CN107966732A - 基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法 - Google Patents

基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，其方法步骤为：输入三维地震数据体，求取地震属性体；对地震属性沿水平切片做空间结构导向扫描；计算各正交方向组梯度矢量；计算各梯度矢量的模；对由步骤四求得的梯度矢量模做数理统计分析；根据步骤五的统计分析结果，计算最终的地震属性变化率；将整个地震属性体计算完毕，得到最后的属性变化率数据体。本发明有益效果：本发明考虑到计算梯度矢量时的所有可能的正交差分方向，对由各正交方向组梯度矢量计算出的属性变化率做统计分析，统计分析结果计算最终的地震属性变化率，以降低各种原因造成的噪声对地震属性变化率求取的影响，提高利用地震属性进行构造与岩性解释的准确性。

Description

基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法
技术领域
本发明涉及利用地震属性体进行构造与岩性解释技术领域,尤其是基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法。
背景技术
目前，海洋油气资源量约占全球油气资源量的百分之三十几，海洋油气资源的勘探开发非常重要。我国的海洋油气资源量主要分布在渤海海域，特别是渤南、渤中明化镇组新近系的河流相砂体，是渤海海域各油气田重要的油气储层。但是，渤海海域河流相砂体储层中最主要的河道砂体薄且互相叠置、交叉，形成复杂的不连续性系统，给储层单元内井间储层预测、储层连通性分析、剩余油的分布与评价、开发中的注采关系等研究带来很大困难，直接影响着开发调整井的部署。因此，识别河流相砂体储层的不连续性是迫在眉睫的关键问题。
河流相砂体储层的不连续性是由于沉积作用、成岩改造及构造运动等因素，在含油气储层中形成的岩性尖灭、砂体叠置、物性变化、小断层等，它们对流体流动可产生各种影响。具体地说，这些不连续性既包括断层、河道、岩性体边缘、微裂缝、礁体内部纹理、倾斜层理、波状层理，又包括其他的不整合地质现象等。以渤海新近系河流相储层为例，其沉积环境复杂多变、河道侧向加积，河道砂体纵横交错，在空间上呈现多期叠置特征，砂体不连续性存在着很大的不确定性。如果储层的不连续性不能得到较准确地刻画，会直接导致开发风险增大，进而影响储量品质评价，以及后续的油藏地质建模、井网井位的部署。
储层的不连续性的识别和预测可以通过提取地震属性的方法来实现。地震属性指的是那些由叠前或叠后地震数据，经过数学变换而导出的表征地震波几何形态、运动学特征、动力学特征以及统计特征的一些参数，其种类已经发展了很多。其中，运动学、动力学属性是建立运动学、动力学基础上的地震属性类型，包括振幅、波形、频率、衰减特性、相位、相关分析、能量、比率等；不连续性地震几何属性是通过对地震数据在空间相邻地震道进行一些数学几何运算，得到能够反应振幅、频率和相位变化的图像信息，这些图像信息可以直接被用来监测三维地震资料中的各种不连续性边界。这些不连续性地震属性主要包括常见的相干体属性、三瞬属性、均方根振幅属性、倾角和方位角属性、局部结构熵属性、纹理属性、梯度能量属性、梯度结构张量属性和体曲率属性等等。
虽然这些不连续性地震属性能够识别出地震数据中的不连续性边界，但是这些属性一般都是用来识别大断层、大裂缝、大套岩性体边缘等尺度较大的构造界线，很少用来识别河道砂体边界、砂体叠置边界和砂体之间小断层等尺度较小的沉积边界。另外，尽管利用相干体属性、曲率体属性以及其他地震属性可以帮助地震解释人员很好地检测断层、河道、隆起带、岩性体边缘和砂体不连续性，但是，在三维地震数据体上去解释这些不连续性是非常耗时和繁琐的。为此，近些年来，地震解释的研究者提出了不连续性增强技术，能够在提取出的地震属性基础上，进一步增强断层信息、边缘信息和其他不连续性结构信息，从而识别出尺度更小的不连续性特征，提高利用地震属性体进行构造与岩性解释的准确性与精度。地震属性变化率就是诸多不连续性属性增强方法中的代表技术。
地震属性变化率的基本思想是，在提取出的地震属性基础上，求取地震属性在空间中的梯度矢量，然后通过梯度矢量计算地震属性的变化率，从而放大地震数据的不连续性特征，达到增强不连续性结构信息，更好地识别尺度更小的断层、河道、岩性体边缘、薄砂体等地质特征。
但是，由于地震数据中存在噪声，会强烈影响地震属性变化率解释的精度与准确性，其原因主要有以下两个方面。首先，在提取地震属性的时候，地震数据中的噪声就不可避免地会影响属性的提取精度。其次，在地震属性基础上求取属性变化率，其数学基础是梯度分析，具体实现时采用有限差分，再一次地放大地震数据中噪声的影响，使地震属性变化率解释的不确定性大大增加。为合理的解决这个问题，本发明采用方向扫描法求取地震属性变化率，降低噪声对地震属性变化率求取的影响，提高利用地震属性进行构造与岩性解释的准确性。
因此，对于上述问题有必要提出基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，综合地震属性提取、图像处理、统计分析等多学科，将地震属性技术、图像处理中结构导向扫描技术、误差统计分析技术有机结合，适用于基于地震属性的地震资料构造与岩性解释等多个重要环节，有效提高地震资料解释的准确性。
基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，其特征在于：其方法步骤为：步骤一：输入三维地震数据体，求取地震属性体；步骤二：对地震属性沿水平切片做空间结构导向扫描，找出所有可能的正交方向组；步骤三：计算各正交方向组梯度矢量；步骤四：计算各梯度矢量的模，即由各正交方向组梯度矢量计算出的属性变化率；步骤五：对由步骤四求得的梯度矢量模做数理统计分析；步骤六：根据步骤五的统计分析结果，计算最终的地震属性变化率；步骤七：将整个地震属性体计算完毕，得到最后的属性变化率数据体。
优选地，所述地震体属性包括几何类属性、振幅类属性、瞬时类属性、频谱类属性、层序类属性和非线性类属性。
优选地，所述几何类属性主要包括四阶矩相干体、小波相干体、甜点体、纹理能量体、纹理均质性体、曲率体、倾角体和方位角体。
优选地，所述振幅类属性主要包括均方根振幅体、最大绝对值振幅体、最大峰值振幅体、振幅的方差体、振幅的斜度体和振幅的峰态体。
优选地，所述瞬时类属性主要包括平均反射强度体、平均瞬时相位体和平均瞬时频率体。
优选地，所述频谱类属性主要包括弧形长度体和有效带宽体；所述层序类属性主要包括峰谷面积比体、正负样点数体、顶底振幅比体和复合包络差体。
优选地，所述非线性类属性主要包括间歇性指数体、突变幅度体、高阶谱能量体和关联维数体。
由于采用上述技术方案，本发明有益效果：本发明考虑到计算梯度矢量时的所有可能的正交差分方向，然后对由各正交方向组梯度矢量计算出的属性变化率做统计分析，并根据统计分析结果计算最终的地震属性变化率，以降低各种原因造成的噪声(比如地震数据本身的噪声、仅仅考虑单一角度与方向的不准确性等)对地震属性变化率求取的影响，提高利用地震属性进行构造与岩性解释的准确性。
附图说明
图1是本发明的方法流程框图；
图2是本发明实施一的方法流程框图；
图3是本发明实施例的3×3时窗方向扫描示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，其方法步骤为：步骤一：输入三维地震数据体，求取地震属性体步骤二：对地震属性沿水平切片做空间结构导向扫描，找出所有可能的正交方向组；步骤三：计算各正交方向组梯度矢量；步骤四：计算各梯度矢量的模，即由各正交方向组梯度矢量计算出的属性变化率；步骤五：对由步骤四求得的梯度矢量模做数理统计分析；步骤六：根据步骤五的统计分析结果，计算最终的地震属性变化率；步骤七：将整个地震属性体计算完毕，得到最后的属性变化率数据体。
进一步的，所述地震体属性包括几何类属性、振幅类属性、瞬时类属性、频谱类属性、层序类属性和非线性类属性，所述几何类属性主要包括四阶矩相干体、小波相干体、甜点体、纹理能量体、纹理均质性体、曲率体、倾角体和方位角体，所述振幅类属性主要包括均方根振幅体、最大绝对值振幅体、最大峰值振幅体、振幅的方差体、振幅的斜度体和振幅的峰态体。
其中，所述瞬时类属性主要包括平均反射强度体、平均瞬时相位体和平均瞬时频率体，所述频谱类属性主要包括弧形长度体和有效带宽体；所述层序类属性主要包括峰谷面积比体、正负样点数体、顶底振幅比体和复合包络差体，所述非线性类属性主要包括间歇性指数体、突变幅度体、高阶谱能量体和关联维数体。
实施案例一：以地震均方根振幅属性变化率为例；
如图2所示：步骤一：输入三维地震数据，并利用下式(1)计算地震数据的均方根振幅属性体；
上式中，dj为所选窗口中的地震数据，N为所选窗口内地震数据的采样点数。
步骤二：对均方根振幅属性沿水平切片做空间结构导向扫描(为描述的简便与一般性，如图3所示的3×3时窗为例，说明方向扫描的实际操作方法)。
由上图3知，3×3的时窗包含八个正交方向组，即X方向(即水平方向或0°方向)与Y方向(即垂直方向或90°方向)为一组，45°方向与135°方向为一组，其他正交方向组可以此类推。
步骤三：计算各正交方向组梯度矢量(以3×3时窗为例)，具体的计算方法采用有限差分法，即
g(0°,90°)＝(g0°,g90°) (3)
g0°＝f(xi+1,yi)-f(xi,yi) (4)
g90°＝f(xi,yi+1)-f(xi,yi) (5)
g(45°,135°)＝(g45°,g135°) (6)
上面的式子中，f(x,y)为地震均方根振幅属性，其他正交方向组的梯度矢量的计算公式可依次类推。
步骤四：计算各正交方向组梯度矢量的模(可认为是对应正交方向组的属性变化率)，计算公式为
上式中，g1与g2为梯度矢量的第1分量与第2分量，l为梯度矢量的模。
步骤五：假设由地震数据噪声引起的误差服从高斯分布，对步骤四求得的各正交方向组梯度矢量模进行统计分析。具体内容为计算出高斯分布的均值与方差。由统计理论可知，均值与方差的无偏估计为
其中，n为正交方向组的组数，与分别为均值与方差的无偏估计。则得到的高斯分布函数为
步骤六：根据步骤五的统计分析结果，计算最终的地震属性变化率，计算公式为
步骤七：将整个均方根振幅属性体计算完毕，得到最后的均方根振幅属性变化率数据体。
由于采用上述技术方案，本发明有益效果：本发明考虑到计算梯度矢量时的所有可能的正交差分方向，然后对由各正交方向组梯度矢量计算出的属性变化率做统计分析，并根据统计分析结果计算最终的地震属性变化率，以降低各种原因造成的噪声(比如地震数据本身的噪声、仅仅考虑单一角度与方向的不准确性等)对地震属性变化率求取的影响，提高利用地震属性进行构造与岩性解释的准确性。
其中，空间结构导向考虑了求取地震属性梯度矢量时的所有差分方向，地震属性梯度矢量由一组正交方向的差分分量组成，例如X方向差分(即水平方向或0°方向)与Y方向差分(即垂直方向或90°方向)。空间结构导向能够充分考虑到大倾角的起伏构造、砂体的不同沉积方向、岩性尖灭等地质事件在地震数据上的特征，准确地求取地震属性变化率，从而清晰地表征这些地质意义十分明确的地质现象。地震属性变化率是地震属性梯度矢量的模，表征了地震属性的变化特征。
采用空间结构导向的办法，考虑到计算地震属性梯度矢量时的所有可能的正交差分方向，充分考虑到大倾角的起伏构造、砂体的沉积方向等地质事件在地震数据上的特征，避免单一地对一个整体分析窗口进行处理，保证了时窗内位于不同区域位置的数据对时窗中心分析点的贡献，消除目前技术方法中采用的单一角度与方向对地震属性变化率求取的影响。对通过空间结构导向扫描计算出的各正交方向组梯度矢量做基于最大似然估计得数理统计分析，计算最终的地震属性变化率，降低噪声对地震属性变化率求取的影响，提高利用地震属性进行构造与岩性解释的准确性。
本发明的实现步骤中，对由各正交方向组梯度矢量计算出的属性变化率进行统计分析时，假设由地震数据噪声引起的误差服从高斯分布。因此，还可以引用其他的一些噪声分布模型。比如：柯西分布、双边指数分布、t分布，等等。另外，也可以对各正交方向组梯度矢量做统计分布回归，采用与噪声拟合得最好的分布函数，进而求取权值。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，其特征在于：其方法步骤为：
步骤一：输入三维地震数据体，求取地震属性体；
步骤二：对地震属性沿水平切片做空间结构导向扫描，找出所有可能的正交方向组；
步骤三：计算各正交方向组梯度矢量；
步骤四：计算各梯度矢量的模，即由各正交方向组梯度矢量计算出的属性变化率；
步骤五：对由步骤四求得的梯度矢量模做数理统计分析；
步骤六：根据步骤五的统计分析结果，计算最终的地震属性变化率；
步骤七：将整个地震属性体计算完毕，得到最后的属性变化率数据体。
2.根据权利要求1所述的基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，其特征在于：所述地震体属性包括几何类属性、振幅类属性、瞬时类属性、频谱类属性、层序类属性和非线性类属性。
3.根据权利要求2所述的基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，其特征在于：所述几何类属性主要包括四阶矩相干体、小波相干体、甜点体、纹理能量体、纹理均质性体、曲率体、倾角体和方位角体。
4.根据权利要求2所述的基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，其特征在于：所述振幅类属性主要包括均方根振幅体、最大绝对值振幅体、最大峰值振幅体、振幅的方差体、振幅的斜度体和振幅的峰态体。
5.根据权利要求2所述的基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，其特征在于：所述瞬时类属性主要包括平均反射强度体、平均瞬时相位体和平均瞬时频率体。
6.根据权利要求2所述的基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，其特征在于：所述频谱类属性主要包括弧形长度体和有效带宽体；所述层序类属性主要包括峰谷面积比体、正负样点数体、顶底振幅比体和复合包络差体。
7.根据权利要求2所述的基于空间结构导向的地震属性变化率求取方法，其特征在于：所述非线性类属性主要包括间歇性指数体、突变幅度体、高阶谱能量体和关联维数体。
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