CN110471105B - 一种层位约束下基于地震解析道的相干增强断层识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种层位约束下基于地震解析道的相干增强断层识别方法,该方法能够克服地层倾角难以准确求取带来的问题,具有较高的抗噪性,适用于地层产状变化大、地震资料信噪比低条件下的断层识别。其特征包括:对常规相似相干算法进行改进,使其输入地震数据为两部分,分别为处理成果数据及对其进行希尔伯特变换后的解析道数据,得到基于地震解析道的相干算法;以目的层地震解释层位上下漂移作为分析时窗,利用基于地震解析道的相干算法计算相干属性;将得到的相干属性作为输入,利用直方图均化方法对相干属性进行增强处理,以此相干增强属性来识别目的层段断层发育特征,达到提高断层识别效果的目的。

Description

一种层位约束下基于地震解析道的相干增强断层识别方法
技术领域
本发明涉及石油勘探地震数据处理与解释领域,特别是涉及一种层位约束下基于地震解析道的相干增强断层识别方法。
背景技术
断层识别一直是地球物理研究的重点与难点。随着油气勘探开发工作的不断深入,断层识别与解释的研究越来越受到重视:在地震勘探阶段,精细的断层解释有助于寻找勘探目标,对寻找具有商业价值的油气藏具有重要意义;在油田开发阶段,断层的精细识别对于划分不同的储量单元以及含油气系统、部署井位、制定有效的开发方案和措施具有重要意义。
当前识别断层的方法主要为地震几何属性,如相干体、方差体、体曲率属性、边缘检测技术等。在地震资料品质较好的条件下,上述方法都能取得较好的断层识别效果。但随着勘探开发的持续深入,面临的地质条件越来越复杂,断层识别难度越来越大,特别是地层产状变化大、地震资料信噪比低条件下上述方法效果往往不理想,不能满足构造精细解释的需求。其原因主要在于两方面:(1)地层产状变化大则在计算时必须考虑加入地层倾角信息,而地震资料信噪比低,会导致地层倾角不能准确求取,从而影响计算效果;(2)常规方法抗噪性较差,小断层地震响应微弱,在地震资料信噪比低的情况下往往会淹没在背景噪音当中,为满足小断层精细识别的要求,也不宜对成果地震数据再采用滤波等去噪手段进行处理。故在地层产状变化大、地震资料信噪比低条件下难以取得较好效果。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足,提供一种层位约束下基于地震解析道的相干增强断层识别方法。该方法能够克服地层倾角难以准确求取带来的问题,提高抗噪性,为地层产状变化大、地震资料信噪比低条件下断层识别提供新的思路与有效的技术支持。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种层位约束下基于地震解析道的相干增强断层识别方法,包括以下几个步骤:
1)利用声波时差测井曲线、密度测井曲线、VSP资料及成果地震数据制作合成地震记录,对研究目的层位进行标定,在成果地震数据上追踪解释地震层位,得到能够反映目的层段地层产状变化的层位数据;
2)对常规相似相干算法进行改进,使其输入地震数据为两部分,分别为成果地震数据及对其进行希尔伯特变换后的地震解析道数据,得到基于地震解析道的相干算法,该改进能够提高算法的抗噪性;
3)对地震数据及解析道数据分别进行重采样处理,对于重采样处理后的每一道数据,以步骤1)中得到的层位数据为中心,分别向上、向下各漂移5~30毫秒作为分析时窗,利用步骤2)中基于地震解析道的相干算法计算相干属性,其输入为重采样处理后的地震数据及解析道数据;
4)以步骤3)得到的相干属性作为输入,利用直方图均化方法对相干属性进行增强处理,以此来识别目的层段断层发育特征,达到断层识别目的。
进一步的,步骤2)中对常规相似相干算法进行改进,得到基于地震解析道的相干算法,该改进能够减弱在地震数据零交叉附近小时窗计算时背景噪音的影响,提高抗噪性。
进一步的,步骤3)中以步骤1)中得到的层位数据为中心,分别向上、向下各漂移5~30毫秒作为分析时窗,向上、向下漂移时间一致,向上、向下漂移时间之和为分析时窗长度;层位数据与地震数据匹配分两步实现:
(301)求取层位数据向上漂移后对应每道地震数据采样点的位置;
(302)拾取参与计算的地震道的振幅值,构建一个新的地震数据,此新的地震数据体每道第一个采样点为按层位数据向上漂移后对应的重采样后地震数据采样点,对于成果地震数据与其解析道均采用此方式构建新的地震及解析道数据。
进一步的,步骤4)中引入图像处理中的直方图均化方法对步骤3)中相干属性进行增强处理,得到增强后的相干属性,能够提高断层识别效果。与现有技术相比,本发明的技术方案所带来的有益效果是:
1.断层识别在石油勘探开发中具有重要意义。当前断层识别的方法主要相干体、方差体、体曲率等几何属性,在地层产状变化大、地震资料信噪比低条件下上述常用方法效果往往不理想,其原因主要在于两方面:(1)地层产状变化大则在计算时必须考虑加入地层倾角信息,而地震资料信噪比低,会导致地层倾角不能准确求取,从而影响计算效果;(2)常规方法抗噪性较差,小断层地震响应微弱,在地震资料信噪比低的情况下往往会淹没在背景噪音当中。本发明通过地震解释层位约束确定分析时窗、基于地震解析道的改进相干计算、直方图均化相干增强方法建立了新的断层识别技术流程,能够有效地减弱前述两方面问题对断层识别的影响,取得较好的识别效果。
2.本发明利用地震解释层位向上、向下分别漂移一定的时间作为分析时窗,这种地震解释层位的空间形态能够反映地层倾角特征,解决地层倾角较大、地震资料信噪比低情况下地层倾角难以准确求取带来的的问题。
3.由于识别小断层的需要,分析时窗不能过大,也不宜对成果地震数据再进行滤波去噪等处理,本发明利用基于地震解析道的改进相干方法达到小分析时窗条件下提高抗噪性的目的。
4.由于识别小断层的需要,针对小断层响应较弱的问题,本方法引入了直方图均化方法用于增强断层的响应,更利于小断层的识别。
5.本发明通过引入地震解析道与直方图均化方法建立新的层位约束下基于地震解析道的相干增强断层识别技术流程,得到了较高品质的相干增强属性。与现有技术相比,该方法更适用于地层产状变化大、地震资料信噪比低的工区断层精细识别。
附图说明
图1为本发明方法的技术流程示意图;
图2为层位约束下基于地震解析道的相干属性图;
图3为图2中相干属性利用直方图均化增强处理后的相干增强属性图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明提供了一种层位约束下基于地震解析道的相干增强断层识别方法,具体实施方式包括以下步骤:
1)本发明的输入数据为成果地震数据和地震解释层位数据。其中地震解释层位数据为利用测井、地震资料制作合成地震记录标定后通过开展地震资料解释工作所得到的成果,层位数据能够表征目的层段地层产状变化。该步骤得到的层位数据能够反映地层倾角特征,可以解决地层倾角较大、地震资料信噪比低情况下地层倾角难以准确求取带来的问题。
2)对常规相似相干算法进行改进,得到基于地震解析道的相干算法(S.肖普拉,K.J.马弗特著.地震属性在有利圈闭识别和油藏表征中的应用[M].北京:石油工业出版社,2012:74-75):
Figure BDA0002197947220000031
式中,uj表示地震道,下标j表示落在分析时窗内第j道,△t为地震数据采样率,xj和yj表示矩形分析窗口内第j道与分析时窗内中心点t在联络测线和主测线方向的距离,p和q分别表示分析时窗内中心点t所在局部反射界面联络测线和主测线方向的视倾角(毫秒每米),2K+1为分析窗口内样点数,上标H表示输入地震数据希尔伯特变换。
这种改进能够减弱在数据零交叉附近小时窗计算时背景噪音的影响,当原始地震道过零值时,希尔伯特变换的解析道达到最大值,从而避免了在数据零交叉附近信号振幅低于背景噪音振幅值时精确计算相干性中产生假象,能够提高抗噪性,满足断层精细识别的要求。
3)将步骤1)中层位数据与成果地震数据作为输入,然后对输入的地震数据进行希尔伯特变换得到地震解析道数据,并对输入地震数据与解析道数据进行加密重采样处理,本实施例中将重采样间隔设置为0.5毫秒,以便层位数据与地震数据采样点更好地对应匹配。
4)由于地震资料信噪比低情况下步骤2)中的p和q难以准确求取,故取步骤3)中层位数据最近的地震数据采样点为步骤2)中的分析时窗内中心点t。本实施例中矩形分析窗口为主测线与联络测线方向3*3窗口内的9道数据,其中第5道数据为矩形分析窗口中心道。按式(2)求取9道矩形分析窗口内层位数据向上移动K毫秒后对应每道地震数据采样点的位置:
Figure BDA0002197947220000041
式中,start1~start9表示矩形分析窗口为9道数据按层位数据向上移动K毫秒后对应每道地震数据采样点的位置,th(i,j)为中心道层位数据的值,seis.frist为输入的三维地震数据体第一个采样点对应的双程时时间值,K为层位数据向上移动量,△ts为重采样间隔,本实施例中为0.5毫秒,round为取整数函数。
在此基础上,按式(3)拾取重采样后地震道的振幅值,构建一个新的地震数据,此地震数据体每道第一个采样点为按层位数据向上漂移K毫秒后对应每道地震数据采样点,后续采样点的振幅值按此规律向上漂移一一对应,对于重采样后的成果地震数据与其解析道均采用此方式构建新的地震及解析道数据:
Figure BDA0002197947220000051
式中,s1~s9表示矩形分析窗口内9道地震(或解析道)数据,row为重采样后的每道地震(或解析道)数据的总采样点数,seis.resample为重采样后的地震(或解析道)数据。
5)步骤4)中构建的地震(或解析道)数据已经包含了地层倾角信息,将构建的地震与解析道数据作为式(1)中基于地震解析道的相干的输入数据,则每个矩形分析窗口内参与计算的计算道为其第一个采样点至第(2K+1)/△ts个采样点,则式(1)可以写成:
Figure BDA0002197947220000052
式中,usj表示步骤4)中构建的地震道,本实施例中J=9,即分别为步骤4)中s1~s9,下标j表示落在分析时窗内第j道,△ts为步骤4)中构建的地震数据采样率,上标H表示输入地震数据希尔伯特变换。
步骤4)中构建的地震(或解析道)数据是按层位数据向上移动K毫秒后作为第一个采样点的,实施例运算中所取的时窗为从第一个采样点开始,时窗长度为2K+1毫秒。
利用步骤4)和式(4)得到层位约束下基于地震解析道的相干属性,如图2所示。
6)将步骤5)得到的相干属性图作为输入,利用式(5)~式(7)所表示的直方图均化方法对相干属性进行增强处理,实现相干属性中小断层响应增强,提高小断层识别能力,如图3所示,断层响应得到增强,更利于小断层识别,以此相干增强属性来识别目的层段断层发育特征,达到断层精细识别目的。
直方图均化方法是一种图像增强处理方法,其思想是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布(Chin Yeow Wong,GuannanJiang,Md Arifur Rahman.Histogram equalization and optimal profile compressionbased approach for colour image enhancement[J].Journal of visualcommunication&image representation,2016,38:802-813)。其实现步骤为:
读取步骤5)中层位约束下基于地震解析道的相干属性图像数据,转化为灰度图像,统计每一个灰度级的像元数及出现的概率:
Figure BDA0002197947220000061
式中,Pk(i)为灰度级i出现的概率,ni为灰度级为i像元的数目,n为图像矩阵像元总数,L为图像灰度级总数。
累加每一个灰度级出现概率,统计对应于Pk(i)的累计概率函数c:
Figure BDA0002197947220000062
对步骤5)中相干属性图像中元素进行均化处理,将新的对应关系映射到新的图像中,得到利用直方图均化增强后的层位约束下基于地震解析道的相干属性图像:
Figure BDA0002197947220000063
式中,CHE(l)为直方图均化后的结果,l为当前处理元素下标,cmax、cmin为累计概率函数的最大值、最小值,c(l)为当前元素的累计概率函数,round为取整数函数。
直方图均化处理后图像中每个像元重新赋予均化处理后的灰度级,图片信息之间的相对差异性被放大,图像细节更清晰,断层响应增强,更利于小断层的识别。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换,这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种层位约束下基于地震解析道的相干增强断层识别方法,其特征在于,包括以下几个步骤:
1)利用声波时差测井曲线、密度测井曲线、VSP资料及成果地震数据制作合成地震记录,对研究目的层位进行标定,在成果地震数据上追踪解释地震层位,得到能够反映目的层段地层产状变化的层位数据;
2)对常规相似相干算法进行改进,使其输入地震数据为两部分,分别为成果地震数据及对其进行希尔伯特变换后的地震解析道数据,得到基于地震解析道的相干算法,该改进能够提高算法的抗噪性;
3)对地震数据及解析道数据分别进行重采样处理,对于重采样处理后的每一道数据,以步骤1)中得到的层位数据为中心,分别向上、向下各漂移5~30毫秒作为分析时窗,利用步骤2)中基于地震解析道的相干算法计算相干属性,其输入为重采样处理后的地震数据及解析道数据;步骤3)中以步骤1)中得到的层位数据为中心,分别向上、向下各漂移5~30毫秒作为分析时窗,向上、向下漂移时间一致,向上、向下漂移时间之和为分析时窗长度;层位数据与地震数据匹配分两步实现:
(301)求取层位数据向上漂移后对应每道地震数据采样点的位置;
(302)拾取参与计算的地震道的振幅值,构建一个新的地震数据,此新的地震数据体每道第一个采样点为按层位数据向上漂移后对应的重采样后地震数据采样点,对于成果地震数据与其解析道均采用此方式构建新的地震及解析道数据;
4)以步骤3)得到的相干属性作为输入,利用直方图均化方法对相干属性进行增强处理,以此来识别目的层段断层发育特征,达到断层识别目的。
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