CN107797145B - 消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法。该方法研究不同厚度的煤系地层对同一套地层的下伏地层中砂体的振幅屏蔽作用，结合钻井数据与地震剖面数据，求取出研究区内的单位煤系地层对下伏目的地层的屏蔽量—煤系地层屏蔽影响率，以求出不同煤系地层对同一目的地层振幅值的屏蔽量，该屏蔽量加上现有目的地层的视振幅值，即得到该目的地层的真振幅值。本发明通过恢复煤系地层对下伏目的地层地震反射振幅值的影响，达到消除煤系地层影响的效果。

Description

消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法

技术领域

本发明涉及油气地球物理技术领域，更具体地，涉及一种消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法。

背景技术

在地震勘探中，煤系地层表现为低速、低密度的特征，与围岩波阻抗差异巨大，地震波传播过程中形成了低频强反射的特征，同时对其下伏地层的地震反射造成了极强的屏蔽，使其下伏地层的地震反射振幅明显失真，并且具有煤系地层越厚，对下伏地层地震反射屏蔽越强的特点。如果储层在下伏地层中，就给地震储层预测带来了很大的困难，如何去除煤系地层对下伏地层的反射振幅影响，恢复下伏地层地震反射的真实振幅，是煤系地层地震资料处理中首先要解决的问题。

目前地震资料处理中，对去除煤系地层的对下伏地层地震反射屏蔽的现象(简称去煤)采取了很多方法，如吉林大学学报(地球科学版)2014年03期文章《大牛地气田煤系地层去煤影响储层预测技术》中，涉及到去煤的方法问题，文章以大牛地气田低分辨率地震资料为例，利用Wigner-Ville分布时频分析技术对煤系地层造成的连续强反射同相轴进行高分辨率煤系地层定位,通过对比分析认为煤系地层具有典型的低频强能量中高频段急剧衰减特性。以此作为理论基础明确煤系地层反射优势频谱能量密度上限为26Hz，利用多子波分解与重构技术对大牛地气田三维地震资料开展分频段信号重组，即去煤干涉处理。这种通过子波分解重构的方法，的确可以做到部分消除煤系地层的强振幅反射，但由于其在地震采集过程中，已经屏蔽了下伏地层的振幅，因此，这种方法无法做到对下伏地层的振幅属性的有效补偿，同样不利于下伏地层的储层预测。

因此，有效的去煤，是目前煤系地层储层预测面临的最严峻的问题。

发明内容

地震属性预测只要依靠振幅属性的预测，而上覆煤系地层的屏蔽作用使的储层的真实振幅无法获得。本发明的目的就是依靠现有的地震剖面资料和钻井资料，去除煤系地层的影响，恢复下伏地层地震反射的真实振幅，从而解决地震属性预测中的难题。

根据本发明，公开了一种消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法。该方法可以包括以下步骤：通过地震剖面资料得到井点位置处煤系地层的振幅A_煤数据和下伏地层中砂体的视振幅A_砂视数据，通过钻井数据得到井点位置处煤系地层的厚度H_煤数据和下伏地层中砂体的厚度H_砂数据；由钻井数据和地震剖面资料计算出厚度在1/4地震波长内的煤系地层的振幅A_煤与厚度H_煤的线性关系式中的参数，并根据全区的煤系地层的振幅A_煤推算全区的煤系地层厚度H_煤；基于煤系地层对下伏地层的屏蔽量A_煤屏蔽为单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量K_n与煤系地层的厚度H_煤的乘积，以及煤系地层的振幅A_煤与厚度H_煤的线性关系式，建立下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与视振幅A_砂视和煤系地层的振幅A_煤之间的关系式；联合下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与厚度H_砂的线性关系式与下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与视振幅A_砂视和煤系地层的振幅A_煤之间的关系式，建立以单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量K_n为其中一个未知数的方程，基于从地震剖面资料得到的A_砂视数据以及从钻井数据得到的H_煤数据和H_砂数据求取K_n的值；以及基于单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量K_n以及全区的煤系地层厚度H_煤，计算全区煤系地层对下伏地层的屏蔽量，从而得到下伏地层中砂体的真振幅A_砂真。

优选地，煤系地层的振幅A_煤与厚度H_煤的线性关系为：

H_煤＝(A_煤-C_煤)/K_煤 (1)。

其中，C_煤为常数参数，K_煤为煤系地层振幅与厚度的斜率。

优选地，可以基于两组井点位置处的H_煤数据及相应的A_煤数据建立方程组以求解C_煤、K_煤的值。

优选地，可以多次求解C_煤、K_煤取其平均值。

优选地，下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与厚度H_砂的线性关系式为：

H_砂＝(A_砂真-C_砂)/K_砂 (2)。

其中，为C_砂为常数参数，K_砂为下伏地层中砂体的振幅与厚度的斜率。

优选地，下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与视振幅A_砂视和煤系地层的振幅A_煤之间的关系式可以为：

A_砂真＝A_砂视+K_n*(A_煤-C_煤)/K_煤 (3)。

其中，C_煤为常数参数，K_煤为煤系地层振幅与厚度的斜率，K_n为单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量

优选地，可以联合公式(2)和公式(3)，建立以含K_n、C_砂、K_砂三个未知数的方程，基于三组井点位置处的H_煤数据、H_砂数据以及相应的A_煤数据建立方程组以求解K_n的值。

优选地，可以多次求解K_n取其平均值。

根据本发明的消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法不要求必须去除煤系地层的强振幅影响，而是根据公式计算出其对于下伏地层的振幅值屏蔽量并进行补偿，方法简便，可信度高，大大提高了地震振幅属性勘探的准确性，因此本发明具有极高的工业实用价值和推广应用前景。

附图说明

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

图1示出了根据本发明的一个实施例的消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法的流程图。

图2a示出了某一工区不同厚度的煤系地层和相同厚度的下伏地层，图2b示出不同厚度煤系地层对相同厚度下伏地层中砂体的振幅屏蔽作用的波动方程正演示意图。

图3a和图3b示出了某一井区下伏递增振幅属性图与去煤处理后的振幅属性图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明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发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

此处，先对本发明中涉及的基本原理进行如下简单介绍。

(1)根据地球物理勘探的基础理论可知地震振幅属性与地层厚度具有相关性，理论认为当地层厚度在地震波长1/4之内时，地层的地震振幅值大小与地层厚度值成正比。据此，对于厚度值在地震波1/4波长范围之内的地层可依据其振幅值得大小推算出其地层厚度值。

(2)根据勘探实践及正演模拟技术，可以看出煤系地层厚度值越大对下伏地层的振幅值屏蔽作用越大，且煤系地层的厚度值与其对下伏地层振幅值的屏蔽量成正相关关系，从而计算出煤系地层对下伏地层的振幅值屏蔽量是“去煤”最关键的步骤。

(3)在一定区域内，如果煤系地层距离下伏地层(如砂层)的距离差异忽略不计，可视为等距离，此时，煤系地层对下伏地层的屏蔽量只和煤系地层厚度值有关。因此，在一定区域内，单位煤系地层对下伏目的层的振幅值屏蔽量只和煤系地层的性质有关，是一个相对稳定的数值，可以将单位煤系地层对下伏目的层的振幅值屏蔽量命名为煤系地层屏蔽影响率，表示为K_n，使得去煤处理的关键也由计算煤系地层对下伏目的层的振幅值屏蔽量转变为求取煤系地层屏蔽影响率K_n。

(4)地震振幅属性和地层厚度具有相关性关系，依据于地层厚度在地震波长1/4λ之内，振幅和厚度成正比。根据鄂尔多斯盆地的钻井统计，中生界煤层的平均地震速度大约在2564m/s，1/4λ的厚度为21.4m；砂体的平均速度在4545m/s，1/4λ的厚度为37m。从勘探实践上看，大多数盆地的煤层厚度和单砂体厚度满足小于1/4λ的要求。

实施例1

图1示出了根据本发明的一个实施例的消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法的流程图。

在本实施例中，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：通过地震剖面资料得到井点位置处煤系地层的振幅A_煤数据和下伏地层中砂体的视振幅A_砂视数据，通过钻井数据得到井点位置处煤系地层的厚度H_煤数据和下伏地层中砂体的厚度H_砂数据。

步骤2：由钻井数据和地震剖面资料计算出厚度在1/4地震波长内的煤系地层的振幅A_煤与厚度H_煤的线性关系式中的参数，并根据全区的煤系地层的振幅A_煤推算全区的煤系地层厚度H_煤；

在一个示例中，煤系地层的振幅A_煤与厚度H_煤的线性关系式为：

H_煤＝(A_煤-C_煤)/K_煤

其中，C_煤为常数参数，K_煤为煤系地层振幅与厚度的斜率。

在一个示例中，可以基于两组井点位置处的H_煤数据及相应的A_煤数据建立方程组以求解C_煤、K_煤的值，并且可以多次求解C_煤、K_煤取其平均值。根据煤系地层的振幅A_煤可以推算出全区的煤系地层厚度H_煤。

步骤3：基于煤系地层对下伏地层的屏蔽量A_煤屏蔽为单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量K_n与煤系地层的厚度H_煤的乘积，以及煤系地层的振幅A_煤与厚度H_煤的关系式，建立下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与视振幅A_砂视和煤系地层的振幅A_煤之间的关系式。

分别统计不同厚度的煤系地层振幅与下伏地层中砂体的视振幅之间的关系，建立包含砂体真振幅与砂体视振幅、煤层振幅关系的公式，即需要恢复的砂体真振幅＝砂体的视振幅+煤层对砂体振幅的屏蔽量，表示为A_砂真＝A_砂视+A_煤屏蔽。

煤系地层对下伏地层的屏蔽量A_煤屏蔽为单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量K_n与煤系地层的厚度H_煤的乘积，即A_煤屏蔽＝K_n*H_煤，因此A_砂真＝A_砂视+A_煤屏蔽可以表示为A_砂真＝A_砂视+K_n*H_煤。其中，K_n又被称为煤层影响率。在公式A_砂真＝A_砂视+K_n*H_煤中，A_砂视可以从地震剖面资料中读出，为已知；H_煤由H_煤＝(A_煤-C_煤)/K_煤算出，也视为已知。因此，K_n为去煤的重要参数。

将公式(1)代入上式，即可得到砂体真振幅与砂体视振幅和煤层振幅之间的关系：A_砂真＝A_砂视+K_n*(A_煤-C_煤)/K_煤。

利用波动方程做出的正演模型显示，煤层的厚度对下伏地层中相同厚度的砂体振幅的屏蔽呈较为显著的线性负相关，煤层越厚，对下伏振幅的屏蔽越大。

步骤4：联合厚度在1/4地震波长内的下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与厚度H_砂的线性关系式与下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与视振幅A_砂视和煤系地层的振幅A_煤之间的关系式，建立以单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量K_n为其中一个未知数的方程，基于从地震剖面资料得到的A_砂视数据以及从钻井数据得到的H_煤数据和H_砂数据求取K_n的值求取K_n的值。

在一个示例中，下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与厚度H_砂的线性关系式为：

H_砂＝(A_砂真-C_砂)/K_砂

其中，为C_砂为常数参数，K_砂为下伏地层中砂体的振幅与厚度的斜率。

K_n为单位煤层对下伏地层的屏蔽量，在一个区域内，如果忽视煤层距离下伏砂层的距离差异，视为等距离，那么，K_n只和煤层的性质有关，是一个相对稳定的数值。

K_n的获取来自于钻井数据及地震数据的实践统计：由公式A_砂真＝A_砂视+K_n*H_煤得到A_砂视＝A_砂真-K_n*H_煤，而A_砂真基于公式H_砂＝(A_砂真-C_砂)/K_砂可以表示为A_砂真＝H_砂*K_砂+C_砂(其中，H_砂为从钻井数据中得到的砂体厚度。K_砂、C_砂为未知数)，将其带入公式A_砂视＝A_砂真-K_n*H_煤(其中，H_煤从钻井数据中读出，A_砂视从地震剖面资料中读出)，因此公式A_砂视＝A_砂真-K_n*H_煤则变为得到含K_n、C_砂、K_砂三个未知数的方程。寻找三口相邻的井数据H_砂、H_煤，读出相应的地震振幅数据A_视砂，建立方程组求解K_n，并将多组K_n平均取值，即获得了去煤的关键参数K_n。

步骤5：基于单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量K_n以及全区的煤系地层厚度H_煤，计算全区煤系地层对下伏地层的屏蔽量，从而得到下伏地层中砂体的真振幅A_砂真。

据上述经验公式，计算出不同煤系地层厚度对不同砂体振幅的屏蔽量，加上砂体的视振幅，即为砂体的真振幅，即A_砂真＝A_砂视+K_n*H_煤。最终砂体的真振幅表示为由煤层振幅，砂体振幅两个变量表示的函数。

在本实施例中，利用地震剖面资料和钻井数据得到煤系地层对下伏地层振幅值的屏蔽影响率K_n，再基于K_n计算全区的下伏地层振幅值的屏蔽量，进而恢复全区下伏地层的真振幅值，而无需通过去除煤系地层的强振幅影响的方式来恢复真振幅值，其实现简便，所得结果经验证具有较高精度，大大提高了地震振幅属性勘探的便利性和准确性。

上述步骤1、2、3……的编号方式仅是为了方便描述，并非用于限定相应步骤的执行顺序，例如，如本领域技术人员可以毫无疑义地确定，步骤2和步骤3可以并行执行或者步骤2可以在步骤3之后执行。可以按照本领域技术人员认为适当的任意顺序执行上述步骤。

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2a示出了某一工区不同厚度的煤系地层和相同厚度的下伏地层，图2b示出不同厚度煤系地层对相同厚度下伏地层中砂体的振幅屏蔽作用的波动方程正演示意图。

表1煤层厚度及煤层振幅数据以及砂岩振幅数据

煤系地层厚度	煤系地层振幅	下伏地层中砂体的振幅
			0	0	6775
5	4153	6704
			10	7283	6502
15	7878	5906

波动方程的正演模型数据取自煤系地层发育的鄂尔多斯盆地南部镇泾区块的何家坪三维地震工区。煤层速度＝2564m/s，密度＝1.3g/cm³，煤系地层厚度由15m-10m-5m-0m，下伏砂岩厚度不变，厚度＝30米，砂岩速度＝4545m/s，密度＝2.4g/cm³。根据波动方程的正演模型得到，煤层厚度＝0m，下伏砂岩振幅＝6775，煤层厚度＝5m，下伏砂岩振幅＝6704，煤层厚度＝10m，下伏砂岩振幅＝6502，煤层厚度＝15m，下伏砂岩振幅＝5906，可见，在砂层厚度值不变的情况下，煤系地层的厚度值对下伏地层中相同厚度的砂体振幅值的屏蔽呈较为显著的线性负相关，煤系地层厚度值越大，对下伏目的层振幅值的屏蔽作用越大。

图3a和3b为鄂尔多斯盆地镇泾区块南部何家坪三维区HH182井区振幅图(黑色为强振幅区域)。根据地震振幅值和地层厚度值具有相关性关系，即地层厚度值在地震波长1/4之内，振幅值和厚度值成正比。根据鄂尔多斯盆地的钻井统计，中生界煤系地层的平均地震速度大约在2564m/s，1/4波长相对应的厚度为21.4m；砂体的平均速度在4545m/s，1/4波长相对应的厚度为37m。从勘探实践上看，大多数盆地的煤系地层厚度和单砂体厚度满足小于1/4波长的要求。图3a为煤系地层屏蔽过的下伏地层振幅值属性图，图3b为去煤处理后生成的振幅值属性图，结合实际地质情况可以发现补偿后的振幅值属性更符合储层的分布规律。

以上已经描述了本发明的各实施例，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 (8)

1.一种消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

通过地震剖面资料得到井点位置处煤系地层的振幅A_煤和下伏地层中砂体的视振幅A_砂视，通过钻井数据得到井点位置处煤系地层的厚度H_煤和下伏地层中砂体的厚度H_砂；

由钻井数据和地震剖面资料计算出厚度在1/4地震波长内的煤系地层的振幅A_煤与厚度H_煤的线性关系式中的参数，并根据全区的煤系地层的振幅A_煤推算全区的煤系地层厚度H_煤；

基于煤系地层对下伏地层的屏蔽量A_煤屏蔽为单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量K_n与煤系地层的厚度H_煤的乘积，以及煤系地层的振幅A_煤与厚度H_煤的线性关系式，建立下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与视振幅A_砂视和煤系地层的振幅A_煤之间的关系式；

联合厚度在1/4地震波长内的下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与厚度H_砂的线性关系式与下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与视振幅A_砂视和煤系地层的振幅A_煤之间的关系式，建立以单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量K_n为其中一个未知数的方程，基于从地震剖面资料得到的井点位置处的下伏地层中砂体的视振幅A_砂视以及从钻井数据得到的井点位置处的煤系地层的厚度H_煤和下伏地层中砂体的厚度H_砂求取K_n的值；以及

基于单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量K_n以及全区的煤系地层厚度H_煤，计算全区煤系地层对下伏地层的屏蔽量，从而得到全区的下伏地层中砂体的真振幅A_砂真。

2.根据权利要求1所述的消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法，其特征在于，煤系地层的振幅A_煤与厚度H_煤的线性关系式为：

H_煤＝(A_煤-C_煤)/K_煤 (1)

其中，C_煤为常数参数，K_煤为煤系地层振幅与厚度的斜率。

3.根据权利要求2所述的消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法，其特征在于，基于两组井点位置处的煤系地层的厚度H_煤及相应的煤系地层的振幅A_煤建立方程组以求解C_煤、K_煤的值。

4.根据权利要求3所述的消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法，其特征在于，多次求解C_煤、K_煤取其平均值。

5.根据权利要求2所述的消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法，其特征在于，下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与厚度H_砂的线性关系式为：

H_砂＝(A_砂真-C_砂)/K_砂 (2)

其中，为C_砂为常数参数，K_砂为下伏地层中砂体的振幅与厚度的斜率。

6.根据权利要求5所述的消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法，其特征在于，下伏地层中砂体的真振幅A_砂真与视振幅A_砂视和煤系地层的振幅A_煤之间的关系式为：

A_砂真＝A_砂视+K_n*(A_煤-C_煤)/K_煤 (3)

其中，C_煤为常数参数，K_煤为煤系地层振幅与厚度的斜率，K_n为单位煤系地层对下伏地层的屏蔽量。

7.根据权利要求6所述的消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法，其特征在于，联合公式(2)和公式(3)，建立以含K_n、C_砂、K_砂三个未知数的方程，基于三组井点位置处的煤系地层的厚度H_煤、下伏地层中砂体的厚度H_砂以及相应的煤系地层的振幅A_煤建立方程组以求解K_n的值。

8.根据权利要求7所述的消除煤系地层影响恢复下伏地层地震反射振幅的方法，其特征在于，多次求解K_n取其平均值。