CN116068663A - 基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，该基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法包括：步骤1，采用多尺度分析手段剥离深层磁力异常，定量获取火成岩剩余磁力异常；步骤2，分析地震反射特征，刻画火成岩三维边界几何形态；步骤3，进行深度域磁震三维联合建模；步骤4，进行磁震联合低频波阻抗模型构建；步骤5，进行磁震联合波阻抗反演。该基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法可有效融合磁力、地震各自优势来共同构建火成岩发育区低频模型及高分辨率波阻抗模型的技术流程，从而为后续火山岩有利储层的精细描述及勘探目标部署提供更为充分的参考依据。

Description

基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法

技术领域

本发明涉及勘探地球物理技术领域，特别是涉及到一种基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法。

背景技术

火成岩是矿产勘查的重要领域之一，但区别于沉积地层，火成岩岩性、岩相空间变化快，如何获得高精度的预测结果一直以来是该勘探领域的关键问题。

地震是火成岩勘探中的重要技术之一。地震资料通常刻画火成岩岩性、岩相几何形态的划分，但不同火成岩间会出现相同的反射特征，难以准确的刻画岩性和岩相。地震反演技术是识别岩相、岩性及储层的一种重要解释手段，而其中低频模型的构建精度是影响结果可靠性的关键因素。但是在火山喷发间歇期短、构造活动剧烈的研究区中，火成岩波阻抗在空间分布上往往呈强非均匀性，在同一地层内即使相邻很近的井也会发生较大的变化，在井数量较少时难以再采取沉积地层所采用的沿层插值方式来实现可靠的低频模型构建。

磁力勘探技术也在火成岩勘探中发挥着重要作用。与其它岩石相比，火成岩不仅有高波阻抗的特征，同时还具有差异更明显的高磁特征，使得磁力技术可以用来弥补地震难以区分火成岩岩相、岩性的不足。同时，磁力不受强反射界面的屏蔽，能够辅助地震解剖火成岩发育特征。但问题在于磁力数据是地下地质体的叠加效应，纵向分辨率较低。

为了融合磁力和地震技术的各自优势，联合勘探技术研究受到了广泛关注。

中国专利申请CN201510420518.5公开了利用重力、磁力、电磁、地震资料综合识别火成岩方法，步骤是：建立不同火成岩及地层物性模板；进行火成岩的重、磁、电、震正演模拟，明确响应特征及规律；火成岩平面重磁异常提取及弱异常增强处理，解释划分火成岩平面分布区带及范围；电法、地震剖面资料火成岩目标处理解释，明确火成岩垂直向分布规律；重磁电震资料剖面联合反演，建立火成岩纵向分布框架；利用剖面联合反演成果及钻井资料作为约束条件，结合火成岩平面展布，开展重磁异常火成岩物性三维反演；依据物性三维分布，结合不同火成岩物性组合特征，综合识别火成岩空间展布及岩性、岩相分布规律。本发明实现了多种资料综合火成岩识别，较单一资料火成岩识别可靠性更高。

中国专利申请CN201710865447.9公开了基于磁力、地震、钻井联合协模拟反演的火成岩储层预测方法。包括下列步骤：步骤1，对二维实测磁力异常进行深度域场源分离，获得三维磁力数据体，初步明确不同深度火成岩分布趋势；步骤2，利用地震资料和测井资料开展约束稀疏脉冲反演，获得一个比较可靠而且保留了三维地震格架的波阻抗体；步骤3，统计分析不同火成岩岩性的磁力特征与波阻抗的关系；步骤4，开展基于序贯高斯算法的地质统计学协模拟反演，磁力数据为第一变量，波阻抗体为第二变量，获得一个三维地震格架约束下的初始磁力反演结果；步骤5，测量火成岩岩心的磁化率，并拟合取心段磁化率与其它测井曲线的相关关系式，从而用测井曲线构建一条全井段的磁化率曲线；步骤6，以钻井磁化率曲线为第一变量，步骤4中获得的初始磁力反演结果为第二变量，开展地质统计学协模拟，获得一个分辨率更高，与井更加吻合的最终磁力反演结果，开展火成岩储层预测。

中国专利申请CN201510420518.5中利用了重磁电震四种物探资料信息，主要是利用重磁电震资料的剖面联合反演，建立火成岩纵向分布框架，之后利用重磁三维反演确定火山岩展布，而本专利申请是利用磁力技术建立地震反演所需的低频模型，获得波阻抗信息，分辨率可得到有效提升。中国专利申请CN201710865447.9中利用磁力异常分离结果、地震波阻抗反演结果及测井资料，利用地质统计学方法获得高分辨率的磁力反演结果，而开展地质统计学反演的前提是需要大量的测井数据，仅适用于井资料较多的勘探成熟区。

以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效融合磁力、地震各自优势来共同构建火成岩发育区低频模型及高分辨率波阻抗模型的技术流程的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，该基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法包括：

步骤1，采用多尺度分析手段剥离深层磁力异常，定量获取火成岩剩余磁力异常；

步骤2，分析地震反射特征，刻画火成岩三维边界几何形态；

步骤3，进行深度域磁震三维联合建模；

步骤4，进行磁震联合低频波阻抗模型构建；

步骤5，进行磁震联合波阻抗反演。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，首先利用连续小波变换将磁力异常分离为多个尺度的磁力异常，之后对相邻尺度磁异常之间二维相关性分析，计算得到相关系数曲线；

其次，计算相关系数曲线的局部极值点；

再次，根据局部极值点将多个尺度的异常进行分离，并将极值点之间的不同尺度异常进行叠加，得到分离后的多个磁力异常；其中，较大尺度的磁力异常分离结果频率较低，反映的是埋深大的磁性体；

最后，根据研究需要，将深层磁力异常进行剥离，则得到目的层对应的磁力异常。

在步骤2中，首先，分析工区地震相反射特征，火成岩通常呈杂乱、斜交、空白这些反射特征，沉积地层通常呈现连续性较强的反射特征；

其次，结合已钻井资料对地震相进行进一步细分，并在三维工区内依据地震相特征进行火成岩边界形态的三维边界形态刻画。

在步骤3中，在步骤2获得的火山岩几何形态约束下，根据工区岩心、露头岩石火成岩磁化率统计结果，为后续联合解释提供参考依据；进行磁力、地震联合解释，获得精细的磁性参数三维空间分布。

在步骤3中，首先，根据工区附件收集的岩心、露头样品，测量岩石火成岩磁化率，并统计出不同地层、岩性的磁化率数值；

其次，将火成岩三维边界形态刻画结果作为约束，开展三维磁力交互解释，在火成岩边界形态内部填充磁化率数值，并进行三维网格的磁力正演，根据与目的层磁力异常分离结果的拟合残差调整磁化率数值填充结果及火成岩边界几何形态；

再次，重复磁化率模型修改、正演、拟合残差计算的过程，从而获得精细的磁化率三维空间分布。

在步骤4中，统计工区磁化率、波阻抗参数物性相关关系，将步骤3中的磁化率模型转换为低频波阻抗模型。

在步骤4中，首先，统计工区内不同地层、不同岩性的磁化率、波阻抗参数物性相关关系；

其次，利用物性相关关系统计结果，将得到三维磁化率模型转换为深度域地震波阻抗模型。

在步骤5中，利用井震标定和速度谱数据对步骤4获得的深度域低频波阻抗波形进行时深转换，将深度域火成岩低频波阻抗模型转换至时间域，并进行时间域地震反演获得高分辨率波阻抗模型，为火成岩岩性的精细刻画提供依据。

在步骤5中，首先，结合井点处的时深数据和三维速度谱数据将深度域的低频地震波阻抗波形转换为时间域的地震波阻抗模型；

其次，将转换后的时间域地震波阻抗模型作为初始模型，开展测井约束下的地震波阻抗反演，获得高分辨率的波阻抗模型；从而为火成岩岩性的精细刻画提供依据。

本发明中的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，首先利用地震相火成岩几何形态预测结果约束下的得到精细的三维磁化率反演结果，再将其作为低频模型开展地震波阻抗的联合反演，即使没有过多井资料的参与也可以得到理想的应用效果，无论是对于勘探成熟区和勘探新区都有较强的适用性。本发明可有效融合磁力、地震各自优势来共同构建火成岩发育区低频模型及高分辨率波阻抗模型的技术流程，从而为后续火山岩有利储层的精细描述及勘探目标部署提供更为充分的参考依据。本发明公开了在勘探程度较低的新区，井资料较少难以满足刻画非均质性较强的火成岩勘探目标时，一种基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法。与现有技术相比，本发明的创新点主要在于：

(1)基于磁震联合的磁化率三维建模。传统磁化率模型主要通过磁力异常单独得到，虽然在传统过程中可通过测井、磁化率取值边界、模型聚焦、模型光滑等约束信息提升磁化率结果的可靠性，但所得磁化率模型分辨率低，且在火山喷发期次多、后期构造运动强烈的工区难以获取可靠的磁化率地质模型，难以用于指定油气勘探部署。而本发明在将地震边界形态刻画能力强的优势与磁力火成岩岩性响应敏感的优势进行结合，通过三维联合解释得到更为精细的磁化率模型。

(2)基于磁震联合的低频地震阻抗模型构建。传统地震反演技术多采用层位控制几何格架结合井点阻抗插值来建立低频模型，但由此得到的低频模型并不适用于波阻抗纵、横向变化快的火山岩等研究目标，所得反演结果无法准确描述火山岩阻抗分布特征。而本发明充分融入了磁力异常信息，更好的反映出了火成岩的横向岩性变化，可构建得到更为可靠的火成岩低频波阻抗模型，以此作为初始模型可大大提升火成岩地震反演的可靠性，为后续岩性识别、储层预测及勘探部署工作提供更为有效的参考依据。

附图说明

图1为本发明的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的一具体实施例中所述火成岩研究目标剩余磁力异常平面图；

图3为本发明一具体实施例中所述地震几何形态约束下的磁化率联合解释结果剖面图；

图4为本发明一具体实施例中所述磁震联合地震波阻抗反演结果与地震叠合剖面图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

如图1所示，图1为本发明的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法的流程图。主要包括以下步骤：

(1)火成岩勘探目标磁力异常分离。采用多尺度分析手段剥离深层磁力异常，定量获取火成岩剩余磁力异常。

(2)火成岩地震相几何形态划分。分析地震反射特征，刻画火成岩三维边界几何形态；

(3)深度域磁震三维联合建模。在步骤2获得的火山岩几何形态约束下，根据工区岩心、露头等岩石火成岩磁化率统计结果，为后续联合解释提供参考依据；进行磁力、地震联合解释，获得精细的磁性参数三维空间分布；

(4)磁震联合低频波阻抗模型构建。统计工区磁化率、波阻抗参数物性相关关系，将步骤3中的磁化率模型转换为低频波阻抗模型；

(5)磁震联合波阻抗反演。利用井震标定和速度谱数据对步骤4获得的深度域低频波阻抗波形进行时深转换，将深度域火成岩低频波阻抗模型转换至时间域，并进行时间域地震反演获得高分辨率波阻抗模型，为火成岩岩性的精细刻画提供依据。

实施例1：

在应用本发明的一具体实施例1中，本发明的一种基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法包括了以下步骤：

步骤1，火成岩勘探目标磁力异常分离。采用多尺度分析手段剥离深层磁力异常，定量获取火成岩剩余磁力异常。

首先利用连续小波变换将磁力异常分离为多个尺度的磁力异常，之后对相邻尺度磁异常之间二维相关性分析，计算得到相关系数曲线；

其次，计算相关系数曲线的局部极值点；

再次，根据局部极值点将多个尺度的异常进行分离，并将极值点之间的不同尺度异常进行叠加，得到分离后的多个磁力异常。其中，较大尺度的磁力异常分离结果频率较低，反映的是埋深大的磁性体。

最后，根据研究需要，将深层磁力异常进行剥离，则得到目的层对应的磁力异常；

步骤2，火成岩地震相几何形态划分。分析地震反射特征，刻画火成岩三维边界几何形态。

首先，分析工区地震相反射特征，火成岩通常呈杂乱、斜交、空白等反射特征，沉积地层通常呈现连续性较强的反射特征；

其次，结合已钻井资料对地震相进行进一步细分，并在三维工区内依据地震相特征进行火成岩边界形态的三维边界形态刻画；

步骤3，深度域磁震三维联合建模。在步骤2获得的火山岩几何形态约束下，根据工区岩心、露头等岩石火成岩磁化率统计结果，为后续联合解释提供参考依据；进行磁力、地震联合解释，获得精细的磁性参数三维空间分布。

首先，根据工区附件收集的岩心、露头等样品，测量岩石火成岩磁化率，并统计出不同地层、岩性的磁化率数值；

其次，将火成岩三维边界形态刻画结果作为约束，开展三维磁力交互解释，在火成岩边界形态内部填充磁化率数值，并进行三维网格的磁力正演，根据与目的层磁力异常分离结果的拟合残差调整磁化率数值填充结果及火成岩边界几何形态；

再次，重复磁化率模型修改、正演、拟合残差计算的过程，从而获得精细的磁化率三维空间分布；

步骤4，磁震联合低频波阻抗模型构建。统计工区磁化率、波阻抗参数物性相关关系，将步骤3中的磁化率模型转换为低频波阻抗模型。

首先，统计工区内不同地层、不同岩性的磁化率、波阻抗参数物性相关关系；

其次，利用物性相关关系统计结果，将得到三维磁化率模型转换为深度域地震波阻抗模型；

步骤5，磁震联合波阻抗反演。利用井震标定和速度谱数据对步骤4获得的深度域低频波阻抗波形进行时深转换，将深度域火成岩低频波阻抗模型转换至时间域，并进行时间域地震反演获得高分辨率波阻抗模型，为火成岩岩性的精细刻画提供依据。

首先，结合井点处的时深数据和三维速度谱数据将深度域的低频地震波阻抗波形转换为时间域的地震波阻抗模型；

其次，将转换后的时间域地震波阻抗模型作为初始模型，开展测井约束下的地震波阻抗反演，获得高分辨率的波阻抗模型。从而为火成岩岩性的精细刻画提供依据。

实施例2：

在应用本发明的具体实施例2中，本发明的一种基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法具体步骤如下：

(1)火成岩勘探目标磁力异常分离。对实测数据进行化极处理消除地磁场影响，之后利用三维正演模拟消除浅层磁性体影响，并进行多尺度分析，利用不同尺度相关系数计算结果和对数功率谱计算结果定量确定深层磁力异常，从化极磁力异常中减去浅层与深层磁力异常，得到火成岩勘探目标磁力异常分离的分类结果。

(2)火成岩地震相几何形态划分。利用相邻工区经验及已钻井分析不同火山岩地震响应特征，之后在全工区中进行地震相分析，刻画得到火成岩三维边界几何形态；

(3)深度域磁震三维联合建模。在火成岩地震相几何形态约束下，结合工区岩心、露头等岩石火成岩磁化率统计结果，进行磁力、地震三维联合解释，保证解释模型正演的磁力异常结果与火成岩勘探目标磁力异常分离结果拟合残差最小，从而确定磁性参数三维空间分布；

(4)磁震联合低频波阻抗模型构建。根据研究工区的磁化率、波阻抗参数的物性相关关系拟合公式，将深度域磁震三维联合建模得到的磁化率模型转换为低频波阻抗模型；

(5)磁震联合波阻抗反演。结合井震标定和速度谱数据，对深度域低频波阻抗模型波形进行时深转换，将其转换为时间域的低频波阻抗模型，在利用稀疏脉冲地震反演方法进行时间域地震波阻抗反演，获得高分辨率的波阻抗模型，开展火成岩岩性的精细刻画。

实施例3

以下结合具体的实施例对本发明做进一步说明。

图2为火成岩研究目标剩余磁力异常平面图。对研究区原始磁力异常进行多尺度定量分离，得到火成岩磁力异常。由分离后的结果可看出，磁力异常沿着北西方向条带分布，高、低异常带交替出现，推测火成岩受控于北西方向断裂，呈裂隙式条带状喷发。

图3为地震几何形态约束下的磁化率联合解释结果剖面图。垂向上火成岩埋深较大，含有爆发相、溢流相、火山沉积相等多种类型的火山岩岩相，地震主要呈杂乱反射、斜交反射特征。根据地震反射特征刻画火山岩边界，再依次为几何形态约束，调整地下剖分单元的磁化率值，不断拟合火成岩研究目标剩余磁力异常，反复修正后可得到深度域磁化率模型。

图4为磁震联合地震波阻抗反演结果与地震叠合剖面图。统计工区磁化率、波阻抗参数物性相关关系，将深度域磁化率模型转换为低频波阻抗模型；之后，利用井震标定和速度谱数据对获得的深度域低频波阻抗波形进行时深转换，将深度域火成岩低频波阻抗模型转换至时间域；最后，进行时间域地震反演获得高分辨率波阻抗模型。根据反演结果可清晰分辨不同相带火山岩空间分布与内幕的波阻抗变化，以此为依据的岩性识别结果与已知钻遇结果吻合程度高，为勘探部署工作提供了更为充分的地球物理依据。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (9)

1.基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，其特征在于，该基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法包括：

步骤1，采用多尺度分析手段剥离深层磁力异常，定量获取火成岩剩余磁力异常；

步骤2，分析地震反射特征，刻画火成岩三维边界几何形态；

步骤3，进行深度域磁震三维联合建模；

步骤4，进行磁震联合低频波阻抗模型构建；

步骤5，进行磁震联合波阻抗反演。

2.根据权利要求1所述的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，其特征在于，在步骤1中，首先利用连续小波变换将磁力异常分离为多个尺度的磁力异常，之后对相邻尺度磁异常之间二维相关性分析，计算得到相关系数曲线；

其次，计算相关系数曲线的局部极值点；

再次，根据局部极值点将多个尺度的异常进行分离，并将极值点之间的不同尺度异常进行叠加，得到分离后的多个磁力异常；其中，较大尺度的磁力异常分离结果频率较低，反映的是埋深大的磁性体；

最后，根据研究需要，将深层磁力异常进行剥离，则得到目的层对应的磁力异常。

3.根据权利要求1所述的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，其特征在于，在步骤2中，首先，分析工区地震相反射特征，火成岩通常呈杂乱、斜交、空白这些反射特征，沉积地层通常呈现连续性较强的反射特征；

其次，结合已钻井资料对地震相进行进一步细分，并在三维工区内依据地震相特征进行火成岩边界形态的三维边界形态刻画。

4.根据权利要求1所述的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，其特征在于，在步骤3中，在步骤2获得的火山岩几何形态约束下，根据工区岩心、露头岩石火成岩磁化率统计结果，为后续联合解释提供参考依据；进行磁力、地震联合解释，获得精细的磁性参数三维空间分布。

5.根据权利要求4所述的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，其特征在于，在步骤3中，首先，根据工区附件收集的岩心、露头样品，测量岩石火成岩磁化率，并统计出不同地层、岩性的磁化率数值；

其次，将火成岩三维边界形态刻画结果作为约束，开展三维磁力交互解释，在火成岩边界形态内部填充磁化率数值，并进行三维网格的磁力正演，根据与目的层磁力异常分离结果的拟合残差调整磁化率数值填充结果及火成岩边界几何形态；

再次，重复磁化率模型修改、正演、拟合残差计算的过程，从而获得精细的磁化率三维空间分布。

6.根据权利要求1所述的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，其特征在于，在步骤4中，统计工区磁化率、波阻抗参数物性相关关系，将步骤3中的磁化率模型转换为低频波阻抗模型。

7.根据权利要求6所述的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，其特征在于，在步骤4中，首先，统计工区内不同地层、不同岩性的磁化率、波阻抗参数物性相关关系；

其次，利用物性相关关系统计结果，将得到三维磁化率模型转换为深度域地震波阻抗模型。

8.根据权利要求1所述的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，其特征在于，在步骤5中，利用井震标定和速度谱数据对步骤4获得的深度域低频波阻抗波形进行时深转换，将深度域火成岩低频波阻抗模型转换至时间域，并进行时间域地震反演获得高分辨率波阻抗模型，为火成岩岩性的精细刻画提供依据。

9.根据权利要求8所述的基于磁震联合低频建模的火成岩波阻抗反演方法，其特征在于，在步骤5中，首先，结合井点处的时深数据和三维速度谱数据将深度域的低频地震波阻抗波形转换为时间域的地震波阻抗模型；

其次，将转换后的时间域地震波阻抗模型作为初始模型，开展测井约束下的地震波阻抗反演，获得高分辨率的波阻抗模型；从而为火成岩岩性的精细刻画提供依据。

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