CN111239817A - 一种提高断层似然属性分析精度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高断层似然属性分析精度的方法,隶属于油气田勘探技术领域。首先对原始三维叠后地震数据(记做g)做高分辨处理,处理后具有高分辨率的地震数据体记做Hg;再对高分辨率地震数据体采用基于倾角控制的构造导向滤波方法进行滤波(滤波后的地震数据体记做(Hg)f);对(Hg)f进行分频处理(分低频、中频和高频),采用第3代相干体算法计算分频后数据体的相干值数据体(记做C3_1、C3_2和C3_3);最后用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值(记做likelihood=1‑C3_1*C3_2*C3_3,其数值范围为0~1)。该方法有利于凸显断裂异常的成像,获得更加精确的地下断裂构造信息,提高了断裂构造的识别能力,增强断裂的地震成像效果。

Description

一种提高断层似然属性分析精度的方法
技术领域
本发明涉及油气田勘探技术领域,尤其涉及一种提高断层似然属性分析精度的方法。
背景技术
断裂在改善储层物性与油气运聚成藏方面具有重要的控制作用,地球物理工作者也将断裂的精细刻画作为一直追求的目标。
目前,主要有以下3种断裂的地震识别方法:相干类属性、曲率类属性、特殊处理等。这些算法是通过计算地震资料中相邻道之间的相关性,将相邻两道的相似系数作为判断条件,抗干扰能力差,需要资料具有较高的信噪比,而且当地层倾角过大或者变化过快时,检测结果也会出现错误,非断层信息会被错误地当成断层信息。
因此,Hale将图像处理中断裂异常概率统计最大似然体算法引入到地震勘探领域中,提出了一种叫做断裂似然体地震属性检测新技术。断层似然属性分析的常规流程是基于常规三维地震资料,先计算相干性属性Semblance,计算公式为:
Figure BDA0002380036040000011
其中:image为常规三维地震数据体;<image>s为对尖括号内常规三维地震数据进行构造导向平滑滤波;<image>f为对断层的走向、倾向进行平滑滤波。断层似然体属性计算的表达式为:F=1-Semblance8。式中:F为断裂似然体属性。断层似然属性分析的常规分析方法虽加大了因断裂似然体属性F低值与高值之间的反差,更有利于凸显断裂异常的成像,但其缺点是基于常规三维地震数据,若是原始地震数据分辨率低、信噪比差,则后续的处理也会没有明显的效果。
因此,本发明针对分辨率、信噪比和地震成像效果三个对裂缝预测结果影响较大的干扰因素,提供一种提高断层似然属性分析精度的方法。首先对原始地震数据进行了高分辨率处理来获得具有更高分辨率的地震数据,然后通过多窗口倾角扫描与构造导向滤波处理,收集地层倾角信息并将其应用于指导滤波工作,将原始资料中“要断不断”的断层和“要连不连”的同相轴进行滤波修饰提高信噪比;之后对滤波后的地震数据体进行分频处理(分低频、中频和高频),采用第3代相干体算法计算分频后数据体的相干值数据体(记做C3_1、C3_2和C3_3,C3_1是低频数据体的相干体,C3_2是中频数据体的相干体,C3_3是高频数据体的相干体);最后用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值(记做likelihood=1-C3_1*C3_2*C3_3,其数值范围为0~1)。该方法更有利于凸显断裂异常的成像,获得更加精确的地下断裂构造信息,提高了断裂构造的识别能力,增强断裂的地震成像效果。
发明内容
本发明的目的是针对地下断裂构造信息,基于高分辨率、滤波后的地震数据体,利用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值(记做likelihood=1-C3_1*C3_2*C3_3,其数值范围为0~1),提供了一种提高断层似然属性分析精度的方法,应用本发明可以有效克服分辨率、信噪比和地震成像效果三个对裂缝预测结果影响较大的干扰,提高对断裂刻画的精度。
本发明的具体步骤包括:
(1)采用反Q滤波技术对原始地震数据体(记做g)做高分辨处理,处理后的具有高分辨的地震数据体记做Hg
(2)采用复数道分析法计算研究工区的倾角数据体。
(3)采用基于倾角控制的构造导向滤波方法对高分辨率地震数据体进行滤波(滤波后的地震数据体记做(Hg)f)。
(4)对滤波后的地震数据体进行分频处理,得到低频、中频和高频的频率域数据体,低频反映大尺度的断裂,中频反映一般尺度的断裂,高频反映小尺度的断裂细节。
(5)采用第3代相干体算法计算分频后数据体的相干值数据体(记做C3_1、C3_2和C3_3,C3_1是低频数据体的相干体,C3_2是中频数据体的相干体,C3_3是高频数据体的相干体)。
(6)用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值(记做likelihood=1-C3_1*C3_2*C3_3,其数值范围为0~1)。
本发明是一种提高断层似然属性分析精度的方法,具有如下特点,主要表现为:
(1)本发明隶属于石油物探领域,发明人从原始三维地震数据出发,认为只有原始地震数据分辨率高才能做出精确清晰的地下断裂信息,因此发明人首先对原始地震资料做可信度高的高分辨率处理,获得更加清晰的高分辨率地震资料,提高地下断裂计算精度和可靠性。
(2)为了适合于断裂带检测,设计了利用基于倾角控制的构造导向滤波方法对高分辨率地震数据体进行滤波,提高地震资料的信噪比。
(3)用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值likelihood=1-C3_1*C3_2*C3_3。
具体实施方式
本发明实施例提供的一种提高断层似然属性分析精度的方法,下面结合实施例对本发明进行详细的描述。
本发明具体步骤如下:
(1)采用反Q滤波技术对原始地震数据体(记做g)做高分辨处理,处理后的具有高分辨的地震数据体记做Hg,此步骤原理如下:
①地震波在地层中传播了Δx距离之后,其平面波分量U(x,ω)可以表述为:U(x+Δx,ω)=U(x,ω)exp[-ik(ω)Δx]
式中,i为虚部单位;ω为角频率;k(ω)为平面波的频数。
②将波数变为复数,则地层的Q效应表达式为:
Figure BDA0002380036040000041
Figure BDA0002380036040000042
③将复波数k(ω)代入平面波分量表达式中,并且将Δx替换为时间增量Δτ,即可得到反Q滤波表达式:
Figure BDA0002380036040000043
式中两个指数项分别为振幅效应(即能量吸收)的补偿算子和相位效应(即速度频散)的校正算子。
(2)采用复数道分析法计算研究工区的倾角数据体,复数道分析法计算步骤如下:
Figure BDA0002380036040000044
上式中,Hg(x,t)为高分辨后待处理地震数据体,Hg H(x,t)为其希尔伯特变换,
Figure BDA0002380036040000051
为瞬时相位,Hg和Hg H对时间的导数可以通过有限差分或傅里叶变换来实现。
Hg(x,t)在x方向的瞬时波数kx可表示为:
Figure BDA0002380036040000052
由上式公式可以得到Hg(x,t)在x方向上的视倾角为:
Figure BDA0002380036040000053
对于三维地震数据体,同理可以得到Hg(x,y,t)在y方向的视倾角,以此为基础,根据方向的定义关系,通过计算便可得到方位角和真倾角θ。
(3)采用基于倾角控制的构造导向滤波方法对高分辨率地震数据体进行滤波(滤波后的地震数据体记做(Hg)f
①各向异性扩散模型:
Figure BDA0002380036040000054
上式中,S为结构张量,
Figure BDA0002380036040000055
uσ=Gσ,Gσ表示尺度为σ的高斯核函数。
②对结构张量S进行特征值分解可以得到特征值λ1和λ2及其对应的正交特征向量ω1和ω2,其中ω1代表了梯度变化最大方向,ω2代表了梯度变化最小方向,即具有一致线性结构的方向。
为了保证扩散方向沿着构造方向进行,扩散张量的特征值与结构张量的特征值应保持一致,令:
c1=α
λ1=λ2
Figure BDA0002380036040000061
其中:k为一致性参数,k2=(λ12)3。α是用来控制沿着图像的梯度方向变化较大方向的扩散强度,0<α<1。在各向同性区域内,c1=c2,表示沿着各个方向扩散强度均较小;在图像纹理方向一致性比较强的区域内,则主要沿着ω2的方向即梯度变化较小的方向进行扩散,因此能够有效的保护图像的结构信息。
③由此可以得到具有地震波同相轴倾角信息的构造特征张量D:
Figure BDA0002380036040000062
Figure BDA0002380036040000063
Figure BDA0002380036040000064
将包含地震倾角数据即结构信息的扩张张量D作为扩散系数,可以得到非线性的各向异性扩散方程:
Figure BDA0002380036040000065
利用差分代替微分的方法,可以实现地震图像u(x,y,t)对扩散时间t的求导,根据不同的地震数据体,建立三维对称矩阵特征值和特征向量的计算方法,用以求取各向异性的方向信息和参数,并结合得到的这些信息进行滤波,就可以实现具有边界保持性的方向自适应滤波。
(4)对滤波后的地震数据体进行分频处理,得到低频、中频和高频的频率域数据体,分频区别原则:根据三维地震数据体的主频进行频率选取,若主频在30HZ,则低频选择30HZ/2,高频选择30HZ*2,低频反映大尺度的断裂,中频反映一般尺度的断裂,高频反映小尺度的断裂细节。
(5)采用第3代相干体算法计算分频后数据体的相干值数据体(记做C3_1、C3_2和C3_3),其中C3_1是低频数据体的相干体,C3_2是中频数据体的相干体,C3_3是高频数据体的相干体。
采用常规的第3代相干体算法对分频后数据体做相干处理,这里的重点是三维数据的纵横向参与的计算的道数以及时间窗口(采样点)的设置,参数的设置需考虑分析区内断裂构造在平面上的延伸长度、发育规模等特征;断裂延伸长,平面变化小,参数需设置的大一点,其结果连续性好;断裂延展短、平面变化大,参数设置的要小一些,突出断层的平面变化,但参数设置值越大,分析越精细,但计算时间越长。
(6)最后用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值,此步骤具体实施步骤如下:
步骤(5)完成后,得到所研究工区分频后地震数据体的相干值数据体(记做C3_1、C3_2和C3_3),用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值,公式为:
likelihood=1-C3_1*C3_2*C3_3 数值范围为0~1
其中,C3_1是低频数据体的相干体,C3_2是中频数据体的相干体,C3_3是高频数据体的相干体。即得到所研究工区地震数据体的断层似然属性体,可对属性体做时间切片得到平面属性图,相似值越大,似然属性值越小。
说明:由于本发明滤波操作和相似系数计算均采用的矩形时窗,受时窗边界的影响,工区边界信息不可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种提高断层似然属性分析精度的方法,其特征是包括以下步骤:
步骤一:采用反Q滤波技术对原始地震数据体(记做g)做高分辨处理,处理后的具有高分辨的地震数据体记做Hg
步骤二:采用复数道分析法计算研究工区的倾角数据体;
步骤三:采用基于倾角控制的构造导向滤波方法对高分辨率地震数据体进行滤波(滤波后的地震数据体记做(Hg)f);
步骤四:对滤波后的地震数据体进行分频处理,得到低频、中频和高频的频率域数据体;
步骤五:采用第3代相干体算法计算分频后数据体的相干值数据体(记做C3_1、C3_2和C3_3);
步骤六:用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值(记做likelihood=1-C3_1*C3_2*C3_3,其数值范围为0~1)。
2.如权利要求1所述的一种提高断层似然属性分析精度的方法,其特征在于步骤一至步骤四基于高分辨高信噪比的地震数据,采用第3代相干体算法计算分频后数据体的相干值数据体(记做C3_1、C3_2和C3_3,C3_1是低频数据体的相干体,C3_2是中频数据体的相干体,C3_3是高频数据体的相干体),最后用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值(记做likelihood=1-C3_1*C3_2*C3_3,其数值范围为0~1),具体实施步骤如下:
(1)采用反Q滤波技术对原始地震数据体(记做g)做高分辨处理,处理后的具有高分辨的地震数据体记做Hg
(2)采用复数道分析法计算研究工区的倾角数据体;
(3)采用基于倾角控制的构造导向滤波方法对高分辨率地震数据体进行滤波(滤波后的地震数据体记做(Hg)f
(4)对滤波后的地震数据体进行分频处理,得到低频、中频和高频的频率域数据体,分频区别原则:根据三维地震数据体的主频进行频率选取,若主频在30HZ,则低频选择30HZ/2,高频选择30HZ*2;
(5)采用第3代相干体算法计算分频后数据体的相干值数据体(记做C3_1、C3_2和C3_3),其中C3_1是低频数据体的相干体,C3_2是中频数据体的相干体,C3_3是高频数据体的相干体;
采用常规的第3代相干体算法对分频后数据体做相干处理,这里的重点是三维数据的纵横向参与的计算的道数以及时间窗口(采样点)的设置,参数的设置需考虑分析区内断裂构造在平面上的延伸长度、发育规模等特征;断裂延伸长,平面变化小,参数需设置的大一点,其结果连续性好;断裂延展短、平面变化大,参数设置的要小一些,突出断层的平面变化,但参数设置值越大,分析越精细,但计算时间越长;
(6)用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值,此步骤具体实施步骤如下:
步骤(5)完成后,得到所研究工区分频后地震数据体的相干值数据体(记做C3_1、C3_2和C3_3,),用1与分频后频率域数据体的第3代相干系数的乘积的差值得到新的断层似然属性值,公式为:
likelihood=1-C3_1*C3_2*C3_3 数值范围为0~1
其中,C3_1是低频数据体的相干体,C3_2是中频数据体的相干体,C3_3是高频数据体的相干体,即得到所研究工区地震数据体的新的断层似然属性体,可对属性体做时间切片得到平面属性图,相似值越大,似然属性值越小。
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Granted publication date: 20220401