CN117874985A - 油气有利疏导部位的确定方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油气有利疏导部位的确定方法和装置，方法包括：获取石油地震勘探所得到的地震数据；根据所述地震数据计算目的层段以下地震数据体的第三代相干属性EIG；在相干数据切片上计算信息维DIM；在所述地震数据上采用Lyapunov指数计算混沌函数CHOI；根据所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI获取断裂带内部结构指数FIS；基于所述内部结构指数FIS来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。本申请与传统的SGR等方法相比，本申请不需要统计大量的地质参数，而是直接以地震资料进行疏导部位的确定，实现过程更为直观快速，是对地震资料的直接利用及深度挖掘过程。
Description
技术领域
本发明涉及油气田勘探开发技术领域、涉及压缩空气储能地下储能室选址地质工程技术领域，其涉及一种油气有利疏导部位的确定方法和装置。
背景技术
目前石油公司在很多探区开展石油勘探开发生产，有些探区的油藏类型主要是断块油气藏。本领域研究关注断层的封闭性和对油气的疏导作用，传统的评价方法是基于众多的地质参数统计，例如经典的断层泥岩比率(Shale Gouge Ratio，SGR)、断距、泥质含量，泥岩涂抹参数等，因受制于资料而步骤繁杂；对石油勘探而言，地震资料是大量采集并使用的大数据，包含丰富的断层带内部反射的信息，但目前在断层的封闭性和对油气的疏导作用研究方面，地震资料的使用基本仅限于时间time属性，信息挖掘远远不够，目前没有实现用地震资料直接识别断层带内部结构，判别其对油气成藏的作用，对地下储气库和新型的压缩空气地下储能室选址和运行的影响，限制了利用基于大数据的智能物探手段解决“断层对油气藏作用”、对地下储气库和新型的地下洞穴储能室评价的发展。综上来看，亟需一种可以克服上述缺陷，能够直接利用地震资料评价断层带给油气勘探和地下地质工程建设影响的技术方案。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种油气有利疏导部位的确定方法和装置，以解决上述提及的至少一个问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下方案：
根据本发明的第一方面，本发明实施例提供了一种油气有利疏导部位的确定方法，所述方法包括：获取石油地震勘探所得到的地震数据；根据所述地震数据计算目的层段以下地震数据体的第三代相干属性EIG；在相干数据切片上计算信息维DIM；在所述地震数据上采用Lyapunov指数计算混沌函数CHOI；根据所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI获取断裂带内部结构指数FIS；基于所述内部结构指数FIS来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
优选的，本实施例上述步骤中基于所述内部结构指数FIS来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位包括：将所述内部结构指数FIS与FIS阈值相比较，来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
优选的，本实施例上述步骤中可以通过统计区域上已发现的油藏主控断层断裂带的数据来确定FIS阈值。
优选的，本实施例上述步骤中将所述内部结构指数FIS与FIS阈值相比较，来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位包括：计算内部结构指数FIS与FIS阈值的差值，所述差值越大，断层油气运移疏导能力越强，将所述差值大于预设阈值的部位确定为有利疏导部位。
优选的，本实施例上述步骤中根据所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI获取断裂带内部结构指数FIS包括：将所述通过第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI作为内部结构指数FIS公式的输入参数，获取到断裂带内部结构指数FIS，所述内部结构指数FIS公式如下：
根据本发明的第二方面，本发明实施例还提供了一种油气有利疏导部位的确定装置，所述装置包括：地震数据获取单元，用于获取石油地震勘探所得到的地震数据；相干属性计算单元，用于根据所述地震数据计算目的层段以下地震数据体的第三代相干属性EIG；信息维计算单元，用于在相干数据切片上计算信息维DIM；混沌函数计算单元，用于在所述地震数据上采用Lyapunov指数计算混沌函数CHOI；结构指数获取单元，用于根据所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI获取断裂带内部结构指数FIS；有利部位确定单元，用于基于所述内部结构指数FIS来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
优选的，本实施例中上述有利部位确定单元具体用于：将所述内部结构指数FIS与FIS阈值相比较，来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
优选的，本实施例的装置还包括：FIS阈值确定单元，用于通过统计区域上已发现的油藏主控断层断裂带的数据来确定FIS阈值。
优选的，本实施例中上述有利部位确定单元进一步具体用于：计算内部结构指数FIS与FIS阈值的差值，所述差值越大，断层油气运移疏导能力越强，将所述差值大于预设阈值的部位确定为有利疏导部位。
根据本发明的第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
根据本发明的第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明所提出的油气有利疏导部位的确定方法和装置，考虑了断裂带内部结构和其地震反射特征的因素，引入分形理论中信息维DIM参数描述断层带有序内部结构，借鉴混沌系统研究方法表征断层带在地震上的杂乱无序反射特征，并提出了与断裂带内部结构和地震反射特征紧密相关联的指数FIS，从而可以反映断裂带内部较为客观的特征，达到定量评价断层运移疏导油气能力、确定有利部位的目的。与传统的SGR等方法相比，本申请不需要统计大量的地质参数，而是直接以地震资料进行疏导部位的确定，实现过程更为直观快速，是对地震资料的直接利用及深度挖掘过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请实施例提供的一种油气有利疏导部位的确定方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种油气有利疏导部位的确定装置的结构示意图；
图3是某盆地过断裂带内部的地震剖面图；
图4是与图3对应的断裂带内部结构指数FIS分布平面图；
图5是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示为本申请实施例提供的一种油气有利疏导部位的确定方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：
步骤S101：获取石油地震勘探所得到的地震数据。
本申请在确定油气有利疏导部位的时候，并不需要统计大量的地址参数，而是仅用到待预测断层裂带所在区域的地震数据。
步骤S102：根据所述地震数据计算目的层段以下地震数据体的第三代相干属性EIG。
第三代相干属性EIG，定义为在相干时窗范围内估算目标地震道及其相邻多道的协方差矩阵的最大特征值与所有特征值之和之比。其计算过程中需要进行倾角扫描，用扫描后的相干时窗内的地震数据构建协方差矩阵，通过计算协方差矩阵的特征值来估算相干值，最后求取最大特征值与所有特征值之和的比值，即EIG特征值。表达式是：
其中C3，第三代相干值，也即EIG；
λmax，最大特征值；
λi，时窗内任意地震道特征值。
步骤S103：在相干数据切片上计算信息维DIM。
分形理论是研究非线性系统的科学，其中信息维DIM是描述非线性系统的一个参数，其可以通过盒子(box)法求取得到。
信息维数不仅考虑覆盖所需求的个数，而且考虑分形集的元素在覆盖中出现的概率，因此更能客观的反映分形体的分形特征。
基于相干切片上计算的具有线性结构特征的EIG数据，将其视为大型断裂构造和其伴生的低序级小尺度断裂在二维平面上的分布，其具体分析方法是将研究区用边长为r的正方形分割为N(r)份，若分形集的元素出现在第i个单元的概率为Pi(r)，则根据信息论，这时的总信息量为：
若变化r,则有I(r)＝I0-D1lnr，从而信息维为:
其中Pi(r)为断裂落入第i个边长(长度)为r盒子内的概率，也称为断裂强度。令ni为第i个尺度为r的盒子内的断裂条数，N(r)为盒子总数，则这一概率为：
在实际计算中，变换盒子边长r值，如果I(r)与lnr之间存在线性关系：
I(r)＝-D1ln r+I0 (5)
则可由直线的斜率求出信息维数D1。
上述中的D1，也就是本步骤中的信息维DIM。
步骤S104：在所述地震数据上采用Lyapunov指数计算混沌函数CHOI。
在本实施例中，将动力学中混沌函数CHOI应用在对断裂带内部的无序地震信号的表征，是对断层内部无法成像的破碎带的定量描述。本申请使用的混沌函数CHOI是采用Lyapunov指数来计算的。
Lyapunov指数是衡量系统动力学特性的一个重要定量指标，它表征了系统在相对空间中相邻轨道间收敛或发散的平均指数率。一个正的Lyapunov指数意味着在系统相空间中，无论初始两条轨线的间距多么小，其差别都会随着时间的演化而成指数率的增加以致达到无法预测，这就是混沌现象。具体的，Lyapunov指数用Jocobian方法实现的，其适用于时间序列噪声大，切空间中小向量接近线性的演变，因此符合石油地震数据中断层带的杂乱特征。
步骤S105：根据所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI获取断裂带内部结构指数FIS。
在本实施例中，由上述三种参数所得到的内部结构指数FIS可以将断裂带内部结构和地震反射特征紧密相关联，因此可以反应断裂带内部较为客观的特征，从而可以为确定油气有利疏导部位提供依据。
优选的，可以将所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI作为内部结构指数FIS公式的输入参数，获取到断裂带内部结构指数FIS，该内部结构指数FIS公式(6)如下：
步骤S106：基于所述内部结构指数FIS来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
优选的，本步骤可以将内部结构指数FIS与FIS阈值相比较，来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。这里的FIS阈值是通过统计区域上已发现的油藏主控断层断裂带的数据来确定的，即根据已有数据形成一比较模板，如果本次计算出的内部结构指数FIS比FIS阈值大，则该断层开启油气运移疏导的可能性越高，反之则可能性越小。
因此，优选的，本步骤可以计算内部结构指数FIS与FIS阈值的差值，若得到的差值越大，则该断层油气运移疏导能力越强，同时可以将差值大于预设阈值的部位确定为有利疏导部位。
本发明所提出的油气有利疏导部位的确定方法，考虑了断裂带内部结构和其地震反射特征的因素，引入分形理论中信息维DIM参数描述断层带有序内部结构，借鉴混沌系统研究方法表征断层带在地震上的杂乱无序反射特征，并提出了与断裂带内部结构和地震反射特征紧密相关联的指数FIS，从而可以反映断裂带内部较为客观的特征，达到定量评价断层运移疏导油气能力、确定有利部位的目的。与传统的SGR等方法相比，本申请不需要统计大量的地质参数，而是直接以地震资料进行疏导部位的确定，实现过程更为直观快速，是对地震资料的直接利用及深度挖掘过程。本申请实现了断层带内部非均质的定量评价，适用于断层油气圈闭的有效性评价、也适用于地下储气室、压缩空气储能类地下储能室(地下洞穴、浅层圈闭、废弃油气藏)的地质选址和安全运行的地质工程评价。
如图2所示为本申请实施例提供的一种油气有利疏导部位的确定装置的结构示意图，该装置包括：地震数据获取单元210、相干属性计算单元220、信息维计算单元230、混沌函数计算单元240、结构指数获取单元250和有利部位确定单元260，其中地震数据获取单元210分别和相干属性计算单元220、信息维计算单元230及混沌函数计算单元240相连，结构指数获取单元250分别和相干属性计算单元220、信息维计算单元230、混沌函数计算单元240及有利部位确定单元260相连。
地震数据获取单元210用于获取石油地震勘探所得到的地震数据。
相干属性计算单元220用于根据所述地震数据计算目的层段以下地震数据体的第三代相干属性EIG。
信息维计算单元230用于在相干数据切片上计算信息维DIM。
混沌函数计算单元240用于在所述地震数据上采用Lyapunov指数计算混沌函数CHOI。
结构指数获取单元250用于根据所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI获取断裂带内部结构指数FIS。
优选的，可以将所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI作为内部结构指数FIS公式的输入参数，获取到断裂带内部结构指数FIS，该内部结构指数FIS公式可以参见上述公式(1)。
有利部位确定单元260用于基于所述内部结构指数FIS来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
优选的，上述有利部位确定单元260具体可以用于：将所述内部结构指数FIS与FIS阈值相比较，来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
优选的，本申请的装置还可以包括：FIS阈值确定单元，其用于通过统计区域上已发现的油藏主控断层断裂带的数据来确定FIS阈值。
优选的，上述有利部位确定单元260可以进一步具体用于：计算内部结构指数FIS与FIS阈值的差值，所述差值越大，断层油气运移疏导能力越强，将所述差值大于预设阈值的部位确定为有利疏导部位。
上述各单元的详细描述可以参见前述方法实施例中对应的描述，在此不再继续赘述。
本发明所提出的油气有利疏导部位的确定装置，考虑了断裂带内部结构和其地震反射特征的因素，引入分形理论中信息维DIM参数描述断层带有序内部结构，借鉴混沌系统研究方法表征断层带在地震上的杂乱无序反射特征，并提出了与断裂带内部结构和地震反射特征紧密相关联的指数FIS，从而可以反映断裂带内部较为客观的特征，达到定量评价断层运移疏导油气能力、确定有利部位的目的。与传统的SGR等方法相比，本申请不需要统计大量的地质参数，而是直接以地震资料进行疏导部位的确定，实现过程更为直观快速，是对地震资料的直接利用及深度挖掘过程。
下面以某盆地的断层为例来对上述方法和装置进行进一步的描述：
如图3所示为某盆地过断裂带内部的地震剖面图，图4为与图3对应的断裂带内部结构指数FIS分布平面图。
由图4可以明显看出FIS指数与断裂的位置紧密关联，而且在同一条断裂带内部是有明显的变化的，这种变化不仅是反映了其内部结构差异性，还反映出其对油气在垂向上的疏导能力及有利部位。具体的，FIS高值区是利于油气运移疏导的部位；FIS低值区是封闭性更好的阻碍油气垂向运移的部位。结合本区油气层和油气井的分布情况，统计认为FIS指数越大，越利于油气的运移疏导，反之亦然，说明本发明的应用效果符合地质规律，具有可靠性。以国内海拉尔盆地某工区为例，图3代表了过断层内部的地震剖面，其剖面位置见图4中曲线ABCD所示，明显的看出在断层面的BC段位置，插值后的层位跳动幅度大，出现无序的馄饨特征，是无规律紊乱的，反映出在断层附近地震数据是无序的馄饨特征，远离断层面的位置，如AB段和CD段，层位和地震反射特征均有完整的可追踪的结构反射特征，这说明FIS指数在分辨断层带内部反射特征上是客观的、稳定的。
图5是本发明实施例提供的电子设备的示意图。图5所示的电子设备为通用数据处理装置，其包括通用的计算机硬件结构，其至少包括处理器801和存储器802。处理器801和存储器802通过总线803连接。存储器802适于存储处理器801可执行的一条或多条指令或程序。该一条或多条指令或程序被处理器801执行以实现上述油气有利疏导部位的确定方法中的步骤。
上述处理器801可以是独立的微处理器，也可以是一个或者多个微处理器集合。由此，处理器801通过执行存储器802所存储的命令，从而执行如上所述的本发明实施例的方法流程实现对于数据的处理和对于其他装置的控制。总线803将上述多个组件连接在一起，同时将上述组件连接到显示控制器804和显示装置以及输入/输出(I/O)装置805。输入/输出(I/O)装置805可以是鼠标、键盘、调制解调器、网络接口、触控输入装置、体感输入装置、打印机以及本领域公知的其他装置。典型地，输入/输出(I/O)装置805通过输入/输出(I/O)控制器806与系统相连。
其中，存储器802可以存储软件组件，例如操作系统、通信模块、交互模块以及应用程序。以上所述的每个模块和应用程序都对应于完成一个或多个功能和在发明实施例中描述的方法的一组可执行程序指令。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现上述油气有利疏导部位的确定方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述油气有利疏导部位的确定方法的步骤。
综上所述，本发明所提出的油气有利疏导部位的确定方法和装置，考虑了断裂带内部结构和其地震反射特征的因素，引入分形理论中信息维DIM参数描述断层带有序内部结构，借鉴混沌系统研究方法表征断层带在地震上的杂乱无序反射特征，并提出了与断裂带内部结构和地震反射特征紧密相关联的指数FIS，从而可以反映断裂带内部较为客观的特征，达到定量评价断层运移疏导油气能力、确定有利部位的目的。与传统的SGR等方法相比，本申请不需要统计大量的地质参数，而是直接以地震资料进行疏导部位的确定，实现过程更为直观快速，是对地震资料的直接利用及深度挖掘过程。
以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种油气有利疏导部位的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取石油地震勘探所得到的地震数据；
根据所述地震数据计算目的层段以下地震数据体的第三代相干属性EIG；
在相干数据切片上计算信息维DIM；
在所述地震数据上采用Lyapunov指数计算混沌函数CHOI；
根据所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI获取断裂带内部结构指数FIS；
基于所述内部结构指数FIS来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
2.如权利要求1所述的油气有利疏导部位的确定方法，其特征在于，所述基于所述内部结构指数FIS来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位包括：
将所述内部结构指数FIS与FIS阈值相比较，来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
3.如权利要求2所述的油气有利疏导部位的确定方法，其特征在于，通过统计研究区域上已发现的油藏主控断层断裂带的数据来确定FIS阈值。
4.如权利要求2所述的油气有利疏导部位的确定方法，其特征在于，将所述内部结构指数FIS与FIS阈值相比较，来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位包括：
计算内部结构指数FIS与FIS阈值的差值，所述差值越大，断层油气运移疏导能力越强，将所述差值大于预设阈值的部位确定为有利疏导部位。
5.如权利要求1所述的油气有利疏导部位的确定方法，其特征在于，所述根据所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI获取断裂带内部结构指数FIS包括：
将所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI作为内部结构指数FIS公式的输入参数，获取到断裂带内部结构指数FIS，所述内部结构指数FIS公式如下：
6.一种油气有利疏导部位的确定装置，其特征在于，所述装置包括：
地震数据获取单元，用于获取石油地震勘探所得到的地震数据；
相干属性计算单元，用于根据所述地震数据计算目的层段以下地震数据体的第三代相干属性EIG；
信息维计算单元，用于在相干数据切片上计算信息维DIM；
混沌函数计算单元，用于在所述地震数据上采用Lyapunov指数计算混沌函数CHOI；
结构指数获取单元，用于根据所述第三代相干属性EIG、所述信息维DIM和所述混沌函数CHOI获取断裂带内部结构指数FIS；
有利部位确定单元，用于基于所述内部结构指数FIS来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
7.如权利要求6所述的油气有利疏导部位的确定装置，其特征在于，所述有利部位确定单元具体用于：将所述内部结构指数FIS与FIS阈值相比较，来定量评价断层油气运移疏导能力并确定有利疏导部位。
8.如权利要求7所述的油气有利疏导部位的确定装置，其特征在于，所述装置还包括：
FIS阈值确定单元，用于通过统计区域上已发现的油藏主控断层断裂带的数据来确定FIS阈值。
9.如权利要求7所述的油气有利疏导部位的确定装置，其特征在于，所述有利部位确定单元进一步具体用于：计算内部结构指数FIS与FIS阈值的差值，所述差值越大，断层油气运移疏导能力越强，将所述差值大于预设阈值的部位确定为有利疏导部位。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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