CN111665558B - 一种油气分布检测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例提供一种油气分布检测方法和系统，包括：获取目标区域的纵波地震数据和转换波地震数据；将转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域；计算所述纵波地震数据的时频分析谱、以及转换后的转换波地震数据的时频分析谱；基于所述时频分析谱，确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率，计算所述纵波的特征频率和转换波的特征频率的差值；基于所述差值，在所述目标区域中确定油气的分布范围。上述方法和系统，通过联合分析纵波转换波地震数据的特征频率属性，与利用单一纵波地震数据属性的现有技术相比，降低了储层油气分布检测的多解性，提高了检测结果的精度。
Description
技术领域
本说明书实施例涉及石油天然气地震勘探技术领域，特别涉及一种油气分布检测方法和系统。
背景技术
转换波是指地震纵波在地下地层界面处发生反射或者透射时所产生的转换横波，转换波地震勘探技术是在油气勘探的目标区域的地表，利用炸药或者机械装置，产生下行入地的地震纵波(简称P波)，并利用置于地表的检波器在一定的时间范围内(通常在10秒以内)记录地下地层反射的上行转换横波(简称S波)在地表引发的质点振动形态，并将质点振动形态的矢量值按照等间隔离散时间顺序记录下来，并保存在磁介质中，供勘探人员在室内利用计算机软件对所记录的数据进行处理与解释。
当前油气勘探开发中应用的油气检测技术是利用纵波地震反射(或折射)特征进行油气分布的判别，包括纵波地震属性技术、纵波地震叠前AVO(Amplitude VersusOffset,振幅随偏移距的变化)技术。在转换波地震勘探技术出现之前，纵波地震叠前AVO技术是检测储层中油气分布的最常用的方法。转换波地震勘探技术为获得储层中的油气分布信息提供了另一种可能。
当地震波穿过储层传播时，储层中所填充的不同类型的流体对地震波速度的影响因素主要有三个：(1)流体的体积模量。不同类型流体的体积模量对饱含流体岩石体积模量的贡献不同，流体体积模量对地震波速度的影响主要体现在纵波速度上，横波速度受到的影响较小；(2)流体的密度。当孔隙中流体被另外一种流体替代时，这会导致饱含流体介质密度的改变，那么很显然这也会影响到纵横波速度；(3)流体的黏滞度。其对地震波速度的影响一般等效于流体弛豫时间对地震波速度的影响，所以流体粘滞度对地震波速度影响主要体现在地震波速度的频变特征上。而地震勘探中的转换波属于剪切波，透过岩石骨架传播，受储层中流体类型的影响小，而地震勘探中的纵波属于涨缩波，储层中的流体类型对纵波地震波场的频率变化特征有相对于转换波更大的影响。
因为转换波传播路径的非对称性，导致转换波地震勘探数据的处理与解释难度较大(与传统纵波地震勘探数据的处理与解释相比而言)，如何有效利用转换波地震勘探数据降低油气勘探开发的风险与成本，成为一直是困扰油气勘探工程师的技术难题。
发明内容
本说明书实施例的目的是提供一种油气分布检测方法和系统，该方法和系统可以降低油气勘探开发的风险与成本，提高油气生产的效率与效益。
本说明书实施例一方面提供了一种油气分布检测方法，包括：
获取目标区域的纵波地震数据和转换波地震数据；
将转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域；
计算所述纵波地震数据的时频分析谱、以及转换后的转换波地震数据的时频分析谱；
基于所述时频分析谱，确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率，计算所述纵波的特征频率和转换波的特征频率的差值；
基于所述差值，在所述目标区域中确定油气的分布范围。
本说明书实施例另一方面提供了一种油气分布检测系统，包括：
数据获取单元，用于获取目标区域的纵波地震数据和转换波地震数据；
时间信息转换单元，用于将转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域；
时频分析谱计算单元，用于计算所述纵波地震数据的时频分析谱、以及转换后的转换波地震数据的时频分析谱；
特征频率确定单元，用于基于所述时频分析谱，确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率，计算所述纵波的特征频率和转换波的特征频率的差值；
油气分布确定单元，用于基于所述差值，在所述目标区域中确定油气的分布范围。
本说明书实施例的突出效果为：
本说明书实施例提供了一种检测地下储层油气分布范围的新的方法。本说明书实施例通过联合分析纵波与转换波地震数据中的频率变化特征检测油气。与传统的依靠单一纵波地震波场属性分析检测油气的方法技术相比，本说明书实施例可以降低检测结果的多解性，可以为油气勘探开发提供地下储层中油气分布范围的信息，从而可以降低勘探风险与开发成本，提高油气生产的效率与效益。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书实施例一种油气分布检测方法流程图；
图2为本说明书实施例一种油气分布检测方法中纵波转换波地震数据层位交互对比解释的初步结果；
图3为本说明书实施例一种油气分布检测方法中纵波转换波地震数据层位交互对比解释的最终结果；
图4为本说明书实施例一种油气分布检测方法中纵波地震数据与转换波地震数据及其对应的时频分析谱；
图5为本说明书实施例一种油气分布检测方法中对纵波地震数据与转换波地震数据的时频分析谱的交互拾取图；
图6为本说明书实施例一种油气分布检测方法得到的油气分布范围图；
图7为本说明书实施例一种油气分布检测系统模块图；
图8为本说明书实施例一种油气分布检测系统中时间信息转换单元模块图。
具体实施方式
下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
目前的利用纵波和转换波地震波场检测油气的技术仅考虑了纵波和转换波地震波场中的振幅信息的变化情况，认为储层中流体性质和流体饱和度的变化导致地层中波阻抗的差异，从而引起纵波与转换波地震波场的反射振幅的变化，而这种变化是与频率无关的。然而无论砂岩储层还是碳酸盐岩储层，都是双相介质，由固体和流体两部分组成，储层中不同类型的流体的存在，导致地震波场(纵波和转换波)发生不同程度的频散和衰减。现有的利用纵波和转换波地震波场检测油气的技术忽略了频率的变化特征。因此，如果考虑储层中油气引起纵波转换波地震波场的频率的变化特征，则有望根据这一特征进行油气检测。
图1为本说明书实施例一种油气分布检测方法流程图，如图1所示，本实施例提供一种油气分布检测方法，应用于服务器，包括以下步骤：
S110：获取目标区域的纵波地震数据和转换波地震数据。
在一些实施例中，所述服务器可以采用任何方式获取目标区域的纵波地震数据和转换波地震数据。例如，用户可以直接输入目标区域的纵波和转换波地震数据，服务器可以进行接收；又如，除去所述服务器以外的其它电子设备可以向服务器发送目标区域的纵波地震数据和转换波地震数据，服务器可以进行接收。
S120：将转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域。
在一些实施例中，可以根据纵波地震数据和转换波地震数据，确定纵波反射时间和转化波反射时间之间的对应关系，所述对应关系能够表征纵波的传播速度和转换波的传播速度的比值；根据所述比值，将所述转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域。
具体地，可以将纵波地震波场记为spp(tpp,x)，转换波地震波场记为sps(tps,x)，如图2所示，图2中为纵波转换波地震数据层位交互对比解释的初步结果，图2左边是纵波的地震波场，图2右边是转换波的地震波场，因为纵波的传播速度和转换波的传播速度是不同的，所以同一地下层位纵波和转换波对应的时间也是不同，通过人工对比解释图2中的反射层位的形态，可以得到同一地下层位在纵波地震剖面中的反射时间tps和转换波地震剖面中的反射时间tpp的对应关系
其中，γ0代表地震纵波的传播速度和地震横波的传播速度比值，不同深度位置的地下地层，其地震纵波的速度与地震横波的速度比值是不同的，一般规律是：随着深度的增加，比值是逐渐减少的。对于具体深度的地下某一层位，其γ0值是确定的，因此可以根据纵波地震数据和转换波地震数据得到，利用地震纵波的传播速度和地震横波的传播速度比值将转换波地震数据sps(tps,x)的时间坐标变换到纵波反射时间s'ps(tpp,x)。
如图3中所示，图3为图2中数据层位交互对比解释的最终结果，此时转换波地震数据的时间信息已变换到纵波地震数据的反射时间域。
S130：计算所述纵波地震数据的时频分析谱、以及转换后的转换波地震数据的时频分析谱。
在一些实施例中，所述计算纵波地震数据的时频分析谱，包括：
计算纵波地震数据的解析信号；
根据所述解析信号，确定纵波地震数据的时频分析谱。
具体地，设一道数据的纵波地震数据记为spp(t)，则它的解析信号记为zpp(t)，有
zpp(t)＝spp(t)+jH[spp(t)] (1)
spp(t)作为zpp(t)的实部，其虚部H[spp(t)是spp(t)的Hilbert变换，则spp(t)的时频分
布可用其解析信号zpp(t)形式定义为：
在一些实施例中，所述计算转换后的转换波地震数据的解析信号，包括：
计算转换后的转换波地震数据的解析信号；
根据所述解析信号，确定转换后的转换波地震数据的时频分析谱。
具体地，设一道转换波地震数据(已转换为纵波反射时间域)可记为s'ps(t)，则它的解析信号记为zps(t)，它的时频分析谱记为：
通过上述计算方法，可以得到如图4所示的纵波和转换波的一道地震数据的时频分析谱，所述服务器可以通过上述计算方法，计算并存储纵波与转换波地震数据中的时频分析谱。
S140：基于所述时频分析谱，确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率，计算所述纵波的特征频率和转换波的特征频率的差值。
在一些实施例中，所述纵波的特征频率和转换波的特征频率为所述纵波地震数据和转换波地震数据中信噪比最强的点所对应的频率大小，所述信噪比最强的点为时频分析谱中能量最强的点。
在一些实施例中，可以通过交互拾取时频分析谱中能量最强的点，确定所述时频分析谱中能量最强的点对应的频率大小，所述时频分析谱中能量最强的点对应的频率大小即为所述纵波的特征频率和转换波的特征频率。如图5所示，图5为对纵波地震数据与转换波地震数据的时频分析谱的交互拾取，其中白色方框处对应交互拾取的特征频率值。
在一些实施例中，对于没有交互拾取点的特征频率值大小，可以通过内插法或外推法确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率。具体地，假设交互解释得到的特征频率值为{fti}，i＝1,2，……，M，而求取采样时间tj处的特征频率值ftj可以通过内插与外推的方法实现：如果ti<tj<ti+1，则内插法：ftj＝0.5*(fti+fti+1)；如果tj>tM，则外推ftM：ftj＝ftM；如果tj<t1，则外推ft1：ftj＝ft1。
S150：基于所述差值，在所述目标区域中确定油气的分布范围。
通常情况下，如果地下地层中存在较丰富的油气，地震纵波的特征频率在传播过程中会降低，而地震转换波的特征频率在传播过程中不会降低，那么二者的特征频率之差的绝对值就会反映出地下地层中是否存在丰富的油气。油气检测阈值大小需要根据一个具体的油气田已经钻探的井的油气产量来判断，对比分析油气产量较高和油气产量较低的井位处的地震纵波的特征频率和地震转换波的特征频率之差的绝对值，可以得到具体这个油气田的油气检测的阈值，因此在可以根据所述开发井的油气生产数据确定油气检测阈值的大小，根据所述阈值的大小和所述特征频率之差的绝对值确定油气分布范围。
在一些实施例中，所述服务器可以根据所述开发井的油气生产数据确定油气检测阈值的大小，再根据所述阈值的大小和所述特征频率之差的绝对值确定油气分布范围。
如图6所示，图6为利用本说明书实施例一种油气分布检测方法得到的油气分布范围图，其中黑色椭圆处为检测的油气分布范围，深色井轨迹代表高产气井。
上述实施例公开的油气分布检测方法，通过联合分析纵波的特征频率和转换波的特征频率属性，与利用单一纵波地震数据属性的现有技术相比，降低了储层油气分布检测的多解性，提高了检测结果的精度。
下面介绍本说明书实施例一种油气分布检测系统。
如图7所示，本实施例提供一种油气分布检测系统，包括：
数据获取单元710，用于获取目标区域的纵波地震数据和转换波地震数据；
时间信息转换单元720，用于将转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域；
时频分析谱计算单元730，用于计算所述纵波地震数据的时频分析谱、以及转换后的转换波地震数据的时频分析谱；
特征频率确定单元740，用于基于所述时频分析谱，确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率，计算所述纵波的特征频率和转换波的特征频率的差值；
油气分布确定单元750，用于基于所述差值，在所述目标区域中确定油气的分布范围。
在一些实施例中，如图8所示，所述时间信息转换单元720可以包括：
传播速度比值确定子单元721，用于根据纵波地震数据和转换波地震数据，确定纵波反射时间和转化波反射时间之间的对应关系，所述对应关系能够表征纵波的传播速度和转换波的传播速度的比值；
反射时间域匹配子单元722，用于根据所述比值，将所述转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域。
在一些实施例中，所述纵波和转换波地震数据的特征频率为所述纵波和转换波地震数据中信噪比最强的点所对应的频率大小，所述信噪比最强的点为时频分析谱中能量最强的点。
在一些实施例中，可以通过交互拾取时频分析谱中能量最强的点，确定所述时频分析谱中能量最强的点对应的频率大小，所述时频分析谱中能量最强的点对应的频率大小即为所述纵波的特征频率和转换波的特征频率。如图5所示，图5为对纵波地震数据与转换波地震数据的时频分析谱的交互拾取，其中黑色方框处对应交互拾取的特征频率值。
在一些实施例中，对于没有交互拾取点的特征频率值大小，可以通过内插法或外推法确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率，具体地，假设交互解释得到的特征频率值为{fti}，i＝1,2，……，M，而求取采样时间tj处的特征频率值ftj可以通过内插与外推的方法实现：如果ti<tj<ti+1，则内插法：ftj＝0.5*(fti+fti+1)；如果tj>tM，则外推ftM：ftj＝ftM；如果tj<t1，则外推ft1：ftj＝ft1。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片2。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本说明书各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本说明书可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
虽然通过实施例描绘了本说明书，本领域普通技术人员知道，本说明书有许多变形和变化而不脱离本说明书的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本说明书的精神。
Claims (11)
1.一种油气分布检测方法，其特征在于，包括：
获取目标区域的纵波地震数据和转换波地震数据；
将转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域；
计算所述纵波地震数据的时频分析谱、以及转换后的转换波地震数据的时频分析谱；
基于所述时频分析谱，确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率，计算所述纵波的特征频率和转换波的特征频率的差值；
基于所述差值，在所述目标区域中确定油气的分布范围。
2.根据权利要求1所述的油气分布检测方法，其特征在于，将转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域，包括：
根据纵波地震数据和转换波地震数据，确定纵波反射时间和转化波反射时间之间的对应关系，所述对应关系能够表征纵波的传播速度和转换波的传播速度的比值；
根据所述比值，将所述转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域。
3.根据权利要求2所述的油气分布检测方法，其特征在于，所述纵波反射时间和转化波反射时间之间的对应关系通过如下公式表示：
其中，tpp为纵波反射时间，tps为转换波反射时间，γ0为纵波的传播速度和转换波的传播速度的比值。
4.根据权利要求1所述的油气分布检测方法，其特征在于，所述计算纵波地震数据的时频分析谱，包括：
计算纵波地震数据的解析信号；
根据所述解析信号，确定纵波地震数据的时频分析谱。
5.根据权利要求4所述的油气分布检测方法，其特征在于，
所述计算纵波地震数据的解析信号，包括：
根据公式zpp(t)＝spp(t)+jH[spp(t)]，计算所述纵波地震数据的解析信号，其中，t为时间，spp(t)为纵波地震数据，zpp(t)为纵波解析信号，spp(t)为zpp(t)的实部，虚部H[spp(t)是spp(t)的Hilbert变换；
所述根据所述解析信号，确定纵波地震数据的时频分析谱，包括：
根据如下公式确定纵波地震数据的时频分析谱：
6.根据权利要求1所述的油气分布检测方法，其特征在于，所述计算转换后的转换波地震数据的时频分析谱，包括：
计算转换后的转换波地震数据的解析信号；
根据所述解析信号，确定转换后的转换波地震数据的时频分析谱。
7.根据权利要求6所述的油气分布检测方法，其特征在于，所述计算转换后的转换波地震数据的解析信号，包括：
根据公式zpp(t)＝spp(t)+jH[spp(t)]，计算转换后的转换波地震数据的解析信号，其中，t为已转换为纵波反射时间域的时间，sps(t)为纵波地震数据，zps(t)为纵波解析信号，sps(t)为zps(t)的实部，虚部H[sps(t)是sps(t)的Hilbert变换；
所述根据所述解析信号，确定转换后的转换波地震数据的时频分析谱，包括：
根据如下公式确定转换后的转换波地震数据的时频分析谱：
8.根据权利要求1所述的油气分布检测方法，其特征在于，所述基于所述时频分析谱，确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率，包括：
确定所述时频分析谱中能量最强的点，根据所述时频分析谱中能量最强的点对应的频率大小，确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率。
9.根据权利要求1所述的油气分布检测方法，其特征在于，在所述目标区域中确定油气的分布范围，包括：
根据所述目标区域中已有开发井的油气产量，确定油气检测阈值的大小；
根据所述油气检测阈值的大小和所述差值，确定油气的分布范围。
10.一种油气分布检测系统，其特征在于，包括：
数据获取单元，用于获取目标区域的纵波地震数据和转换波地震数据；
时间信息转换单元，用于将转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域；
时频分析谱计算单元，用于计算所述纵波地震数据的时频分析谱、以及转换后的转换波地震数据的时频分析谱；
特征频率确定单元，用于基于所述时频分析谱，确定所述纵波的特征频率和转换波的特征频率，计算所述纵波的特征频率和转换波的特征频率的差值；
油气分布确定单元，用于基于所述差值，在所述目标区域中确定油气的分布范围。
11.根据权利要求10所述的油气分布检测系统，其特征在于，所述时间信息转换单元包括：
传播速度比值确定子单元，用于根据纵波地震数据和转换波地震数据，确定纵波反射时间和转化波反射时间之间的对应关系，所述对应关系能够表征纵波的传播速度和转换波的传播速度的比值；
反射时间域匹配子单元，用于根据所述比值，将所述转换波地震数据中的时间信息转换至纵波地震数据的反射时间域。
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