CN106383362B - 一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，包括以下步骤：对原始地震数据和监测地震数据进行保幅和一致性处理；对完成保幅和一致性处理后的原始地震数据与完成保幅和一致性处理后的监测地震数据直接进行求差处理，得到差异地震数据；采用地震信号的相位转换处理方法，对差异地震数据进行相位转换处理，得到相位转换后的差异地震数据。本发明通过相位转换处理，有效解决薄储层时移地震差异由于波形分散、能量弱而不易识别，导致剩余油分布解释多解性强、成果可靠性低的问题，可以广泛应用于实施时移地震过程中对时移地震差异的识别，提高时移地震差异识别性，增加油藏剩余油分布预测成果的可靠性，提高油田采收率，延长油田开发寿命。

Description

一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法

技术领域

本发明属于时移地震综合解释技术，尤其涉及一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法。

背景技术

地震勘探是目前寻找地下油气资源的重要手段。根据同一地方不同时间采集的地震资料能反映剩余油气分布的原理，在二十世纪70年代产生了时移地震的概念。时移地震技术是寻找剩余油，优化钻井井位，大幅度提高采收率的重要手段，通过分析不同时期从储层采集的地震数据的差异，结合常规的油藏监测数据，时移地震数据能提供储层流体饱和度、压力和温度等有价值的动态参数信息。时移地震技术不仅能为油藏工程师提供更多的空间信息，也为地球物理学开辟了新的应用领域。近年来，时移地震技术在全球各地许多油气田得到了应用，其实际价值已经得到了广泛认同。

传统地震解释方式主要是针对地质层位即地震反射界面的解释方法。但是，时移地震利用的是两次地震信号的差异来反映油水替换等油藏的变化，这种差异集中在两个反射界面的内部；而且相对地震的主频而言，目前的地质储层大多为薄层，使用传统地震解释方法得到的地震反射界面和实际的地质层位不能很好的吻合，因此,使用传统地震解释方法给时移地震带来了很大的偏差。

时移地震技术主要利用多次采集的地震间的差异来寻找优势的剩余油。随着油藏储层逐渐变薄，地震数据对储层的识别能力逐渐减弱，到了四分之一地震波波长附近，地震对储层的识别能力达到极限，储层的顶、底界面叠合，使得地震道的地震振幅值最大，是世界公认的地震可识别临界厚度。在四分之一地震波波长厚度附近的储层，地震识别能力降低，单一的地震数据在有效的地震采集技术支持下可以被识别出来，但通过直接求差得到的原始时移地震差异能量分散，往往很难能够识别。在时移地震差异剖面上，与储层的顶、底振幅相对比，储层内地震波能量弱，呈发散状态，这样的差异识别难度大，多解性强，可靠性低，导致时移地震技术在薄储层油田中无法得到有效应用。针对上述问题，目前在时移地震技术的应用过程中，还没有比较有效的解决方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，在薄储层识别技术研究的基础上，形成适合于薄储层的时移地震差异识别技术，应用-90°或者270°相位转换处理方法，将油藏变化引起的时移地震差异集中在储层内部，提高时移地震储层差异的识别能力。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对原始地震数据和监测地震数据进行保幅和一致性处理；

2)对完成保幅和一致性处理后的原始地震数据与完成保幅和一致性处理后的监测地震数据直接进行求差处理，得到差异地震数据；

3)采用地震信号的相位转换处理方法，对差异地震数据进行相位转换处理，得到相位转换后的差异地震数据。

所述步骤3)中地震信号的相位转换处理方法，具体包括以下步骤：

首先，将地震信号转变为复数形式，得到复数形式的地震信号，复数转变公式如下：

S(t)＝R(t)+j*I(t)

式中，S(t)表示复数形式的地震信号；R(t)表示地震信号；I(t)＝H[f(t)]表示希尔伯特变换的一种表现形式；j代表虚部；t表示时间；

然后，将复数形式的地震信号转换一个角度，增加角度信息，角度转换公式如下：

exp(j*θ)＝cos(θ)+j*sin(θ)

式中，θ表示相位转换的相位角；

最后，得到相位转换处理后的地震信号为：

S(t)*exp(j*θ)＝[R(t)*cos(θ)-I(t)*sin(θ)]+j*[R(t)*sin(θ)+I(t)*cos(θ)]

式中，[R(t)*cos(θ)-I(t)*sin(θ)]是相位转换处理后的地震信号的实部，j*[R(t)*sin(θ)+I(t)*cos(θ)]是相位转换处理后的地震信号的虚部。

所述步骤3)中的相位转换角度为-90°或者270°。

一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

①对原始地震数据和监测地震数据进行保幅和一致性处理；

②采用地震信号的相位转换处理方法，对完成保幅和一致性处理后的原始地震数据以及完成保幅和一致性处理后的监测地震数据分别进行相位转换处理，得到相位转换处理后的原始地震数据和监测地震数据；

③对相位转换处理后的原始地震数据与相位转换处理后的监测地震数据直接进行求差处理，得到相位转换后的差异地震数据。

所述步骤②中地震信号的相位转换处理方法，具体包括以下步骤：

首先，将地震信号转变为复数形式，得到复数形式的地震信号，复数转变公式如下：

S(t)＝R(t)+j*I(t)

式中，S(t)表示复数形式的地震信号；R(t)表示地震信号；I(t)＝H[f(t)]表示希尔伯特变换的一种表现形式；j代表虚部；t表示时间；

然后，将复数形式的地震信号转换一个角度，增加角度信息，角度转换公式如下：

exp(j*θ)＝cos(θ)+j*sin(θ)

式中，θ表示相位转换的相位角；

最后，得到相位转换处理后的地震信号为：

S(t)*exp(j*θ)＝[R(t)*cos(θ)-I(t)*sin(θ)]+j*[R(t)*sin(θ)+I(t)*cos(θ)]

式中，[R(t)*cos(θ)-I(t)*sin(θ)]是相位转换处理后的地震信号的实部，j*[R(t)*sin(θ)+I(t)*cos(θ)]是相位转换处理后的地震信号的虚部。

所述步骤②中的相位转换角度为-90°或者270°。

所述步骤(1)或者步骤①中的保幅和一致性处理，具体包括以下步骤：

a、进行叠前的原始地震数据和监测地震数据的一致性处理，包括采集参数及环境因素的校正；

b、进行叠前的原始地震数据和监测地震数据的高保真处理，消除噪声，保留全频带地震数据；

c、进行叠后的原始地震数据一致性处理，包括相位、频率、振幅的一致性处理。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，通过相位转换处理，有效解决薄储层时移地震差异由于波形分散、能量弱而不易识别，导致剩余油分布解释多解性强、成果可靠性低的问题。2、本发明的一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，利用地震信号在复数域进行角度旋转时，只改变地震相位而不改变地震振幅、频率特征的特点，进行-90°或270°相位旋转，极大的改善时移地震差异在薄储层的成像品质，实用性强，可靠性高。3、本发明的一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，可以广泛应用于实施时移地震过程中对时移地震差异的识别，提高时移地震差异识别性，增加油藏剩余油分布预测成果的可靠性，提高油田采收率，延长油田开发寿命，非常实用和有效。

附图说明

图1是零相位差时时移地震信号差异位置示意图；

图2是经过-90°相移后时移地震信号差异位置示意图；

图3是分别进行0°、30°、60°、90°和270°相位位移后的单界面地震响应特征的示意图；

图4(a)、(b)分别是低阻抗楔形模型油水替换后先相移后求差和先求差后相移的时移地震差异结果示意图；

图5(a)、(b)分别是高阻抗楔形模型油水替换后先相移后求差和先求差后相移的时移地震差异结果示意图；

图6是采用直接求差方法得到的原始状态下时移地震差异的分布范围示意图；

图7是采用本发明方法得到的薄储层时移地震差异的分布范围示意图。

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和图2所示，本发明的技术原理，主要是应用-90°或270°相移技术，通过相位-90°或270°旋转，将油藏变化引起的时移地震差异很好的集中在储层内部，尤其在四分之一地震波长处，储层内的差异波形呈现能量强、沿楔形模型轴心对称分布的特征，地震差异在储层内部能够清晰地被识别出来，从而提高时移地震储层差异的识别能力。对于在薄储层油田实施时移地震，获得优势剩余油分布，从而合理部署调整井，提高油田采收率，本发明的实施可以有两种方式，且两种实施方式对时移地震求差结果不造成明显影响。

实施例一：

本实施例提出的一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，包括以下步骤：

1)对原始地震数据和监测地震数据进行保幅和一致性处理。

a、对叠前的原始地震数据和监测地震数据进行一致性处理，包括采集参数及环境因素的校正，以增加地震的可重复性；

b、对叠前的原始地震数据和监测地震数据进行高保真处理，合理消除噪声，保留全频带地震数据；

c、对叠后的原始地震数据进行一致性处理，包括相位、频率、振幅的一致性处理。

2)对完成保幅和一致性处理后的原始地震数据与完成保幅和一致性处理后的监测地震数据直接进行求差处理，得到差异地震数据。

3)采用地震信号的相位转换处理方法，对差异地震数据进行相位转换处理，得到相位转换后的差异地震数据。相位转换后的差异地震数据，加入了角度信息，可以在不改变差异地震数据波形特征的基础上，只改变波峰的位置；这样，在进行时移地震差异解释过程中，当选择一个合适的角度，就能够很好的将差异地震数据的能量聚焦到储层内正确的储层层段，增加了解释结果的可靠性和可信度。其中，相位转换角度为-90°或者270°。

本实施例中地震信号就是差异地震数据，地震信号的相位转换处理方法，具体包括以下步骤：

首先，将地震信号转变为复数形式，得到复数形式的地震信号。复数转变公式如下：

S(t)＝R(t)+j*I(t)

式中，S(t)表示复数形式的地震信号；R(t)表示地震信号；I(t)＝H[f(t)]表示希尔伯特变换的一种表现形式；j代表虚部；t表示时间。

然后，将复数形式的地震信号转换一个角度，增加角度信息，即进行了相位转换处理。角度转换公式如下：

exp(j*θ)＝cos(θ)+j*sin(θ)

式中，θ表示相位转换的相位角。

最后，得到相位转换处理后的地震信号为：

S(t)*exp(j*θ)＝[R(t)*cos(θ)-I(t)*sin(θ)]+j*[R(t)*sin(θ)+I(t)*cos(θ)]

式中，[R(t)*cos(θ)-I(t)*sin(θ)]是相位转换处理后的地震信号的实部，j*[R(t)*sin(θ)+I(t)*cos(θ)]是相位转换处理后的地震信号的虚部，实部为相位转换后的地震信号本身。

可以利用单界面模型通过正演模拟验证验证相位转换处理的可行性：利用单界面模型进行正演模拟，分别模拟0°、30°、60°、90°和270°(即-90°)相位转换处理后，单界面地震响应的特征，如图3所示。可以看出，经过不同角度的相位转换后，单界面处的相位发生了变化，但地震波形特征没有变化，证明相位旋转只是改变了波峰的位置，波形特征不变。由此证明，加入角度信息后的地震信号的本身特征不变，加入角度信息只改变了地震同相轴的相位，地震本身不变，相位转换处理只影响地震信号的相位特征，对地震信号的振幅、频率无影响，从而验证了相位转换处理的可行性，这是本发明的理论基础。

实施例二：

本实施例提出的一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，包括以下步骤：

①对原始地震数据和监测地震数据进行保幅和一致性处理。

A、对叠前的原始地震数据和监测地震数据进行一致性处理，包括采集参数及环境因素的校正，以增加地震的可重复性；

B、对叠前的原始地震数据和监测地震数据进行高保真处理，合理消除噪声，保留全频带地震数据；

C、对叠后的原始地震数据进行一致性处理，包括相位、频率、振幅的一致性处理。

②采用地震信号的相位转换处理方法，对完成保幅和一致性处理后的原始地震数据以及完成保幅和一致性处理后的监测地震数据分别进行相位转换处理，得到相位转换处理后的原始地震数据和监测地震数据。其中，相位转换角度为-90°或者270°。

本实施例中地震信号就是完成保幅和一致性处理后的原始地震数据，以及完成保幅和一致性处理后的监测地震数据。

③对相位转换处理后的原始地震数据与相位转换处理后的监测地震数据直接进行求差处理，得到相位转换后的差异地震数据。相位转换后的差异地震数据，加入了角度信息，可以在不改变差异地震数据波形特征的基础上，只改变波峰的位置；这样，在进行时移地震差异解释过程中，当选择一个合适的角度，就能够很好的将差异地震数据的能量聚焦到储层内正确的储层层段，增加了解释结果的可靠性和可信度。

低阻抗储层和高阻抗储层都是常见的储层，如图4和图5所示，技术研究过程中，分别利用高、低阻抗储层的楔形模型，对直接求差处理与本发明方法的两种实施方式对时移地震差异的影响进行了研究。具体包括以下步骤：

首先，模拟油藏在不同开发阶段的流体状态：假设油藏初始流体为油，储层纵波速度为2.6km/s,密度为2.2g/cm³；开发一段时间后，油被开采出来，储层内的流体为水(这是油田开发过程中的极端情况，正常情况下，经过开采，储层内还是会留有部分油存在，而不会被水完全替代)，由于油水之间的差异，储层纵波速度和密度都相应增大，纵波速度为2.8km/s，密度为2.3g/cm³。

然后，分别利用充满油和水的高、低阻抗模型进行正演模拟，其中，满含油的模拟结果作为初始地震数据，满含水的模拟结果作为监测地震数据。以含水模型为例，在正演数据上，通过分析，发现在储层厚度为四分之一地震波长地震道的振幅值达到最大值，说明该处模型储层顶、底的地震反射相互叠加，达到地震可识别的极限。时移地震技术主要利用多次采集的地震间差异来寻找优势的剩余油，在薄储层，尤其在临近地震可识别临界厚度，单一地震数据在有效的地震采集技术支持下可以被识别出来，而对于时移地震差异，往往很难能够识别。

最后，分别求取直接求差的地震差异和采用本发明方法处理后的地震差异，经过对比，能够很明显的发现：直接求差的时移地震差异结果在薄储层段的能量分散，差异可识别性低，很难能够识别。而经过本发明方法处理后，薄储层时移地震差异的能量集中在储层内部且能量强，与油藏实际情况吻合，增加了差异的可识别性和可解释性，地震差异在储层内部能够清晰地被识别出来，对剩余油藏的解释分析提供了很好的帮助，从而证明了本发明方法的有效性，且本发明两种实施方式对时移地震求差结果不造成明显影响。

下面以在中国南海西江某油田的技术应用过程为例，进一步说明本发明的一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法。

2013年，中国海洋石油总公司计划对某油田的开发方案进行调整，在剩余油富集的储层和区域布设调整井，以增加原油产出，提高油田经济效益。该油田是一个简单的低幅度构造油藏，包含底水油藏和边水油藏。油田属于水下分流河道沉积特征，高孔高渗砂泥岩储层，地下原油沿渗流通道进行运移。油田采用天然能量开采，没有由于开采造成局部压降过大而达到泡点压力从而出现的脱气现象。通过论证，决定应用时移地震技术寻找储层优势剩余油分布区，从而支撑油田调整井的井位部署工作。本区在2003年采集了第一块3D地震资料，2013年在该油田完成了第二块3D地震数据的采集，满足了时移地震的基础数据需求。

首先，作为对照，通过对2003年的初始地震数据和2013年的监测地震数据直接求差，得到原始时移地震差异。如图6所示，在原始地震差异剖面上，油藏的变化集中在油藏的顶界面。然而，由于本油田属于天然水驱，根据砂泥岩薄储层的储层特征，当油藏开采后，水沿着渗流通道由下向上替换原来原油所占领的空间，油藏的变化应该是油藏的底部最明显。可见，原始状态下的地震差异剖面不能反映真实的油藏变化，尤其是纵向的变化，因此不能有效预测薄储层的剩余油分布。

然后，使用本发明的一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，对目标区块的时移地震数据进行处理，如图7所示，获得的薄储层时移地震差异集中在储层内部，地震差异回归到合理的位置，地震差异在储层内部能够清晰地被识别出来，对剩余油藏的解释分析提供了很好的帮助，油藏专家根据分析预测能够得到的剩余油分布范围和深度设计出合理的调整井井位。通过对时移地震差异进行详细解读，完成了相关9个小层的剩余油分布优势区域的预测。目前油田已经完成过了10口调整井的钻井工作，其中8口井根据时移地震的结果对井位进行了调整，均获得成功；另外两口井中有一口井失利。从而证明了本发明方法的有效性，且本发明方法在薄储层油藏的时移地震研究中起到关键作用。

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 (5)

1.一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对原始地震数据和监测地震数据进行保幅和一致性处理；

2)对完成保幅和一致性处理后的原始地震数据与完成保幅和一致性处理后的监测地震数据直接进行求差处理，得到差异地震数据；

3)采用地震信号的相位转换处理方法，对差异地震数据进行相位转换处理，得到相位转换后的差异地震数据；

其中，地震信号的相位转换处理方法，具体包括以下步骤：

首先，将地震信号转变为复数形式，得到复数形式的地震信号，复数转变公式如下：

S(t)＝R(t)+j*I(t)

式中，S(t)表示复数形式的地震信号；R(t)表示地震信号；I(t)＝H[f(t)]表示希尔伯特变换的一种表现形式；j代表虚部；t表示时间；

然后，将复数形式的地震信号转换一个角度，增加角度信息，角度转换公式如下：

exp(j*θ)＝cos(θ)+j*sin(θ)

式中，θ表示相位转换的相位角；

最后，得到相位转换处理后的地震信号为：

S(t)*exp(j*θ)＝[R(t)*cos(θ)-I(t)*sin(θ)]+j*[R(t)*sin(θ)+I(t)*cos(θ)]

式中，[R(t)*cos(θ)-I(t)*sin(θ)]是相位转换处理后的地震信号的实部，j*[R(t)*sin(θ)+I(t)*cos(θ)]是相位转换处理后的地震信号的虚部。

2.如权利要求1所述的一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，其特征在于，所述步骤3)中的相位转换角度为-90°或者270°。

3.一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

①对原始地震数据和监测地震数据进行保幅和一致性处理；

②采用地震信号的相位转换处理方法，对完成保幅和一致性处理后的原始地震数据以及完成保幅和一致性处理后的监测地震数据分别进行相位转换处理，得到相位转换处理后的原始地震数据和监测地震数据；

③对相位转换处理后的原始地震数据与相位转换处理后的监测地震数据直接进行求差处理，得到相位转换后的差异地震数据；

其中，地震信号的相位转换处理方法，具体包括以下步骤：

首先，将地震信号转变为复数形式，得到复数形式的地震信号，复数转变公式如下：

S(t)＝R(t)+j*I(t)式中，S(t)表示复数形式的地震信号；R(t)表示地震信号；I(t)＝H[f(t)]表示希尔伯特变换的一种表现形式；j代表虚部；t表示时间；

然后，将复数形式的地震信号转换一个角度，增加角度信息，角度转换公式如下：

exp(j*θ)＝cos(θ)+j*sin(θ)

式中，θ表示相位转换的相位角；

最后，得到相位转换处理后的地震信号为：

S(t)*exp(j*θ)＝[R(t)*cos(θ)-I(t)*sin(θ)]+j*[R(t)*sin(θ)+I(t)*cos(θ)]

式中，[R(t)*cos(θ)-I(t)*sin(θ)]是相位转换处理后的地震信号的实部，j*[R(t)*sin(θ)+I(t)*cos(θ)]是相位转换处理后的地震信号的虚部。

4.如权利要求3所述的一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，其特征在于，所述步骤②中的相位转换角度为-90°或者270°。

5.如权利要求1或3所述的一种提高薄储层时移地震差异识别能力的方法，其特征在于，所述步骤(1)或者步骤①中的保幅和一致性处理，具体包括以下步骤：

a、进行叠前的原始地震数据和监测地震数据的一致性处理，包括采集参数及环境因素的校正；

b、进行叠前的原始地震数据和监测地震数据的高保真处理，消除噪声，保留全频带地震数据；

c、进行叠后的原始地震数据一致性处理，包括相位、频率、振幅的一致性处理。