CN116184507B - 一种隐伏火山岩厚度的计算方法、装置及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种隐伏火山岩厚度的计算方法，包括：获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据及磁化率数据；所述磁异常数据包括：火山岩引起的磁异常的幅值及形态；根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩的范围；在航磁化极数据中获取由所述待测火山岩引起的磁异常区域，并将所述磁异常区域划分为若干个亚区；基于所述亚区建立深度加权聚焦反演目标函数；基于所述深度加权聚焦反演目标函数获得每个所述亚区的磁化率三维分布；以所述磁化率数据作为约束条件，基于所述磁化率三维分布计算所述亚区的火山岩厚度。本发明的方法对沉积盆地内部隐伏火山岩厚度进行计算，为盆地油气资源勘探提供重要信息。

Description

一种隐伏火山岩厚度的计算方法、装置及可读存储介质

技术领域

本发明涉及地球物理领域，尤其涉及一种隐伏火山岩厚度的计算方法、装置及可读存储介质。

背景技术

火山岩既可能是油气资源的储集层，也可能对其他的油气资源储集层造成影响，甚至是破坏。火山岩的厚度对于油气资源勘探具有重要的现实意义。火山岩因其巨大的波阻抗，导致勘探地震能量难以穿透，因此使用勘探地震估算火山岩厚度存在困难。火山岩作为一种喷出的岩浆岩，具有显著不同于沉积岩的磁性，为使用航磁数据解决火山岩厚度问题奠定了基础条件。在实际油气地球物理勘探中，发现许多盆地的隐伏火山岩具有厚度薄，形态复杂，周边强磁异常干扰严重等特点，对航磁数据计算火山岩厚度问题提出了新的挑战。

发明内容

本发明提供了一种隐伏火山岩厚度的计算方法、装置及可读存储介质，用以解决现有技术中常规的航磁数据无法对沉积盆地内部隐伏火山岩厚度进行计算的问题，为盆地油气资源勘探提供重要信息。

本发明中的一种隐伏火山岩厚度的计算方法，所述方法包括：

获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据及磁化率数据；所述磁异常数据包括：火山岩引起的磁异常的幅值及形态；

根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩的范围；

在航磁化极数据中获取由所述待测火山岩引起的磁异常区域，并将所述磁异常区域划分为若干个亚区；

基于所述亚区建立深度加权聚焦反演目标函数；

基于所述深度加权聚焦反演目标函数获得每个所述亚区的磁化率三维分布；

以所述磁化率数据作为约束条件，基于所述磁化率三维分布计算所述亚区的火山岩厚度。

优选的，获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据包括：

获取所述目标区域中不同时期的岩石；

测量所述岩石的磁化率；

根据火山岩出露区的磁异常形态以及所述岩石的磁化率正演的磁异常特征，确定已知火山岩的磁异常数据。

优选的，根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩包括：

以所述磁异常数据为依据，在航磁化极剖面图上选择火山岩磁异常区域的外部拐点以圈定所述待测火山岩的范围。

优选的，根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩包括：

根据航磁化极剖面图获取航磁化极数据；

计算所述航磁化极数据的一阶垂向导数，并根据所述一阶垂向导数的等值线获取所述待测火山岩的边界。

优选的，在航磁化极数据中获取由所述待测火山岩引起的磁异常区域包括：

通过高斯剩余场滤波法对航磁化极数据进行异常分离以获得由所述待测火山岩引起的磁异常区域。

优选的，基于所述亚区建立深度加权聚焦反演目标函数包括：

根据以下公式建立深度加权聚焦反演目标函数P(m)：

P(m)＝Φ(m)+αS(m)＝||A(m)-d||²+α||W_eW_mm||²→min

其中，Φ(m)为数据拟合泛函，S(m)为模型拟合泛函，A(m)是立方体模型单元m的磁场正演公式，d为高斯剩余场数据，α为正则化因子，W_m为深度加权算子，W_e为最小支撑泛函，m的值为立方体模型单元的磁化率。

优选的，基于所述深度加权聚焦反演目标函数获得每个所述亚区的磁化率三维分布包括：

通过共轭梯度优化算法对每个所述亚区的深度加权聚焦反演目标函数进行深度加权聚焦反演以获得所述亚区的磁化率三维分布。

优选的，以所述磁异常数据作为约束条件，基于所述磁化率三维分布计算所述亚区的火山岩厚度包括：

以磁化率平均值作为阈值在所述磁化率三维分布中获取磁性层的底面深度值与顶面深度值；

计算所述底面深度值与顶面深度值之差作为所述亚区的火山岩厚度。

本发明中的一种隐伏火山岩厚度的计算装置，所述装置包括：

第一获取单元，用于获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据及磁化率数据；所述磁异常数据包括：火山岩引起的磁异常的幅值及形态；

第二获取单元，用于根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩的范围；

第三获取单元，用于在航磁化极网格数据中获取由所述待测火山岩引起的磁异常区域，并将所述磁异常区域划分为若干个亚区；

函数建立单元，用于基于所述亚区建立深度加权聚焦反演目标函数；

第四获取单元，用于基于所述深度加权聚焦反演目标函数获得每个所述亚区的磁化率三维分布；

计算单元，用于以所述磁化率数据作为约束条件，基于所述磁化率三维分布计算所述亚区的火山岩厚度。

本发明中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一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上任意一项所述的隐伏火山岩厚度的计算方法的步骤。

本发明的隐伏火山岩厚度的计算方法，针对盆地隐伏火山岩厚度难以通过勘探地震估算的现实困难，构建了一套使用高精度航磁数据估算隐伏火山岩厚度的方法体系。通过航磁化极、垂向一阶导数等方法，能有效识别并提取火山岩磁异常区域；通过划分火山岩异常区域的亚区，能让每一个亚区反演时的剖分网格尽量小，以得到精细的火山岩厚度结构；通过深度加权聚焦反演，能让火山岩与上下沉积岩的边界更为清晰，最终便于计算亚区的火山岩厚度。

附图说明

图1是本发明实施例中的隐伏火山岩厚度的计算方法流程图；

图2是本发明实施例中的隐伏火山岩厚度的计算装置结构图；

图3为本发明实施例中火山岩磁异常区域的外部异常的外部拐点示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明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仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种隐伏火山岩厚度的计算方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤100，获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据及磁化率数据；所述磁异常数据包括：火山岩引起的磁异常的幅值及形态。具体的，对目标地区的隐伏火山岩厚度进行测算前，通过测量或者已知数据中获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据，所述磁异常数据至少能够反映出已知火山岩中引起的磁异常的幅值和形态。其中磁异常的幅值是指一个完整的磁异常的波峰值和波谷的差的绝对值，磁异常的形态在平面等值线上表现为等轴状、椭圆形，长条形、梯度带等；通过在Geosoft Oasis Grid模块显示的网格数据图中，可以识别并提取上述信息。

步骤200，根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩的范围。具体的，以所述磁异常数据为依据，通过已知的航磁化极剖面图确定所述目标区域中的待测火山岩，即圈定出待测火山岩的范围或边界，便于后续对待测火山岩的厚度进行测量。其中，待测火山岩为目标区域中需要测量的隐伏火山岩，因其厚度薄，形态复杂，周边强磁异常干扰严重，所以需要通过磁异常数据先进行划分后测量。

步骤300，在航磁化极数据中获取由所述待测火山岩引起的磁异常区域，并将所述磁异常区域划分为若干个亚区。具体的，在航磁化极数据中，将由所述待测火山岩引起的磁异常区域先行分离出来，再将分离出来的磁异常区域划分为若干亚区，以降低强磁异常干扰。由于待测火山岩一般比磁性基底和中基性侵入岩的的磁异常弱，如果直接使用整个研究区的航磁数据，强磁异常会导致火山岩引起的磁异常被拟合的程度不高，另外，整个目标区域的航磁数据同时反演，如果网格间距小，网格数量大，那么反演所需要的时间将是普通计算机工作站难以承受的。因此，根据火山岩磁异常的聚集成片原则、大小适中原则以及避开强磁异常原则，将由上述步骤得到的火山岩磁异常区域划分为若干个亚区，同时能让接下来的聚焦反演的网格尽量小。其中，所述火山岩引起的磁异常区域的边界是不规则曲线。通过划分火山岩异常区域的亚区，能让每一个亚区反演时的剖分网格尽量小，以得到精细的火山岩厚度结构。

步骤400，基于所述亚区建立深度加权聚焦反演目标函数。具体的，对于步骤300中得到的每一个火山岩引起的磁异常区域的亚区建立深度加权聚焦反演目标函数以进行聚焦反演前，线性建立所述亚区的深度加权聚焦反演目标函数，通过深度加权聚焦反演目标函数对所述亚区进行聚焦反演。

步骤500，基于所述深度加权聚焦反演目标函数获得每个所述亚区的磁化率三维分布。具体的，通过深度加权聚焦反演目标函数对所述亚区进行聚焦反演后可以获得相应亚区的磁化率三维分布，磁化率三维分布是计算亚区的火山岩厚度的基础。

步骤600，以所述磁化率数据作为约束条件，基于所述磁化率三维分布计算所述亚区的火山岩厚度。具体的，磁化率数据作为已知火山岩的磁异常数据，能够约束计算出来的火山岩厚度的范围，可以排除磁化率三维分布中明显不相关的数据，因此能够得到相对准确的亚区的火山岩厚度。

本发明实施例所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，针对盆地隐伏火山岩厚度难以通过勘探地震估算的现实困难，构建了一套使用高精度航磁数据估算隐伏火山岩厚度的方法体系。通过航磁化极、垂向一阶导数等方法，能有效识别并提取火山岩磁异常区域；通过划分火山岩异常区域的亚区，能让每一个亚区反演时的剖分网格尽量小，以得到精细的火山岩厚度结构；通过深度加权聚焦反演，能让火山岩与上下沉积岩的边界更为清晰，最终便于计算亚区的火山岩厚度。

本发明实施例所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，较佳的，获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据包括：

获取所述目标区域中不同时期的岩石。较佳的，先对该目标地区的各时代中不同的岩石进行野外露头磁化率实际测量和统计。可以对中生代、古生代和前寒武纪等不同时代的岩石进行测量获取多样化的数据，并得到相对完整的磁异常数据。

测量所述岩石的磁化率；具体的，使用国产ZH-1型磁化率仪获取岩石的磁化率。

根据火山岩出露区的磁异常形态以及所述岩石的磁化率正演的磁异常特征，确定已知火山岩的磁异常数据。其中，以火山岩的磁化率正演的磁异常特征，以及地表出露的火山岩的磁异常特征为参考，确定火山岩地层引起的磁异常的磁异常数据。

本发明实施例所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，较佳的，根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩包括：

以所述磁异常数据为依据，在航磁化极剖面图上选择火山岩磁异常区域的外部拐点以圈定所述待测火山岩的范围。具体的，以火山岩磁异常数据为依据，先将若干彼此干扰的火山岩磁异常区域的拐点标出，所谓拐点是指曲线的二阶导数为零时的实根。如图3所示，点M、N、O、P是火山岩磁异常区域A和B的拐点。其中，拐点M和P为火山岩群的磁异常区域A和B的外部拐点，而拐点N和O为火山岩群的磁异常区域A和B的内部拐点，火山岩的范围为M点和P点之间的空间。综上，火山岩的范围可根据一组火山岩群的磁异常区域的外部拐点的范围来确定。

本发明实施例所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，较佳的，根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩包括：

根据航磁化极剖面图获取航磁化极数据；具体的，航磁化极剖面图是原始已知的，航磁化极数据默认为是网格数据，是由很多航磁化极剖面图通过网格化形成的。

计算所述航磁化极数据的一阶垂向导数，并根据所述一阶垂向导数的等值线获取所述待测火山岩的边界。其中，对航磁化极数据进行一阶垂向导数计算，根据一阶垂向导数等值线图的零值线或梯度带作为火山岩边界。

本发明实施例所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，较佳的，在航磁化极数据中获取由所述待测火山岩引起的磁异常区域包括：

通过高斯剩余场滤波法对航磁化极数据进行异常分离以获得由所述待测火山岩引起的磁异常区域。其中，高斯剩余场是指对航磁化极数据进行高斯剩余滤波，将测火山岩引起的磁异常区域分离出来。具体的，在Geosoft Oasis的MAGMAP模块，选择Gaussianregional/residual filter，即采用高斯剩余场滤波方法，对航磁化极数据进行异常分离，获得主要由火山岩引起的磁异常区域。

本发明实施例所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，较佳的，基于所述亚区建立深度加权聚焦反演目标函数包括：

根据以下公式建立深度加权聚焦反演目标函数P(m)：

P(m)＝Φ(m)+αS(m)＝||A(m)-d||²+α||W_eW_mm||²→min

其中，Φ(m)为数据拟合泛函，S(m)为模型拟合泛函，A(m)是立方体模型单元m的磁场正演公式，d为高斯剩余场数据，α为正则化因子，W_m为深度加权算子，W_e为最小支撑泛函，m的值为立方体模型单元的磁化率。具体的，α用于平衡数据拟合泛函Φ(m)和模型拟合泛函S(m)，W_m能克服磁异常反演时的趋肤效应，其表达式为其中F_m为磁异常数据对地下立方体单元的偏导数矩阵；W_e的表达式为/>其中β作为一个小值有两个作用，一个是防止模型为零时分母没有意义，另一个是起到聚焦的作用。

本发明实施例所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，较佳的，基于所述深度加权聚焦反演目标函数获得每个所述亚区的磁化率三维分布包括：

通过共轭梯度优化算法对每个所述亚区的深度加权聚焦反演目标函数进行深度加权聚焦反演以获得所述亚区的磁化率三维分布。具体的，对于每一个由高斯剩余滤波获得的亚区的深度加权聚焦反演目标函数，采用共轭梯度优化算法，以步骤100得到的目标区域中主要强磁性岩石的磁化率最大值作为磁化率作为上限，零值作为下限，进行深度加权聚焦反演，获得该亚区的磁化率三维分布。通过深度加权聚焦反演，能让火山岩与上下沉积岩的边界更为清晰。

本发明实施例所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，较佳的，以所述磁异常数据作为约束条件，基于所述磁化率三维分布计算所述亚区的火山岩厚度包括：

以磁化率数据中的磁化率平均值作为阈值在所述磁化率三维分布中获取磁性层的底面深度值与顶面深度值。具体的，对亚区的磁化率三维分布进行显示，显示出磁性层的底面与顶面，并获得磁性层的底面深度值与顶面深度值。

计算所述底面深度值与顶面深度值之差作为所述亚区的火山岩厚度。

较佳的实施例中，如需获取特定时代的火山岩厚度，可用该时代地层的顶底界面作为进一步的厚度约束。

本发明实施例还提供一种隐伏火山岩厚度的计算装置，如图2所示，所述装置包括：

第一获取单元201，用于获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据及磁化率数据；所述磁异常数据包括：火山岩引起的磁异常的幅值及形态；

第二获取单元202，用于根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩的范围；

第三获取单元203，用于在航磁化极网格数据中获取由所述待测火山岩引起的磁异常区域，并将所述磁异常区域划分为若干个亚区；

函数建立单元204，用于基于所述亚区建立深度加权聚焦反演目标函数；

第四获取单元205，用于基于所述深度加权聚焦反演目标函数获得每个所述亚区的磁化率三维分布；

计算单元206，用于以所述磁化率数据作为约束条件，基于所述磁化率三维分布计算所述亚区的火山岩厚度。

本发明实施例还提供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一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上实施例中任意一项所述的隐伏火山岩厚度的计算方法的步骤。

本发明上述实施例针对盆地隐伏火山岩厚度难以通过勘探地震估算的现实困难，构建了一套使用高精度航磁数据估算隐伏火山岩厚度的方法体系。通过航磁化极、垂向一阶导数等，能有效识别并提取火山岩磁异常；通过划分火山岩异常亚区，能让每一个亚区反演时的剖分网格尽量小，以得到精细的火山岩厚度结构；通过深度加权聚焦反演，能让火山岩与上下沉积岩的边界更为清晰。

应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种隐伏火山岩厚度的计算方法，其特征在于，所述方法包括：

获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据及磁化率数据；所述磁异常数据包括：火山岩引起的磁异常的幅值及形态；

根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩的范围；

在航磁化极数据中获取由所述待测火山岩引起的磁异常区域，并将所述磁异常区域划分为若干个亚区；

基于所述亚区建立深度加权聚焦反演目标函数；

基于所述深度加权聚焦反演目标函数获得每个所述亚区的磁化率三维分布；

以所述磁化率数据作为约束条件，基于所述磁化率三维分布计算所述亚区的火山岩厚度。

2.根据权利要求1所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，其特征在于，获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据包括：

获取所述目标区域中不同时期的岩石；

测量所述岩石的磁化率；

根据火山岩出露区的磁异常形态以及所述岩石的磁化率正演的磁异常特征，确定火山岩的磁异常数据。

3.根据权利要求1所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，其特征在于，根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩包括：

以所述磁异常数据为依据，在航磁化极剖面图上选择火山岩磁异常区域的外部拐点以圈定所述待测火山岩的范围。

4.根据权利要求1所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，其特征在于，根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩包括：

根据航磁化极剖面图获取航磁化极数据；

计算所述航磁化极数据的一阶垂向导数，并根据所述一阶垂向导数的等值线获取所述待测火山岩的边界。

5.根据权利要求1所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，其特征在于，在航磁化极数据中获取由所述待测火山岩引起的磁异常区域包括：

通过高斯剩余场滤波法对航磁化极数据进行异常分离以获得由所述待测火山岩引起的磁异常区域。

6.根据权利要求1所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，其特征在于，基于所述亚区建立深度加权聚焦反演目标函数包括：

根据以下公式建立深度加权聚焦反演目标函数P(m)：

P(m)＝Φ(m)+αS(m)＝||A(m)-d||²+α||W_eW_mm||²→min

其中，Φ(m)为数据拟合泛函，S(m)为模型拟合泛函，A(m)是立方体模型单元m的磁场正演公式，d为高斯剩余场数据，α为正则化因子，W_m为深度加权算子，W_e为最小支撑泛函，m的值为立方体模型单元的磁化率。

7.根据权利要求1所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，其特征在于，基于所述深度加权聚焦反演目标函数获得每个所述亚区的磁化率三维分布包括：

通过共轭梯度优化算法对每个所述亚区的深度加权聚焦反演目标函数进行深度加权聚焦反演以获得所述亚区的磁化率三维分布。

8.根据权利要求1所述的隐伏火山岩厚度的计算方法，其特征在于，以所述磁异常数据作为约束条件，基于所述磁化率三维分布计算所述亚区的火山岩厚度包括：

以磁化率平均值作为阈值在所述磁化率三维分布中获取磁性层的底面深度值与顶面深度值；

计算所述底面深度值与顶面深度值之差作为所述亚区的火山岩厚度。

9.一种隐伏火山岩厚度的计算装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取单元，用于获取目标区域中已知火山岩的磁异常数据及磁化率数据；所述磁异常数据包括：火山岩引起的磁异常的幅值及形态；

第二获取单元，用于根据所述磁异常数据确定所述目标区域中的待测火山岩的范围；

第三获取单元，用于在航磁化极网格数据中获取由所述待测火山岩引起的磁异常区域，并将所述磁异常区域划分为若干个亚区；

函数建立单元，用于基于所述亚区建立深度加权聚焦反演目标函数；

第四获取单元，用于基于所述深度加权聚焦反演目标函数获得每个所述亚区的磁化率三维分布；

计算单元，用于以所述磁化率数据作为约束条件，基于所述磁化率三维分布计算所述亚区的火山岩厚度。

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一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现权利要求1至8任意一项所述的隐伏火山岩厚度的计算方法的步骤。