CN111239818B - 一种基于三维倾角属性体校正的古地貌分析方法 - Google Patents

Abstract

一种基于三维倾角属性体校正的古地貌分析方法，隶属于油气田勘探技术领域，旨在提高古地貌分析的精度。步骤如下：①根据残余厚度法原理选取目的层下方基准面，基于井震标定构建速度场得到目的层与基准面间的地层残余视厚度；②采用梯度结构张量倾角估算法计算x和y方向的视倾角数据体；③计算平面上每一点的目的层与基准面间x和y方向的平均视倾角的余弦值来构建地层厚度校正系数；④基于步骤①和步骤③的结果，计算用于反映古地貌形态的地层残余真实厚度。本发明基于三维倾角属性体计算地层真实厚度，克服了常规地层真实厚度计算方法在古地貌分析领域的不足，提高了传统古地貌分析方法的精度。

Description

一种基于三维倾角属性体校正的古地貌分析方法

技术领域

本发明涉及油气田勘探技术领域，尤其涉及一种基于三维倾角属性体校正的古地貌分析方法，用于提高古地貌分析的精度。

背景技术

一、古地貌分析的重要性

风化壳岩溶储层是一种重要的海相盆地碳酸盐岩储层，在塔里木盆地、四川盆地等国内各大盆地均有大量发现。该类储层的发育主要受岩溶作用的影响，而古地貌控制着岩溶作用的强度和范围，一般在古地貌高的区域如岩溶高地、岩溶斜坡等岩溶作用强烈，形成的岩溶缝洞体不易受泥质或钙质物质充填，更有利于形成优质的风化壳岩溶储层，所以进行古地貌恢复是风化壳岩溶储层预测的关键。

二、常规的古地貌分析方法及其缺陷

目前古地貌恢复的方法有很多，常用的方法可以分为残余厚度法和印模法两类，方法原理分别如下：

(1)残余厚度法是基于目的层剥蚀前的原始沉积厚度变化不大的假设，选取目的层之下的某个标志层作为等时基准面，将其拉平，则该面以上残余厚度的大小代表了古地貌的形态，即残余厚度值大的区域代表了古地貌高势区，残余厚度值小的区域是古地貌低势区；

(2)印模法基于沉积补偿原理，选择紧邻目的层之上的对剥蚀地貌有填平补齐性质的地层作为基准面，通过这两个界面之间的地层厚度来定量恢复古地貌形态，印模厚度小的区域为古地貌高势区域，印模厚度大的区域为古地貌低势区。

常用的古地貌恢复方法侧重于利用地层厚度反映古地貌形态，而忽略了如差异沉积、沉积前古构造形态、上覆地层的压实作用等因素导致地层厚度反映古地貌的不准确性，由于印模法不易掌握基准面与剥蚀界面的地层厚度。

三、现有的提高古地貌分析精度的校正方法

目前对古地貌的校正方法多是针对残余厚度法展开，主要是基于单井处地层厚度校正量进行全区趋势分析，如江青春等(2016)基于自然伽马测井曲线的频谱变换及旋回特征，采用米兰科维奇旋回法计算地层剥蚀量，对古地貌恢复结果进行剥蚀量校正；张春林等(2019)基于单井埋藏史及沉积微相资料对残余地层厚度进行去压实校正和沉积微相校正。何文军等(2019)通过对地震剖面进行沉积均衡点分析，连接多个剖面的均衡点，得到地层沉积趋势校正线，对残余厚度法恢复的古地貌进行地层沉积趋势校正，适用于勘探程度较低的地区。

同样的，常规古地貌恢复方法用于表征古地貌形态的地层厚度往往是地层的视厚度，若地层构造起伏不大，视厚度近似于地层真实厚度，但地层构造起伏较大时，视厚度与地层厚度间误差很大，所以校正前用于反映古地貌形态的地层厚度是否为地层的真实厚度，直接影响上述古地貌校正方法的计算，对古地貌分析的精度造成很大的影响。曹中宏等(2014)提出了利用地震资料进行地层真实厚度计算方法，通过对地震解释层位网格化计算层面曲率来得到平面上每一点的地层倾角，再用平面上每一点的地层视厚度数据乘以该点地层倾角的余弦，但该方法主要适用于地层顶底界面几何形态一致的情况。

此外，由于在古地貌分析中，存在局部区域真实古地貌为隆起或凹陷，层面倾角值较大且这些区域目的层与基准面的几何形态特征是不一致的，地层真实厚度与视厚度之间并不因为较大的层面倾角而具有很大的误差，仅采用层面的倾角进行地层厚度校正，对后续古地貌分析精度造成很大的影响。

四、本发明的涉及的主要方法——三维倾角属性体

由于用于反映古地貌形态的地层厚度与地层的真实厚度之间的误差大小对古地貌分析的精度影响很大，而地层真实厚度的计算受倾角约束，但局部真实古地貌为隆起或凹陷的区域地层真实厚度与视厚度间并不因为较大的层面倾角而具有很大误差。目前由于算法的进步，已经有许多方法可以直接计算出反射面倾角的三维体，利用三维倾角属性体可以较好地解决古地貌分析领域地层真实厚度计算的问题。

三维倾角属性体的计算方法主要有离散倾角扫描法、复数道分析法、及梯度结构张量倾角估算法，从计算的效果和计算速度出发，梯度结构张量倾角估算法具有很大的优势，计算的倾角结果较为平滑，而且能很好的突出地层的地质特征。

本文提供一种基于三维倾角属性体校正的古地貌分析方法，输入基于残余厚度法得到的反映古地貌的地层厚度，通过构建三维地震数据的梯度结构张量的特征向量计算x，y方向的地震视倾角数据体；再计算平面上每一点的基准面与剥蚀面之间的平均视倾角数据，最后利用x，y方向平均视倾角余弦值构建地层厚度校正系数，将地层残余视厚度乘以校正系数得到地层真实厚度，进而提高古地貌分析的精度。

发明内容

本发明针对基于残余厚度法得到的反映古地貌的地层厚度(输入数据)，利用梯度结构张量的倾角估算方法得到的视倾角数据体构建地层厚度校正系数，将地层残余视厚度乘以校正系数得到反映古地貌的地层真实厚度，提供了一种基于三维倾角属性体校正的古地貌分析方法。

本发明的具体步骤包括：

(1)计算基于残余厚度法得到的反映古地貌的地层厚度(输入)，计算地层残余视厚度；

(2)基于梯度结构张量方法，计算地层三维倾角属性数据体；

(3)构建地层厚度校正系数，计算地层残余真实厚度，对结果进行平滑处理，并进行平面成图显示来表征古地貌形态，从而提高古地貌分析精度。

本发明是一种基于三维倾角属性体校正的古地貌分析方法，具有如下特点，主要表现为：

(1)倾角属性是反映地震层位几何形态(断裂、弯曲)的属性，在地层顶底界面几何形态一致的情况下，地层视厚度乘以层面倾角的余弦值即得到地层真实厚度，层面倾角越大，地层视厚度与地层真实厚度误差越大，但在古地貌分析中，存在局部区域真实古地貌为隆起或凹陷，这些的区域地层真实厚度与视厚度间并不因为较大的层面倾角而具有很大误差，所以基于三维地震数据构建梯度结构张量矩阵得到每一个地震数据点x和y方向的视倾角数据，再计算两个方向目的层与基准面间的平均视倾角用于后续校正系数的构建可以有效的解决该问题。

(2)利用平面上每一点x和y方向的平均视倾角对应的余弦值构建地层厚度校正系数

具体实施方式

一种基于三维倾角属性体校正的古地貌分析方法，具体实施步骤如下：

(1)地层残余视厚度计算，具体如下，

步骤1-1：根据研究区地层沉积与层序研究成果，选取目的层下方在地震剖面上表现为强反射特征的、全区稳定分布的、可连续追踪的且具有地质意义的基准面，得地层残余视厚度；

步骤1-2：基于根据研究区井震标定结果得到的时深关系进行速度场建立，将步骤1-1得到的时间域的目的层位及基准面转换到深度域；

步骤1-3：将步骤1-2得到的深度域的目的层位与基准面相减，并剔除结果中异常值，

得到目的层位与基准面之间地层的残余视厚度数据H(x,y)。

(2)基于梯度结构张量的地层倾角数据提取，具体如下，

步骤2-1：采用公式(1)构建梯度结构张量矩阵，并根据矩阵特征分解，进行矩阵分解：

式中：u(x,y,t)为地震数据；g₁，g₂，g₃分别是三维地震数据在x，y，t方向上的梯度向量体；λ₁，λ₂，λ₃分别是梯度结构张量矩阵的三个特征值；v₁，v₂，v₃分别是特征值λ₁，λ₂，λ₃对应的特征向量。

步骤2-2：利用步骤2-1得到的梯度结构张量的最大特征值对应的特征向量求取局部数据的视倾角，采用公式(2)进行计算：

式中：p(x,y,t)，q(x,y,t)分别为三维地震数据x和y方向的视倾角；v_1x，v_1y，v_1t分别为梯度结构张量矩阵的最大特征值λ₁对应的特征向量v₁的三个分量。

(3)构建地层厚度校正系数，计算地层残余真实厚度，提高古地貌分析精度，具体如下，

步骤3-1：计算平面上每一点目的层与其下方基准面之间地层的x和_y方向的平均视倾角p_mean(x,y)，q_mean(x,y)，采用公式(3)计算：

式中：t₀为目的层地震时间层位数据；t_e为基准面地震时间层位数据；dt为地震数据采样率；

步骤3-2：采用平面上每一点x、y方向的平均视倾角p_mean(x,y)，q_mean(x,y)数据，采用公式(4)构建平面上每一点地层厚度的校正系数，计算地层的真实厚度：

式中：K(x,y)为平面上每一点地层厚度的校正系数；h(x,y)利用地震倾角属性数据校正得到的地层真实厚度；

步骤3-3：对利用地层倾角数据校正后的地层厚度h(x,y)进行平滑处理，并将处理结果进行平面成图，表征古地貌的形态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (1)

1.一种基于三维倾角属性体校正的古地貌分析方法，其特征在于采用以下步骤：

步骤1：地层残余视厚度计算，具体如下，

步骤1-1：根据研究区地层沉积与层序研究成果，选取目的层下方在地震剖面上表现为强反射特征的、全区稳定分布的、可连续追踪的且具有地质意义的基准面，得地层残余视厚度；

步骤1-2：基于根据研究区井震标定结果得到的时深关系进行速度场建立，将步骤1-1得到的时间域的目的层位及基准面转换到深度域；

步骤1-3：将步骤1-2得到的深度域的目的层位与基准面相减，并剔除结果中异常值，得到目的层位与基准面之间地层的残余视厚度数据H(x,y)；

步骤2：基于梯度结构张量的地层倾角数据提取，具体如下，

步骤2-1：采用公式(1)构建梯度结构张量矩阵，记为GST(x,y,t)，并根据矩阵特征分解，进行矩阵分解：

式中：u(x,y,t)为地震数据；g₁，g₂，g₃分别是三维地震数据在x，y，t方向上的梯度向量体；Δx，Δy，Δt三维地震数据在x，y，t方向上的间隔；λ₁，λ₂，λ₃分别是梯度结构张量矩阵的三个特征值；v₁，v₂，v₃分别是特征值λ₁，λ₂，λ₃对应的特征向量；

步骤2-2：利用步骤2-1得到的梯度结构张量的最大特征值对应的特征向量求取局部数据的视倾角，采用公式(2)进行计算：

式中：p(x,y,t)，q(x,y,t)分别为三维地震数据x和y方向的视倾角；v_1x，v_1y，v_1t分别为梯度结构张量矩阵的最大特征值λ₁对应的特征向量v₁的三个分量；

步骤3：构建地层厚度校正系数，计算地层残余真实厚度，提高古地貌分析精度，具体如下，

步骤3-1：计算平面上每一点目的层与其下方基准面之间地层的x和y方向的平均视倾角p_mean(x,y)，q_mean(x,y)，采用公式(3)计算：

式中：t₀为目的层地震时间层位数据；t_e为基准面地震时间层位数据；dt为地震数据采样率；

步骤3-2：采用平面上每一点x、y方向的平均视倾角p_mean(x,y)，q_mean(x,y)数据，采用公式(4)构建平面上每一点地层厚度的校正系数，计算地层的真实厚度：

式中：K(x,y)为平面上每一点地层厚度的校正系数；h(x,y)利用地震倾角属性数据校正得到的地层真实厚度；

步骤3-3：对利用地层倾角数据校正后的地层厚度h(x,y)进行平滑处理，并将处理结果进行平面成图，表征古地貌的形态。