CN109188518A - 基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法和系统，包括获取目标地层的原始地震数据；对原始地震数据进行频谱分析得到目标地层的主频率范围；利用谱分解法，对原始地震数据提取分频地震数据体；根据分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体；利用反演数据体对目标地层进行层位追踪，并通过时深转换得到目标地层的空间展布情况。本发明可以实现获得更加精密的空间展布，达到突出砂岩的效果，对于准确预测砂岩展布具有积极作用。

Description

基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法和系统

技术领域

本发明涉及岩层分析技术领域，尤其是涉及基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法和系统。

背景技术

常规岩巷掘进方式速度慢、效率低，影响生产衔接的生产问题，目前很多大型煤矿引进了集掘进、出渣、支护、除尘和导向等功能于一体的盾构机，来进行岩巷掘进，由于盾构作业具有效率高、安全性好和环保等特点，因此可以大大提高岩巷掘进效率与经济价值。

在盾构施工前，准确地预测盾构岩层空间展布特征，可以确保盾构施工的顺利进行。然而，现有的煤系地层砂岩预测技术，整体处于定性阶段，即用于区分砂、泥和煤层的岩性，对于空间展布的刻画相对薄弱，不利于后续盾构施工的展开。

综上所述，现有技术的客观缺点在于缺少一种有效的地层砂岩识别方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法和系统，可以获得更加精密的空间展布，达到突出砂岩的效果，对于准确预测砂岩展布具有积极作用。

第一方面，本发明实施例提供了基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法，包括：

获取目标地层的原始地震数据；

对所述原始地震数据进行频谱分析得到所述目标地层的主频率范围；

利用谱分解法，对所述原始地震数据提取分频地震数据体；

根据所述分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体；

利用所述反演数据体对所述目标地层进行层位追踪，并通过时深转换得到所述目标地层的空间展布情况。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述对所述原始地震数据进行频谱分析得到所述目标地层的主频率范围包括：

将所述原始地震数据由时域转换到频域；

对转换后的原始地震数据进行频谱分析得到所述目标地层的所述主频率范围。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述利用谱分解法，对所述原始地震数据提取分频地震数据体包括：

对所述原始地震数据进行广义谱分解，提取多个所述分频地震数据体；

在多个所述分频地震数据体中，选择突出砂岩地层反射效果的所述分频地震数据体。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据所述分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体包括：

获取测井资料和地质资料；

结合所述测井资料和所述地质资料，将所述分频地震数据体进行非线性地震反演得到所述反演数据体。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述利用所述反演数据体对所述目标地层进行层位追踪包括：

利用所述反演数据体，对所述目标地层的砂岩地层顶底板进行拾取。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述分频地震数据体的频段包括所述主频率范围。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述测井约束反演将高垂向分辨率的所述测井资料和所述地质资料与高横向分辨率的所述分频地震数据体进行结合，建立非线性映射关系，以实现地震反演。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述测井约束反演的方法包括基于模型反演方法和稀疏脉冲反演方法。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述目标地层为煤系底层砂岩。

第二方面，本发明实施例提供了基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别系统，包括：

获取单元，用于获取目标地层的原始地震数据；

频谱分析单元，用于对所述原始地震数据进行频谱分析得到所述目标地层的主频率范围；

分频单元，用于利用谱分解法，对所述原始地震数据提取分频地震数据体；

反演单元，用于根据所述分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体；

构造成图单元，用于利用所述反演数据体对所述目标地层进行层位追踪，并通过时深转换得到所述目标地层的空间展布情况。

本发明提供了基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法和系统，包括获取目标地层的原始地震数据；对原始地震数据进行频谱分析得到目标地层的主频率范围；利用谱分解法，对原始地震数据提取分频地震数据体；根据分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体；利用反演数据体对目标地层进行层位追踪，并通过时深转换得到目标地层的空间展布情况。本发明可以实现获得更加精密的空间展布，达到突出砂岩的效果，对于准确预测砂岩展布具有积极作用。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法流程图；

图2为本发明实施例提供的另一基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法示意图；

图3为本发明实施例提供的原始地震剖面示意图；

图4为本发明实施例提供的分频地震剖面示意图；

图5为本发明实施例提供的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别系统示意图。

图标：

10-获取单元；20-频谱分析单元；30-分频单元；40-反演单元；50-构造成图单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

常规岩巷掘进方式速度慢、效率低，影响生产衔接的生产问题，目前很多大型煤矿引进了集掘进、出渣、支护、除尘和导向等功能于一体的盾构机，来进行岩巷掘进，由于盾构作业具有效率高、安全性好和环保等特点，因此可以大大提高岩巷掘进效率与经济价值。

在盾构施工前，准确地预测盾构岩层空间展布特征，可以确保盾构施工的顺利进行。然而，现有的煤系地层砂岩预测技术，整体处于定性阶段，即用于区分砂、泥和煤层的岩性，对于空间展布的刻画相对薄弱，不利于后续盾构施工的展开。基于此，本发明实施例提供的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法和系统，可以实现获得更加精密的空间展布，达到突出砂岩的效果，对于准确预测砂岩展布具有积极作用。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例提供的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法流程图。

参照图1，基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法包括：

步骤S101，获取目标地层的原始地震数据；

步骤S102，对原始地震数据进行频谱分析得到目标地层的主频率范围；

步骤S103，利用谱分解法，对原始地震数据提取分频地震数据体；

步骤S104，根据分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体；

步骤S105，利用反演数据体对目标地层进行层位追踪，并通过时深转换得到目标地层的空间展布情况。

根据本发明的示例性实施例，步骤S102包括：

将原始地震数据由时域转换到频域；

对转换后的原始地震数据进行频谱分析得到目标地层的主频率范围。

具体地，原始地震数据如果为时域数据，需要进行频域的转换，且后续步骤流程均适用频域数据。

根据本发明的示例性实施例，步骤S103包括：

对原始地震数据进行广义谱分解，提取多个分频地震数据体；

在多个分频地震数据体中，选择突出砂岩地层反射效果的分频地震数据体。

具体地，通过分频技术，可以去除煤层等强反射的屏蔽作用，达到突出砂岩的效果，对于准确预测砂岩展布具有积极作用。需要说明的是，分频地震数据体为多个，在该分频地震数据体中，包括上述分析砂岩主要频率。通过对比不同频段目标地层的发射信息，可以确定更能突出砂岩地层发射的分频地震数据体，并利用选择出的分频地震数据体完成后续步骤。

根据本发明的示例性实施例，步骤S104包括：

获取测井资料和地质资料；

结合测井资料和地质资料，将分频地震数据体进行非线性地震反演得到反演数据体。

根据本发明的示例性实施例，步骤S105中利用反演数据体对目标地层进行层位追踪包括：

利用反演数据体，对目标地层的砂岩地层顶底板进行拾取。

根据本发明的示例性实施例，分频地震数据体的频段包括主频率范围。

根据本发明的示例性实施例，测井约束反演将高垂向分辨率的测井资料和地质资料与高横向分辨率的分频地震数据体进行结合，建立非线性映射关系，以实现地震反演。

根据本发明的示例性实施例，测井约束反演的方法包括基于模型反演方法和稀疏脉冲反演方法。

具体地，本发明实施例提供的测井约束反演方法包括，但不限于，基于模型反演方法和稀疏脉冲反演方法。

根据本发明的示例性实施例，目标地层为煤系底层砂岩。

本发明提供了基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法和系统，包括获取目标地层的原始地震数据；对原始地震数据进行频谱分析得到目标地层的主频率范围；利用谱分解法，对原始地震数据提取分频地震数据体；根据分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体；利用反演数据体对目标地层进行层位追踪，并通过时深转换得到目标地层的空间展布情况。本发明可以实现获得更加精密的空间展布，达到突出砂岩的效果，对于准确预测砂岩展布具有积极作用。

实施例二：

图2为本发明实施例提供的另一基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法示意图。

本发明实施例提出一种基于地震分频技术进行煤系地层砂岩识别的方法，该方法通过频谱分析确定目标地层的频率范围，采用广义谱分解办法突出砂岩反射，并以分频数据体为基础，结合测井约束反演，实现砂岩顶底板的刻画，具体包括：

(1)频谱分析：

频谱分析即将时间域地震数据转换到频率域，分析目标地层(砂岩)的主要频率范围，为后续地震分频手段做铺垫。地震频率受岩性、地层密度、压实等影响，所以不同地层在地震频率上会变现出不同的特征。

(2)广义谱分解：

为实现突出砂岩反射的目的，对原始地震数据进行谱分解，提取多个频段地震数据体(包括上述分析砂岩主要频率)，并对比不同频段目标地层的反射信息，优选能够较好突出砂岩地层反射的数据体。图3与图4分别为原始地震剖面和分频地震剖面(80赫兹)示意图。

(3)测井约束反演：

测井约束反演是将高垂向分辨率的测井资料及地质资料与高横向分辨率的地震数据进行结合，建立非线性映射关系，从而实现地震反演。目前常规反演方法如基于模型反演(要求研究区钻孔分布较多且均匀)、稀疏脉冲反演(对钻孔要求相对较低)，都可以实现此步骤，当然地震资料品质、钻孔数量及质量是决定反演好坏的基础。

(4)构造成图：

在反演数据体的基础上，对目标砂岩地层顶底板进行层位追踪，通过时-深转换得到砂岩的空间展布情况。

本发明实施例实现了基于地震分频技术进行煤系地层砂岩识别的流程，从原始地震数据出发，充分挖掘砂岩反射信息，以地震波频率为基础进行砂岩预测。通过频谱分析确定煤系地层砂岩频率范围，采用谱分解技术突出砂岩反射，并以分频数据体为基础，通过测井约束反演，拾取砂岩顶底界面，经时-深转换实现砂岩空间展布的刻画。本发明实施例对薄层砂岩的识别效果优良，预测得到的砂岩展布非常精细。

实施例三：

参照图5，基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别系统包括：

获取单元10，用于获取目标地层的原始地震数据；

频谱分析单元20，用于对原始地震数据进行频谱分析得到目标地层的主频率范围；

分频单元30，用于利用谱分解法，对原始地震数据提取分频地震数据体；

反演单元40，用于根据分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体；

构造成图单元50，用于利用反演数据体对目标地层进行层位追踪，并通过时深转换得到目标地层的空间展布情况。

本发明实施例提供的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别系统，与上述实施例提供的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法，其特征在于，包括：

获取目标地层的原始地震数据；

对所述原始地震数据进行频谱分析得到所述目标地层的主频率范围；

利用谱分解法，对所述原始地震数据提取分频地震数据体；

根据所述分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体；

利用所述反演数据体对所述目标地层进行层位追踪，并通过时深转换得到所述目标地层的空间展布情况。

2.根据权利要求1所述的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法，其特征在于，所述对所述原始地震数据进行频谱分析得到所述目标地层的主频率范围包括：

将所述原始地震数据由时域转换到频域；

对转换后的原始地震数据进行频谱分析得到所述目标地层的所述主频率范围。

3.根据权利要求1所述的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法，其特征在于，所述利用谱分解法，对所述原始地震数据提取分频地震数据体包括：

对所述原始地震数据进行广义谱分解，提取多个所述分频地震数据体；

在多个所述分频地震数据体中，选择突出砂岩地层反射效果的所述分频地震数据体。

4.根据权利要求1所述的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法，其特征在于，所述根据所述分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体包括：

获取测井资料和地质资料；

结合所述测井资料和所述地质资料，将所述分频地震数据体进行非线性地震反演得到所述反演数据体。

5.根据权利要求1所述的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法，其特征在于，所述利用所述反演数据体对所述目标地层进行层位追踪包括：

利用所述反演数据体，对所述目标地层的砂岩地层顶底板进行拾取。

6.根据权利要求3所述的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法，其特征在于，所述分频地震数据体的频段包括所述主频率范围。

7.根据权利要求4所述的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法，其特征在于，所述测井约束反演将高垂向分辨率的所述测井资料和所述地质资料与高横向分辨率的所述分频地震数据体进行结合，建立非线性映射关系，以实现地震反演。

8.根据权利要求7所述的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法，其特征在于，所述测井约束反演的方法包括基于模型反演方法和稀疏脉冲反演方法。

9.根据权利要求1所述的基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别方法，其特征在于，所述目标地层为煤系底层砂岩。

10.一种基于地震分频技术的煤系地层砂岩识别系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取目标地层的原始地震数据；

频谱分析单元，用于对所述原始地震数据进行频谱分析得到所述目标地层的主频率范围；

分频单元，用于利用谱分解法，对所述原始地震数据提取分频地震数据体；

反演单元，用于根据所述分频地震数据体进行测井约束反演得到反演数据体；

构造成图单元，用于利用所述反演数据体对所述目标地层进行层位追踪，并通过时深转换得到所述目标地层的空间展布情况。