CN116594059A - 一种基于结构张量储层预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于结构张量储层预测方法，其包括：步骤一、在解释性成果数据上，进行结构梯度张量属性体计算，得到λ1、λ2、λ3三个特征值；步骤二、对所有采样点进行扫描，进行张量薄化计算，确定缝洞起始突变和原生断裂片位置；步骤三、进行结构张量属性约束地震反演，描述储层内部孔洞特征；步骤四、将区分预测储层内部洞穴轮廓的结构张量属性、缝洞起始突变和原生断裂片位置的张量薄化属性以及储层内部特征的基于结构张量的反演体有机结合在一起，进行多信息三维立体雕刻显示，厘清储层空间分布特征。本发明能够快速有效地进行区分预测孔洞缝不同类型储层，避免了以往储层预测多种属性之间搭配不够科学、针对性不强的缺陷。

Description

一种基于结构张量储层预测方法

技术领域

本发明涉及一种基于结构张量储层预测方法，属于地震勘探技术领域。

背景技术

近年来，在油气勘探开发领域，评价碳酸盐岩储层的储集性能并预测储层内部空间分布规律成为重点和难点。由于碳酸盐岩孔隙结构相较常规的砂岩储层形态，分布特征更为复杂，致使常规岩石物理经验关系可靠性降低，纵波速度这一关键弹性参数的变化规律难以掌握，影响储层速度建模精度，导致储层内部特征描述和综合预测难度增大。LS区域碳酸盐岩储集体主要分布在奥陶系一间房组-蓬莱坝组，发育受断裂控制的裂缝洞穴型储层，储集性能良好，与上覆奥陶系上统致密灰岩、灰质泥岩、泥岩等盖层组成良好的储盖组合，多口钻井在一间房-鹰山组获工业油气流，如部署在主干断裂带上的LS1井钻遇放空漏失，获得高产工业油气流。因此，奥陶系一间房-蓬莱坝组受断裂控制的裂缝洞穴型储层成为LS工区碳酸盐岩储层预测的主要类型。

针对断控缝洞体储层诸多学者进行了大量的研究，逐步形成了以AFE、Likelihood、振幅变化率、相干能量梯度、结构张量等孔洞缝不同类型储层敏感属性和预测方法，并采用常用的瞬时能量、不连续性以及AFE分别对孔洞、洞穴以及裂缝进行立体雕刻，取得了较好的效果，但是依然存在储层预测所选属性过于单一，多种属性之间搭配不够科学，与内在目标联系不够紧密等问题，需加强综合储层预测技术研究，特别是敏感属性的深入研究和科学利用，提升技术针对性和流程合理性，从而提高储层内部结构预测和描述精度，有效地指导井轨迹设计。

综上所述，储层预测技术从现有的、有限的的地震、测井、钻井资料来综合推测地下未知储层存在与否、空间形状以及含油气情况等，直接影响着圈闭描述和目标优选，但由于储层预测属性不科学、精度不高、预测结果的多样性，导致后期目标优选和井位设计达不到理想的效果。传统方法虽然精度较高，但针对断控缝洞体孔洞缝不同类型采用常规储层预测技术通常只能预测储层的综合类型或单一类型响应，而不能预测及区分出孔洞缝不同类型储层，依然存在敏感属性单一、软件之间过于复杂，属性搭配不够科学等缺陷，无法满足针对孔洞缝不同类型储层快速有效区分预测的需求，特别是在新三维和滚动勘探进程较快的区域，急需一种快速有效的方法来进行孔洞缝不同类型储层区分预测，达到精细描述圈闭、优选勘探目标的目的。

发明内容

本发明提供一种基于结构张量储层预测方法，该方法以结构梯度张量为基础，在描述储层内部轮廓的基础上，对结构梯度张量进行数学和反演转换计算，达到区分预测孔洞缝不同类型储层轮廓和内部结构特征的目的。

本发明采取的技术方案是：一种基于结构张量储层预测方法，其包括如下步骤：

步骤一、在解释性成果数据上，利用骨干剖面查看研究区整个区域地质情况和储层分布规律，并进行结构梯度张量属性体计算，得到λ1、λ2、λ3三个特征值；

步骤二、在对地震振幅数据体计算的结构梯度张量属性体的基础上，对所有采样点进行扫描，进行张量薄化计算，进一步确定缝洞起始突变和原生断裂片位置；

步骤三、以结构张量和张量薄化为约束建立低频模型，再将这个低频模型作为约束条件，进行结构张量属性约束地震反演，描述储层内部特征，描述储层内部孔洞特征；

步骤四、将区分预测储层内部洞穴轮廓的结构张量属性、缝洞起始突变和原生断裂片位置的张量薄化属性以及储层内部特征的基于结构张量的反演体有机结合在一起，进行多信息三维立体雕刻显示，厘清储层空间分布特征，为圈闭描述和勘探目标优选提供指导。

进一步的，所述步骤一具体的步骤包括：

(1)梯度计算：在解释性成果数据上进行梯度计算，计算三维地震数据体每一点能量的梯度矢量；

(2)构建结构张量：采用高斯窗对每一个成分进行平滑，用平均值表征一定区域内的纹理特征，并压制由于噪音引起的结构张量的突变；

(3)计算结果特征值和特征向量：选取平滑后平均结构张量属性体重点区域计算窗口进行测试对比分析，选择合适的计算窗口；利用优选后的参数对整个平均结构张量属性体进行不同向量计算，得到λ1、λ2、λ3三个特征值和特征向量。

更进一步的，选择结构梯度张量特征值λ2进行地质目标储层预测，确定其轮廓特征。

更进一步的，所述步骤(2)具体计算为先计算方差再计算平均张量：

将三维地震图像的方差E定义为：

E＝Σw(x,y,z)×[l(x+Δx,y+Δy,z+Δz)-l(x,y,x)]²

式中l(x,y,z)为三维地震振幅函数，x,y,z分别为三维地震体素的线、道位置及双程旅行时间；w(x,y,z)为高斯窗函数；

给定一微小位移，将函数E按Taylor序列展开，计算整理得到结构张量T₁，将求取梯度结构张量与高斯核函数的卷积，得到区域平均梯度结构张量T₂：

式中T₁为结构张量，T₂为平均结构张量，g_x、g_y、g_z分别为沿x,y,z方向的方向导数；*为卷积运算符；G为高斯核函数。

进一步的，对所有采样点进行扫描，计算每个采样点沿着构造层的走向和倾角，在一定步长范围内统计所有的张量属性值，对每一个采样点只保留最大的张量属性值，非最大张量值则设置为0。

更进一步的，具体计算步骤如下：

(1)对解释性成果数据进行相干计算，通过相干计算地震体的倾角和方位角；

(2)计算地震体的结构梯度张量；

(3)在构造倾角、方位角的约束下进行张量薄化的计算。

更进一步的，计算后的新数据体为记录了缝洞最可能发育的位置及这个位置处的缝洞发育的张量值，该数据体就是张量薄化属性体；然后针对张量薄化属性体进行储层预测，进一步确定缝洞起始突变和原生断裂片位置，描述储层内部裂缝特征。

本发明的有益效果是：本方法充分利用OPN-GS软件和结构梯度张量敏感属性，深挖结构梯度张量的优势，并对其进行数学和反演转换计算，能够快速有效地进行区分预测孔洞缝不同类型储层，避免了以往储层预测多种属性之间搭配不够科学、针对性不强的缺陷，且操作软件单一，推广性强，具有非常重要的意义。该方法的完善和推广能够有效地进行断控缝洞体储层预测，指导后期开发和井位设计，具有非常重要的意义，前景广阔。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明的基于结构张量储层预测方法的流程图；

图2是结构张量不同计算窗口对比分析；

图3是结构张量计算三个特征值；

图4是原始剖面+结构张量+张量薄化叠合图；

图5是常规反演剖面与结构张量约束反演剖面对比；

图6是结构张量约束多信息三维立体雕刻图；

图7是YS区结构张量约束多信息三维立体雕刻图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

图1所示，一种基于结构张量储层预测方法，其包括如下步骤：

步骤1、在解释性成果数据上，利用骨干剖面查看研究区整个区域地质情况和储层分布规律，并进行结构梯度张量属性体计算，得到λ1、λ2、λ3三个特征值，优选结构梯度张量特征值组合进行地质目标储层预测，确定储层内部洞穴轮廓。

(1)在解释性成果数据上进行梯度计算，得到三维地震数据体每一点能量的梯度矢量(方向导数)。

(2)求取平均梯度结构张量，构建结构张量T，采用高斯窗对每一个成分进行平滑，用平均值表征一定区域内的纹理特征，并压制由于噪音引起的结构张量的突变。

具体计算为：首先在第一步方向导数基础上求取方差E：

E＝Σw(x,y,z)×[l(x+Δx,y+Δy,z+Δz)-l(x,y,x)]²

式中l(x,y,z)为三维地震振幅函数，x,y,z分别为三维地震体素的线、道位置及双程旅行时间；w(x,y,z)为高斯窗函数。给定一微小位移，将属性函数I按Taylor序列展开，计算整理得到结构张量T1，将求取梯度结构张量与高斯核函数的卷积，得到区域平均梯度结构张量T2：

式中T1为结构张量，T2为平均结构张量，gx、gy、gz分别为沿x,y,z方向的方向导数；*为卷积运算符；G为高斯核函数，求取平均梯度结构张量的意义在于以下两方面：

a、用平均梯度结构张量表征一定区域内的纹理特征；

b、用于压制由于噪声引起的结构张量的突变。

(3)计算结果特征值和特征向量：选取平滑后平均结构张量属性体重点区域进行3-3-3、5-5-7、7-7-9、11-11-11等各种计算窗口进行测试对比分析，优选合适的计算窗口(图2)；利用优选后的参数对整个平均结构张量属性体进行不同向量计算，得到λ1、λ2、λ3三个特征值和特征向量，优选能够精细描述储层内部洞穴轮廓的最佳特征值(图3)。

步骤2、在对地震振幅数据体计算的结构梯度张量属性体的基础上，对所有采样点进行扫描，进行张量薄化计算，进一步确定缝洞起始突变和原生断裂片位置。

(1)对所有采样点进行扫描，计算每个采样点沿着构造层的走向和倾角，在一定步长范围内统计所有的张量属性值，对每一个采样点只保留最大的张量属性值，非最大张量值则设置为0。具体计算步骤如下：

a、对解释性成果数据进行相干计算，通过相干计算地震体的倾角和方位角；

b、计算地震体的结构梯度张量；

c、在构造倾角、方位角的约束下进行张量薄化的计算。

计算后的新数据体这就相当于记录了缝洞最可能发育的位置及这个位置处的缝洞发育的张量值，这个新的数据体就是张量薄化属性体，在缝洞发育的位置，张量薄化体属性比张量属性更加细化(图4)。

(2)针对张量薄化属性体进行储层预测，进一步确定缝洞起始突变和原生断裂片位置，描述储层内部裂缝特征

步骤3、以结构张量和张量薄化为约束建立低频模型，再将这个低频模型作为约束条件，进行结构张量属性约束地震反演，描述储层内部特征，描述储层内部孔洞特征(图5)。

步骤4、将区分预测储层内部洞穴轮廓的结构张量属性、缝洞起始突变和原生断裂片位置的张量薄化属性以及储层内部特征的基于结构张量的反演体有机结合在一起，进行多信息三维立体雕刻显示，厘清储层空间分布特征，为圈闭描述和勘探目标优选提供指导(图6)。

如图7，为了验证本专利的基于结构张量储层预测新方法的应用效果，对YS研究区以往单一属性与现今结构张量、张量约束波阻抗反演、张量薄化多属性融合立体雕刻进行对比分析，从中可以看出结构张量准确地刻画了洞穴的轮廓特征，张量约束反演精细地反映了孔洞内部特征，张量薄化展示了裂缝的分布特征，融合属性描述的孔洞缝不同类型储层内部结构特征相对以往单一属性更加精细和突出，储层内部连通性更加明确，结合雕刻体量化计算结果，落实了断裂、缝洞储集体有利发育区，优选了有利储层发育区带和勘探目标，有效地指导井轨迹设计。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种基于结构张量储层预测方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、在解释性成果数据上，利用骨干剖面查看研究区整个区域地质情况和储层分布规律，并进行结构梯度张量属性体计算，得到λ1、λ2、λ3三个特征值；

步骤二、在对地震振幅数据体计算的结构梯度张量属性体的基础上，对所有采样点进行扫描，进行张量薄化计算，进一步确定缝洞起始突变和原生断裂片位置；

步骤三、以结构张量和张量薄化为约束建立低频模型，再将这个低频模型作为约束条件，进行结构张量属性约束地震反演，描述储层内部孔洞特征；

步骤四、将区分预测储层内部洞穴轮廓的结构张量属性、缝洞起始突变和原生断裂片位置的张量薄化属性以及储层内部特征的基于结构张量的反演体有机结合在一起，进行多信息三维立体雕刻显示，厘清储层空间分布特征，为圈闭描述和勘探目标优选提供指导。

2.根据权利要求1所述的一种基于结构张量储层预测方法，其特征在于，所述步骤一具体的步骤包括：

(1)梯度计算：在解释性成果数据上进行梯度计算，计算三维地震数据体每一点能量的梯度矢量；

(2)构建结构张量：采用高斯窗对每一个成分进行平滑，用平均值表征一定区域内的纹理特征，并压制由于噪音引起的结构张量的突变；

(3)计算结果特征值和特征向量：选取平滑后平均结构张量属性体重点区域计算窗口进行测试对比分析，选择合适的计算窗口；利用优选后的参数对整个平均结构张量属性体进行不同向量计算，得到λ1、λ2、λ3三个特征值和特征向量。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于结构张量储层预测方法，其特征在于，选择结构梯度张量特征值λ2进行地质目标储层预测，确定其轮廓特征。

4.根据权利要求2所述的一种基于结构张量储层预测方法，其特征在于，所述步骤(2)具体计算为先计算方差再计算平均张量：

将三维地震图像的方差E定义为：

E＝Σw(x,y,z)×[l(x+Δx,y+Δy,z+Δz)-l(x,y,x)]²

式中l(x,y,z)为三维地震振幅函数，x,y,z分别为三维地震体素的线、道位置及双程旅行时间；w(x,y,z)为高斯窗函数；

给定一微小位移，将函数E按Taylor序列展开，计算整理得到结构张量T₁，将求取梯度结构张量与高斯核函数的卷积，得到区域平均梯度结构张量T₂：

式中T₁为结构张量，T₂为平均结构张量，g_x、g_y、g_z分别为沿x,y,z方向的方向导数；*为卷积运算符；G为高斯核函数。

5.根据权利要求1所述的一种基于结构张量储层预测方法，其特征在于，所述步骤二中，对所有采样点进行扫描，计算每个采样点沿着构造层的走向和倾角，在一定步长范围内统计所有的张量属性值，对每一个采样点只保留最大的张量属性值，非最大张量值则设置为0。

6.根据权利要求5所述的一种基于结构张量储层预测方法，其特征在于，具体计算步骤如下：

(1)对解释性成果数据进行相干计算，通过相干计算地震体的倾角和方位角；

(2)计算地震体的结构梯度张量；

(3)在构造倾角、方位角的约束下进行张量薄化的计算。

7.根据权利要求6所述的一种基于结构张量储层预测方法，其特征在于，计算后的新数据体为记录了缝洞最可能发育的位置及这个位置处的缝洞发育的张量值，该数据体就是张量薄化属性体；然后针对张量薄化属性体进行储层预测，进一步确定缝洞起始突变和原生断裂片位置，描述储层内部裂缝特征。