇三角洲的位置与形状，剔除其中重复的结果，从而确定出目标区域内具有所有可能岩性组成的扇三角洲的位置与形态。
上述实施例中，步骤5)中在识别物源区时，若已有目标区域的叠后地震数据的构造解释成果，则位于凸起部位的区域为物源区。
上述实施例中，在实际应用中，扇三角洲的砂岩体积比例不会小于0.7，因此，为了加快本方法的迭代过程，在步骤8)中可将迭代条件修改为：令inew＝i+1，如果0.7≤a1-inewt1≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
如图2所示，下面以确定琼东南盆地崖南凹陷深层扇三角洲的具体实施过程为例，进一步说明本发明的一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法：
1)在目标区域进行地震实验，获得目标区域的叠后地震记录；在叠后地震记录的地震切片(水平)中，通过两条不同走向的地震反射轴的波峰或波谷的交汇位置确定沟谷1，选择沟谷1发育区作为扇三角洲发育的研究区，并统计研究区内叠后地震记录的地震主频。
2)建立研究区地质模型：设定中间扇三角洲的厚度为H＝30m；设定扇三角洲的砂岩体积比例为ps1＝a1-it1，泥岩体积比例为pm1＝b1+it1；设定下部地层的砂岩体积比例为ps2＝a2+jt2，泥岩体积比例为pm2＝b2-jt2；设定上部地层的砂岩体积比例为ps3＝a3+kt3，泥岩体积比例为pm3＝b3-kt3。给定研究区地质模型的初始岩性组成为：扇三角洲的岩性为纯砂岩，下部地层的岩性为纯泥岩，上部地层的岩性组成为砂岩50％，泥岩50％，即a1＝b2＝1，b1＝a2＝0，a3＝b3＝0.5；分别给定扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成修订步长t1、t2、t3。令i＝j＝k＝0。
3)根据研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，确定扇三角洲滤值窗口：首先，通过加权平均方式分别计算研究区地质模型中扇三角洲及其上下地层的地震波速度值。然后，根据研究区地质模型中扇三角洲及其上下地层的地震波速度值和研究区内叠后地震记录的地震主频，在研究区地质模型内进行地震波垂直入射反射(自给自收)正演模拟，得到研究区地质模型的模拟地震反射剖面(垂向)。再然后，设定不同振幅范围的滤值窗口对模拟地震反射剖面内的地震波进行滤值，得到与不同振幅范围的滤值窗口对应的地震反射结果。最后，分析地震反射结果的分布范围，选择能够屏蔽研究区地质模型的扇三角洲范围之外的地震反射信息的滤值窗口，作为扇三角洲滤值窗口。
4)使用扇三角洲滤值窗口对研究区的叠后地震记录进行滤值，只保留振幅在扇三角洲滤值窗口范围内的地震数据，从而得到一系列三维空间点的集合，记为研究区点集P。
5)随机设定3个物源区滤值窗口，用于对研究区点集P进行滤值，得到相应的点集P1、P2、P3。对得到的各点集P1、P2、P3的分布范围进行比对分析，筛选出重叠次数最多的区域，即为物源区；在研究区点集P中去除位于物源区的空间点，得到位于沉积区的空间点的集合，记为沉积区点集B。
6)观察沉积区点集B的三维立体图，可以观测到分层现象；根据观测到的分层现象对沉积区的空间进行标记分层，得到位于沉积区的各分层内的空间点的集合，记为沉积区的各分层点集L1、L2、……、Lm，m＞2。
7)在沉积区的各分层点集L1、L2、……、Lm内分别统计空间点的分布范围，搜索空间点数量大于500且其中任意一点与至少两相邻点的水平距离小于2.5(x+y)的空间点的集合，并记为扇三角洲点集F1、F2、……、Fm，其中，x和y分别为叠后地震数据的主测线(inline)间距和联络测线(crossline)间距。如果扇三角洲点集的所有空间点围成的是圆形、椭圆形或者其他近似圆形或椭圆的形状，则该扇三角洲点集的空间位置即为具有与扇三角洲模型相同岩性组成的扇三角洲2所在的范围，该扇三角洲点集的空间边界形成的形状即为该扇三角洲2的形状。
8)循环修改研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，确定具有不同岩性组成的扇三角洲的位置和形状：
①令inew＝i+1，如果0≤a1-inewt1≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
②令jnew＝j+1，i＝0，如果0≤a2+jnewt2≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
③令knew＝k+1，i＝j＝0，如果0≤a3+knewt3≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
9)统计分析得到的具有不同岩性组成的扇三角洲的位置与形状，剔除其中重复的结果，从而确定出目标区域内具有所有可能岩性组成的扇三角洲2的位置与形态。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、设置位置及其连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，包括以下步骤：
1)在目标区域进行地震数据采集，获得目标区域的叠后地震记录，在叠后地震记录的地震水平等时切片中确定出沟谷位置，选择沟谷发育区作为扇三角洲发育的研究区，并统计研究区内叠后地震记录的地震主频；
2)建立研究区地质模型：设定中间扇三角洲的厚度；设定扇三角洲的砂岩体积比例为ps1＝a1-it1，泥岩体积比例为pm1＝b1+it1；设定下部地层的砂岩体积比例为ps2＝a2+jt2，泥岩体积比例为pm2＝b2-jt2；设定上部地层的砂岩体积比例为ps3＝a3+kt3，泥岩体积比例为pm3＝b3-kt3；其中，a1、a2、a3分别为扇三角洲及其下部和上部地层的砂岩体积比例初始值，b1、b2、b3分别为扇三角洲及其下部和上部地层的泥岩体积比例初始值，t1、t2、t3分别为扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成修订步长，0≤a1、a2、a3、b1、b2、b3≤1，-1≤t1、t2、t3≤1，且a1+b1＝a2+b2＝a3+b3＝1；i、j、k均为大于等于0的整数；
并根据研究区实际地质情况，分别给定扇三角洲及其下部和上部地层的砂岩体积比例初始值a1、a2、a3，泥岩体积比例初始值b1、b2、b3，以及岩性组成修订步长t1、t2、t3；同时令i＝j＝k＝0；
3)根据研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，确定扇三角洲滤值窗口；
4)使用扇三角洲滤值窗口对研究区的叠后地震记录进行滤值，只保留振幅在扇三角洲滤值窗口范围内的地震数据，得到研究区点集；
5)随机设定多个物源区滤值窗口分别对研究区点集进行滤值，得到多个子点集，各子点集的分布范围的重叠次数最多的区域为物源区，在研究区点集中去除位于物源区的空间点，得到沉积区点集；
6)观察沉积区点集的三维立体图，根据观测到的分层现象，对沉积区点集的空间进行标记分层，得到沉积区的各分层点集；
7)在沉积区的各分层点集内分别统计空间点的分布范围，搜索空间点数量大于500且其中任意一点与至少两相邻点的水平距离小于2.5(x+y)的空间点的集合，即为扇三角洲点集，其中，x和y分别为叠后地震数据的主测线间距和联络测线间距；如果扇三角洲点集的所有空间点围成的形状是圆形或者椭圆形，则该扇三角洲点集的空间位置，即为具有与研究区地质模型中扇三角洲相同岩性组成的扇三角洲所在的位置，该扇三角洲点集的所有空间点围成的形状即为该扇三角洲的形状；
8)循环修改研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，并重复步骤3)～步骤7)，分别确定具有不同岩性组成的扇三角洲的位置和形状，直到修改不满足要求；
9)统计分析得到的具有不同岩性组成的扇三角洲的位置与形状，剔除其中重复的结果，从而确定出目标区域内具有所有可能岩性组成的扇三角洲的位置与形态。
2.如权利要求1所述的一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，其特征在于，所述步骤3)根据研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成确定扇三角洲滤值窗口的方法，具体包括以下步骤：
首先，根据研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，分别计算扇三角洲及其下部和上部地层的地震波速度值；
然后，根据研究区地质模型中扇三角洲及其上下地层的地震波速度值和研究区内叠后地震记录的地震主频，在研究区地质模型内进行地震波垂直入射反射正演模拟，得到研究区地质模型的模拟地震反射剖面；
再然后，设定不同振幅范围的滤值窗口对模拟地震反射剖面内的地震波进行滤值，得到与不同振幅范围的滤值窗口对应的地震反射结果；
最后，分析地震反射结果的分布范围，选择能够屏蔽研究区地质模型的扇三角洲范围之外的地震反射信息的滤值窗口，作为扇三角洲滤值窗口。
3.如权利要求2所述的一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，其特征在于，通过加权平均的方式计算扇三角洲及其下部和上部地层的地震波速度值，加权平均计算公式为：
v＝vm×pm+vs×ps
式中，v表示扇三角洲或者其下部或上部地层的地震波速度；vm和vs分别表示泥岩和砂岩的地震波速度；pm和ps分别表示泥岩和砂岩占该地层的体积比例，满足pm+ps＝1。
4.如权利要求1或2或3所述的一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，其特征在于，所述步骤8)修改研究区地质模型中扇三角洲及其下部和上部地层的岩性组成，并分别确定具有不同岩性组成的扇三角洲的位置和形状的方法，具体包括以下步骤：
①令inew＝i+1，如果0≤a1-inewt1≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
②令jnew＝j+1，i＝0，如果0≤a2+jnewt2≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
③令knew＝k+1，i＝j＝0，如果0≤a3+knewt3≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
5.如权利要求4所述的一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，其特征在于，所述步骤①修改为：令inew＝i+1，如果0.7≤a1-inewt1≤1，返回步骤3)；否则，进行下一步。
6.如权利要求1或2或3或5所述的一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，其特征在于，所述步骤5)中在识别物源区时，若已有目标区域的叠后地震数据的构造解释成果，则位于凸起部位的区域为物源区。
7.如权利要求4所述的一种深层扇三角洲位置与形态的确定方法，其特征在于，所述步骤5)中在识别物源区时，若已有目标区域的叠后地震数据的构造解释成果，则位于凸起部位的区域为物源区。
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