CN111505715A - 一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,所述计算裂缝参数的方法至少包括如下步骤:S1:对角度域共成像点道集数据设定裂缝计算参数,并对其引入层位数据,获得各个中心入射角道集的层位数据;S2:利用各个中心入射角道集的层位数据进行裂缝强度及方向计算,经叠合得到裂缝参数平面图。本发明所取得的预测效果优于常规裂缝预测技术方法所得到的成果。利用本发明技术方法实施某区海相页岩储层的裂缝发育参数预测,并取得良好的效果,与该地区的实钻钻井资料吻合度较高,并可指导该区的水平井布设及压裂作业。
Description
技术领域
本发明属于地球物理勘探中的地震资料解释处理技术领域,尤其涉及一种利用深度域中心入射角道集的层位数据来计算裂缝发育参数的方法。
背景技术
裂缝预测在油气勘探中占据重要地位,也是地球物理反演研究的重点。如储层中发育裂缝时,则对储层的沟通起很大的作用,钻遇裂缝+孔隙型储层往往获得高产的工业油气流。所以在勘探早期寻找裂缝型储层是勘探重点,勘探者希望找到裂缝与孔隙相叠加的储层。
常规的裂缝预测技术方法有很多种,基本上可分为叠前、叠后反演两个大类,经过反演或属性计算可得到针对裂缝预测的属性数据体。在地震勘探中,不同方位的地震数据中的振幅、速度、双程走时、频率类对裂缝具有不同的响应特征,这也成为裂缝预测的前提。根据研究资料发现地下目的层在发育裂缝的状态下,地震P波振幅、双程走时值通过该裂缝体时具有随方位角变化的特点。例如,Xiangyang Li在1999年《Geophysics》上发表的《Fracture detection using azimuthal variation of P-wave moveout fromorthogonal seismic survey lines》。
研究资料表明:①裂缝体顶层的反射P波双程走时不随方位角变化,振幅随方位角有微弱的变化,对各向异性反映不明显。②裂缝体底层的反射P波表现出很强的方位各向异性,P波反射振幅及双程走时与测线和裂缝方位有关,测线与裂缝平行时振幅最强、双程走时最短;随着测线与裂缝夹角的增大,振幅逐渐减弱、双程走时逐渐变长;至测线与裂缝方向垂直时,振幅最弱,双程走时最长。由此可见,P波在通过裂缝体时表现出很强的方位各向异性特征,裂缝对P波响应的影响程度取决于裂缝方位与测线之间的夹角及地下一定开启裂缝系统的规模,该现象尤其是对底层的走时影响较大。在深度域中,由于加入了速度数据,所以P波在通过裂缝体时底层所产生的不同方位深度数据的各向异性将更为明显。
常规的裂缝预测技术大多数是以时间域的地震数据来进行计算的,但时间域的地震数据往往由于受到层速度变化的影响,存在地震成像不精确及反射同相轴与实际的地质情况不相符等现象。因此,利用时间域的道集及叠后地震数据来预测裂缝会带来较大的计算误差及风险。
发明内容
本发明的目的在于,为克服现有常规裂缝预测技术中的上述和其它缺点,为此,本发明提供了一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,采用深度域的共成像道集数据来进行裂缝预测,可以达到准确地预测研究区内目的层的裂缝发育情况的目的。
本发明目的通过下述技术方案来实现:
一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,所述计算裂缝参数的方法至少包括如下步骤:S1:对角度域共成像点道集数据设定裂缝计算参数,并对其引入层位数据,获得各个中心入射角道集的层位数据;S2:利用各个中心入射角道集的层位数据进行裂缝强度及方向计算,经叠合得到裂缝参数平面图。
根据一个优选的实施方式,所述步骤S1中,设定裂缝计算参数是指确定重构的以预设的入射角为中心的一定入射角范围的角度域共成像点道集数据,进行数据重构得到中心入射角重构道集数据。
根据一个优选的实施方式,对所述中心入射角重构道集数据引入目的层层位数据,得到中心入射角重构道集数据的层位数据。
根据一个优选的实施方式,所述步骤S2中,在进行目的层的裂缝强度及方向计算时,首先对各个中心入射角重构道集数据的层位数据进行归一化处理,使其归纳进预设值域内,从而得到各个中心入射角重构道集的归一化层位数据。
根据一个优选的实施方式,所述步骤S2中,对裂缝强度的计算方式包括离散系数法和面积法。
根据一个优选的实施方式,所述步骤S2中,裂缝相仿的计算为从任一共成像点归一化的层位数据集中确定最大值及最小值,最大值所对应的方位角加减90o或最小值所对应的方位角即为该共成像点的裂缝发育方向。
根据一个优选的实施方式,所述步骤S2中还包括基于裂缝发育强度及裂缝发育方向的计算结构,建立裂缝发育强度平面图及裂缝发育方向平面图,
并对裂缝发育强度平面图及裂缝发育方向平面图进行叠合获得裂缝参数平面图,从而完成研究区内的目的层裂缝参数预测。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案,均为本发明可采用并要求保护的方案;且本发明,(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合,均为本发明所要保护的技术方案,在此不做穷举。
本发明的有益效果:本发明利用中心入射角重构道集数据的归一化层位数据来进行裂缝发育参数计算。通过对三维角度域共成像点道集(ADCIG)进行设定裂缝计算参数,重构指定中心入射角道集数据并对其引入目的层层位数据;利用中心入射角重构道集数据的归一化层位数据进行裂缝参数计算,并经叠合后得到裂缝参数平面图。本发明所取得的预测效果优于常规裂缝预测技术方法所得到的成果。利用本发明技术方法实施某区海相页岩储层的裂缝发育参数预测,并取得良好的效果,与该地区的实钻钻井资料吻合度较高,并可指导该区的水平井布设及压裂作业。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图;
图2是本发明实例中三维坐标系统中各参数示意图;
图3是本发明实例中二维道集剖面建立示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明实施例中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。
因此,以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外,本发明要指出的是,本发明中,如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等,则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上,可以不经过创造性劳动可以得知的。
实施例1:
参考图1所示,本发明公开了一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,具体步骤包括:
步骤S1:对角度域共成像点道集数据设定裂缝计算参数,并对其引入层位数据,获得各个中心入射角道集的层位数据。
步骤S2:利用各个中心入射角道集的层位数据进行裂缝强度及方向计算,经叠合得到裂缝参数平面图。
其中,针对步骤S1。对角度域共成像点道集数据进行设定裂缝计算参数,重构中心入射角道集数据并对其引入层位数据,得到各个中心入射角道集的层位数据,包括以下步骤:
步骤ⅰ.具体操作为对各个角度域共成像点道集(ADCIG)数据设定针对目的层的限入射角范围叠加,得到深度域的叠后数据体,限定的入射角一般小于30°。
利用测井数据及地质分层数据等对该深度域叠后数据体进行井—震标定,确定井中的目的层底部反射,根据该底部反射特征并确定目的层种子点特征,对深度域的地震数据体自动地展开追踪,得出整个目的层在叠后地震数据体上的位置,从而得到各个三维角度域共成像点道集(ADCIG)点的目的层的层位数据。
其中,角度域共成像点道集数据是指利用基于双平方根方程的PSDM出发,得到地下局部偏移距道集,利用已经建立的局部偏移距方向波数和深度方向波数与入射角的关系,得到角度域共成像点道集数据,该地震道集数据是深度域的。优选地,对地震数据的要求是宽方位角(WAZ)采集的地震数据,这样有助于在深度域上对目的层的裂缝进行预测。
步骤ⅱ.设定裂缝计算参数是指确定重构的以某一入射角为中心的一定入射角范围的角度域共成像点道集数据,并实施数据重构得到中心入射角重构道集数据。
优选地,方位角中确定方法为以正北方向为0°,顺时针旋转为360°,炮—检点连线的矢量方向与正北方向的夹角设定为方位角。
中心入射角道集数据重构的方法为设定某一中心入射角,以该中心入射角为中心的某一入射角范围内的方位角360°内的道集数据进行重构,得到中心入射角重构道集数据。
优选地,某一入射角范围是指以该中心入射角为中心正、负1°的范围,中心入射角一般设定为25°。
在实际具体操作中,可以根据已知井的目的层深度位置、裂缝发育强度及角度域共成像点道集数据振幅等情况,确定中心入射角、相关入射角范围等参数。原则上要求该中心入射角的目的层深度数据的差异性相对明显,并且全区的道集数据在该入射角上的360°范围内的道集数据相对齐全,可以允许小范围内缺失,但缺失方位角范围应该不大于40°。
步骤ⅲ.对中心入射角重构道集数据引入目的层层位数据,得到中心入射角重构道集数据的层位数据。
具体为建立三维坐标系并将某一个角度域共成像点道集数据进行投影进该三维坐标系中,并对该角度域道集数据中进行二维道集剖面重构,将层位数据从最小入射角数据道中引入,并确定种子点特征及位置、设定相关搜索窗口值,自动地对道集中的其它地震数据道展开目的层层位追踪,得出重构的中心入射角道集数据的层位数据。
其中,二维道集剖面重构方法具体为建立三维坐标,该坐标是中心为该角度域共成像点道集数据的原点,该坐标平面的x、y轴包含两种坐标,分别是入射角坐标及方位角坐标系统,方位角设定正北方向为0°,顺时针旋转为360°,入射角坐标系统不分正、负,根据角度域道集数据中的道集点的入射角及方位角信息投影进坐标平面中,并根据该三维坐标系统的z方向为深度单位将道集数据的深度域的振幅数据投影进该三维系统中,对该三维坐标原点向指定方向引出剖面线,当该剖面线与重构的中心入射角道集的方位角线相交即沿顺时针方向按该中心入射角及其范围、方位角线联合建立二维道集剖面。
该中心入射角数据点在三维坐标平面上的投影的位置即为方位角线,将层位数据从最小入射角数据道中引入,具体上是指根据层位数据(xj、yj、hj)投影到最小入射角数据道上的(xj、yj、hj)数据点上,并根据种子点反射振幅特征、搜索窗口值等参数,自动地展开追踪,得出二维道集剖面的层位数据,从而得到重构的中心入射角道集数据的层位数据。一般情况下,层位自动追踪的搜索窗口值设定为16m。原则上,建立二维道集剖面的指定方向可设定为从原点向正北方向(方位角0°)或东北方向(方位角45°)引出。
其中,针对步骤S2。利用各个中心入射角重构道集的层位数据进行裂缝强度及方向计算,得到裂缝参数平面图。
优选地,在本步骤中,主要是对各个中心入射角重构道集数据的层位数据进行裂缝强度计算及裂缝方向的确定,并将相关计算结果进行平面上的叠合显示,从而确定研究区的裂缝发育情况。
具体包括以下步骤:
i.利用各个中心入射角重构道集的层位数据进行裂缝强度及方向的计算。
优选地,在进行裂缝强度及方向的计算时,必须首先对各个中心入射角重构道集数据的层位数据进行归一化处理,使其归纳进某一值域内,从而得到各个中心入射角重构道集的归一化层位数据。
经归一化处理后,将相关的层位数据经计算后可以形成相对值的关系,从而可以提高裂缝预测的精确度。其中,归一化处理为一种无量纲处理手段,能使物理系统数值的绝对值变成某种相对值关系,归一化处理亦即是利用加、减、乘、除或它们之间的组合进行运算。
归一化处理具体为设样本数据为XP(p=1,2,…,P),定义xmax=max{XP},xmin=min{XP},归一化处理计算将样本数据转化为n~m区间的数据,归一化处理计算公式如下:
式(1)中,XP为归一化处理前的样本值,XPi为归一化处理后的样本值,xmax=max{XP},xmin=min{XP},n及m为正整数,m>n≥0。
优选地,对裂缝强度的计算方式有如下两种:
1)离散系数法。该技术方法主要是对某一个共成像点(CIG)的中心入射角重构道集数据的归一化数据值(K),进行离散系数计算,将离散系数值作为该点的裂缝强度值。其中,离散系数的计算公式如下:
式(2)~(4)中Vi代表第i个CIG点的离散系数(裂缝强度),σi代表第i个CIG点的标准差,代表第i个CIG点的层位数据的算术平均值,代表第i个CIG点的第j个归一化层位数据值,n为该中心入射角重构道集数据的层位数据点的数目,j≦n。
2)面积法。该技术方法主要是利用每个共成像点(CIG)的方位角(θ)、归一化数据值(K)建立二维坐标系统,横坐标是角度(θ),纵坐标是归一化数据,将0°-360°的方位角(θ)、归一化数据值(K)在二维坐标系统中进行交会。将相关的交会数据点进行最小二乘法二元曲线拟合,得到相关的拟合曲线及函数关系式(f(θ))。利用归一化数据值(K)的平均值设定中心线,计算拟合曲线与设定中心线的交会面积。对交会面积经相关数学计算后,将所得到的结果作为该点的裂缝强度值。相关的主要面积法参数的计算方法如下:
a、设定中心线的Y轴上数据值的计算公式如下:
b、确定拟合曲线的函数关系式为f(θ),经计算其与中心线的相交面积后计算裂缝强度值。裂缝强度值计算公式为
公式中Gi代表第i个CIG点的裂缝强度值,f(θ)为拟合曲线的函数关系式,θ为方位角数据值。
上述裂缝强度的计算方法,可视与井上测试情况、裂缝计算精度及专家经验确定选用何种方法进行裂缝强度的计算。一般情况下,井上的测试情况是指建立井上实测的裂缝密度值与两种方法计算的裂缝强度值的相关性计算,选取相关系数最大值所对应的裂缝计算方法进入下一步骤。
优选地,裂缝方向的确定为从某一个共成像点(CIG)归一化的层位数据集中确定最大值(Kmax)及最小值(Kmin),最大值(Kmax)所对应的方位角加、减90°或最小值(Kmin)所对应的方位角即为该CIG点的裂缝发育方向。具体操如下:
该CIG点的裂缝发育方向为:
①利用归一化层位数据集中的最大值计算,计算公式如下:
②利用归一化层位数据集中的最小值计算,计算公式如下:
步骤ⅱ.对各个共成像点(CIG)按上述步骤完成目的层裂缝发育强度及裂缝发育方向的求取,从而建立目的层的裂缝发育强度平面图及裂缝发育方向平面图或将其进行叠合显示,完成目的层段的裂缝参数预测。
具体操作为根据各个CIG点的裂缝强度及裂缝方向分别进行平面成图或叠合显示,平面图要设定相关的计算网格点,提取网格点上的裂缝发育强度及方向,并对这些计算网格上的数据进行内插、平滑处理,得到裂缝发育强度平面图及裂缝发育方向平面图。
叠合显示为完成一张裂缝发育强度平面图后,再根据网格点上的裂缝发育方向按坐标值投影进该裂缝发育强度平面图,从而完成平面上的叠合显示分析。
本发明应用实例为:
参考图1,根据本次发明方法流程,制定工作步骤,实例中是对某三维工区内的海相页岩地层进行裂缝预测。经对相关地震采集资料分析,确定地震数据为宽方位角地震数据,可以实施针对目的层的深度域裂缝预测。为了得到相关的三维角度域共成像点道集(ADCIG),对道集数据进行了前期的叠前深度偏移的相关处理后得到。
在步骤S1中首先对各个角度域共成像点道集(ADCIG)进行针对目的层的限制入射角范围叠加,并设定裂缝计算参数,经数据重构后对指定中心入射角道集数据引入目的层层位数据。实例中设定入射角范围为5°~25°,经限定入射角道集叠加后得到深度域的三维叠后地震数据。利用测井资料、地层分层信息及地震反射特征实施测井与地震资料的标定,确定目的层的裂缝体在地震剖面中的位置,并确定裂缝底部的反射位置(强波峰)及特征,这样就建立裂缝底部层位追踪的种子点,该种子点是强波峰的极值点,该强波峰反射在全区稳定分布,连续性好。利用种子点对深度域的地震数据体自动地展开追踪,得出整个目的层在深度域叠后地震数据体上的位置,从而得到各个CIG点的目的层的层位数据。
建立裂缝计算参数。实例中建立三维坐标系统并将研究区过某相关井(裂缝发育较强)的角度域共成像点道集(ADCIG)投影进去,通过观察这些抽选的三维角度域共成像点道集(CIGS)数据,发现在入射角为26°时在全区的各个方位角的地震道上的数据均齐全,并且P波在通过裂缝体时底层所产生的不同方位深度数据的各向异性较为明显,种子点(波峰的极值点)易于追踪。并经相关测试后设定的中心入射角重构数据为中心入射角为26°,并与该中心入射角为中心正、负0.5°的范围的入射角道集数据进行中心入射角数据重构。
建立各个中心入射角重构道集的层位数据,主要是通过叠后地震数据解释的层位数据对各个中心入射角重构道集进行相关扩散所得。实例中根据第i个共成像点(CIG)的层位数据(xj、yj、hj)投影到该CIG点的二维道集剖面中最小入射角道集(一般为8°)的(xj、yj、hj)数据点上,并设定该点作为种子点(波峰的极值点)及搜索参数(窗口为16m),自动地在展开追踪,得出重构道集剖面的层位数据。依此类推,从而得到研究区内各个中心入射角道集数据的层位数据。实例中建立二维道集剖面的方向为正北方向(方位角0°),并在方位角线上顺时针旋转建立。
在步骤S2中根据各个CIG点的道集层位数据实施裂缝参数计算。实例中利用相关CIG点的中心入射角道集数据的层位数据进行归一化处理,将其归于(20,100)值域内。对两种裂缝计算方法进行比较,最后确定使用离散系数法进行裂缝强度的计算;并对各个CIG点归一化数据集中确定最大值及最小值,根据井资料及专家经验确定最小值所对应的方位角即为该CIG点的裂缝发育方向,该方法确定的裂缝方向准确度相对较高。依上述裂缝参数的计算方法,对各个CIG点利用相关的归一化层位数据集进行离散系数计算,得到各个CIG点的裂缝强度值,并计算其裂缝发育方向。
实例中分别建立裂缝发育强度平面图及裂缝发育方向与裂缝发育强度叠合图,设定裂缝发育强度网格点为10线X10道(250mX250m),提取网格点上的裂缝强度值,并进行内插、圆滑处理,内插到1线X1道(25mX25m),得到裂缝发育强度平面图,可对该平面图进行颜色充填以利于突出裂缝强烈发育区域;计算裂缝发育方向则提取设定网格点上的共成像点(CIG)的裂缝发育方向,裂缝发育方向提取网格设定为40线X40道(1000mX1000m),得到各个网格点上的裂缝方向,并按各个网格点(xj、yj)坐标值将裂缝方向投影进裂缝发育强度平面图进行叠合显示,从而完成研究区的裂缝发育参数预测。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例,均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中,各选择例,与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
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 (7)
1.一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,其特征在于,所述计算裂缝参数的方法至少包括如下步骤:
S1:对角度域共成像点道集数据设定裂缝计算参数,并对其引入层位数据,获得各个中心入射角道集的层位数据;
S2:利用各个中心入射角道集的层位数据进行裂缝强度及方向计算,经叠合得到裂缝参数平面图。
2.如权利要求1所述的一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,其特征在于,所述步骤S1中,设定裂缝计算参数是指确定重构的以预设的入射角为中心的一定入射角范围的角度域共成像点道集数据,进行数据重构得到中心入射角重构道集数据。
3.如权利要求2所述的一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,其特征在于,对所述中心入射角重构道集数据引入目的层层位数据,得到中心入射角重构道集数据的层位数据。
4.如权利要求1所述的一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,其特征在于,所述步骤S2中,在进行目的层的裂缝强度及方向计算时,首先对各个中心入射角重构道集数据的层位数据进行归一化处理,使其归纳进预设值域内,从而得到各个中心入射角重构道集的归一化层位数据。
5.如权利要求4所述的一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,其特征在于,所述步骤S2中,对裂缝强度的计算方式包括离散系数法和面积法。
6.如权利要求4所述的一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,其特征在于,所述步骤S2中,裂缝相仿的计算为从任一共成像点归一化的层位数据集中确定最大值及最小值,最大值所对应的方位角加减90°或最小值所对应的方位角即为该共成像点的裂缝发育方向。
7.如权利要求4所述的一种基于深度域中心入射角计算裂缝参数的方法,其特征在于,所述步骤S2中还包括基于裂缝发育强度及裂缝发育方向的计算结构,建立裂缝发育强度平面图及裂缝发育方向平面图,
并对裂缝发育强度平面图及裂缝发育方向平面图进行叠合获得裂缝参数平面图,从而完成研究区内的目的层裂缝参数预测。
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