CN106855636A - 基于碳酸盐岩储层露头的原型地质模型地震正演方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于碳酸盐岩储层露头的原型地质模型地震正演方法，属于地质模型演示技术领域。本发明以露头剖面精细地质描述为基础，对储层垂向叠加样式及空间展布规律进行精细刻画，建立碳酸盐岩储层非均质定量地质模型，在露头地表使用地震采集仪器进行地震反射波数据采集，分析地震反射特征的地质成因机制，形成一套碳酸盐岩储层地震定量识别的工业化标准，解决了数学物理模型无法表征碳酸盐岩储层原型特征的问题。本发明能够最真实程度还原储层的地震实际反射特征，本发明以野外露头建立起原型储层模型，剖析原型露头储层的实际地震波场信息，从而能够建立起系统的碳酸盐岩储层地震定量识别模式。
Description
技术领域
本发明属于地质模型演示技术领域，尤其与一种基于碳酸盐岩储层露头的原型地质模型地震正演方法有关。
背景技术
在对实际地震资料进行构造解释或岩性解释的过程中，为了对资料有更进一步的认识，就需要依据解释的结果建立典型的“地质概念模型”。模型是真实地质构造形态的简化，只包含影响地震剖面的几个重要因素，例如地层速度、密度、厚度、界面的空间形态等。根据给定的模型，利用计算机模拟该模型的地震响应。模拟过程通常是反复迭代的，模拟结果可以辅助解释人员认识不同类型的地质特征在地震剖面上的表现形式。在对复杂储层特征进行分析时，我们最常采用的是地震数值模型技术，通过简化实际地震资料，建立符合该地区实际的复杂储层模型。通过对模型进行波动方程正演模拟，获得储层的地震反射特征，为储层预测提供基础数据和标准。
地震模型技术按照做法来说的话可以分为两种，一种是数学模型，一个是物理模型。地震数学模型技术就是建立一个地下地质构造模型(给定地质构造的几何形态和岩石物性参数)，根据模型的相应参数设计合理的观测系统，用数学方法计算地质构造的地震波场特点，得到由这个地质构造产生的地震响应。地震物理模型技术是利用一定的物理激发和观测设备，设计与野外地震勘探的激发和采集方式相像的观测系统，对接收的记录数据进行处理，得到用于理论研究的地震剖面或地震数据体。具体实现时必须考虑所建模型与实际地质体的相似性，包括几何相似性、运动学和动力学特征的相似性等，也就是说要求建立的模型在形态、结构和物性各方面与实际地质构造的主要特征相似。其后，选择合适的激发震源，在实验室对此模型模拟地震勘探的野外工作，进行多种方式的数据采集，再对采集的数据进行常规处理，分析地震响应特征，进而指导地震勘探的采集、处理、解释等工作。
模型正演就是利用已知资料建立初步的地下地质模型，根据初步的地质模型和相应的地层物性参数，如速度、密度等，按照射线理论或波动理论计算给定模型的地震响应，即合成的水平叠加剖面或偏移剖面，并将合成剖面与实际剖面进行比较，反复修改初始地质模型，直到计算的合成剖面与实际剖面比较相近为止。正演模拟是可以帮助研究者清晰的认识地震波在复杂介质中传播规律，包括波的运动学和动力学特征等，波的反射、透射等，进而获得地下地质体所产生的反射地震波的波场特征。
针对不同的地震模型，地震正演模拟技术可分为地震物理模拟与数值模拟两种。相较于地震物理模拟，地震数值模拟因成本低、简单易操作受到人们的青睐。地震数值模拟是对已知模型的一种数学物理正演，模拟是建立在已知的数学模型基础上的，模型的地质结构和地层的岩石物理参数已知，包括速度、密度等参数。借助于计算机平台，利用数学方法模拟获得地震波在已知模型中的传播规律，并计算在给定的各观测点的数值地震记录的一种模拟方法。正演模拟方法的理论基础是地震波传播理论，它表征了地震波在地下各种介质中传播特点。
目前，基于数值模型的地震正演是最为经济性且最为常用的方法。该方法主要是以实际样品测试数据或者测井数据，据野外地下构造或地质异常体的形状以及岩石物理参数建立符合地下实际的数学模型，采用数值求解的方法模拟地震响应形成过程。该方法不足之处在于，复杂的碳酸盐岩储层通过数学模型来表征碳酸盐岩的非均质性，往往都是将复杂介质进行数学等效化后，形成等效的速度模型，其数学模型相对理想化明显，不足以反映碳酸盐岩储层非均质性，其得到的地震正演结果往往偏于数学理想化。
上世纪80年代以来，前人将材料学引入地震正演中，将不同材料在实验室内按比例制作成储层地质的物理模型，运用超声波技术模拟地震波激发并进行反射波数据采集，研究地震波在不同地质体模型中传播的运动学和动力学特征，是一种有效地正演方法，对地震勘探的方法研究以及波场分析等起到了一定的指导作用，随着地震物理模拟技术的发展，常规构造的物理模拟技术发展的较为成熟，模型材料主要以环氧树脂和硅橡胶为主，把两种材料和其他助剂按照一定比例配制所需要的复合材料。该方法不足之处在于，地震物理模拟正演受限于材料因素对于储层复杂化程度难以体现。此外物理模拟为超声波激发波长、频率异于地震波激发，而实际模型材料速度与储层实际速度完全不同，必须按照模型的比例因子进行重新刻度，所以物理模拟对于储层非均质特征表达过于理想化，存在一定的局限性。通过地震物理模拟正演得到的地震波场信息结果，往往受限于物理模型的材料学特征，以及比例因子影响，无法真实反映实际储层的地震波场信息。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明旨在提供一种新的基于碳酸盐岩储层露头的原型地质模型地震正演方法。本发明主要为了解决数学物理模型无法表征碳酸盐岩储层原型特征。
为此，本发明采用以下技术方案：一种基于碳酸盐岩储层露头的原型地质模型地震正演方法，其特征是，步骤如下：
步骤一：露头剖面储层露头地质数据采集
对典型露头剖面选择多条路线开展实测工作，在高分辨率尺度描述储层展布特征，进行纵向上放大比例尺，横向上扩大追踪观察范围，结合照相、录像等手段，进行露头外观形态数据采集；在明确岩相和沉积微相空间分布特征的基础上，结合密集采样获得岩石样品、岩石伽马参数。
步骤二：露头剖面储层非均质特征精细研究
从三维空间精细描述碳酸盐岩剖面岩相组合特征、沉积微相空间展布特征及纵横向分布规律，在露头地质描述、岩石采样的基础上获取反映储层空间特征、物性特征等方面的信息，开展精细储层非均质性研究。
步骤三：露头剖面储层原型地质模型恢复
将采集获得的野外储层地质数据，岩石样品测试数据，露头外观形态数据，地层数据，在室内进行原型地质模型数字化，形成碳酸盐岩露头储层原型地质模型。
步骤四：露头地质模型地震正演
针对选取露头剖面顶部地表条件进行测网设计和布置踏勘，在单炮实验的基础上，现场调整及时地震震源激发条件、测网布置方案、频率接收范围，力图使采集数据做到高信噪比、高分辨率、高保幅。
步骤五：露头地质模型地震正演波场信息处理解释
在室内进行采集获得的露头地质模型地震波场信息的成像处理，针对原型露头地质模型与获得地震剖面展开储层特征定量解释。通过露头剖面储层地震反射特征与周缘围岩进行对比，明确频率、振幅、相位等地震反射特征，归纳频率域、角度地震波场特征，然后结合野外露头形成地质成因模式，在获得的前期岩石物理实验测试纵横波速度数据基础上，进行储层非均质特征与地震波场信息的关系拟合，综合分析储层与其他岩性地震波场特征参数值差异，达到定量区别岩性目的。
使用本发明可以达到以下有益效果：本发明以露头剖面精细地质描述为基础，对储层垂向叠加样式及空间展布规律进行精细刻画，建立碳酸盐岩储层非均质定量地质模型，在露头地表使用地震采集仪器进行地震反射波数据采集，分析地震反射特征的地质成因机制，形成一套碳酸盐岩储层地震定量识别的工业化标准，其优点在于以露头剖面为地质模型，直接进行露头剖面地表地震数据激发采集，达到将储层特征定量刻度到地震响应特征当中。针对碳酸盐岩储层非均质分布特征，提出一种新的地震正演思路方法，以野外露头建立起原型储层模型，剖析原型露头储层的实际地震波场信息，从而能够建立起系统的碳酸盐岩储层地震定量识别模式。
具体实施方式
本发明步骤如下：
步骤一：露头剖面储层露头地质数据采集
对典型露头剖面选择多条路线开展实测工作，在高分辨率尺度描述储层展布特征，进行纵向上放大比例尺，横向上扩大追踪观察范围，结合照相、录像等手段，进行露头外观形态数据采集；在明确岩相和沉积微相空间分布特征的基础上，结合密集采样获得岩石样品、岩石伽马参数。也可以将碳酸盐岩野外露头进行地质素描后，在室内对野外露头模型还原，在室内对还原的露头数值模型进行地震数值模拟。
步骤二：露头剖面储层非均质特征精细研究
从三维空间精细描述碳酸盐岩剖面岩相组合特征、沉积微相空间展布特征及纵横向分布规律，在露头地质描述、岩石采样的基础上获取反映储层空间特征、物性特征等方面的信息，开展精细储层非均质性研究。
步骤三：露头剖面储层原型地质模型恢复
将采集获得的野外储层地质数据，岩石样品测试数据，露头外观形态数据，地层数据，在室内进行原型地质模型数字化，形成碳酸盐岩露头储层原型地质模型。
步骤四：露头地质模型地震正演
针对选取露头剖面顶部地表条件进行测网设计和布置踏勘，在单炮实验的基础上，现场调整及时地震震源激发条件、测网布置方案、频率接收范围，力图使采集数据做到高信噪比、高分辨率、高保幅。
步骤五：露头地质模型地震正演波场信息处理解释
在室内进行采集获得的露头地质模型地震波场信息的成像处理，针对原型露头地质模型与获得地震剖面展开储层特征定量解释。通过露头剖面储层地震反射特征与周缘围岩进行对比，明确频率、振幅、相位等地震反射特征，归纳频率域、角度地震波场特征，然后结合野外露头形成地质成因模式，在获得的前期岩石物理实验测试纵横波速度数据基础上，进行储层非均质特征与地震波场信息的关系拟合，综合分析储层与其他岩性地震波场特征参数值差异，达到定量区别岩性目的。
本发明相对前人进行露头地质模型研究中，大多单纯从地质角度进行储层分布特征研究，未能有效将露头储层特征与地震响应特征进行关联。本发明优点在于以露头剖面为地质模型，直接进行露头剖面地表地震数据激发采集，达到将储层特征定量刻度到地震响应特征当中。传统地震正演方法分为数值正演模拟与物理正演模拟，以上两种方法始终只是对地震波动特征进行模拟，而本项目是实际开展真实的地震采集正演工作，能够最真实程度还原储层的地震实际反射特征。本发明的创新之处在针对碳酸盐岩储层非均质分布特征，提出一种新的地震正演思路方法，以野外露头建立起原型储层模型，剖析原型露头储层的实际地震波场信息，从而能够建立起系统的碳酸盐岩储层地震定量识别模式。
储层非均质模型无法完全定量化是目前亟待解决的问题，能否最大精度的建立与恢复碳酸盐岩储层原型地质模型，是在空间上进行有效预测碳酸盐储层非均质分布特征的基础技术问题，同样也是实现碳酸盐岩可持续勘探的工业问题。前人在地震正演模型建立中，主要为数学模型和物理模型，而这两种模型都是基于理想化的数学建模和物理材料建模，都无法充分表达碳酸盐岩储层的非均质性，所以在此模型基础上所获得的地震正演模拟结果就会放大地质与地震学科之间存在争议的矛盾点，缺乏一定的地质说服力。而野外露头地质剖面是最贴近地下实际储层地质特征的原型地质模型，能够非常直观的进行储层非均质性特征研究，分析储层非均质性成因机制、空间展布规律。本发明充分考虑当前碳酸盐岩储层原型地质模型恢复难度大的现实问题，提出在野外直接选取出露完整的碳酸盐岩野外露头剖面进行原型储层地质模型设计，然后在露头剖面地表进行地震正演作业，即利用震源激发地震波，地震采集仪器完成地震反射波数据接收工作。该种地震正演方法能够直接根据原型地质模型得到最真实的地震波场信息，并建立起直观直接的碳酸盐岩储层定量识别标准。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.基于碳酸盐岩储层露头的原型地质模型地震正演方法，其特征是在于，包括如下步骤：
步骤一：露头剖面储层露头地质数据采集
对典型露头剖面选择多条路线开展实测工作，在高分辨率尺度描述储层展布特征，进行纵向上放大比例尺，横向上扩大追踪观察范围，结合照相、录像手段进行露头外观形态数据采集；在明确岩相和沉积微相空间分布特征的基础上，结合密集采样获得岩石样品、岩石伽马参数；
步骤二：露头剖面储层非均质特征精细研究
从三维空间精细描述碳酸盐岩剖面岩相组合特征、沉积微相空间展布特征及纵横向分布规律，在露头地质描述、岩石采样的基础上获取反映储层空间特征、物性特征方面的信息，开展精细储层非均质性研究；
步骤三：露头剖面储层原型地质模型恢复
将采集获得的野外储层地质数据，岩石样品测试数据，露头外观形态数据，地层数据，在室内进行原型地质模型数字化，形成碳酸盐岩露头储层原型地质模型；
步骤四：露头地质模型地震正演
针对选取露头剖面顶部地表条件进行测网设计和布置踏勘，在单炮实验的基础上，现场调整及时地震震源激发条件、测网布置方案、频率接收范围，力图使采集数据做到高信噪比、高分辨率、高保幅；
步骤五：露头地质模型地震正演波场信息处理解释
在室内进行采集获得的露头地质模型地震波场信息的成像处理，针对原型露头地质模型与获得地震剖面展开储层特征定量解释；通过露头剖面储层地震反射特征与周缘围岩进行对比，明确频率、振幅、相位地震反射特征，归纳频率域、角度地震波场特征，然后结合野外露头形成地质成因模式，在获得的前期岩石物理实验测试纵横波速度数据基础上，进行储层非均质特征与地震波场信息的关系拟合，综合分析储层与其他岩性地震波场特征参数值差异，达到定量区别岩性目的。
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