CN114966856A - 基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法、系统和设备 - Google Patents

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CN114966856A CN202210919676.5A CN202210919676A CN114966856A CN 114966856 A CN114966856 A CN 114966856A CN 202210919676 A CN202210919676 A CN 202210919676A CN 114966856 A CN114966856 A CN 114966856A
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Abstract

本发明属于环境监测领域,具体涉及了一种基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法、系统和设备,旨在解决断裂带附近发育的断溶体分布复杂,难以准确定位识别断溶体储层的空间几何结构的问题。本发明包括:基于所述三维叠后地震资料,进行地震子波扩频模拟,获得扩频模拟子波;构建目标层位的等时地层格架模型,并计算断溶体几何结构和空间分布;进而进行波形指示反演获得波阻抗反演数据体,通过虚拟井井间波阻抗插值,获取稳定地层波阻抗数据体;计算稳定地层波阻抗数据体与波阻抗反演数据体之差获得波阻抗异常数据体,进而获得断溶体储层解释模型,进而确定碳封存箱的位置。本发明提高了断溶体储层解释模型的精确性,辅助碳封存箱选址。

Description

基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法、系统和设备
技术领域
本发明属于二氧化碳的捕获、利用与封存领域,具体涉及了一种基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法、系统和设备。
背景技术
为实现全球控制温升的目标,碳捕获、利用与封存(CCUS)技术可将化石能源使用过程产生的二氧化碳封存于地下,从而降低其在大气中的含量,对于减缓全球气候变暖有着十分重要的意义。目前,将二氧化碳封存的方法主要有地质封存、海洋封存、化学封存等。
其中,地质封存是通过把二氧化碳注入到油气藏、深部咸水层、玄武岩、不可采煤层等,使二氧化碳在超临界状态下封存于地下,该方法可在一定条件下实现对二氧化碳的永久性封存。
油气行业封存二氧化碳具有天然优势,利用油气藏封存二氧化碳不仅可以降低大气中二氧化碳的浓度,减缓温室效应,同时还可以通过向正在生产的油气井中注入二氧化碳达到驱油并增加原油产量的目的,具有很好的经济效益。
理论研究和实践表明,当前可进行二氧化碳地质封存的地质体主要有油气藏、深部咸水层、玄武岩、不可采煤层等,其中,由于油气藏自身良好的封闭性,与其他地质体相比,二氧化碳封存于其中的泄漏风险最小,并且由于油气藏中已部署了生产井和注入井,对二氧化碳进行封存也更为方便,经济效益也更好。
碳酸盐岩沉积盆地中,多次构造运动形成纵横交错的走滑断裂带,走滑剪切过程中应力集中,伴生发育了分布密集的裂缝及破碎区域。经大气溶蚀作用与热液溶蚀作用,断层两侧形成了大量形态各异、规模各异的溶洞、裂缝与溶蚀孔洞。在上覆泥灰岩、泥岩等盖层封堵以及侧向致密灰岩遮挡下,形成由不规则缝洞体组成的断溶体圈闭,封闭性良好,是油气资源重要的储集空间同时也为二氧化碳封存提供了天然场所,即碳封存箱。
而断裂带附近发育的碳封存箱分布复杂,几何结构多样,如何准确定位识别碳封存箱的空间几何结构,分析二氧化碳储集空间与封存性能评价是CCUS的主要攻关方向。
为解决这一技术问题,本发明采用测井与地震资料结合的地球物理手段,依据碳封存箱与围岩的地震波阻抗差异性,可实现碳封存箱的定位与结构表征,为二氧化碳储集空间与封存性能评价提供技术支撑。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题,即断裂带附近发育的断溶体分布复杂,几何结构多样,难以准确定位识别碳封存箱的空间几何结构,进而辅助二氧化碳封存的问题,本发明提供了一种基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,所述方法包括:
获取已知井位的原始地震资料和测井资料,进而获取井旁地质解释结果和三维叠后地震资料;基于所述三维叠后地震资料,获取目的层位标志层深度数据和标志层的等时三维展布;
基于所述测井资料,进行剔除异常值和标准化的预处理获得标准化测井数据;
基于所述三维叠后地震资料,进行地震子波扩频模拟,获得扩频模拟子波;
基于所述扩频模拟子波,构建目标层位的等时地层格架模型,并计算断溶体几何结构和空间分布;
基于所述三维叠后地震资料和扩频模拟子波,进行多尺度分解获得地震资料多尺度Bimf分量;
基于所述扩频模拟子波和标准化测井数据,进行井震标定并忽略地震资料多尺度Bimf分量中的小尺度Bimf分量,获得时深转换关系;
基于所述测井资料、提频后的地震资料和时深转换关系,在所述等时地层格架模型提供的地层趋势信息基础上,进行波形指示地震波阻抗反演获得波阻抗反演数据体;
基于所述三维叠后地震资料,计算三维方差属性体,并划定沉积稳定区,基于所述沉积稳定区选择虚拟井井位,并通过虚拟井井间波阻抗插值,获取稳定地层波阻抗数据体;
计算所述稳定地层波阻抗数据体与波阻抗反演数据体之差,获得波阻抗异常数据体,突出了断裂带对稳定沉积地层波阻抗的影响;
通过去除三维方差属性体中低于平均值的区域,保留断溶体的空间几何轮廓内的波阻抗异常数据,获得包含断溶体几何结构与内部波阻抗特征的断溶体波阻抗数据体;
比对所述井旁地质解释结果和断溶体波阻抗数据体,划定洞穴储层特征值区间、裂缝破碎带特征值区间和围岩特征值区间,获得断溶体储层解释模型;
根据所述断溶体储层解释模型,计算二氧化碳注入后的运移储集空间,寻找具有预设尺寸阈值的圈闭构造,使得注入后的二氧化碳在断裂带旁侧致密碳酸盐岩封堵以及顶部泥灰岩盖层密闭条件下以高密度游离相存储的运移储集空间,选定为碳封存箱位置。
在一些优选的实施方式中,所述地震资料Bimf分量,其获得方法为:
设置初始的叠前道集矩阵:
Figure 548083DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 763295DEST_PATH_IMAGE002
为矩阵行坐标,
Figure 697753DEST_PATH_IMAGE003
为矩阵列坐标,
Figure 487854DEST_PATH_IMAGE004
为叠后三维地震资料数据的值,
Figure 507763DEST_PATH_IMAGE005
为矩 阵元素值;
设置变量
Figure 792245DEST_PATH_IMAGE006
为分解的Bimf层数,
Figure 846788DEST_PATH_IMAGE006
的初始值为1,定义初始化矩阵变量
Figure 542212DEST_PATH_IMAGE007
,获得变量 矩阵
Figure 314996DEST_PATH_IMAGE008
为:
Figure 121278DEST_PATH_IMAGE009
计算关于
Figure 778131DEST_PATH_IMAGE008
的局部最大值矩阵和局部最小值矩阵:
在变量矩阵
Figure 910035DEST_PATH_IMAGE008
中以预设尺寸的观测矩阵进行观测,提取观测矩阵中的元素 值,并获取观测矩阵的最大值;
滑动所述观测矩阵,直至观测矩阵中心遍历所有矩阵变量h,将测得的观测矩阵的 最大值赋值于对应观测矩阵的中心元素位置,获得局部最大值矩阵
Figure 904536DEST_PATH_IMAGE010
通过设置观测矩阵获取观测矩阵中的最小值,进而获得局部最小值矩阵
Figure 514508DEST_PATH_IMAGE011
通过样条插值的方法获取最大值包络面和最小值包络面;
插值公式为:
Figure 294377DEST_PATH_IMAGE012
其中,A、B和C表示插值过度矩阵:
Figure 331603DEST_PATH_IMAGE013
Figure 78979DEST_PATH_IMAGE014
Figure 492643DEST_PATH_IMAGE015
其中,u和v为预设的大于0且小于1的值,
Figure 127018DEST_PATH_IMAGE016
为扩频模拟子波;
求得
Figure 69566DEST_PATH_IMAGE017
为最大值包络面,将过度公式B中的局部最大值矩阵
Figure 38659DEST_PATH_IMAGE010
替换 为局部最小值矩阵
Figure 256014DEST_PATH_IMAGE011
,获得
Figure 994162DEST_PATH_IMAGE018
为最小值包络面;
计算最大值包络面和最小值包络面的均值,获得中间过度量:
Figure 123924DEST_PATH_IMAGE019
将变量矩阵
Figure 580313DEST_PATH_IMAGE008
减去中间过度量,获得地震资料对应的第j层Bimf分量:
Figure 335779DEST_PATH_IMAGE020
获取余量
Figure 194014DEST_PATH_IMAGE021
作为计算下一层Bimf分量的输入量:
Figure 743944DEST_PATH_IMAGE022
Figure 169853DEST_PATH_IMAGE023
表示第l层的余量,
Figure 729010DEST_PATH_IMAGE021
表示第
Figure 441751DEST_PATH_IMAGE024
层的余量,第l-1层的余量作为第l层计算 Bimf分量的输入量;
迭代计算Bimf分量,直至满足终止条件:
Figure 162582DEST_PATH_IMAGE025
获得地震资料多尺度Bimf分量;其中,r为预设的终止阈值。
在一些优选的实施方式中,所述时深转换关系,其获取方式为:
基于每个已知井位的测井资料中的声波时差曲线和密度曲线做乘积运算获取波阻抗曲线,进而计算反射系数曲线;
以目的层段地震主频为依据构建雷克子波,将雷克子波与反射系数曲线褶积计算后,得到合成地震记录;
将每个钻井井位井眼处的标志层深度数据与标志层的等时三维展布对应,计算合成地震记录与井旁地震道扩频模拟子波的相关性,当波形相关性高于第一相关阈值时,初步井震标定完成,获得测井深度与地震反射波双程旅行时之间的初步时深转化关系:
Figure 344296DEST_PATH_IMAGE026
其中,
Figure 441565DEST_PATH_IMAGE027
表示声波测井标志层深度对应的地震资料的双程旅行时;
Figure 8813DEST_PATH_IMAGE028
为声波时 差;
Figure 900545DEST_PATH_IMAGE029
为测井曲线数据采样间隔;
Figure 553243DEST_PATH_IMAGE030
为地震波双程旅行时;
将所述地震资料Bimf分量以尺度由大到小的顺序,逐步添加Bimf分量获得更新后的有效地震资料;
每添加一个Bimf分量获得更新后的地震资料计算一次更新后的合成地震记录与有效地震资料的第二相关性;
随着有效地震资料逐步添加Bimf分量,第二相关性起初呈现上升趋势,当第二相关性出现下降趋势时,取第二相关性峰值时的更新后的合成地震记录与更新后的地震资料,计算第二时深转化关系;
将所述第二时深转化关系作为最终测得的时深转化关系。
在一些优选的实施方式中,所述波阻抗反演数据体,其获取方式包括:
本发明的另一方面,提出了一种基于多频带地震资料的碳封存场址优选系统,包括:
资料获取模块,配置为获取已知井位的原始地震资料和测井资料,进而获取井旁地质解释结果和三维叠后地震资料;基于所述三维叠后地震资料,获取目的层位标志层深度数据和标志层的等时三维展布;
预处理模块,配置为基于所述测井资料,进行剔除异常值和标准化的预处理获得标准化测井数据;
扩频模拟模块,配置为基于所述三维叠后地震资料,进行地震子波扩频模拟,获得扩频模拟子波;
等时地层格架模型获取模块,配置为基于所述扩频模拟子波,构建目标层位的等时地层格架模型,并计算断溶体几何结构和空间分布;
Bimf分量获取模块,配置为基于所述三维叠后地震资料和扩频模拟子波,进行多尺度分解获得地震资料多尺度Bimf分量;
时深转换关系获取模块,配置为基于所述扩频模拟子波和标准化测井数据,进行井震标定并忽略地震资料多尺度Bimf分量中的小尺度Bimf分量,获得时深转换关系;
波阻抗反演数据体获取模块,配置为基于所述测井资料、提频后的地震资料和时深转换关系,在所述等时地层格架模型提供的地层趋势信息基础上,进行波形指示地震波阻抗反演获得波阻抗反演数据体;
未定地层波阻抗数据体获取模块,配置为基于所述三维叠后地震资料,计算三维方差属性体,并划定沉积稳定区,基于所述沉积稳定区选择虚拟井井位,并通过虚拟井井间波阻抗插值,获取稳定地层波阻抗数据体;
波阻抗异常数据体获取模块,配置为计算所述稳定地层波阻抗数据体与波阻抗反演数据体之差,获得波阻抗异常数据体;
断溶体波阻抗数据体获取模块,配置为通过去除三维方差属性体中低于平均值的区域,保留断溶体的空间几何轮廓内的波阻抗异常数据,获得包含断溶体几何结构与内部波阻抗特征的断溶体波阻抗数据体;
模型解释模块,配置为比对所述井旁地质解释结果和断溶体波阻抗数据体,划定洞穴储层特征值区间、裂缝破碎带特征值区间和围岩特征值区间,获得断溶体储层解释模型;
根据所述断溶体储层解释模型,计算二氧化碳注入后的运移储集空间,寻找具有预设尺寸阈值的圈闭构造,使得注入后的二氧化碳在断裂带旁侧致密碳酸盐岩封堵以及顶部泥灰岩盖层密闭条件下以高密度游离相存储的运移储集空间,选定为碳封存箱位置。
本发明的第三方面,提出了一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令,所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法。
本发明的第四方面,提出了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法。
本发明的有益效果:
(1)本发明一方面通过Bimf地震资料多尺度分解与井震标定交互方式提升地震资料有效频带,提升了地震资料对于地下地质体细节表征能力。(2)另一方面通过分析稳定地层波阻抗数据体与断裂带波阻抗反演结果突出断溶体与围岩波阻抗差异性,增强了断溶体结构的细节特征。分析沉积稳定区波阻抗与断层,提高了断溶体储层解释模型的精确性,解决了断裂带附近发育的断溶体分布复杂,几何结构多样,难以准确定位识别断溶体储层的空间几何结构,进而辅助二氧化碳封存的问题。(3)在后期进行碳封存工作中,不仅需要考虑储集空间的封存能力,即碳封存箱空间的量化识别。还要从安全角度出发,考察地质体的圈闭构造,即盖层的岩性、厚度是否具有封闭性。该发明根据波阻抗的差异性有效识别并定位了碳封存箱位置,刻画碳封存箱几何特征及其发育环境。有助于后期对碳封存储量评估的工作。(4)由于断溶体内部的不均一性,二氧化碳储存空间难以定量评价。本发明所获得的断溶体储层解释模型不仅具有断溶体几何结构特征,而且还具有丰富的内部波阻抗结构信息,对于评价断溶体内部有效二氧化碳储集空间具有重要意义。以此结论作为碳封存箱选址依据可靠性较强。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明实施例中基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法的流程示意图;
图2是本发明实施例中原始地震资料示意图;
图3是本发明实施例中等时地层格架模型的示意图;
图4是本发明实施例中以r取值为0.2时地震资料多尺度Bimf分量示意图;
图5为本发明实施例中虚拟井井位网格示意图;
图6为本发明实施例中稳定地层波阻抗数据体的效果示意图;
图7为本发明实施例中波阻抗异常数据体效果示意图;
图8为本发明实施例中二氧化碳封存选址结果与封存箱内部几何结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明提供一种基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,本方法包括:
本发明的一种基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,通过将所述背景地层波阻抗模型与波阻抗反演数据体进行做差运算的方式,断裂带附近发育的碳封存箱分布复杂,几何结构多样,难以准确定位识别碳封存箱的空间几何结构,进而辅助二氧化碳封存的问题。
为了更清晰地对本发明基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法进行说明,下面结合图1对本发明实施例中各步骤展开详述。
本发明第一实施例的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,各步骤详细描述如下:
获取已知井位的原始地震资料和测井资料,进而获取井旁地质解释结果和三维叠后地震资料;基于所述三维叠后地震资料,获取目的层位标志层深度数据和标志层的等时三维展布;原始地震资料如图2所示;
过观察地震波形数据确定鹰山组顶界标志层:与上覆巴楚组泥岩层相比,碳酸盐岩内幕区波形反射不规则,无一定方向,振幅可强可弱,同相轴可长可短连续性差;且具有非系统性同相轴反射终止和分叉现象。根据二者分界面强轴确定鹰山组顶面,作为标志层。
所述测井资料为借助常规测井仪器,在工区井眼处探测深度范围为5500~5750m的九条常规测井曲线数据;测井曲线数据采样间隔为0.01m。借助成像测井、钻井、录井、岩心等其他信息,得到个别深度段的确定的岩性、物性信息,进而划定围岩、洞穴型储层、裂缝型储层、孔洞型储层的各项参数阈值范围,根据各项参数阈值范围获得井旁地质解释结果。
本实施例运用三维地震勘探方法,借助地震波激发源与地震信号检波器,得到工区面积约27km2的三维叠后地震资料数据,信号记录双程旅行时为4s,采样点时间间隔为1ms,探测深度超过6000m。
本实施例用于5m以上的目标体探测,对地震资料主频要求较高,应在50~60Hz范围内。当缝洞体发育层段内地震资料振幅数据体主频低于50HZ时,则需要采用基于地震子波模拟的一维经验模态分解算法进行地震数据的拓频降噪处理,得到高分辨率、高信噪比的扩频地震资料。
基于所述测井资料,进行剔除异常值和标准化的预处理获得标准化测井数据;
所述异常值即为离群点,基于所得九种常规测井曲线数据,将九种常规测井曲线数据中每种曲线的所有井眼处数据绘制统计直方图,合理调整区间阈值,去除与中位数偏离最大的前百分之5的数据,保留框选区间内的数据点,即为剔除异常值的测井资料。
所述标准化处理,基于剔除异常值的测井资料,叠合工区内所有已知井位的单种剔除异常值的测井数据,绘制曲线柱状图,通过整合阈值获取标准化测井数据。
剔除异常值和标准化的步骤,可以消除井间仪器带来的影响。
基于所述三维叠后地震资料,进行地震子波扩频模拟,获得扩频模拟子波;地震子波模拟是一种在确保处理后的地震数据具有较高保真度高的前提下,通过拓宽有效频带从而提高地震信号分辨率的数据处理方法。
在本实施例中,所述扩频模拟子波,其获得方法为:
将原始地震资料的地震记录褶积模型在频率域的表示为:
Figure 204936DEST_PATH_IMAGE031
其中,
Figure 892269DEST_PATH_IMAGE032
表示傅氏变换后的地震记录频谱,
Figure 220482DEST_PATH_IMAGE033
表示傅氏变换后的地震子波 频谱,
Figure 94897DEST_PATH_IMAGE034
表示傅氏变换后的反射系数频谱,
Figure 284701DEST_PATH_IMAGE035
表示角频率;
将所述地震记录褶积模型在频率域的表示转化为地震记录线性系统频域的表示:
Figure 826541DEST_PATH_IMAGE036
其中,
Figure 60076DEST_PATH_IMAGE037
为地震记录线性系统频域表示,
Figure 687367DEST_PATH_IMAGE038
为地震子波线性系统频域 表示,
Figure 930129DEST_PATH_IMAGE039
为反射系数线性系统频域表示;
反傅氏变换为:
Figure 339858DEST_PATH_IMAGE040
其中,
Figure 9873DEST_PATH_IMAGE041
表示地震记录频谱的复赛谱序列,
Figure 593301DEST_PATH_IMAGE042
表示地震子波频谱的复赛谱序 列,
Figure 639755DEST_PATH_IMAGE043
表示反射系数频谱的复赛谱序列,t表示地震波到时;
通过低通滤波器将复赛谱中的子波复赛谱序列和反射系数复赛谱序列进行分离,提取子波振幅;子波振幅得到提取利用了子波与反射系数序列平滑程度的差异在复赛谱中易于区分的特性,子波能量出现于原点附近,而反射系数序列则远离原点;
基于所述子波振幅,通过最小二乘法模拟地震子波振幅谱:
Figure 906919DEST_PATH_IMAGE044
其中,
Figure 482257DEST_PATH_IMAGE045
表示大于等于0的常数,
Figure 818560DEST_PATH_IMAGE046
表示地震子波频谱,由
Figure 403126DEST_PATH_IMAGE047
经傅氏变换而 来,
Figure 774064DEST_PATH_IMAGE048
Figure 271036DEST_PATH_IMAGE049
为待求的关于频率
Figure 360214DEST_PATH_IMAGE050
的多项式,用于拟合地震子波振幅谱;
基于所述模拟地震子波振幅谱,获得子波最大相位分量和最小相位分量;
设子波
Figure 482891DEST_PATH_IMAGE051
的最大相位分量为
Figure 973915DEST_PATH_IMAGE052
、最小相位分量为
Figure 907367DEST_PATH_IMAGE053
,则子波
Figure 952684DEST_PATH_IMAGE051
为:
Figure 879051DEST_PATH_IMAGE054
振幅谱的复赛谱中表示为:
Figure 224582DEST_PATH_IMAGE055
其中,振幅谱的复赛谱
Figure 312624DEST_PATH_IMAGE056
在复赛谱的正、负轴上对称显示,
Figure 858618DEST_PATH_IMAGE057
为地震子波 最大相位分量
Figure 588677DEST_PATH_IMAGE058
所对应的最小相位函数的复赛谱,
Figure 788714DEST_PATH_IMAGE059
为地震子波最小相位分量
Figure 47657DEST_PATH_IMAGE060
所对应的最大相位函数的复赛谱;
基于所述振幅谱的复赛谱确定一组具有相同振幅谱的混合相位子波集合,调整俞氏子波参数,在保证地震子波主频完整的前提下,保持低频、扩展高频提升主频,提升有效带宽至预设的带宽阈值,获得扩频模拟子波。通常设置有效贷款为0~60Hz。
基于所述扩频模拟子波,构建目标层位的等时地层格架模型,并计算碳封存箱几何结构和空间分布;等时地层格架模型如图3所示;
基于所述三维叠后地震资料和扩频模拟子波,进行多尺度分解获得地震资料多尺度Bimf分量;本实施例通过将扩频模拟子波的逐级筛选,实现对地震信号的多尺度分解,能够快速提取不同尺度的特征信号,分离噪声和有用信号,实现地震信号内部趋势信息的提取。进而提升了地震资料对于地下地质体细节表征能力。本发明的目的是要得到高分辨率的结果,高分辨率意味着需要高频带的地震数据,但是现在有效频带的分布范围为20-35Hz,在高频带中存在大量的噪声,影响对断溶体的观测,通过忽略小尺度的Bimf分量,可避免高分辨率中噪声的影响,提高准确率。
在本实施例中,所述地震资料Bimf分量,其获得方法为:
将三维叠后地震资料沿“道集”方向切片,获得若干个叠前道集矩阵;
Figure 333145DEST_PATH_IMAGE061
通过EMD分解的方式获取Bimf分量:
设置初始的叠前道集矩阵:
Figure 352048DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 406591DEST_PATH_IMAGE002
为矩阵行坐标,
Figure 102015DEST_PATH_IMAGE003
为矩阵列坐标,
Figure 874799DEST_PATH_IMAGE004
为叠后三维地震资料数据的值,
Figure 697392DEST_PATH_IMAGE005
为矩 阵元素值;
设置变量
Figure 340863DEST_PATH_IMAGE006
为分解的Bimf层数,
Figure 472767DEST_PATH_IMAGE006
的初始值为1,定义初始化矩阵变量
Figure 467268DEST_PATH_IMAGE007
,获得变量 矩阵
Figure 342820DEST_PATH_IMAGE008
为:
Figure 857109DEST_PATH_IMAGE009
计算关于
Figure 159915DEST_PATH_IMAGE008
的局部最大值矩阵和局部最小值矩阵:
在变量矩阵
Figure 376133DEST_PATH_IMAGE008
中以预设尺寸的观测矩阵进行观测,提取观测矩阵中的元素 值,并获取观测矩阵的最大值;所述预设尺寸可选用
Figure 789796DEST_PATH_IMAGE062
4的小矩阵进行观测;
滑动所述观测矩阵,直至观测矩阵中心遍历所有矩阵变量h,将测得的观测矩阵的 最大值赋值于对应观测矩阵的中心元素位置,获得局部最大值矩阵
Figure 421241DEST_PATH_IMAGE010
通过设置观测矩阵获取观测矩阵中的最小值,进而获得局部最小值矩阵
Figure 629369DEST_PATH_IMAGE011
通过样条插值的方法获取最大值包络面和最小值包络面;
插值公式为:
Figure 598462DEST_PATH_IMAGE012
其中,A、B和C表示插值过度矩阵:
Figure 815817DEST_PATH_IMAGE063
Figure 288386DEST_PATH_IMAGE064
Figure 683727DEST_PATH_IMAGE015
其中,u和v为预设的大于0且小于1的值,
Figure 140116DEST_PATH_IMAGE065
为扩频模拟子波;
求得
Figure 895582DEST_PATH_IMAGE017
为最大值包络面,将过度公式B中的局部最大值矩阵
Figure 753817DEST_PATH_IMAGE010
替换 为局部最小值矩阵
Figure 54479DEST_PATH_IMAGE011
,获得
Figure 998164DEST_PATH_IMAGE018
为最小值包络面;
计算最大值包络面和最小值包络面的均值,获得中间过度量:
Figure 291743DEST_PATH_IMAGE066
将变量矩阵
Figure 4484DEST_PATH_IMAGE008
减去中间过度量,获得地震资料对应的第j层Bimf分量:
Figure 990894DEST_PATH_IMAGE020
获取余量
Figure 907029DEST_PATH_IMAGE021
作为计算下一层Bimf分量的输入量:
Figure 4298DEST_PATH_IMAGE022
Figure 571545DEST_PATH_IMAGE023
表示第l层的余量,
Figure 728857DEST_PATH_IMAGE021
表示第
Figure 129358DEST_PATH_IMAGE024
层的余量,第
Figure 30318DEST_PATH_IMAGE024
层的余量作为第l层 Bimf分量的输入量;
迭代计算Bimf分量,直至满足终止条件:
Figure 717651DEST_PATH_IMAGE067
获得地震资料多尺度Bimf分量;其中,r为预设的终止阈值;r通常取值为0.2~0.3,本实施例以0.2为例,如图4所示,能够保证Bimf的数目和质量,保证其能够更好的反映波形的细节。
小尺度Bimf分量包含了大量的噪声和信号的细节信息以及边缘信息,而中大尺度Bimf分量则表征了信号的内部结构特征和信号的趋势特征。
通过忽略地震资料小尺度Bimf分量,发现合成地震记录与井旁地震到相关系数先增加后降低,选取相关系数最高处对应的削减后的地震资料进行后续运算。
经过子波扩频模拟后,拓展了地震数据的有效频带,高频部分得到了合理加强。在地震波形上表现为同相轴数目增多,更容易反映地震波反射信息的细节变化,并且在振幅、相位、频率方面改善了同一反射波组波形的一致性。在缝洞体地震响应上,“串珠状”反射特征尤为明显,且串珠内部形态的细节能够清晰地显示,代表了不同结构特征与充填物组合的复杂缝洞型储层地震反射,有助于后期精细地质解释。
基于所述扩频模拟子波和标准化测井数据,进行井震标定并忽略地震资料多尺度Bimf分量中的小尺度Bimf分量,获得时深转换关系;
基于所述测井资料、提频后的地震资料和时深转换关系,在所述等时地层格架模型提供的地层趋势信息基础上,进行波形指示地震波阻抗反演获得波阻抗反演数据体;
在本实施例中,所述时深转换关系,其获取方式为:
基于每个已知井位的测井资料中的声波时差曲线和密度曲线做乘积运算获取波阻抗曲线,进而计算反射系数曲线;
以目的层段地震主频为依据构建雷克子波,优选采用25Hz的雷克子波,将雷克子波与反射系数曲线褶积计算后,得到合成地震记录;
将每个钻井井位井眼处的标志层深度数据与标志层的等时三维展布对应,计算合成地震记录与井旁地震道扩频模拟子波的相关性,当波形相关性高于第一相关阈值时,第一相关阈值优选大于85%,初步井震标定完成,获得测井深度与地震反射波双程旅行时之间的初步时深转化关系:
Figure 780285DEST_PATH_IMAGE026
其中,
Figure 920280DEST_PATH_IMAGE068
表示声波测井标志层深度对应的地震资料的双程旅行时;
Figure 110084DEST_PATH_IMAGE028
为声波时 差;
Figure 386344DEST_PATH_IMAGE029
为测井曲线数据采样间隔;
Figure 885459DEST_PATH_IMAGE030
为地震波双程旅行时;
将所述地震资料Bimf分量以尺度由大到小的顺序,逐步添加Bimf分量获得更新后的有效地震资料;
每添加一个Bimf分量获得更新后的有效地震资料计算一次更新后的合成地震记录与有效地震资料的第二相关性;
随着有效地震资料逐步添加Bimf分量,第二相关性起初呈现上升趋势,当第二相关性出现下降趋势时,取第二相关性峰值时的更新后的合成地震记录与更新后的地震,计算第二时深转化关系;
将所述第二时深转化关系作为最终测得的时深转化关系。
在本实施例中,所述波阻抗反演数据体,其获取方式包括:
基于所述扩频模拟子波,计算待判别地震道波形与已知井的合成地震记录的波形相关性,根据波形相关性最高的井对应的波阻抗曲线建立初始模型;
利用白噪声满足高斯分布的规律,将测井资料中的波阻抗数据表示为:
Figure 512749DEST_PATH_IMAGE069
其中,
Figure 506244DEST_PATH_IMAGE070
表示测井波阻抗曲线,
Figure 637011DEST_PATH_IMAGE071
表示待求解的地下地层实际波阻抗值,
Figure 307027DEST_PATH_IMAGE072
表 示随机噪声;
根据中心极限定理,
Figure 421613DEST_PATH_IMAGE073
也满足高斯分布,确定初始目标函数为:
Figure 468067DEST_PATH_IMAGE074
其中,
Figure 204073DEST_PATH_IMAGE075
表示与后验信息有关的函数,
Figure 44990DEST_PATH_IMAGE076
表示基于最优样本数选取样本井对样本 井的波阻抗曲线,进行匹配滤波后,求得后验概率统计分布密度,进而计算得到的波阻抗期 望值,表示白噪声的协方差;
基于所述初始目标函数,通过最大后验估计,在目标函数中引入先验信息,获得稳定的目标函数为:
Figure 646872DEST_PATH_IMAGE077
其中,
Figure 965858DEST_PATH_IMAGE078
表示待模拟的特征参数,
Figure 336797DEST_PATH_IMAGE079
表示与地质和测井资料先验信息有关的函 数,
Figure 96418DEST_PATH_IMAGE080
表示用于协调
Figure 185597DEST_PATH_IMAGE081
Figure 839432DEST_PATH_IMAGE079
之间的相互影响的平滑参数;
以所述稳定的目标函数作为初始模型的输入,通过马尔科夫链蒙特卡罗方法MCMC和Metropolis-Hastings抽样准则对后验概率分布抽样,不断优化初始模型的参数,选取目标函数取最大值时的解作为随机实现,取多次随机实现的均值作为期望值输出,将所述期望值输出作为波阻抗反演数据体。
基于所述三维叠后地震资料,计算三维方差属性体,并划定沉积稳定区,基于所述沉积稳定区选择虚拟井井位,并通过虚拟井井间波阻抗插值,获取稳定地层波阻抗数据体;虚拟经井位划分如图5所示;
在本实施例中,所述划定沉积稳定区,具体为:
设三维叠后地震资料中的各采样点数据为
Figure 815609DEST_PATH_IMAGE082
,其中
Figure 998329DEST_PATH_IMAGE083
表示地震测网线号,
Figure 574804DEST_PATH_IMAGE084
代 表地震测网道号,k代表1ms采样的地震记录采样点序号;
计算预设采样区域的采样点数据均方差:
Figure 235592DEST_PATH_IMAGE085
将采样区域进行纵向和横向平移,遍历计算所有采样区域的数据均方差,获得三维方差属性体;
对所述三维方差属性体进行切片,获取方差属性数据在平面上的分布特征,将方差属性值低于总体能量均值的区域作为沉积稳定区。
在本实施例中,所述稳定地层波阻抗数据体,其具体获得方式为:
基于所述沉积稳定区,划定预设尺寸的网格,将每个网格节点视为虚拟井井位;本实施例将沉积稳定区结施图建立50*50m的网格,将每个网格节点视为虚拟井井位。
设未知地下波阻抗模型参数m为
Figure 597434DEST_PATH_IMAGE086
维空间向量
Figure 951055DEST_PATH_IMAGE087
通过一次地震采集过程获得了观测数据d为k维数据向量
Figure 749247DEST_PATH_IMAGE088
通过非线性函数核G建立未知地下波阻抗模型参数和k维数据向量建立联系,即获得正演模型:
Figure 479306DEST_PATH_IMAGE089
其中,
Figure 430075DEST_PATH_IMAGE090
表示与地下波阻抗模型参数m无关的随机噪声,服从 高斯分布;
基于正演模型构建反演目标函数:
Figure 954598DEST_PATH_IMAGE091
其中,F为观测数据d与预测数据G(m)之间的均方误差;
观测数据d和待反演模型参数m之间存在严重的非线性,因此需要对反演目标函数进行线性化求解,解的精度依赖于先验信息的可靠性。
对所述反演目标函数进行线性化求解;
对所述正演模型进行泰勒展开并略去二次以上的高阶项,获得预测数据简略表达:
Figure 974506DEST_PATH_IMAGE092
其中,
Figure 242676DEST_PATH_IMAGE093
表示依据先验信息建立的初始模型,A为Jacobian矩阵,A的元素为一阶 偏微分
Figure 68460DEST_PATH_IMAGE094
Figure 29463DEST_PATH_IMAGE095
Figure 802247DEST_PATH_IMAGE096
,则正演模型的迭代方程为:
Figure 608529DEST_PATH_IMAGE097
其中,
Figure 533891DEST_PATH_IMAGE098
表示迭代了
Figure 400216DEST_PATH_IMAGE099
次后的正演模型,
Figure 660296DEST_PATH_IMAGE100
表示迭代了k+1次后的正演模型,
Figure 270269DEST_PATH_IMAGE101
为加噪预测数据;
显然,该线性化反演方法只有在初始模型较为接近真实模型时才会得到精确的结果,且从数学计算上来讲,该线性方程组往往趋于病态,稳定性较差。当先验信息不足时,可尝试对待反演模型参数进行量化约束以控制解空间大小,以期得到稳定精确的反演结果,这就是宽带约束反演方法的基本思想,其本质是利用最大似然分布获取最优解。
通过一次地震采集过程获得叠前深度与偏移地震剖面
Figure 33825DEST_PATH_IMAGE102
假设反演深度域模型参数有先验概率分布
Figure 87363DEST_PATH_IMAGE103
,根据贝叶斯公式有概率 分布为:
Figure 569160DEST_PATH_IMAGE104
从概率论的角度来说,反演的目的是获得最大的后验概率密度P(M=m|D=d),从地球物理的角度来说,就是在已知深度偏移的情况下,存在多种深度域模型参数能通过正演过程形成深度域偏移剖面,解空间很大,反演的目的则为寻找出最接近于真实地球模型的解
加入随机噪音的概率分布为:
Figure 982824DEST_PATH_IMAGE105
其中,
Figure 866466DEST_PATH_IMAGE106
为噪音协方差矩阵,
Figure 90905DEST_PATH_IMAGE107
为噪音协方差矩阵求逆运算,det为取对应矩阵 的行列式;
n为噪音且服从高斯分布均值为0,
Figure 794419DEST_PATH_IMAGE106
为一等值的对角矩阵且对角线元素为数据中 心包含噪音的方差
Figure 746195DEST_PATH_IMAGE108
,则加入随机噪音的概率分布变形为:
Figure 749923DEST_PATH_IMAGE109
对于反演深度域模型参数先验概率分布
Figure 142333DEST_PATH_IMAGE103
,设置初始模型
Figure 598723DEST_PATH_IMAGE093
,且有
Figure 88610DEST_PATH_IMAGE110
,等价的深度域模型概率分布为:
Figure 681265DEST_PATH_IMAGE111
设等价的深度域模型概率分布服从高斯分布,有加入随机噪声的深度域模型概率分布为:
Figure 496774DEST_PATH_IMAGE112
假设深度域模型参数均值与初始模型
Figure 191192DEST_PATH_IMAGE093
等值,且互不影响,有简化的深度域模型 概率分布:
Figure 750349DEST_PATH_IMAGE113
其中,
Figure 728670DEST_PATH_IMAGE114
表示真实模型相对于所给定初始模型的方差值;
加入随机噪音的概率分布变形中的分母
Figure 200233DEST_PATH_IMAGE115
依赖于数据采集和处理,设为 常数,通过后验概率最大化等价于分子最大化,使后验概率分布式最大:
Figure 693532DEST_PATH_IMAGE116
使后验概率分布式最大等价式为:
Figure 525221DEST_PATH_IMAGE117
令关于模型参数m的偏导数等于零,且
Figure 108781DEST_PATH_IMAGE118
Figure 513DEST_PATH_IMAGE119
,获得矩阵方程:
Figure 653211DEST_PATH_IMAGE120
Figure 554171DEST_PATH_IMAGE121
其中,
Figure 723728DEST_PATH_IMAGE122
Figure 51941DEST_PATH_IMAGE123
为单位矩阵,
Figure 191936DEST_PATH_IMAGE124
为波阻抗迭代矩阵,整理得到随机逆反演的 基本公式:
Figure 896586DEST_PATH_IMAGE125
Figure 172847DEST_PATH_IMAGE126
随机逆反演的基本公式的迭代公式为:
Figure 422694DEST_PATH_IMAGE127
其中,
Figure 49984DEST_PATH_IMAGE128
为由参数模型所形成的深度域合成地震记录,d为观测数据;
通过不断迭代更新未知地下波阻抗模型的参数,直至
Figure 292747DEST_PATH_IMAGE124
出现正负值震荡,此时 的m为低频波阻抗反演数据;
基于虚拟井井位平面坐标与地震数据平面坐标的相关关系,进而确定虚拟井与所述低频波阻抗反演数据的一一对应关系,进而将虚拟井井旁低频波阻抗反演数据对虚拟井赋值,获得虚拟井井位的波阻抗数据;
基于波阻抗反演数据体提取虚拟井井位波阻抗数据,根据地层格架限定的时窗范围针对所有虚拟井波阻抗数据的插值计算,设定计算区域为地质格架内工区的全部范围,得到稳定地层波阻抗数据;稳定地层波阻抗数据效果如图6所示;
计算所述稳定地层波阻抗数据体与波阻抗反演数据体之差,获得波阻抗异常数据体;波阻抗异常数据体效果如图7所示;
通过去除三维方差属性体中低于平均值的区域,保留断溶体的空间几何轮廓内的波阻抗异常数据,获得包含断溶体几何结构与内部波阻抗特征的断溶体波阻抗数据体;
比对所述井旁地质解释结果和断溶体波阻抗数据体,划定洞穴储层特征值区间、裂缝破碎带特征值区间和围岩特征值区间,获得断溶体储层解释模型;
根据所述断溶体储层解释模型,评价盖层的岩性、厚度选定碳封存箱位置。
输入测井解释成果比如在钻井不通深度段的岩性解释,包括裂缝储层、孔洞储层、过度带、围岩;根据井位、测井数据与地震资料的时深转化关系将钻井轨迹、测井解释成果投影在断溶体波阻抗数据剖面图中。
比对测井解释结果与断溶体结构-特征值模型的特征值能量数据,划定特征值大于0.82的区域为裂缝储层,划定特征值处于0.63~0.82的区域为孔洞储层,划定特征值处于0.31~0.63的区域为过渡带,划定特征值小于0.31的区域为围岩,以此作为最终的断溶体储层解释模型;
根据所述断溶体储层解释模型,评价盖层的岩性、厚度选定碳封存箱位置。二氧化碳封存选址结果与封存箱内部几何结构如图8所示。
上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述,但是本领域技术人员可以理解,为了实现本实施例的效果,不同的步骤之间不必按照这样的次序执行,其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行,这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。
本发明第二实施例的基于多频带地震资料的碳封存场址优选系统,所述系统包括:
资料获取模块,配置为获取已知井位的原始地震资料和测井资料,进而获取井旁地质解释结果和三维叠后地震资料;基于所述三维叠后地震资料,获取目的层位标志层深度数据和标志层的等时三维展布;
预处理模块,配置为基于所述测井资料,进行剔除异常值和标准化的预处理获得标准化测井数据;
扩频模拟模块,配置为基于所述三维叠后地震资料,进行地震子波扩频模拟,获得扩频模拟子波;
等时地层格架模型获取模块,配置为基于所述扩频模拟子波,构建目标层位的等时地层格架模型,并计算断溶体几何结构和空间分布;
Bimf分量获取模块,配置为基于所述三维叠后地震资料和扩频模拟子波,进行多尺度分解获得地震资料多尺度Bimf分量;
时深转换关系获取模块,配置为基于所述扩频模拟子波和标准化测井数据,进行井震标定并忽略地震资料多尺度Bimf分量中的小尺度Bimf分量,获得时深转换关系;
波阻抗反演数据体获取模块,配置为基于所述测井资料、提频后的地震资料和时深转换关系,在所述等时地层格架模型提供的地层趋势信息基础上,进行波形指示地震波阻抗反演获得波阻抗反演数据体;
未定地层波阻抗数据体获取模块,配置为基于所述三维叠后地震资料,计算三维方差属性体,并划定沉积稳定区,基于所述沉积稳定区选择虚拟井井位,并通过虚拟井井间波阻抗插值,获取稳定地层波阻抗数据体;
波阻抗异常数据体获取模块,配置为计算所述稳定地层波阻抗数据体与波阻抗反演数据体之差,获得波阻抗异常数据体;
断溶体波阻抗数据体获取模块,配置为通过去除三维方差属性体中低于平均值的区域,保留断溶体的空间几何轮廓内的波阻抗异常数据,获得包含断溶体几何结构与内部波阻抗特征的断溶体波阻抗数据体;
模型解释模块,配置为比对所述井旁地质解释结果和断溶体波阻抗数据体,划定洞穴储层特征值区间、裂缝破碎带特征值区间和围岩特征值区间,获得断溶体储层解释模型;
根据所述断溶体储层解释模型,计算二氧化碳注入后的运移储集空间,寻找具有预设尺寸阈值的圈闭构造,使得注入后的二氧化碳在断裂带旁侧致密碳酸盐岩封堵以及顶部泥灰岩盖层密闭条件下以高密度游离相存储的运移储集空间,选定为碳封存箱位置。所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统的具体工作过程及有关说明,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
需要说明的是,上述实施例提供的基于多频带地震资料的碳封存场址优选系统,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,在实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成,即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合,例如,上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称,仅仅是为了区分各个模块或者步骤,不视为对本发明的不当限定。
本发明第三实施例的一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令,所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法。
本发明第四实施例的一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,其特征在于,所述方法包括:
获取已知井位的原始地震资料和测井资料,进而获取井旁地质解释结果和三维叠后地震资料;基于所述三维叠后地震资料,获取目的层位标志层深度数据和标志层的等时三维展布;
基于所述测井资料,进行剔除异常值和标准化的预处理获得标准化测井数据;
基于所述三维叠后地震资料,进行地震子波扩频模拟,获得扩频模拟子波;
基于所述扩频模拟子波,构建目标层位的等时地层格架模型,并计算断溶体几何结构和空间分布;
基于所述三维叠后地震资料和扩频模拟子波,进行多尺度分解获得地震资料多尺度Bimf分量;
基于所述扩频模拟子波和标准化测井数据,进行井震标定并忽略地震资料多尺度Bimf分量中的小尺度Bimf分量,获得时深转换关系;
基于所述测井资料、提频后的地震资料和时深转换关系,在所述等时地层格架模型提供的地层趋势信息基础上,进行波形指示地震波阻抗反演获得波阻抗反演数据体;
基于所述三维叠后地震资料,计算三维方差属性体,并划定沉积稳定区,基于所述沉积稳定区选择虚拟井井位,并通过虚拟井井间波阻抗插值,获取稳定地层波阻抗数据体;
计算所述稳定地层波阻抗数据体与波阻抗反演数据体之差,获得波阻抗异常数据体;
通过去除三维方差属性体中低于平均值的区域,保留断溶体的空间几何轮廓内的波阻抗异常数据,获得包含断溶体几何结构与内部波阻抗特征的断溶体波阻抗数据体;
比对所述井旁地质解释结果和断溶体波阻抗数据体,划定洞穴储层特征值区间、裂缝破碎带特征值区间和围岩特征值区间,获得断溶体储层解释模型;
根据所述断溶体储层解释模型,分析二氧化碳注入后的运移空间及储集空间,寻找具有一定容量的圈闭构造及良好的二氧化碳运移环境,使得注入后的二氧化碳在断裂带旁侧致密碳酸盐岩封堵以及顶部泥灰岩盖层密闭条件下以高密度游离相存储,选定为碳封存箱位置。
2.根据权利要求1所述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,其特征在于,所述扩频模拟子波,其获得方法为:
将原始地震资料的地震记录褶积模型在频率域的表示为:
Figure 500866DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 949165DEST_PATH_IMAGE002
表示傅氏变换后的地震记录频谱,
Figure 994481DEST_PATH_IMAGE003
表示傅氏变换后的地震子波频谱,
Figure 920849DEST_PATH_IMAGE004
表示傅氏变换后的反射系数频谱,
Figure 14183DEST_PATH_IMAGE005
表示角频率;
将所述地震记录褶积模型在频率域的表示转化为地震记录线性系统频域的表示:
Figure 367803DEST_PATH_IMAGE006
其中,
Figure 900416DEST_PATH_IMAGE007
为地震记录线性系统频域表示,
Figure 630475DEST_PATH_IMAGE008
为地震子波线性系统频域表示,
Figure 581244DEST_PATH_IMAGE009
为反射系数线性系统频域表示;
反傅氏变换为:
Figure 840187DEST_PATH_IMAGE010
其中,
Figure 125675DEST_PATH_IMAGE011
表示地震记录频谱的复赛谱序列,
Figure 393845DEST_PATH_IMAGE012
表示地震子波频谱的复赛谱序列,
Figure 448389DEST_PATH_IMAGE013
表示反射系数频谱的复赛谱序列,t表示地震波到时;
通过低通滤波器将复赛谱中的子波复赛谱序列和反射系数复赛谱序列进行分离,提取子波振幅;
基于所述子波振幅,通过最小二乘法模拟地震子波振幅谱:
Figure 160124DEST_PATH_IMAGE014
其中,
Figure 667329DEST_PATH_IMAGE015
表示大于等于0的常数,
Figure 473611DEST_PATH_IMAGE016
表示地震子波频谱,由
Figure 913819DEST_PATH_IMAGE017
经傅氏变换而来,
Figure 796456DEST_PATH_IMAGE018
Figure 56536DEST_PATH_IMAGE019
为待求的关于频率
Figure 400930DEST_PATH_IMAGE020
的多项式,用于拟合地震子波振幅谱;
基于所述模拟地震子波振幅谱,获得子波最大相位分量和最小相位分量;
设子波
Figure 430066DEST_PATH_IMAGE021
的最大相位分量为
Figure 746253DEST_PATH_IMAGE022
、最小相位分量为
Figure 962471DEST_PATH_IMAGE023
,则子波
Figure 376134DEST_PATH_IMAGE021
为:
Figure 994198DEST_PATH_IMAGE024
振幅谱的复赛谱中表示为:
Figure 218637DEST_PATH_IMAGE025
其中,振幅谱的复赛谱
Figure 187730DEST_PATH_IMAGE026
在复赛谱的正、负轴上对称显示,
Figure 873926DEST_PATH_IMAGE027
为地震子波最大 相位分量
Figure 877654DEST_PATH_IMAGE028
所对应的最小相位函数的复赛谱,
Figure 522262DEST_PATH_IMAGE029
为地震子波最小相位分量
Figure 463804DEST_PATH_IMAGE030
所 对应的最大相位函数的复赛谱;
基于所述振幅谱的复赛谱确定一组具有相同振幅谱的混合相位子波集合,调整俞氏子波参数,在保证地震子波主频完整的前提下,保持低频、扩展高频提升主频,提升有效带宽至预设的带宽阈值,获得扩频模拟子波。
3.根据权利要求1所述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,其特征在于,所述地震资料Bimf分量,其获得方法为:
设置初始的叠前道集矩阵:
Figure 219271DEST_PATH_IMAGE031
其中,
Figure 811926DEST_PATH_IMAGE032
为矩阵行坐标,
Figure 627435DEST_PATH_IMAGE033
为矩阵列坐标,
Figure 305541DEST_PATH_IMAGE034
为叠后三维地震资料数据的值,
Figure 615431DEST_PATH_IMAGE035
为矩阵元 素值;
设置变量
Figure 62593DEST_PATH_IMAGE036
为分解的Bimf层数,
Figure 783424DEST_PATH_IMAGE036
的初始值为1,定义初始化矩阵变量
Figure 214406DEST_PATH_IMAGE037
,获得变量矩阵
Figure 46095DEST_PATH_IMAGE038
为:
Figure 626725DEST_PATH_IMAGE039
计算关于
Figure 518458DEST_PATH_IMAGE038
的局部最大值矩阵和局部最小值矩阵:
在变量矩阵
Figure 171156DEST_PATH_IMAGE038
中以预设尺寸的观测矩阵进行观测,提取观测矩阵中的元素值, 并获取观测矩阵的最大值;
滑动所述观测矩阵,直至观测矩阵中心遍历所有矩阵变量h,将测得的观测矩阵的最大 值赋值于对应观测矩阵的中心元素位置,获得局部最大值矩阵
Figure 72116DEST_PATH_IMAGE040
通过设置观测矩阵获取观测矩阵中的最小值,进而获得局部最小值矩阵
Figure 228290DEST_PATH_IMAGE041
通过样条插值的方法获取最大值包络面和最小值包络面;
插值公式为:
Figure 307236DEST_PATH_IMAGE042
其中,A、B和C表示插值过度矩阵:
Figure 447230DEST_PATH_IMAGE043
Figure 886302DEST_PATH_IMAGE044
Figure 428142DEST_PATH_IMAGE045
其中,u和v为预设的大于0且小于1的值,
Figure 677989DEST_PATH_IMAGE046
为扩频模拟子波;
求得
Figure 39700DEST_PATH_IMAGE047
为最大值包络面,将过度公式B中的局部最大值矩阵
Figure 282462DEST_PATH_IMAGE040
替换为局 部最小值矩阵
Figure 678809DEST_PATH_IMAGE041
,获得
Figure 348824DEST_PATH_IMAGE048
为最小值包络面;
计算最大值包络面和最小值包络面的均值,获得中间过度量:
Figure 948564DEST_PATH_IMAGE049
将变量矩阵
Figure 729438DEST_PATH_IMAGE038
减去中间过度量,获得地震资料对应的第j层Bimf分量:
Figure 980291DEST_PATH_IMAGE050
获取余量
Figure 821208DEST_PATH_IMAGE051
作为计算下一层Bimf分量的输入量:
Figure 423091DEST_PATH_IMAGE052
Figure 489879DEST_PATH_IMAGE053
表示第l层的余量,
Figure 860818DEST_PATH_IMAGE051
表示第
Figure 872636DEST_PATH_IMAGE054
层的余量,第l-1层的余量作为计算第l层Bimf分 量的输入量;
迭代计算Bimf分量,直至满足终止条件:
Figure 696236DEST_PATH_IMAGE055
获得地震资料多尺度Bimf分量;其中,r为预设的终止阈值。
4.根据权利要求1所述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,其特征在于,所述时深转换关系,其获取方式为:
基于每个已知井位的测井资料中的声波时差曲线和密度曲线做乘积运算获取波阻抗曲线,进而计算反射系数曲线;
以目的层段地震主频为依据构建雷克子波,将雷克子波与反射系数曲线褶积计算后,得到合成地震记录;
将每个钻井井位井眼处的标志层深度数据与标志层的等时三维展布对应,计算合成地震记录与井旁地震道扩频模拟子波的相关性,当波形相关性高于第一相关阈值时,初步井震标定完成,获得测井深度与地震反射波双程旅行时之间的初步时深转化关系:
Figure 818913DEST_PATH_IMAGE056
其中,
Figure 529511DEST_PATH_IMAGE057
表示声波测井标志层深度对应的地震资料的双程旅行时;
Figure 712230DEST_PATH_IMAGE058
为声波时差;
Figure 288705DEST_PATH_IMAGE059
为测井曲线数据采样间隔;
Figure 215073DEST_PATH_IMAGE060
为地震波双程旅行时;
将所述地震资料Bimf分量以尺度由大到小的顺序,逐步添加Bimf分量获得更新后的有效地震资料;
每添加一个Bimf分量获得更新后的有效地震资料计算一次更新后的合成地震记录与有效地震资料的第二相关性;
随着有效地震资料逐步添加Bimf分量,第二相关性起初呈现上升趋势,当第二相关性出现下降趋势时,取第二相关性峰值时的更新后的合成地震记录与更新后的地震资料,计算第二时深转化关系;
将所述第二时深转化关系作为最终测得的时深转化关系。
5.根据权利要求1所述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,其特征在于,所述波阻抗反演数据体,其获取方式包括:
基于所述扩频模拟子波,计算待判别地震道波形与已知井的合成地震记录的波形相关性,根据波形相关性最高的井对应的波阻抗曲线建立初始模型;
利用白噪声满足高斯分布的规律,将测井资料中的波阻抗数据表示为:
Figure 29445DEST_PATH_IMAGE061
其中,
Figure 399378DEST_PATH_IMAGE062
表示测井波阻抗曲线,
Figure 931990DEST_PATH_IMAGE063
表示待求解的地下地层实际波阻抗值,
Figure 662049DEST_PATH_IMAGE064
表示随 机噪声;
根据中心极限定理,
Figure 596507DEST_PATH_IMAGE065
也满足高斯分布,确定初始目标函数为:
Figure 121029DEST_PATH_IMAGE066
其中,
Figure 157249DEST_PATH_IMAGE067
表示与后验信息有关的函数,
Figure 425420DEST_PATH_IMAGE068
表示基于最优样本数选取样本井对样本井的 波阻抗曲线,进行匹配滤波后,求得后验概率统计分布密度,进而计算得到的波阻抗期望 值,
Figure 214384DEST_PATH_IMAGE069
表示白噪声的协方差;
基于所述初始目标函数,通过最大后验估计,在目标函数中引入先验信息,获得稳定的目标函数为:
Figure 175387DEST_PATH_IMAGE070
其中,
Figure 430394DEST_PATH_IMAGE071
表示待模拟的特征参数,
Figure 236676DEST_PATH_IMAGE072
表示与地质和测井资料先验信息有关的函数,
Figure 411306DEST_PATH_IMAGE073
表示用于协调
Figure 277630DEST_PATH_IMAGE074
Figure 272131DEST_PATH_IMAGE072
之间的相互影响的平滑参数;
以所述稳定的目标函数作为初始模型的输入,通过马尔科夫链蒙特卡罗方法MCMC和Metropolis-Hastings抽样准则对后验概率分布抽样,不断优化初始模型的参数,选取目标函数取最大值时的解作为随机实现,取多次随机实现的均值作为期望值输出,将所述期望值输出作为波阻抗反演数据体。
6.根据权利要求1所述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,其特征在于,所述划定沉积稳定区,具体为:
设三维叠后地震资料中的各采样点数据为
Figure 632837DEST_PATH_IMAGE075
,其中
Figure 396393DEST_PATH_IMAGE076
表示地震测网线号,
Figure 433619DEST_PATH_IMAGE077
代表地 震测网道号,k代表1ms采样的地震记录采样点序号;
计算预设采样区域的采样点数据均方差:
Figure 180996DEST_PATH_IMAGE078
将采样区域进行纵向和横向平移,遍历计算所有采样区域的数据均方差,获得三维方差属性体;
对所述三维方差属性体进行切片,获取方差属性数据在平面上的分布特征,将方差属性值低于总体能量均值的区域作为沉积稳定区。
7.根据权利要求1所述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法,其特征在于,所述稳定地层波阻抗数据体,其具体获得方式为:
基于所述沉积稳定区,划定预设尺寸的网格,将每个网格节点视为虚拟井井位;
设未知地下波阻抗模型参数m为
Figure 329080DEST_PATH_IMAGE079
维空间向量
Figure 963455DEST_PATH_IMAGE080
通过一次地震采集过程获得了观测数据d为k维数据向量
Figure 437162DEST_PATH_IMAGE081
通过非线性函数核G建立未知地下波阻抗模型参数和k维数据向量建立联系,即获得正演模型:
Figure 140675DEST_PATH_IMAGE082
其中,
Figure 358030DEST_PATH_IMAGE083
表示与地下波阻抗模型参数m无关的随机噪声,服从高斯分 布;
基于正演模型构建反演目标函数:
Figure 112491DEST_PATH_IMAGE084
其中,F为观测数据d与预测数据G(m)之间的均方误差;
对所述反演目标函数进行线性化求解;
对所述正演模型进行泰勒展开并略去二次以上的高阶项,获得预测数据简略表达:
Figure 225940DEST_PATH_IMAGE085
其中,
Figure 682329DEST_PATH_IMAGE086
表示依据先验信息建立的初始模型,A为Jacobian矩阵,A的元素为一阶偏微 分
Figure 172216DEST_PATH_IMAGE087
Figure 30451DEST_PATH_IMAGE088
Figure 593763DEST_PATH_IMAGE089
,则正演模型的迭代方程为:
Figure 271869DEST_PATH_IMAGE090
其中,
Figure 565447DEST_PATH_IMAGE091
表示迭代了
Figure 278188DEST_PATH_IMAGE092
次后的正演模型,
Figure 999020DEST_PATH_IMAGE093
表示迭代了k+1次后的正演模型,
Figure 180733DEST_PATH_IMAGE094
为 加噪预测数据;
通过一次地震采集过程获得叠前深度与偏移地震剖面
Figure 12423DEST_PATH_IMAGE095
假设反演深度域模型参数有先验概率分布,根据贝叶斯公式有概率分布为:
Figure 579671DEST_PATH_IMAGE096
加入随机噪音的概率分布为:
Figure 736982DEST_PATH_IMAGE097
其中,
Figure 655260DEST_PATH_IMAGE098
为噪音协方差矩阵,
Figure 775794DEST_PATH_IMAGE099
为噪音协方差矩阵求逆运算,det为取对应矩阵的行 列式;
n为噪音且服从高斯分布均值为0,
Figure 463127DEST_PATH_IMAGE098
为一等值的对角矩阵且对角线元素为数据中心包 含噪音的方差
Figure 525761DEST_PATH_IMAGE100
,则加入随机噪音的概率分布变形为:
Figure 665755DEST_PATH_IMAGE101
对于反演深度域模型参数先验概率分布
Figure 370406DEST_PATH_IMAGE102
,设置初始模型
Figure 397399DEST_PATH_IMAGE086
,且有
Figure 896514DEST_PATH_IMAGE103
,等价的深度域模型概率分布为:
Figure 523804DEST_PATH_IMAGE104
设等价的深度域模型概率分布服从高斯分布,有加入随机噪声的深度域模型概率分布为:
Figure 235408DEST_PATH_IMAGE105
假设深度域模型参数均值与初始模型
Figure 897334DEST_PATH_IMAGE086
等值,且互不影响,有简化的深度域模型概率 分布:
Figure 73010DEST_PATH_IMAGE106
其中,
Figure 187597DEST_PATH_IMAGE107
表示真实模型相对于所给定初始模型的方差值;
加入随机噪音的概率分布变形中的分母
Figure 968471DEST_PATH_IMAGE108
依赖于数据采集和处理,设为常数, 通过后验概率最大化等价于分子最大化,使后验概率分布式最大:
Figure 219324DEST_PATH_IMAGE109
使后验概率分布式最大等价式为:
Figure 60241DEST_PATH_IMAGE110
令关于模型参数m的偏导数等于零,且
Figure 412856DEST_PATH_IMAGE111
Figure 731842DEST_PATH_IMAGE112
,获 得矩阵方程:
Figure 102780DEST_PATH_IMAGE113
Figure 114599DEST_PATH_IMAGE114
其中,
Figure 672619DEST_PATH_IMAGE115
Figure 811607DEST_PATH_IMAGE116
为单位矩阵,
Figure 771473DEST_PATH_IMAGE117
为波阻抗迭代矩阵,整理得到随机逆反演的基本 公式:
Figure 954193DEST_PATH_IMAGE118
Figure 812558DEST_PATH_IMAGE119
随机逆反演的基本公式的迭代公式为:
Figure 738926DEST_PATH_IMAGE120
其中,
Figure 818878DEST_PATH_IMAGE121
为由参数模型所形成的深度域合成地震记录,d为观测数据;
通过不断迭代更新未知地下波阻抗模型的参数,直至
Figure 172499DEST_PATH_IMAGE117
出现正负值震荡,此时的m为 低频波阻抗反演数据;
基于虚拟井井位平面坐标与地震数据平面坐标的相关关系,进而确定虚拟井与所述低频波阻抗反演数据的一一对应关系,进而将虚拟井井旁低频波阻抗反演数据对虚拟井赋值,获得虚拟井井位的波阻抗数据;
基于波阻抗反演数据体提取虚拟井井位波阻抗数据,根据地层格架限定的时窗范围针对所有虚拟井波阻抗数据的插值计算,设定计算区域为地质格架内工区的全部范围,得到稳定地层波阻抗数据体。
8.一种基于多频带地震资料的碳封存场址优选系统,其特征在于,所述系统包括:
资料获取模块,配置为获取已知井位的原始地震资料和测井资料,进而获取井旁地质解释结果和三维叠后地震资料;基于所述三维叠后地震资料,获取目的层位标志层深度数据和标志层的等时三维展布;
预处理模块,配置为基于所述测井资料,进行剔除异常值和标准化的预处理获得标准化测井数据;
扩频模拟模块,配置为基于所述三维叠后地震资料,进行地震子波扩频模拟,获得扩频模拟子波;
等时地层格架模型获取模块,配置为基于所述扩频模拟子波,构建目标层位的等时地层格架模型,并计算断溶体几何结构和空间分布;
Bimf分量获取模块,配置为基于所述三维叠后地震资料和扩频模拟子波,进行多尺度分解获得地震资料多尺度Bimf分量;
时深转换关系获取模块,配置为基于所述扩频模拟子波和标准化测井数据,进行井震标定并忽略地震资料多尺度Bimf分量中的小尺度Bimf分量,获得时深转换关系;
波阻抗反演数据体获取模块,配置为基于所述测井资料、提频后的地震资料和时深转换关系,在所述等时地层格架模型提供的地层趋势信息基础上,进行波形指示地震波阻抗反演获得波阻抗反演数据体;
未定地层波阻抗数据体获取模块,配置为基于所述三维叠后地震资料,计算三维方差属性体,并划定沉积稳定区,基于所述沉积稳定区选择虚拟井井位,并通过虚拟井井间波阻抗插值,获取稳定地层波阻抗数据体;
波阻抗异常数据体获取模块,配置为计算所述稳定地层波阻抗数据体与波阻抗反演数据体之差,获得波阻抗异常数据体;
断溶体波阻抗数据体获取模块,配置为通过去除三维方差属性体中低于平均值的区域,保留断溶体的空间几何轮廓内的波阻抗异常数据,获得包含断溶体几何结构与内部波阻抗特征的断溶体波阻抗数据体;
模型解释模块,配置为比对所述井旁地质解释结果和断溶体波阻抗数据体,划定洞穴储层特征值区间、裂缝破碎带特征值区间和围岩特征值区间,获得断溶体储层解释模型;
根据所述断溶体储层解释模型,计算二氧化碳注入后的运移储集空间,寻找具有预设尺寸阈值的圈闭构造,使得注入后的二氧化碳在断裂带旁侧致密碳酸盐岩封堵以及顶部泥灰岩盖层密闭条件下以高密度游离相存储的运移储集空间,选定为碳封存箱位置。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:至少一个处理器;以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令,所述指令用于被所述处理器执行以实现权利要求1-7任一项所述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现权利要求1-7任一项所述的基于多频带地震资料的碳封存场址优选方法。
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