CN110426737B - 基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法，包括：步骤1，通过种子点搜索或者层位控制来拾取砂砾岩顶面和底面；步骤2，在振幅、相位双控条件下精确追踪砂砾岩体的顶底界面，得到精确的顶底界面；步骤3，计算顶底界面范围内的瞬时相位；步骤4，调节实验比例因子λ₀；步骤5，利用种子点算法搜索得到砂砾岩体轮廓，生成一个三维相位内嵌数据体。该基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法可以为在复杂沉积环境下砂砾岩体储层描述提供了一种新的解决方法，从而提升砂砾岩体油气藏的勘探开发能力。

Description

基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法

技术领域

本发明涉及地震资料属性提取与储层描述领域，特别是涉及到一种基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法。

背景技术

砂砾岩体是指断陷盆地陡坡带，由水上或水下快速堆积的冲积扇、浊积扇、扇三角洲、近岸水下扇等不同沉积类型砂岩和砾岩构成的、似块状地质岩体。它既可以是单个扇体，也可以是相互交织叠置的扇群。砂砾岩体作为一种特殊的致密油气藏，由于储层厚度大、单井产量高，其研究越来越受到油田的重视。砂砾岩体广泛分布于断陷湖盆中，但是因时期不同、位置不同、地质条件不同，其类型、形态、规模、岩性和物性也有很大的不同，这给砂砾岩储层描述带来了很大的困难。该类地质结构还多存在埋藏较深，资料品质不佳，横向沉积因素变化影响储层发育等问题。就地震解释和储层描述来说，首先是要找出砂砾岩的轮廓，然后才能开展期次和连通体内部结构的研究。常规的技术只能单独开展相位轮廓描述或振幅范围预测，这会产生错误的解释结果，研发在振幅、相位双重控制下,将瞬时相位计算、砂砾岩正演模型、种子点搜索等多方式结合起来的砂砾岩轮廓描述新方法，具有重要的理论意义和生产价值。为此我们发明了一种新的基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种主要用于砂砾岩储层轮廓描述，提高储层预测的精度，为实际开发提供依据的基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法，该基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法包括：步骤1，通过种子点搜索或者层位控制来拾取砂砾岩顶面和底面；步骤2，在振幅、相位双控条件下精确追踪砂砾岩体的顶底界面，得到精确的顶底界面；步骤3，计算顶底界面范围内的瞬时相位；步骤4，调节实验比例因子λ₀；步骤5，利用种子点算法搜索得到砂砾岩体轮廓，生成一个三维相位内嵌数据体。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，针对地震信噪比较高时，采用种子点搜索方法给定种子点搜索范围，即可得到砂砾岩体的顶面和底面；而对于地震信噪比较低时，由工作站解释层位，得到砂砾岩体的顶底界面，得到顶底界面后，提取其共同具有线道号和时间。

在步骤2中，由顶底界面得到砂砾岩体地震数据，计算砂砾岩体平均振幅A₀，并计算希尔伯特变换道，希尔伯特变换道中相位极性反转的点为反射界面。

在步骤2中，平均振幅A₀计算公式如下：

式中：A₀为平均振幅；x_i为第i个采样点的振幅；N为视窗内样点个数。

在步骤3中，由砂砾岩顶底控制范围，计算瞬时相位，首先对于原始地震道x(t)，计算其频谱X(f)，在频率域对其进行90°相移；再计算其傅氏反变换，得到其希尔伯特道y(t)，再构建复地震道，由此来计算瞬时相位φ(t)。

在步骤3中，90°相移后频谱：

式中X(f)为原始地震道频谱；Xr(f)为实部频谱；Xi(f)为虚部频谱；复地震道：z(t)＝x(t)+jy(t)，

式中z(t)为合成地震道；x(t)为原始地震道；y(t)为希尔伯特变换道；φ(t)为瞬时相位。

在步骤4中，将πλ₀代入振幅公式内，使得振幅的绝对值达到2A₀数量级。

在步骤5中，通过剖面显示、切片显示和三维显示3种显示方式来展示砂砾岩体整体轮廓。

本发明中的基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法，涉及到振幅极值、相位极性反转并通过频率域实现90°相移，进而提取瞬时相位，进行种子点轮廓搜索，可应用于以砂砾岩体为主要特征的地震资料。该方法首先需了解振幅极值、相位极性反转的物理含义，为后面提供理论基础，通过原始数据道振幅极大或极小、瞬时相位极性。转的点可知，这些点即为反射界面点，由此来判断界面位置；再计算原始地震道的频谱，在频率域对其进行90°相移，再计算其傅氏反变换，得到其希尔伯特道，随后构建地震道，可以用来计算瞬时相位，对于砂砾岩轮廓的刻画，瞬时相位的边界值起到了至关重要的作用；由于周期性，对于如何确定相位的值，需要利用原始地震道和希尔伯特变换道的值综合判定，另外还要考虑被零除的问题，也需综合判定；其次，利用理论模型来验证振幅与相位的变化，通过制作楔形体模型观察在无噪声和有噪声条件下瞬时相位剖面在分界面处的振幅与相位变化情况；再通过建立砂砾岩体模型，得到正演剖面，通过基于振幅、相位双控的砂砾岩轮廓种子点搜索方法来拾取追踪砂砾岩原始振幅剖面，由原始相位剖面拾取得到瞬时相位剖面；考虑实际资料的信噪比，当信噪比比较高时，直接采用种子点算法；当信噪比较低时，采取顶底层位控制的方法，再用振幅和相位去精细刻画界面位置，最终得到砂砾岩的整体轮廓形态。本发明可以较好地完成砂砾岩轮廓的精细刻画。该基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法在拾取砂砾岩储层的前提下，重点是砂砾岩轮廓和内部形态的精细描述，利用振幅和相位双控的条件下完成复杂沉积环境下的砂砾岩体有利区域的雕刻。此成果可以为在复杂沉积环境下砂砾岩体储层描述提供了一种新的解决方法，从而提升砂砾岩体油气藏的勘探开发能力。

附图说明

图1为本发明的基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中原始地震道、希尔伯特变换道和瞬时相位道之间关系图；

图3为本发明的一具体实施例中原始楔形地震剖面图(无噪声)；

图4为本发明的一具体实施例中瞬时相位图(无噪声)；

图5为本发明的一具体实施例中原始楔形地震剖面图(10％随机噪声)；

图6为本发明的一具体实施例中瞬时相位图(10％随机噪声)；

图7为本发明的一具体实施例中砂砾岩正演模型图；

图8为本发明的一具体实施例中砂砾岩正演剖面图；

图9为本发明的一具体实施例中原始相位剖面图；

图10为本发明的一具体实施例中幅值阈值控制剖面图，a(阈值<0.02),b(阈值<0.1)；

图11为本发明的一具体实施例中顶底种子点搜索振幅、相位双控原始振幅剖面图；

图12为本发明的一具体实施例中原始相位顶底种子点搜索瞬时相位剖面图；

图13为本发明的一具体实施例中某工区平面图；

图14为本发明的一具体实施例中过某井主测线原始地震剖面图；

图15为本发明的一具体实施例中过某井主测线嵌套相位剖面图；

图16为本发明的一具体实施例中原始数据嵌套相位水平切片图,a(T＝1860ms),b(T＝2270ms)；

图17为本发明的一具体实施例中砂砾岩体三维显示图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法的流程图。

步骤1，通过种子点搜索或者层位控制来拾取砂砾岩顶面和底面。

为了更好的理解振幅和相位在砂砾岩轮廓描述中的作用，首先需要理解振幅极值、相位极性反转的物理含义，对于原始地震道x(t)，前面正极性的波形对应正反射系数界面，后面波形对应负反射系数界面。相对于瞬时相位道，与实际地震道相对比，瞬时相位反转的点，即为反射界面点，由此可以来判断界面位置。图2为原始地震道、希尔伯特变换道和瞬时相位道三者之间的关系。

种子点搜索方法可以针对地震信噪比较高时，给定种子点搜索范围，即可以得到砂砾岩体的顶面和底面；而对于地震信噪比较低时，可以由工作站解释层位，得到砂砾岩体的顶底界面，得到顶底界面后，提取其共同具有线道号和时间。

步骤2，在振幅、相位双控条件下精确追踪砂砾岩体的顶底界面，得到精确的顶底界面，由顶底界面便可以得到砂砾岩体地震数据，为后面的数据处理做好准备工作。

得到砂砾岩体三维数据体，计算砂砾岩体平均振幅A₀，并计算希尔伯特变换道，希尔伯特变换道中相位极性反转的点为反射界面，对于砂砾岩轮廓描述重要作用。其中，平均振幅计算公式如下

平均振幅：

式中：A₀为平均振幅；x_i为第i个采样点的振幅；N为视窗内样点个数。

步骤3，计算顶底界面范围内的瞬时相位，由砂砾岩顶底控制范围，计算瞬时相位，瞬时相位的计算需要考虑一些关键要素，在计算瞬时振幅的时候，首先对于原始地震道x(t)，计算其频谱X(f)，在频率域对其进行90°相移。再计算其傅氏反变换，得到其希尔伯特道y(t)，再构建复地震道，由此来计算瞬时相位φ(t)。对于砂砾岩轮廓的刻画，瞬时相位的边界值很重要，由于周期性，相位值π和-π值是一样的，如何确定它的值，要看原始地震道x(t)和希尔伯特变换道y(t)的值综合判定，另外还有计算出现被零除的问题，也要综合判断。本发明已经经过测试和验算。在将本发明应用到实际地震资料之前，已经通过理论模型的验证。首先建立一个无噪声的楔形体模型如图3所示，楔形体模型共101道，子波主频选取为35Hz。由原始地震剖面计算得到瞬时相位剖面如图4所示，在上界面处，振幅为极大，相位发生极性反转，由负值变为正值，其中零值即为界面位置；在下界面处，振幅为极小，相位发生180°的极性反转，反转点即为界面位置。研究表明，本发明用振幅和相位双控，可以同时解决薄层界面和厚层问题。在原始无噪声剖面加入10％随机噪声如图5所示，在此基础上计算得到瞬时相位如图6所示，所得结论与前者一致。

上述是简单楔形体模型的验证，需要对复杂的模型进行验证。为此，根据实际地震资料建立砂砾岩体模型如图7所示，此砂砾岩体模型根据实际地震剖面建立而成，砂砾岩体由冲积扇沿着陡坡带沉积而成，横向上砂砾岩体呈现隆起的形态，这与砂砾岩体的沉积环境有一定的关系，砂砾岩体由多期次叠加而成，内部结构相对比较复杂。由砂砾岩模型经过正演得到砂砾岩正演剖面如图8所示，由正演剖面，通过计算瞬时相位得到瞬时相位剖面如图9所示。对原始振幅剖面用常规幅值单控来进行轮廓追踪，阈值分别取<0.02和<0.1获得种子点追踪剖面如图10(a)和(b)。再对原始振幅剖面分别采用振幅、相位双控基础上采用种子点搜索，得到如图11所示，图12为在原始相位剖面基础上采用顶底种子点搜索得到。可以看出，在双控条件下的种子点搜索效果远远优于常规幅值单控条件下的种子点轮廓追踪。

90°相移后频谱：

式中X(f)为原始地震道频谱；Xr(f)为实部频谱；Xi(f)为虚部频谱。复地震道：z(t)＝x(t)+jy(t)，

式中z(t)为合成地震道；x(t)为原始地震道；y(t)为希尔伯特变换道；φ(t)为瞬时相位。

步骤4，计算完顶底范围内的瞬时相位后，调节实验比例因子λ₀，将πλ₀代入振幅公式内，使得振幅的绝对值达到2A₀数量级，这能够让瞬时相位剖面更加清晰，使得内嵌的相位剖面能够区别于周围地震数据，2A₀数量级是经过多次试验后的到的理想值，太低无法与围岩区分开来，太高轮廓过于浓重，与围岩区别太大，不利于后续研究。

步骤5，再利用种子点算法搜索得到砂砾岩体轮廓，生成一个三维相位内嵌数据体。三维数据体可以通过剖面显示、切片显示和三维显示3种显示方式来展示砂砾岩体整体轮廓。

经过上述讨论我们可以知道，本次拟采用振幅极值、相位极值双控的前提条件采用种子点搜索砂砾岩体轮廓。在理论上对振幅极值、相位极值做了一个理论上的描述，再通过简单的楔形体模型验证振幅极值和相位极值对反射界面的响应，进而根据实际地震资料建立复杂的砂砾岩体模型，比较常规幅值单控种子点轮廓搜索与振幅、相位双控条件下种子点轮廓搜索结果，可以得出结论—在双控条件下种子点轮廓搜索取得的效果更好。

本发明的基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法，其核心思想为：以振幅极大或极小、相位极性反转的点为反射界面为理论条件；对不同信噪比的地震资料采用不同的方式，对于信噪比高的直接给定搜索范围，采用种子点搜索获得粗略的顶底界面，对于信噪比低的地震资料，通过工作站解释得到顶底界面；再通过振幅、相位双控条件下得到精确的砂砾岩顶底界面，从而获得砂砾岩体数据体；再计算砂砾岩体平均振幅A₀，计算希尔伯特变换道、瞬时相位，调节瞬时相位和振幅到2A₀数量级，最终得到相位内嵌数据体，完成砂砾岩体轮廓描述。

下面是本发明的具体应用实例：

将本发明应用于某工区，工区平面图如图13所示，道数为300道，线数为400线，过某井主测线原始地震剖面如图14所示，采样点1501，采样间隔2毫秒。可以看见，原始地震剖面砂砾岩体反射同相轴紊乱，砂砾岩体轮廓模糊，很难获得精确轮廓。利用本发明的基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法，得到嵌套相位剖面如图15所示，比较处理前后的地震剖面可以看出，砂砾岩体轮廓能够清楚的表示出来，内部结构也变得更加清楚。以此方法完成对整个工区的处理，获得一个相位内嵌数据体。再展示砂砾岩体水平切片图，如图16所示，砂砾岩体的空间分布范围能够被清楚地展现出来。图17为砂砾岩体的三维显示，可以清楚的看见三维视角下砂砾岩体的轮廓，本发明能够为砂砾岩体油气藏的勘探开发提供更准确的依据。

上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可以做出这样或那样的容易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式。上述的变化方式均应在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法，其特征在于，该基于振幅极值、相位极性双控的砂砾岩体轮廓描述方法包括：

步骤1，通过种子点搜索或者层位控制来拾取砂砾岩体顶界面和底界面；

步骤2，在振幅极值、相位极性双控条件下精确追踪砂砾岩体的顶底界面，得到精确的顶底界面；

步骤3，计算顶底界面范围内的瞬时相位；

步骤4，调节实验比例因子λ₀；

步骤5，利用种子点算法搜索得到砂砾岩体轮廓，生成一个三维相位内嵌数据体；

在步骤1中，针对地震信噪比较高时，采用种子点搜索方法给定种子点搜索范围，即可得到砂砾岩体的顶界面和底界面；而对于地震信噪比较低时，由工作站解释层位，得到砂砾岩体的顶底界面，得到顶底界面后，提取其共同具有的线道号和时间；

在步骤2中，由顶底界面得到砂砾岩体地震数据，计算砂砾岩体平均振幅A₀，并计算希尔伯特变换道，希尔伯特变换道中相位极性反转的点为反射界面；平均振幅A₀计算公式如下：

式中：A₀为平均振幅；x_i为第i个采样点的振幅；N为视窗内样点个数；

在步骤3中，由砂砾岩体顶底控制范围，计算瞬时相位，首先对于原始地震道x(t)，计算其频谱X(f)，在频率域对其进行90°相移；再计算其傅氏反变换，得到其希尔伯变换特道y(t)，再构建复地震道，由此来计算瞬时相位φ(t)；90°相移后频谱：

式中X(f)为原始地震道频谱；Xr(f)为实部频谱；Xi(f)为虚部频谱；

复地震道：z(t)＝x(t)+jy(t)，

式中z(t)为合成地震道；x(t)为原始地震道；y(t)为希尔伯特变换道；φ(t)为瞬时相位；

在步骤4中，将πλ₀代入振幅公式内，使得振幅的绝对值达到2A₀数量级；

在步骤5中，通过剖面显示、切片显示和三维显示3种显示方式来展示砂砾岩体整体轮廓。

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