CN113219536A - 依赖频率的纵横波衰减参数的叠前地震反演方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用叠前地震角度道集数据，反演依赖频率的纵、横波衰减参数属性的方法，该方法首先建立了依赖频率的地震纵、横波品质因子的优化拟合映射关系式，以及依赖频率的纵、横波衰减参数；构建了从实际叠前地震角道集数据计算依赖频率的纵、横波衰减参数的算法。基于本发明的方法得到的依赖频率的纵、横波衰减参数，能够用于可靠地区分地下不同流体储层、准确检测油气储层的空间分布，为后续的储层开发和井位部署提供重要的依据。

Description

依赖频率的纵横波衰减参数的叠前地震反演方法
技术领域
本发明涉及油气地震勘探的数据处理与信息提取领域，具体涉及一种利用叠前地震角度道集数据，反演依赖频率的纵、横波衰减参数属性的方法，从而为利用依赖频率的纵、横波的衰减特性，可靠地区分地下不同流体储层、准确检测油气储层的空间分布等提供重要的依据。
背景技术
Ostrander(1984)提出利用地震波反射系数随入射角度的变化(AVO，AmplitudeVersus Offset)特征来识别“亮点”型含气砂岩的技术。该技术开启了应用叠前地震资料预测油气的大门。与叠后地震资料相比，叠前地震资料虽然信噪比较低，但充分保留了地震反射振幅随入射角变化的特征。叠前地震资料可以反映微小的地层特征变化，可用于提取更多、更有效地反映储层物性以及流体性质的有效信息，因而，利用叠前地震数据，对于提高油气储层预测的精度，降低勘探开发风险和成本具有重要意义。
传统的AVO技术只考虑了地震反射振幅随入射角的变化，并没有考虑地震波在地下含流体介质中传播所引发的速度频散和能量衰减效应，因此，无法直接通过叠前地震资料提取由储层流体引起的地震频散和衰减异常。Chapman(2002)基于Gassmann弹性波动方程，建立了由不同方向的裂隙、不同孔隙度和不同密度定向排列的裂缝组成的岩石物理模型，提出了动态等效介质理论。当岩石的内部结构(如渗透率等)及孔隙中所含流体特性(如饱和度等)变化时，不同频率的地震反射振幅随入射角的变化特征(即AVO的频率依赖特征)也是不同的，这些变化特征与地下含流体介质引起的地震波频散衰减效应有着密切的联系。Wilson(2009)基于这一机理，扩展了传统的AVO分析技术，实现了依赖频率的AVO方法，用于提取不同流体所致的不同频率地震反射波频散特征的差异。由于不同频率的地震反射波衰减随入射角的变化特征与介质中的流体特性存在密切的关系，因此，充分利用叠前地震数据，提取依赖频率的纵、横波衰减参数，可以充分挖掘地震数据中与油气有关的异常信息，检测与油气有关的地震波衰减异常，进一步提高油气储层检测的精度，为钻井井位部署和决策提供更加可靠的参考依据。本发明专利研发的方法，就是为了实现从叠前地震数据中，反演依赖频率的地震纵、横波衰减参数的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的利用叠前地震角度道集数据，反演依赖频率的地震纵、横波逆品质因子属性的方法，本发明方法的优点是可直接从叠前地震数据中提取与油气储层有关的地震衰减异常，实现地下油气储层的高精度检测与识别。所述方法包括以下主要步骤：
(1)建立依赖频率的地震纵、横波品质因子的优化拟合映射关系式：
Figure BDA0003132748850000021
上式中，vp(t,f)和vs(t,f)分别为依赖频率的地震纵、横波速度；Qp(t,f)和Qs(t,f)分别为依赖频率的地震纵、横波品质因子；t为时间，f为频率；αp和βp、αs和βs分别是控制依赖频率的纵、横波速度与逆品质因子拟合映射关系式的最优参数；
(2)在以上的优化拟合映射关系式的基础上，建立如下方程：
Figure BDA0003132748850000022
并利用该方程定义依赖频率的纵、横波衰减参数：
Figure BDA0003132748850000023
(3)输入目标工区的叠前地震角道集数据体S(t,θ)、测井纵波速度Vp(t)和横波速度Vs(t)数据，其中θ表示角度，它包含有n个不同角度；
(4)从S(t,θ)中抽取序号为i的叠前地震角道集si(t,θ)，分别计算其中每一角度的地震道的时频振幅谱，时频振幅谱的频率范围为f1～fm，得到数据体si(t,θ,f)；
(5)确定合适目标工区油气检测的参考频率f0，对数据体si(t,θ,f)进行频谱均衡处理后得到数据体
Figure BDA0003132748850000024
并根据下式计算得到Dp(t,f0)和Ds(t,f0)：
Figure BDA0003132748850000025
其中，
Figure BDA0003132748850000031
(·)-1表示矩阵的求逆运算；
(6)根据下式，计算依赖频率的纵波衰减参数Ap(t,f0)、依赖频率的横波衰减参数As(t,f0)：
Figure BDA0003132748850000032
(7)对目标工区中的每个叠前地震角度道集按照步骤(4)～(6)计算各自的依赖频率的纵、横波衰减参数，最终形成相应的依赖频率的纵、横波衰减参数属性数据体，用于油气储层的检测与描述。
附图说明
图1是本发明实施例的一过井叠后地震剖面，横坐标为道号，范围为1～300，共包含300道叠后地震记录；纵坐标为时间，单位是秒(s)，范围为2.0～2.8s。图中标注了气井的位置及其含气饱和度测井解释曲线。
图2是与图1所对应的，使用本发明方法得到的依赖频率的纵波衰减参数属性剖面。其中，横坐标为道号，纵坐标为时间，单位是秒(s)，色标表示依赖频率的纵波衰减参数的幅值，深色表示大幅值，即衰减程度高，浅色表示小幅值，即衰减程度低。图中标注了气井的位置及其含气饱和度测井解释曲线。
图3是与图1所对应的，使用本发明方法得到的依赖频率的横波衰减参数属性剖面。其中，横坐标为道号，纵坐标为时间，单位是秒(s)，色标表示依赖频率的横波衰减参数的幅值，深色表示大幅值，即衰减程度高，浅色表示小幅值，即衰减程度低。图中标注了气井的位置及其含气饱和度测井解释曲线。
具体实施方式
(1)输入目标工区的叠前地震角道集数据体S(t,θ)，S(t,θ)共包含300个叠前地震角道集(用si(t,θ)表示)，每个叠前地震角道集的角度范围为3°～36°，角度间隔为3°，因此每个叠前地震角道集包含n＝12道不同角度的地震道，叠前地震角道集的采样点为400个，时间采样间隔为0.002秒。与这300个叠前地震角道集对应的叠后地震剖面(包含300个叠后地震道)如图1所示；
(2)输入钻井的测井纵波速度Vp(t)和横波速度Vs(t)，输入参考地层层位数据；
(3)对序号为i的叠前地震角道集si(t,θ)，使用高精度时频分析方法分别计算每个角度的地震道的时频振幅谱，得到数据体si(t,θ,f)；其中，时频振幅谱的频率范围为0～100Hz，包含m＝80个采样点(即f1＝0Hz，fm＝100Hz)，频率采样间隔为1.25Hz；
(4)给定参考频率f0＝35Hz；对时频振幅谱数据体si(t,θ,f)进行频谱均衡处理后，得到
Figure BDA0003132748850000041
利用该数据，计算参考频率f0＝35Hz处的Dp(t,f0)和Ds(t,f0)；
(5)计算依赖频率的纵波衰减参数Ap(t,f0)、依赖频率的横波衰减参数As(t,f0)：
(6)对S(t,θ)中的每个叠前地震角道集，按照步骤(3)～(5)，计算各自的依赖频率的纵、横波衰减参数，最终形成相应的依赖频率的纵、横波频散参数属性数据剖面，分别如图2和图3所示。
在图2所示的依赖频率的纵波衰减参数属性剖面中，在时间段2.38s-2.45s处，可看到存在明显的强衰减异常(图中椭圆圏注)，与含气饱和度测井解释曲线吻合良好，清晰地指示了高含气储层的位置及分布。
在图3所示的依赖频率的横波衰减参数属性剖面中，在时间段2.38s-2.45s处，可看到在高含气层的位置，依赖频率的横波衰减程度较弱(图中椭圆圏注)，因此，可以利用含气储层在依赖频率的横波衰减参数特征上表现出的差异，将其与图2中依赖频率的纵波衰减参数的指示结果进行对比和验证，更加可靠地检测和解释含气储层，从而为后续的储层开发和井位部署提供重要的依据。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的各实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (1)

1.一种依赖频率的纵横波衰减参数的叠前地震反演方法，主要包括以下步骤：
(1)建立依赖频率的地震纵、横波品质因子的优化拟合映射关系式：
Figure FDA0003132748840000011
上式中，vp(t,f)和vs(t,f)分别为依赖频率的地震纵、横波速度；Qp(t,f)和Qs(t,f)分别为依赖频率的地震纵、横波品质因子；t为时间，f为频率；αp和βp、αs和βs分别是控制依赖频率的纵、横波速度与逆品质因子拟合映射关系式的最优参数；
(2)在以上的优化拟合映射关系式的基础上，建立如下方程：
Figure FDA0003132748840000012
并利用该方程定义依赖频率的纵、横波衰减参数：
Figure FDA0003132748840000013
(3)输入目标工区的叠前地震角道集数据体S(t,θ)、测井纵波速度Vp(t)和横波速度Vs(t)数据，其中θ表示角度，它包含有n个不同角度；
(4)从S(t,θ)中抽取序号为i的叠前地震角道集si(t,θ)，分别计算其中每一角度的地震道的时频振幅谱，时频振幅谱的频率范围为f1～fm，得到数据体si(t,θ,f)；
(5)确定合适目标工区油气检测的参考频率f0，对数据体si(t,θ,f)进行频谱均衡处理后得到数据体
Figure FDA0003132748840000014
并根据下式计算得到Dp(t,f0)和Ds(t,f0)：
Figure FDA0003132748840000015
其中，
Figure FDA0003132748840000021
(·)-1表示矩阵的求逆运算；
(6)根据下式，计算依赖频率的纵波衰减参数Ap(t,f0)、依赖频率的横波衰减参数As(t,f0)：
Figure FDA0003132748840000022
(7)对目标工区中的每个叠前地震角度道集按照步骤(4)～(6)计算各自的依赖频率的纵、横波衰减参数，最终形成相应的依赖频率的纵、横波衰减参数属性数据体，用于油气储层的检测与描述。
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