CN106405647A - 一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法包括以下步骤，步骤1：分析地震数据的主频，并根据地震频谱中提取子波，计算对应主频下的波长，λ＝1/f，其中λ为波长，f为频率；步骤2：建立一个地层厚度由0到λ的地层模型，将提取子波进行负90度相位旋转后，对地层模型进行褶积运算，得到正演的不同厚度对应的薄层响应原子；步骤3：在地震有效频带范围内，利用分频工具将正演的不同厚度薄层响应原子进行分频获得N个分频体，在N个体内分别计算不同厚度下的最大振幅值，构建不同频率下最大振幅与地层厚度的一个响应曲线，分别对其做归一化处理，可以得到分频振幅与厚度的模板曲线，N为大于1的自然数。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探领域，具体涉及一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法。
背景技术
从寻找石油到利用石油，大致要经过四个主要环节，即寻找、开采、输送和加工，这四个环节一般又分别称为“石油勘探”、“油田开发”、“油气集输”和“石油炼制”。“石油勘探”有许多方法，但地下是否有油，最终要靠钻井来证实。一个国家在钻井技术上的进步程度，往往反映了这个国家石油工业的发展状况，因此，有的国家竞相宣布本国钻了世界上第一口油井，以表示他们在石油工业发展上迈出了最早的一步。“油田开发”指的是用钻井的办法证实了油气的分布范围，并且油井可以投入生产而形成一定生产规模。从这个意义上说，1821年四川富顺县自流井气田的开发是世界上最早的天然气田。“油气集输”技术也随着油气的开发应运而生，公元1875年左右，自流井气田采用当地盛产的竹子为原料，去节打通，外用麻布缠绕涂以桐油，连接成我们现在称呼的“输气管道”，总长二、三百里，在当时的自流井地区，绵延交织的管线翻越丘陵，穿过沟涧，形成输气网络，使天然气的应用从井的附近延伸到远距离的盐灶，推动了气田的开发，使当时的天然气达到年产7000多万立方米。
开采石油的第一关是勘探油田。今天的石油地质学家使用重力仪、磁力仪等仪器来寻找新的石油储藏。储层厚度是油气资源评价的重要参数。目前仅通过反演的方法提取储层厚度，但受限于初始模型及，时空变的压实关系，很难得到准确的厚度预测结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是明确对厚度敏感的振幅优势区间，在不同的区间内分别预测厚度，目的在于提供一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法，解决明确对厚度敏感的振幅优势区间，在不同的区间内分别预测厚度的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法，包括以下步骤，步骤1：分析地震数据的主频，并根据地震频谱中提取子波，计算对应主频下的波长，λ＝1/f，其中λ为波长，f为频率；步骤2：建立一个地层厚度由0到λ的地层模型，将提取子波进行负90度相位旋转后，对地层模型进行褶积运算，得到正演的不同厚度对应的薄层响应原子；步骤3：在地震有效频带范围内，利用分频工具将正演的不同厚度薄层响应原子进行分频获得N个分频体，在N个体内分别计算不同厚度下的最大振幅值，构建不同频率下最大振幅与地层厚度的一个响应曲线，分别对其做归一化处理，可以得到分频振幅与厚度的模板曲线，N为大于1的自然数；步骤4：在步骤3不同频率模板曲线的调谐振幅以内，利用多项式拟合的方式，可获得不同频率下振幅与厚度的确定性关系，因为不同频率模板曲线，都存在一个调谐振幅，归一化后为1，在调谐振幅以内，地层厚度与振幅值成单调正比关系，并且获得不同频率下振幅与厚度的确定性关系后，高频曲线可预测厚度范围小，集中在薄层；低频曲线可预测范围大，集中在厚层；步骤5：将地震数据进行负90度相位转换，使得波峰、波谷信息代表一个地层信息，利用分频工具对地震数据进行分频，获得N个分频数据体；并统计某一个层段内最大振幅，是根据层位提取某一段地震数据来统计，利用分频最大振幅对数据体进行归一化计算；步骤6：将N个分频归一化数据体，利用模板曲线的多项式关系将振幅转化为厚度，得到分频厚度数据体；步骤7：每个分频体的最大振幅位置，即这个分频体计算的厚度最为可信位置，所以将步骤6中得到的N个分频厚度数据体，利用反距离加权方法，计算出加权系数，以地震体中的一道为计算单元，将分频厚度数据体进行加权平均，获得地震厚度体。地层是由一系列薄层反射系数对组成，地震数据体相当于是一簇薄层反射系数与子波褶积的结果。这种效应相当于子波对不同砂层厚度进行了一次滤波。当子波主频与薄层厚度匹配时，地震波形振幅会被加强，发生调谐，显示最大振幅效应，对应子波的主频称为调谐频率，最大振幅称为调谐振幅。在调谐振幅以内，振幅随厚度是成正比关系的，因此我们可以利用这种关系进行厚度的预测。通常情况下，地震主频为地震的一个调谐频率，常规厚度预测以主频的计算的1/4波长为地震极限分辨率。利用一个固定子波对不同厚度地层进行滤波形成薄层响应原子序列，经过分频之后的薄层响应原子序列也存在调谐振幅与厚度的关系，且不同分频下振幅可预测范围不一样。低频调谐振幅可预测更厚地层，同时高频振幅曲线在薄层区梯度更大，对薄地层厚度更为敏感。因为我们可以利用多个分频体来综合预测地层厚度。本发明以理论模型正演为指导，构造薄层响应模型，制作相应分频振幅与与厚度关系的响应模板，地震进行小波分频并将其归一化后后，利用模板关系，将分频地震振幅转化为厚度分析不同频率下振幅的变化，不同频率下振幅对厚度敏感区间不同，将多个频率预测的厚度体进行加权叠加，提高厚度预测范围和预测精度；本发明预测厚度完全依赖于地震数据的分频振幅，是一种厚度属性数据体，不同于用测井数据、初始模型进行波阻抗反演，然后卡门槛的方式进行厚度预测，是一种简便有效，同时也是相对精确的厚度预测方法，解决了无井地区无法进行厚度预测的难题。
所述步骤3中的分频工具包括小波分频、S变换和匹配追踪。三种分频方式都可以在地震有效频带范围内，将正演的不同厚度薄层响应原子进行分频。
所述分频工具采用小波分频。小波分频工具是时频分析的一种方式，S变换及匹配追踪也可用进行尝试，但是前者输出时间域分频，后者是输出频率域分频，时间域分频方式稳定性和抗噪性更好。
所述步骤5中利用分频工具对地震数据进行分频，获得3个分频数据体。单一的频率所预测的厚度范围有限，高频或低频的数据体一方面扩大可预测厚度范围，同时增加了预测厚度的稳定性，数据体为低频、中频、高频数据体，本发明的数据体个数是不限制的，一般采用低频、中频、高频三个数据体，这选取中间值、最高值和最低值，是比较合理的范围
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法，步骤1、2、3、4是利用模型正演制作模板，步骤5、6、7将地震数据转化为地层厚度，完全不用测井数据、初始模型就可以达到厚度预测目的；
2、本发明一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法，最终成果就是厚度剖面，不需要通过常规有井反演的方式，通过岩石物理门槛值求取和目的层时窗选取等繁琐工作来获得厚度数据体；
3、本发明一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法，获得厚度数据体，相当于一种厚度属性剖面，有利于直接反映沉积厚度变化情况，更有利于地震沉积学切片分析技术在石油勘探领域的推广。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明所述步骤4中调谐振幅归一化前示意图；
图2为本发明所述步骤4中调谐振幅归一后前示意图；
图3为本发明所述步骤5中厚度预测优势区间示意图；
图4为本发明分频算厚度示意图；
图5为本发明模型厚度对比图示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1至图5所示，本发明一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法，以模型为算例，描述厚度预测的过程，包括以下步骤：
步骤1：给定一个30Hz主频的雷克子波，计算主频对应波长λ；
步骤2：建立一个地层厚度由0到λ的地层模型，将雷克子波进行负90度相位旋转，利对地层模型进行褶积运算，正演的不同厚度对应的薄层响应原子；
步骤3：在地震有效频带范围内，利用小波分频工具将正演的不同厚度薄层响应原子进行分频获得3个分频体10Hz、20Hz、40Hz，在3个体内分别计算不同厚度下的最大振幅值如图1，构建不同频率下最大振幅与地层厚度的一个响应曲线，分别对其做归一化处理，不考虑分频之后振幅的差异，构成分频振幅与厚度的模板曲线；
步骤4：不同频率模板曲线，都存在一个调谐振幅，归一化后为1，，在调谐振幅以内，地层厚度与振幅值成单调正比关系，利用多项式拟合的方式，可获得不同频率下振幅与厚度的确定性关系，40Hz高频曲线可预测厚度范围小，集中在薄层，10Hz低频曲线可预测范围大，集中在厚层；
步骤5：将地震数据进行-90度相位转换，使得波峰、波谷信息代表一个地层信息，利用小波分频工具对地震数据进行分频，获得10Hz、20Hz、40Hz分频数据体；统计某一个层段内最大振幅，利用分频最大振幅对数据体进行归一化计算；
步骤6：将3个分频归一化数据体，利用模板曲线的多项式关系将振幅转化为厚度，形成分频厚度数据体；
步骤7：利用反距离加权方法，将每个分频厚度体的加权系数计算出来，哪个分频体最大振幅即这个分频体计算的厚度最为可信，计算权重最大。以地震体中的一道为计算单元，将分频厚度数据体进行加权平均，获得最终的地震厚度体。10Hz、20Hz和40Hz的分频体能准确预测19ms以内地层厚度，预测厚度与实际模型厚度计算误差不大。10Hz分频体预测厚度可预测分辨率最大能达到19ms，因此要分辨大于19ms的厚层，需更低频率的分频体来计算。采用本发明所述的一种调谐厚度反演方法特点：不用测井数据、初始模型就可以达到厚度预测目的；本发明最终成果在剖面上直接显示厚度，不需要进行岩石物理门槛值求取和目的层时窗选取等繁琐工作；本发明最终成果能在剖面上直接反映沉积厚度变化情况，更有利于地震沉积学切片分析技术在石油勘探领域的推广。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1：分析地震数据的主频，并根据地震频谱中提取子波，计算对应主频下的波长，λ＝1/f，其中λ为波长，f为频率；
步骤2：建立一个地层厚度由0到λ的地层模型，将提取子波进行负90度相位旋转后，对地层模型进行褶积运算，得到正演的不同厚度对应的薄层响应原子；
步骤3：在地震有效频带范围内，利用分频工具将正演的不同厚度薄层响应原子进行分频获得N个分频体，在N个体内分别计算不同厚度下的最大振幅值，构建不同频率下最大振幅与地层厚度的一个响应曲线，分别对其做归一化处理，得到分频振幅与厚度的模板曲线，N为大于1的自然数；
步骤4：在步骤3不同频率模板曲线的调谐振幅以内，利用多项式拟合的方式，可获得不同频率下振幅与厚度的确定性关系；
步骤5：将地震数据进行负90度相位转换，使得波峰、波谷信息代表一个地层信息，利用分频工具对地震数据进行分频，获得N个分频数据体；并统计某一个层段内最大振幅，利用分频最大振幅对数据体进行归一化计算；
步骤6：将N个分频归一化数据体，利用模板曲线的多项式关系将振幅转化为厚度，得到分频厚度数据体；
步骤7：将步骤6中得到的N个分频厚度数据体，利用反距离加权方法，计算出加权系数，以地震体中的一道为计算单元，将分频厚度数据体进行加权平均，获得地震厚度体。
2.根据权利要求1所述的一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法，其特征在于：所述步骤3中的分频工具包括小波分频、S变换和匹配追踪。
3.根据权利要求2所述的一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法，其特征在于：所述分频工具采用小波分频。
4.根据权利要求1所述的一种关于沉积地层厚度的调谐反演方法，其特征在于：所述步骤5中利用分频工具对地震数据进行分频，获得3个分频数据体。
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