CN106199710A - 基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法，该方法包括：步骤1，在时间域应用多道相干算法进行倾角搜索估计地层倾角值；步骤2，在频率域应用地层倾角在地震记录上表现的时间延迟，对其进行傅里叶变换的时延特性来估计地层倾角；步骤3，基于时间‑频率域混合倾角扫描，沿地层倾角在局部层拉平的基础上计算时窗内平均绝对振幅的空间变化率；步骤4，根据平均绝对振幅空间变化率数据体，通过连井剖面和沿层切片进行潜山内幕孔缝型储层的地震识别方法研究。该方法可以消除界面倾角的影响，突出孔缝储层位置处地震波发生的变化，为孔缝型潜山储层的识别提供更加丰富、可靠的信息。

Description

基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法

技术领域

本发明涉及复杂潜山带油气地质勘探领域，特别是涉及到一种基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法。

背景技术

国内外的勘探开发实践表明，复杂潜山带勘探潜力巨大。胜利油田东部老区复杂潜山带发育广泛，发育层系包括太古界、古生界及中生界。已发现了车古20、桩海、义东、义和庄等潜山油藏，胜利油区千吨以上的井出油层主要是古潜山储层。探明储量区外仍发育多个出油点，无论从层系上、类型上来看，潜山勘探都具有广阔的勘探前景和深入挖潜的空间。

由于复杂潜山带潜山类型多样、构造破碎、断块复杂、内幕特征不清，并且早期的地震资料解决地质问题的能力有限，以往的研究以潜山顶面构造落实为主，针对复杂潜山带还没有建立起系统的地震预测方法，致使潜山带的精细评价难以有效开展。

在复杂潜山带的地震储层预测方面，以往受资料品质的限制，只能完成潜山顶面的构造描述、顶面深度的成图误差大。潜山内幕的断裂和非均质储层分布特征不清，储层的描述难以有效开展。潜山的研究层系上以下古生界潜山为主，对于中生界、上古生界、太古界潜山研究相对不足，缺乏针对复杂破碎潜山带储层的有效配套预测技术。为了提高潜山内幕储层的识别能力，迫切需要研究建立一种潜山内幕储层识别方法。为此我们发明了一种新的基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对复杂潜山内幕储层基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法，在深入分析复杂潜山带地质特点和地震响应特征的基础上，基于时间-频率域混合倾角扫描平均绝对振幅空间变化率的潜山内幕储层地震识别方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法，该基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法包括：步骤1，在时间域应用多道相干算法进行倾角搜索估计地层倾角值；步骤2，在频率域应用地层倾角在地震记录上表现的时间延迟，对其进行傅里叶变换的时延特性来估计地层倾角；步骤3，基于时间-频率域混合倾角扫描，沿地层倾角在局部层拉平的基础上计算时窗内平均绝对振幅的空间变化率；骤4，根据平均绝对振幅空间变化率数据体，通过连井剖面和沿层切片进行潜山内幕孔缝型储层的地震识别方法研究。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法还包括，在步骤1之前，采集原始三维地震数据。

在步骤2中，在道地震数据中，假设一个t时刻的地震平面波，令p和q为x轴和y轴方向上的视倾角，将(x_j,y_j,t)为中心点，则上述时窗内的平均道的能量u和全部道能量U比为相似系数σ(p,q,t)由公式给出：

$\mathrm{\σ}(p,q,t)=\frac{{\[\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}u(x_j,y_j,t-{\mathrm{px}}_j-{\mathrm{qy}}_j)\]}^2}{\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}{\[u(x_j,y_j,t-{\mathrm{px}}_j-{\mathrm{qy}}_j)\]}^2}$

j表示道数，(x_j,y_j)表示该点在坐标轴上的坐标，利用上述公式通过倾角扫描方式计算出视倾角。

在步骤3中，假设在地面上接收到的某一道地震记录为x(t),与它相邻的地震记录的时间延迟为t₀，则相邻地震记录道y(t)＝x(t-to),对x(t)的傅里叶变换由公式：

$X\left(\mathrm{\ω}\right)={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}x\left(t\right)e^{-i\mathrm{\ω}t}dt$

再依据傅里叶变换的时延特性公式：

$Y\left(\mathrm{\ω}\right)={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}x(t-t_0)e^{-i\mathrm{\ω}t}dt=e^{-{\mathrm{i\ωt}}_0}X\left(\mathrm{\ω}\right)$

求对应于不同角频率的时间延迟公式：

$t_{\mathrm{\ω}}=-\frac{1}{i\mathrm{\ω}}\ln \[\frac{Y\left(\mathrm{\ω}\right)}{X\left(\mathrm{\ω}\right)}\]$

上式中，X(ω)、Y(ω)为相邻地震记录的傅里叶变换，ω为角频率，i为虚数单位；

先求取地震波有效频段对应的时间延迟值的算术平均值，并将算术平均值与空间采样间隔的比值作为估计的地层倾角值，设有效频段的起始值、终止值分别为ω_start，ω_end，选择地震记录主频附近的频段，其中包含N个角频率值，则这两道地震记录之间的时间延迟t₀公式：

$t_0=\underset{\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_{start}}{\overset{{\mathrm{\ω}}_{end}}{\Σ}}{t}_{\mathrm{\ω}}/N$

即上式表明，最终得到的时间延迟值是各个不同频率下对应的时延值的平均值。

在步骤4中，平均绝对振幅空间变化率的数学表达式为：

$AVR=\sqrt{{\left(\underset{t}{\Σ}\right|\frac{dA(x,y,t-{\mathrm{\τ}}_x-{\mathrm{\τ}}_y)}{dx}\left|\right)}^2+{\left(\underset{t}{\Σ}\right|\frac{dA(x,y,t-{\mathrm{\τ}}_x-{\mathrm{\τ}}_y)}{dy}\left|\right)}^2}$

其中AVR表示平均绝对振幅空间变化率，dA/dx表示振幅在x方向的变化率，dA/dy表示振幅在y方向的变化率，τ_x、τ_y分别表示相邻地震道沿地层倾角在x和y方向上的时差，对于任意x和y，通过提取t-τ_x-τ_y时刻的振幅值达到局部层拉平的效果；

计算得到的AVR所表示的就是中心点振幅相对于其周边振幅的变化强度，从而去除了地层的背景值，使得孔缝型储层与围岩之间的反射强度差异能够更加直观地反映出来。

本发明中的基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法，基于时间-频率域混合倾角扫描平均绝对振幅空间变化率，充分考虑了潜山带构造复杂，倾角较大等特点，通过混合倾角扫描平均绝对振幅空间变化率可以消除界面倾角的影响，突出孔缝储层位置处地震波发生的变化，为潜山内幕孔缝型储层识别方法提供了一种新的思路和方法，提高潜山内幕孔缝型储层的识别能力。该方法充分考虑了潜山带构造复杂，倾角较大等特点，通过混合倾角扫描平均绝对振幅空间变化率可以消除界面倾角的影响，突出孔缝储层位置处地震波发生的变化，为孔缝型潜山储层的识别提供更加丰富、可靠的信息。

附图说明

图1为本发明的基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中时间域应用多道相干算法进性倾角搜索后的地震剖面

图3为本发明的一具体实施例中频率域应用傅里叶变换进行倾角扫描的地震剖面

图4为本发明的一具体实施例中基于时间-频率域混合倾角扫描振幅变化率剖面

图5为本发明的一具体实施例中原始地震的振幅变化率计算剖面

图6为本发明的一具体实施例中义古56井区振幅变化率平面图

图7为本发明的一具体实施例中义古56井区常规振幅平面图；

图8为本发明的一具体实施例中多道相干算法原理图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法的流程图。

步骤101，采集原始三维地震数据。

步骤102，在时间域应用多道相干算法进行倾角搜索估计地层倾角值；多道相干算法利用了多道地震数据，因此精度更高，其是在水平面建立一定面积的分析区域，一般为矩形或者椭圆形，如图8所示：

在以上区域中包含J道地震数据，假设一个t时刻的地震平面波，令p和q为x轴和y轴方向上的视倾角，将(x_j,y_j,t)为中心点，则上述时窗内的平均道的能量u和全部道能量U比为相似系数σ(p,q,t)由公式给出：

$\mathrm{\σ}(p,q,t)=\frac{{\[\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}u(x_j,y_j,t-{\mathrm{px}}_j-{\mathrm{qy}}_j)\]}^2}{\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}{\[u(x_j,y_j,t-{\mathrm{px}}_j-{\mathrm{qy}}_j)\]}^2}$

j表示道数，(x_j,y_j)表示该点在坐标轴上的坐标，利用上述公式可以通过倾角扫描方式计算出视倾角，如图2。

步骤103，在频率域应用地层倾角在地震记录上表现的时间延迟，对其进行傅里叶变换的时延特性来估计地层倾角。

地层倾角在地震记录中表现为时间上的延迟，因此可以利用傅里叶变换(FT)的时延特性来计算地层倾角。假设在地面上接收到的某一道地震记录为x(t),与它相邻的地震记录的时间延迟为t₀，则相邻地震记录道y(t)＝x(t-to),对x(t)的傅里叶变换由公式：

$X\left(\mathrm{\ω}\right)={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}x\left(t\right)e^{-i\mathrm{\ω}t}dt$

再依据傅里叶变换的时延特性公式：

$Y\left(\mathrm{\ω}\right)={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}x(t-t_0)e^{-i\mathrm{\ω}t}dt=e^{-{\mathrm{i\ωt}}_0}X\left(\mathrm{\ω}\right)$

求对应于不同角频率的时间延迟公式：

$t_{\mathrm{\ω}}=-\frac{1}{i\mathrm{\ω}}\ln \[\frac{Y\left(\mathrm{\ω}\right)}{X\left(\mathrm{\ω}\right)}\]$

上式中，X(ω)、Y(ω)为相邻地震记录的傅里叶变换，ω为角频率，i为虚数单位。

理论上，每个频率对应的时延值应该相同，即对应任意ω，t_ω＝t₀。但实际计算中(尤其在使用低信噪比的地震资料时)各个频率对应的时间延迟值可能是不相同的。故本方法先求取地震波有效频段对应的时间延迟值的算术平均值，并将算术平均值与空间采样间隔的比值作为估计的地层倾角值(单位为ms/m)。设有效频段的起始值、终止值分别为ω_start，ω_end，一般选择地震记录主频附近的频段，其中包含N个角频率值，则这两道地震记录之间的时间延迟t₀公式：

$t_0=\underset{\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_{start}}{\overset{{\mathrm{\ω}}_{end}}{\Σ}}{t}_{\mathrm{\ω}}/N$

即上式表明，最终得到的时间延迟值是各个不同频率下对应的时延值的平均值，如图3。

步骤104，基于时间-频率域混合倾角扫描，沿地层倾角在局部层拉平的基础上计算时窗内平均绝对振幅的空间变化率。潜山孔隙型储层与围岩之间的地震反射强度差异较大，其振幅在横向上会发生变化，所以局部的振幅空间变化能够反映出有效储层的发育程度，为此引入平均绝对振幅空间变化率属性对孔缝型储层进行预测。平均绝对振幅空间变化率的数学表达式为：

$AVR=\sqrt{{\left(\underset{t}{\Σ}\right|\frac{dA(x,y,t-{\mathrm{\τ}}_x-{\mathrm{\τ}}_y)}{dx}\left|\right)}^2+{\left(\underset{t}{\Σ}\right|\frac{dA(x,y,t-{\mathrm{\τ}}_x-{\mathrm{\τ}}_y)}{dy}\left|\right)}^2}$

其中AVR表示平均绝对振幅空间变化率，dA/dx表示振幅在x方向的变化率，dA/dy表示振幅在y方向的变化率，τ_x、τ_y分别表示相邻地震道沿地层倾角在x和y方向上的时差，对于任意x和y，通过提取t-τ_x-τ_y时刻的振幅值达到局部层拉平的效果。计算得到的AVR所表示的就是中心点振幅相对于其周边振幅的变化强度，从而去除了地层的背景值，使得孔缝型储层与围岩之间的反射强度差异能够更加直观地反映出来，如图4。通过与原始地震的地震振幅变化率相比，如图5，其反映的储层变化率情况更符合实际。

步骤105，根据平均绝对振幅空间变化率数据体，通过连井剖面和沿层切片等形式进行潜山内幕孔缝型储层的地震识别方法研究。基于时间-频率域混合倾角扫描平均绝对振幅空间变化率的连井剖面和沿层切片，提供了一种有效的潜山内幕孔缝型储层地震识别方法。在中生界潜山预测中取得了较好的效果。如图6、7。

本发明中的基于时间-频率域混合倾角扫描平均绝对振幅空间变化率的基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法充分考虑了潜山带构造复杂，倾角较大等特点，通过时间域-频率域混合倾角扫描计算得到的平均绝对振幅空间变化率，能够很好地消除界面倾角的影响，突出孔缝储层位置处地震波发生的变化，为孔缝型潜山储层的识别提供更加丰富、可靠的信息。该方法具有良好的应用效果和推广前景。

Claims (5)

1.基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法，其特征在于，该基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法包括：

步骤1，在时间域应用多道相干算法进行倾角搜索估计地层倾角值；

步骤2，在频率域应用地层倾角在地震记录上表现的时间延迟，对其进行傅里叶变换的时延特性来估计地层倾角；

步骤3，基于时间-频率域混合倾角扫描，沿地层倾角在局部层拉平的基础上计算时窗内平均绝对振幅的空间变化率；

步骤4，根据平均绝对振幅空间变化率数据体，通过连井剖面和沿层切片进行潜山内幕孔缝型储层的地震识别方法研究。

2.根据权利要求1所述的基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法，其特征在于，该基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法还包括，在步骤1之前，采集原始三维地震数据。

3.根据权利要求1所述的基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法，其特征在于，在步骤2中，在道地震数据中，假设一个t时刻的地震平面波，令p和q为x轴和y轴方向上的视倾角，将(x_j,y_j,t)为中心点，则上述时窗内的平均道的能量u和全部道能量U比为相似系数σ(p,q,t)由公式给出：

$\mathrm{\σ}(p,q,t)=\frac{{\[\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}u(x_j,y_j,t-{\mathrm{px}}_j-{\mathrm{qy}}_j)\]}^2}{\frac{1}{J}\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}{\[u(x_j,y_j,t-{\mathrm{px}}_j-{\mathrm{qy}}_j)\]}^2}$

j表示道数，(x_j,y_j)表示该点在坐标轴上的坐标，利用上述公式通过倾角扫描方式计算出视倾角。

4.根据权利要求1所述的基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法，其特征在于，在步骤3中，假设在地面上接收到的某一道地震记录为x(t),与它相邻的地震记录的时间延迟为t₀，则相邻地震记录道y(t)＝x(t-to),对x(t)的傅里叶变换由公式：

$X\left(\mathrm{\ω}\right)={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}x\left(t\right)e^{-i\mathrm{\ω}t}dt$

再依据傅里叶变换的时延特性公式：

$Y\left(\mathrm{\ω}\right)={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}x(t-t_0)e^{-i\mathrm{\ω}t}dt=e^{-{\mathrm{i\ωt}}_0}X\left(\mathrm{\ω}\right)$

求对应于不同角频率的时间延迟公式：

$t_{\mathrm{\ω}}=-\frac{1}{i\mathrm{\ω}}\ln \[\frac{Y\left(\mathrm{\ω}\right)}{X\left(\mathrm{\ω}\right)}\]$

上式中，X(ω)、Y(ω)为相邻地震记录的傅里叶变换，ω为角频率，i为虚数单位；

先求取地震波有效频段对应的时间延迟值的算术平均值，并将算术平均值与空间采样间隔的比值作为估计的地层倾角值，设有效频段的起始值、终止值分别为ω_start，ω_end，选择地震记录主频附近的频段，其中包含N个角频率值，则这两道地震记录之间的时间延迟t₀公式：

$t_0=\underset{\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_{start}}{\overset{{\mathrm{\ω}}_{end}}{\Σ}}{t}_{\mathrm{\ω}}/N$

即上式表明，最终得到的时间延迟值是各个不同频率下对应的时延值的平均值。

5.根据权利要求1所述的基于混合倾角扫描振幅变化率的潜山储层地震识别方法，其特征在于，在步骤4中，平均绝对振幅空间变化率的数学表达式为：

$AVR=\sqrt{{\left(\underset{t}{\Σ}\right|\frac{dA(x,y,t-{\mathrm{\τ}}_x-{\mathrm{\τ}}_y)}{dx}\left|\right)}^2+{\left(\underset{t}{\Σ}\right|\frac{dA(x,y,t-{\mathrm{\τ}}_x-{\mathrm{\τ}}_y)}{dy}\left|\right)}^2}$

其中AVR表示平均绝对振幅空间变化率，dA/dx表示振幅在x方向的变化率，dA/dy表示振幅在y方向的变化率，τ_x、τ_y分别表示相邻地震道沿地层倾角在x和y方向上的时差，对于任意x和y，通过提取t-τ_x-τ_y时刻的振幅值达到局部层拉平的效果；

计算得到的AVR所表示的就是中心点振幅相对于其周边振幅的变化强度，从而去除了地层的背景值，使得孔缝型储层与围岩之间的反射强度差异能够更加直观地反映出来。