CN109061764B - 一种分频融合波阻抗反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分频融合波阻抗反演方法。该方法是利用初始地震资料和多口钻井的测井资料进行常规测井约束模型反演，得到测井约束模型反演结果；以测井约束模型反演结果为初始模型，在调谐频率约束下进行高分辨率反演，得到高分辨率反演结果；将测井约束模型反演结果和高分辨率反演结果分频段合并，得到分频融合反演结果。该方法在测井约束模型反演的基础上提高了垂向分辨率，并保留了模型反演的准确性；地震调谐频率约束的高分辨率反演结果，则降低了测井资料高频信息在横向上插值时的不确定性；对测井约束模型反演结果和高分辨率反演结果进行分频融合，能够为地层较薄且横向变化较快的油气区提供垂向分辨率较高且横向变化准确的波阻抗数据。

Description

一种分频融合波阻抗反演方法

技术领域

本发明属于地震资料反演领域，具体涉及一种分频融合波阻抗反演方法。

背景技术

在石油勘探开发技术领域，波阻抗反演是利用反演算法，将地震剖面转换为具有高分辨率、高精度的波阻抗剖面，从而用来揭示地下目标层(储层、油气层等)的空间几何形态和微观特征。波阻抗剖面与地震剖面相比，能够更加直接地与地下岩性信息联系起来，对储层的响应也更加明显，对于储层预测和识别具有重要作用。

测井约束模型反演技术是目前应用较多、效果较好的反演方法之一。该方法综合运用了地震、测井、地质等资料来实现反演过程，得到的波阻抗结果与地震资料和测井资料均有较好的对应关系，比其他反演方法得到的结果更为适用于地质综合解释。该方法一般由测井资料建立初始地质模型，然后采用模型优选迭代算法，通过不断修改更新模型，使模型正演的合成地震数据与实际地震数据最佳吻合，最终更新得到的模型数据即为反演结果。

在更为精细的储层描述工作中，特别是为了识别薄层储层，常使用高分辨率的反演方法。其中基于调谐频率约束的高分辨率反演方法，利用地震数据的调谐频率和分频处理分析，能够半定量地确定能够识别目标储层厚度时的地震频率，并将其作为地震反演的约束条件。该方法的实现过程是通过层状地质模型的地震正演模拟，先建立不同主频子波时地层厚度与调谐频率的关系；然后利用地震资料时频分析技术，实现地震资料分频处理；利用合成记录标定地震子波主频；利用分频处理结果，借助于调谐频率分析与调谐振幅分析，给出地震反演约束条件；利用反演算法消除地震子波的影响，提高和拓展地震资料的频带范围，实现储层的高分辨率成像。

在地层较薄且横向变化较快的油气区，高分辨率反演虽然提高了垂向分辨率，但往往不能准确反映储层的横向分布特征。为了解决横向分辨能力的问题，近年来针对反演过程中的地质模型需求，形成了利用地质建模等方法来得到对目标横向变化反映准确的地质模型，再用于地震反演的思路。另外，近年来也逐渐形成了分步反演的思路，来提高反演结果的准确性和精度。这些反演的新方法和新思路在油气勘探中取得了较好的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分频融合波阻抗反演方法，从而解决现有反演方法在储层较薄且横向变化快的油气区，反演结果不能准确反映储层分布特征的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种分频融合波阻抗反演方法，包括以下步骤：

1)利用初始地震资料和多口钻井的测井资料进行常规测井约束模型反演，得到测井约束模型反演结果M₀；

2)以测井约束模型反演结果M₀为初始模型，在调谐频率约束下进行高分辨率反演，得到高分辨率反演结果M_H；

3)将测井约束模型反演结果M₀和高分辨率反演结果M_H分频段合并，得到分频融合反演结果。

本发明提供的分频融合波阻抗反演方法，在测井约束模型反演的基础上提高了垂向分辨率，并保留了模型反演的准确性；地震调谐频率约束的高分辨率反演结果，则降低了测井资料高频信息在横向上插值时的不确定性；对测井约束模型反演结果和高分辨率反演结果进行分频融合，合理拓展了地震资料的频带范围，能够提供垂向分辨率较高且横向变化准确的波阻抗数据，从而对储层较薄且横向变化快的油气区的储层预测和识别提供服务。

步骤2)中，所述高分辨率反演包括以下步骤：

a)利用地质模型进行地震正演模拟，建立不同主频地震子波时的地层厚度与调谐频率的关系；根据测井中储层厚度特征，确定地震资料识别储层厚度的频率范围F_min～F_max；

b)采用时频分析技术，对初始地震资料进行分频处理，获取频率范围F_min～F_max对应的地震资料S₀；

c)以测井约束模型反演结果M₀为初始模型，通过稀疏脉冲约束，计算初始模型的残差函数；

式(1)中，L为约束条件；M₀为初始模型；β＝10^-8max(M₀)；

d)以测井约束模型反演结果M₀为初始模型，通过反复更新和迭代计算，进行高分辨率反演；

式(2)中，M_H为高分辨率反演结果；M₀为初始模型；G为灵敏度矩阵；G^T为灵敏度矩阵的转置矩阵；S₀为分频处理后的地震资料；C_n为地震资料S₀的噪音协方差矩阵；C_m为模型M₀的协方差矩阵；D是合成地震记录；a为正则化参数。

步骤a)中，通过地震正演模拟，建立地层厚度与调谐频率的关系，确定识别目的层所需的频率范围。从而可以根据地层厚度的识别需求，来调整反演结果的分辨能力。

步骤b)中，将初始地震资料进行分频处理，然后将分频处理结果作为高分辨率反演公式中输入的地震资料(即S₀)。

步骤c)和步骤d)中，将常规测井约束模型反演结果，作为高分辨率反演的初始模型。与现有方法相比，通过计算常规反演结果的残差函数，并代入到广义线性反演公式之中，得到公式(2)，以提高反演解的精度和分辨率。然后将常规反演结果作为地质模型，通过反复更新和迭代计算，得到高分辨率反演结果。

步骤3)中，所述分频段合并是将测井约束模型反演结果M₀和高分辨率反演结果M_H分别进行傅里叶变换，转换为频率域数据；将两个频率域数据分频段相加，其中M₀保留0～F_min频率范围内的信息，M_H保留F_min～F_max频率范围内的信息；将合并结果进行反傅里叶变换，转换为时间域数据，即得所述分频融合反演结果。

信号数据的合并，主要是为了保留或者去除特定的频率成分，常使用滤波器函数实现。信号通过与滤波器函数褶积或者在频率域(转换到频率域的过程一般通过傅里叶变换等方法实现)两者频谱相乘来完成这一过程。两种信号不同频率成分的融合过程，需要对两种信号分别进行滤波处理，然后对处理完的信号频谱相加融合。这个过程中，需要根据所要保留或者去除的特定频率成分来确定滤波的频率段，然后设计滤波器函数。该过程中所使用的滤波器函数没有特殊要求，选择常用的函数滤波器即可。

本发明的分频融合波阻抗反演方法，适用于地层较薄且横向变化较快的油气区，可以提供垂向分辨率较高且横向变化准确的波阻抗数据，最终反演结果能够准确反映储层分布特征，为该类型油气区的储层预测提供了技术基础。

附图说明

图1为分频融合反演技术的流程图；

图2为勘探区多个反演结果剖面的对比图；

图3为勘探区多个反演结果剖面的频谱对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。

实施例

勘探区发育河流相储层，由于埋藏浅、压实作用和胶结作用差，导致砂岩储层普遍孔隙度高、储层薄、规模小、横向变化较快。由于储层段的速度、密度低于围岩泥岩，可以利用低波阻抗值识别储层，下面详细介绍采用分频融合技术识别勘探区内厚度薄、规模小且横向变化快的储层。

本实施例的分频融合波阻抗反演方法，针对上述勘探区，流程图如图1所示，具体采用以下步骤：

1)通过对勘探区的地震资料进行解释得到地震层位，利用地震层位建立地质框架，约束测井资料中的波阻抗曲线横向插值，通过反距离插值法生成初始地质模型；提取多口钻井的井旁地震道子波，平均后作为反演子波；采用测井约束模型反演方法得到测井约束模型反演结果M₀；

2)以测井约束模型反演结果M₀为初始模型，在调谐频率约束下进行高分辨率反演，得到高分辨率反演结果M_H，高分辨率反演按以下步骤进行：

a)利用地质模型进行地震正演模拟，建立不同主频地震子波时的地层厚度与调谐频率的关系；根据测井中储层厚度特征，确定地震资料识别储层厚度的频率范围F_min～F_max；

b)采用时频分析技术，对初始地震资料进行分频处理，获取频率范围F_min～F_max的地震资料S₀；将分频处理的结果作为高分辨率反演的地震资料；

c)以测井约束模型反演结果M₀为初始模型，通过稀疏脉冲约束，计算初始模型的残差函数；

式(1)中，L为约束条件；M₀为初始模型；β＝10^-8max(M₀)，决定残差函数的精度；

d)以测井约束模型反演结果M₀为初始模型，通过反复更新和迭代计算，进行高分辨率反演；

式(2)中，M_H为高分辨率反演结果；M₀为初始模型；G为灵敏度矩阵(雅克比算子)；G^T为灵敏度矩阵的转置矩阵；S为分频处理后的地震资料；C_n为地震资料S₀的噪音协方差矩阵；C_m为模型M₀的协方差矩阵；D是合成地震记录；a为正则化参数；

3)将测井约束模型反演结果M₀和高分辨率反演结果M_H分别进行傅里叶变换，转换为频率域数据；将两个频率域数据分频段相加，其中M₀保留0～F_min频率范围内的信息，M_H保留F_min～F_max频率范围内的信息；将合并结果进行反傅里叶变换，转换为时间域数据，即得分频融合反演结果。

图2显示了相同位置属性剖面对比，其中C1～C4为实际钻井，浅色线为钻井轨迹，深色曲线为测井波阻抗曲线，反映储层发育程度。图2(a)为地震剖面图，由于分辨率较低，波组反射关系不能与测井资料中的储层一一对应。图2(b)为测井约束模型反演结果剖面，可见由于垂向分辨率不够，低波阻抗值不能完全反映储层展布。图2(c)为利用调谐频率约束高分辨率反演方法得到的反演结果，图中可见波阻抗剖面垂向分辨率较高，反映的储层与钻井吻合；但是图中也显示低波阻抗值反映的储层横向连续性较高，与区域地质背景不符。图2(d)为分频融合反演的结果，图中可见波阻抗剖面的垂向分辨率比图3(c)中略低，但仍然高于图2(b)中的常规反演结果，且与测井资料显示的储层特征对比吻合，能够满足识别薄储层的需要。另外，从钻井中储层的横向发育特征对比来看，图2(d)的分频融合反演结果能够反映其变化。剖面图中部，C4井的储层发育情况明显优于其他三口井，这一特征在图2(a)的地震剖面、图2(b)的常规反演剖面和图2(d)的分频融合反演结果中均有反映，但在图2(c)的高分辨率反演结果中未能体现。这说明分频融合反演结果既能够提高垂向分辨率，又能够反映储层在横向上的变化特征。

多个反演剖面的频谱图如图3所示，分别对应图2中三个反演结果。图中可见分频融合反演结果的频谱(图3(c))，是前两者频谱融合的结果。其中0～70Hz部分频谱能量主要保留了常规模型反演的频谱能量，这些低～中频能量主要反映地层的基本构造形态；70～150Hz部分的频谱是前两者融合的结果，在常规反演结果频谱能量的基础之上，补充了高分辨率反演结果的高频能量，从而既因为高频信息增加而提高垂向分辨能力，又因为保留常规反演低频能量而能够体现储层横向变化特征；150～250Hz部分主要由高分辨率反演结果的频谱能量提供，进一步增加高频能量，从而进一步提高地层垂向分辨能力；另外，图3(b)的高分辨率反演结果频谱中高于250Hz的部分表现为规律性的能量逐渐减弱的波动，以噪音为主，在融合过程中被舍弃。

通过频谱融合并进行反傅里叶变换，最终得到的分频融合后的反演结果如图2(d)所示，图中可见低波阻抗值反映的储层分布特征垂向分辨率较高，与钻井中的储层发育特征吻合；而且储层横向分布特征与测井约束模型反演结果相似，保留了该结果反映储层横向分布时的准确性。

Claims (5)

1.一种分频融合波阻抗反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用初始地震资料和多口钻井的测井资料进行常规测井约束模型反演，得到测井约束模型反演结果M₀；

2)以测井约束模型反演结果M₀为初始模型，在调谐频率约束下进行高分辨率反演，得到高分辨率反演结果M_H；

3)将测井约束模型反演结果M₀和高分辨率反演结果M_H分频段合并，得到分频融合反演结果；

步骤2)中，所述高分辨率反演包括以下步骤：

a)利用地质模型进行地震正演模拟，建立不同主频地震子波时的地层厚度与调谐频率的关系；根据测井中储层厚度特征，确定地震资料识别储层厚度的频率范围F_min～F_max；

b)采用时频分析技术，对初始地震资料进行分频处理，获取频率范围F_min～F_max对应的地震资料S₀；

c)以测井约束模型反演结果M₀为初始模型，通过稀疏脉冲约束，计算初始模型的残差函数；

式(1)中，L为约束条件；M₀为初始模型；β＝10^-8max(M₀)；

d)以测井约束模型反演结果M₀为初始模型，通过反复更新和迭代计算，进行高分辨率反演；

式(2)中，M_H为高分辨率反演结果；M₀为初始模型；G为灵敏度矩阵；G^T为灵敏度矩阵G的转置矩阵；S₀为分频处理后的地震资料；C_n为地震资料S₀的噪音协方差矩阵；C_m为模型M₀的协方差矩阵；D是合成地震记录；a为正则化参数。

2.如权利要求1所述的分频融合波阻抗反演方法，其特征在于，步骤a)中，通过地震正演模拟，根据地层厚度与调谐频率的关系，确定识别目的层所需的频率范围。

3.如权利要求1所述的分频融合波阻抗反演方法，其特征在于，步骤b)中，将初始地震资料进行分频处理，然后将处理结果作为高分辨率反演公式中输入的地震资料。

4.如权利要求1所述的分频融合波阻抗反演方法，其特征在于，步骤c)和步骤d)中，将常规测井约束模型反演结果，作为高分辨率反演的初始模型。

5.如权利要求1～4任一项所述的分频融合波阻抗反演方法，其特征在于，步骤3)中，所述分频段合并是将测井约束模型反演结果M₀和高分辨率反演结果M_H分别进行傅里叶变换，转换为频率域数据；将两个频率域数据分频段相加，其中M₀保留0～F_min频率范围内的信息，M_H保留F_min～F_max频率范围内的信息；将合并结果进行反傅里叶变换，转换为时间域数据，即得所述分频融合反演结果。