CN106547021B - 基于单井褶积算法建立初始模型的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本提出了一种基于单井褶积算法建立初始模型的方法和装置，该方法包括：制作合成地震记录，提取子波，并进行层位标定，使得井旁地震道s(t)与制作的合成地震记录相一致；确定井旁地震道s(t)与测井纵波阻抗AI(t)、横波阻抗SI(t)和测井密度DEN(t)的关系；获得地震记录seis(t)与井旁地震道s(t)之间的关系；以及基于上述关系，得出地震记录seis(t)处的合成纵波阻抗AI(t)^*、合成横波阻抗SI(t)^*。和合成密度DEN(t)^*。

Description

基于单井褶积算法建立初始模型的方法和装置

技术领域

本发明属于石油化工产业地球物理勘探领域，本发明涉及基于单井褶积算法建立初始模型的方法和装置。

背景技术

由于地震数据是带限的，通常不可能恢复全频带的信息，因此为了提高反演结果的分辨率和精度，并在反演过程中加入测井和地质资料等多种约束条件，20世纪80年代中后期至20世纪90年代，地球物理学家对基于模型的反演问题进行了研究。模型反演技术具有误差不随深度积累、反演结果相对精度高、频带宽等优点，使模型反演技术逐渐替代了基于反褶积的反演方法。模型反演的基本思路是：首先根据地质和测井等先验信息建立初始地质模型，然后将该模型产生的正演记录与实际观测记录进行对比，用其偏差反复修改模型，直至二者匹配较好时，当前的模型即为反演结果。反演结果强烈依赖初始模型，如果初始模型不合适，不仅收敛速度慢，而且迭代次数多，同时收敛结果有可能与实际模型相差甚远。目前，国内外建立初始地质模型的方法主要是基于插值算法，比如反距离加权、克里金等。

以插值算法为基础建立初始地质模型的方法有一个共同点，就是在井数据少的情况下，不可避免的会出现“牛眼”现象；而在单井条件下，所建立的初始地质模型则是水平层状结构，对后续的反演并不起有效的约束作用。

发明内容

本公开从地震数据出发针对初始地质模型的建立提出了一种新的方法，克服了现有技术中建立初始地质模型的方法的上述问题。

一方面，公开了一种基于单井褶积算法建立初始模型的方法，该方法包括：制作合成地震记录，提取子波，并进行层位标定，使得井旁地震道s(t)与制作的合成地震记录相一致；确定井旁地震道s(t)与测井纵波阻抗AI(t)、横波阻抗SI(t)和测井密度DEN(t)的关系；获得地震记录seis(t)与井旁地震道s(t)之间的关系；以及基于上述关系，得出地震记录seis(t)处的合成纵波阻抗AI(t)^*、合成横波阻抗SI(t)^*和合成密度DEN(t)^*。

另一方面，公开了一种基于单井褶积算法建立初始模型的装置，该装置包括：用于制作合成地震记录，提取子波，并进行层位标定，使得井旁地震道s(t)与制作的合成地震记录相一致的部件；用于确定井旁地震道s(t)与测井纵波阻抗AI(t)、横波阻抗SI(t)和测井密度DEN(t)的关系的部件；用于获得地震记录seis(t)与井旁地震道s(t)之间的关系的部件；以及用于基于上述关系，得出地震记录seis(t)处的合成纵波阻抗AI(t)^*、合成横波阻抗SI(t)^*和合成密度DEN(t)^*的部件。

本发明的各方面不同于已有的插值算法建立初始地质模型的技术，而是从褶积算法出发，考虑地震数据之间的空间变化关系建立初始地质模型，不仅考虑了数学算法也遵循地震数据的特点，其结果更加逼近地质构造的特点。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明实施例的一种基于单井褶积算法建立初始模型的方法的流程图。

图2示出了根据本发明应用示例的针对叠后地震数据进行模型建立的实现思路的示意图。

图3示出了根据该示例建立的纵波阻抗模型的示意图。

图4示出了根据该示例建立的横波阻抗模型的示意图。

图5示出了根据该示例建立的密度模型的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

发明人认识到，地震数据本身则是包含空间变化关系的数据载体，这个关系可以是振幅以及其他地震本身特性的信息，它同时也反映地下储层物性的空间变化。因此，在已知地震数据的前提下，以地震信息为主体，以井信息为条件，可以得到地震数据的空间变化特征，进而建立一个具有储层空间变化特征初始地质模型。

图1示出了根据本发明实施例的一种基于单井褶积算法建立初始模型的方法的流程图，该方法包括：

步骤101，制作合成地震记录，提取子波，并进行层位标定，使得井旁地震道与制作的合成地震记录相一致。

合成地震记录s(t)可表示为：

s(t)＝w(t)*r(t) (1)

其中，r(t)为反射系数序列，w(t)为地震子波；

一个界面的反射系数r(t)(在公式(2)中表示为R)是由上下两层的波阻抗得到，其表达式为：

式中，R为反射系数，ρ₁、ρ₂为上、下两层的密度，v₁、v₂为上下两层的速度，这些数据可从测井资料中获得。

这一步骤的目的是进行层位标定，使得测井和地震匹配，井旁地震道与制作的合成地震记录相一致，一同记作s(t)。

步骤102，确定井旁地震道与测井纵波阻抗、横波阻抗和测井密度的关系。

地震数据本身是包含空间变化关系的数据载体，因而井旁地震道与测井纵波阻抗、横波阻抗和密度数据之间存在着关联，通过褶积公式可以将这种关系表达出来：

AI(t)＝aiw(t)*s(t)； (3)

SI(t)＝siw(t)*s(t)； (4)

DEN(t)＝denw(t)*s(t)； (5)

其中，AI(t)为测井纵波阻抗，SI(t)为测井横波阻抗，DEN(t)为测井密度，aiw(t)定义为纵波匹配因子，siw(t)定义为横波匹配因子，denw(t)定义为密度匹配因子。对(3)、(4)、(5)式进行反褶积变换，可以得到：

aiw(t)＝AI(t)*s(t)^-1 (6)

siw(t)＝SI(t)*s(t)^-1 (7)

denw(t)＝DEN(t)*s(t)^-1 (8)

步骤103，获得地震记录与井旁地震道之间的关系。

该关系可以通过褶积模型给出：

其中，seis(t)为地震记录，定义为地层变换因子，式(9)给出了地震记录与井旁地震道之间的关系，通过该式就可以求出它们之间的地层变换因子。

步骤104，基于上述关系，得出地震记录处的合成纵波阻抗、合成横波阻抗和合成密度。

由于地震数据的空间变化关系在同一工区中是一定的，因此地震道与井旁地震道具有相同的空间变化关系，可通过公式进行表达：

AI(t)^*＝aiw(t)*seis(t)； (10)

SI(t)^*＝siw(t)*seis(t)； (11)

DEN(t)^*＝denw(t)*seis(t)； (12)

其中，AI(t)^*、SI(t)^*和DEN(t)^*为所要求取的地震记录seis(t)处合成的纵波阻抗、横波阻抗和密度。

可综合公式(1)～(12)，可以得出合成纵波阻抗、合成横波阻抗和合成密度的最终表达式：

通过公式(13)可以得出，所要求取的地震道处的合成纵波阻抗，是测井阻抗与地层变换因子的褶积，而地层变换因子则由地震道与井旁地震道进行反褶积获得，同样可以获得合成横波阻抗和合成密度，如公式(14)、(15)所示：

本发明不同于已有的插值算法建立初始地质模型的技术，而是从褶积算法出发，考虑地震数据之间的空间变化关系建立初始地质模型，不仅考虑了数学算法也遵循地震数据的特点，其结果更加逼近地质构造的特点。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

图2示出了根据本发明应用示例的针对叠后地震数据进行模型建立的实现思路的示意图。下面参照附图并结合该示例对本发明做进一步说明。

首先根据步骤101制作合成地震记录，对测井数据与地震数据进行标定，标定后的数据在时间和深度上达到了匹配，然后求取井旁地震记录与测井纵波阻抗之间的匹配因子aiw(t)，如图2所示；然后依次求取每个地震道的记录与井旁地震道之间的地层变换因子如图2所示；最后将求取的匹配因子aiw(t)和地层变换因子应用到每个地震记录中，就获得了该处地震记录的纵波阻抗模型。对横波阻抗和密度数据采用同样的流程可以建立相应的横波阻抗模型和密度模型。通过公式(13)(14)(15)可以采用简化的方式来获得各个模型。通过求取地层变换因子由于本身已经是通过地震记录和井旁地震记录求取的，在得到地层变换因子后将其与测井纵波阻抗进行计算，同样可以获得相应的各个模型。

图3示出了根据该示例建立的纵波阻抗模型的示意图，图4示出了根据该示例建立的横波阻抗模型的示意图，图5示出了根据该示例建立的密度模型的示意图。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言-诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言-诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络-包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (6)

1.一种基于单井褶积算法建立初始模型的方法,该方法包括：

制作合成地震记录，提取子波，并进行层位标定，使得井旁地震道s(t)与制作的合成地震记录相一致；

确定井旁地震道s(t)与测井纵波阻抗AI(t)、横波阻抗SI(t)和测井密度DEN(t)的关系；

获得地震记录seis(t)与井旁地震道s(t)之间的关系；以及

基于上述关系，得出地震记录seis(t)处的合成纵波阻抗AI(t)^*、合成横波阻抗SI(t)^*和合成密度DEN(t)^*；

其中，井旁地震道s(t)与测井纵波阻抗AI(t)、横波阻抗SI(t)和测井密度DEN(t)的关系通过如下表达式来表达：

AI(t)＝aiw(t)*s(t)；

SI(t)＝siw(t)*s(t)；

DEN(t)＝denw(t)*s(t)；

aiw(t)为纵波匹配因子，siw(t)为横波匹配因子，denw(t)为密度匹配因子；

其中，地震记录seis(t)与井旁地震道s(t)之间的关系通过褶积模型给出：

其中，为地层变换因子，其表示为：

2.根据权利要求1所述的基于单井褶积算法建立初始模型的方法，其中

合成地震记录s(t)表示为：

s(t)＝w(t)*r(t)

其中，r(t)为反射系数序列，w(t)为地震子波。

3.根据权利要求1所述的基于单井褶积算法建立初始模型的方法，其中合成纵波阻抗AI(t)^*、合成横波阻抗SI(t)^*和合成密度DEN(t)^*通过以下公式表达：

4.一种基于单井褶积算法建立初始模型的装置,该装置包括：

用于制作合成地震记录，提取子波，并进行层位标定，使得井旁地震道s(t)与制作的合成地震记录相一致的部件；

用于确定井旁地震道s(t)与测井纵波阻抗AI(t)、横波阻抗SI(t)和测井密度DEN(t)的关系的部件；

用于获得地震记录seis(t)与井旁地震道s(t)之间的关系的部件；以及

用于基于上述关系，得出地震记录seis(t)处的合成纵波阻抗AI(t)^*、合成横波阻抗SI(t)^*和合成密度DEN(t)^*的部件；

其中，井旁地震道s(t)与测井纵波阻抗AI(t)、横波阻抗SI(t)和测井密度DEN(t)的关系通过如下表达式来表达：

AI(t)＝aiw(t)*s(t)；

SI(t)＝siw(t)*s(t)；

DEN(t)＝denw(t)*s(t)；

aiw(t)为纵波匹配因子，siw(t)为横波匹配因子，denw(t)为密度匹配因子；

其中，地震记录seis(t)与井旁地震道s(t)之间的关系通过褶积模型给出：

其中，为地层变换因子，其表示为：

5.根据权利要求4所述的基于单井褶积算法建立初始模型的装置，其中

合成地震记录s(t)表示为：

s(t)＝w(t)*r(t)

其中，r(t)为反射系数序列，w(t)为地震子波。

6.根据权利要求4所述的基于单井褶积算法建立初始模型的装置，其中合成纵波阻抗AI(t)^*、合成横波阻抗SI(t)^*和合成密度DEN(t)^*通过以下公式表达：