基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法
【专利摘要】本发明提供一种基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，包括：输入叠前深度偏移地震数据体；输入测井数据及解释层位；建立速度模型，提取深度域子波；制作深度域合成记录，进行层位标定；构建合理的构造框架地质模型；以地质模型为基础，建立基于地质模型的深度偏差约束体；采用快速阈值收敛迭代算法，实现基于地质信息映射的基追踪地层结构反演。该基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法可以由深度域的地震数据得到可以直观表征地质体纵横向变化的数据体，克服了测井曲线时深转换过程中由于重采样造成的高频信息丢失，有效地保证了地震反演的高分辨率特征，并最终实现了利用深度域资料直接预测储层岩性、物性及含油气性的目标。
【专利说明】
基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法
技术领域
[0001] 本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种基于地质信息映射的深度域地 层结构反演方法。
【背景技术】
[0002] 时间域地震参数反演起始代于年代未，至年代广为流行。早期主要是普通的逆归 法（如VEL0G、SEISLOG等)和稀疏脉冲法(如MED、AR、MLD、BED等），该技术特点是直接从地震 资料反演，测井资料主要用于标定，反演结果的分辨率直接受地震资料频带宽度的限制，80 年代未至90年代初，出现了一种以地震、测井、地质相结合，基于褶积模型和地质模型，采用 线性和广义线性反演的一种称之为"模型反演方法"（如HGS的BCI，俄罗斯的PARM、CGG的 PR0V頂等），该技术特点，测井资料不仅用于标定，而且加入到反演过程中，反演结果分辨率 受地震分辨率和测井分辨率综合影响。地震勘探中常规的时间域反演需要将叠前深度偏移 资料及测井资料转换到时间域进行，转换过程中不但增加了工作量，同时损失了测井资料 中的高频信息，造成了地震深度偏移剖面的优势无法发挥，而且降低了反演结果的分辨率。
[0003] 国内较早引进的软件有DELOG、SEI SLOG、SUM、PARM、BCI、R0V頂、Strata等。近年来 引进有IsIS、Jason、Strata Vista、Vanguard等软件。国内研制的有S0ML、CCFY、cRIS、RICH 等软件。目前，这些软件的反演方法存在的问题可归纳为4个方面①反演结果纵、横向分辨 率低，多解性严重;②多井处理难于闭合;③横向外推精度不高;④逆断层处理困难。
[0004] 随着叠前深度地震偏移技术的发展，地震资料的处理也逐渐地从时间域走向深度 域，人们开始将时间域反演方法运用到深度域地震数据处理，采用的方法有广义线性反演 算法、非线性全局寻优算法、神经网络算法、模拟退火算法等。虽然目前在深度域方面的研 究还比较少，一些专门的软件也未得以开发，但近几年来国内许多学者在深度域地震数据 处理方面也开始做了一定的研究。2000年张雪建等提出了深度域合成地震记录的制作方法 研究、2001年林金逞等提出了应用深度域高分辨率地震反演识别低渗透薄互层储层研究、 2002柴春艳等提出了深感应测井深度域反演算法及应用、2003年姚振兴等提出了用于深度 域地震剖面衰减与频散补偿的反滤波方法，这些研究表明深度域地震数据处理在逐渐受到 人们的关注。
[0005] Schultz等人详细地分析了基于算子的解释方法所面临的局限和困难，并提出基 于统计原理和神经网络技术的模式识别方法，直接利用反射地震记录识别岩性或储层。他 们称这种方法为"数据驱动"的解释方法。"数据驱动"这一概念，强调的是数据的主动性和 重要性，摆脱了传统基于算子方法中数据主要是被动地用来验证人们在许多假设条件下导 出算子的正确性，让数据在反演中占主导地位，使数据中蕴含的丰富信息被提取出来，以克 服基于算子的反演方法面临的困难，并适用深度域反演问题，取得了一定的效果。
[0006] 但是以上研究未解决反演过程中深度域到时间域的转换和时深转换出现的深度 不匹配等问题。而我们期望直接使用深度域反演结果进行定量分析，就要求必须解决地震 记录能与深度域反演相匹配的问题，为此我们发明了一种新的基于地质信息映射的深度域 地层结构反演方法，解决了以上技术问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种实现由深度域地震资料向地质资料的转化，实现利用深 度域资料直接预测储层岩性、物性及含油气性的目标的基于地质信息映射的深度域地层结 构反演方法。
[0008] 本发明的目的可通过如下技术措施来实现:基于地质信息映射的深度域地层结构 反演方法，该基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法包括:步骤1，输入叠前深度偏 移地震数据体;步骤2，输入测井数据及解释层位;步骤3，建立速度模型，提取深度域子波； 步骤4，制作深度域合成记录，进行层位标定;步骤5，构建合理的构造框架地质模型;步骤6， 以地质模型为基础，建立基于地质模型的深度偏差约束体;步骤7,采用快速阈值收敛迭代 算法，实现基于地质信息映射的基追踪地层结构反演。
[0009] 本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
[0010] 在步骤1中，输入的叠前深度偏移地震数据体为标准segy格式文件。
[0011] 在步骤2中，输入的解释层位数据的数据格式为横坐标、纵坐标和时间值。
[0012] 在步骤3中，通过对研究区深度域测井数据及地震数据分析，选取合适的速度及重 采样间隔参数，建立速度模型，提取深度域子波。
[0013] 在步骤4中，在保证层间旅行时不变的情况下，对速度和深度进行变换，以提取深 度域地震子波的介质速度为标准速度，把其它各层的速度都调整到这个标准速度上来，层 间厚度也做相应的调整，然后制作相应的深度域合成记录。
[0014] 在步骤5中，基于深度域合成记录进行精确的层位标定，确保解释层位合理准确， 构建的构造框架地质模型合理。
[0015] 在步骤6中，以地质模型为基础，把井点处各层系统计得到的井震深度误差应用克 里金等空间相控插值方法将统计误差进行空间插值，并通过设置井点控制、井点影响范围/ 半径，利用地质统计学三维生成模式/方法进而推广到整个三维数据体，建立基于地质模型 的深度偏差约束体。
[0016] 在步骤7中，在深度偏差约束体的控制下，通过快速阈值收敛迭代算法，实现基于 地质信息映射的基追踪地层结构反演。
[0017] 本发明中的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，可以为地质研究人员 提供一套有效的深度域地震资料反演的方法。该方法是通过提取深度域子波并制作深度域 合成记录进行层位标定，在深度域地震资料精细解释基础上，构建合理的构造框架地质模 型，建立基于地质信息映射的深度偏差约束体，采用快速阈值收敛迭代算法，实现基于地质 信息映射的基追踪地层结构反演。基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法最终实现 由深度域地震资料向地质资料的转化，实现了利用深度域资料直接预测储层岩性、物性及 含油气性的目标。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法的一具体实施例的 流程图。
【具体实施方式】
[0019] 为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施 例，并配合附图所示，作详细说明如下。
[0020] 如图1所示，图1为本发明的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法的流程 图。
[0021] 在步骤101，输入叠前深度偏移地震数据体。在一实施例中，输入的叠前深度偏移 地震数据体为标准segy格式文件。程进入到步骤102。
[0022] 在步骤102,输入测井数据及解释层位。输入的解释层位数据的数据格式为横坐 标、纵坐标和时间值。流程进入步骤10 3。
[0023] 在步骤103,通过对研究区深度域测井数据及地震数据分析，选取合适的速度及重 采样间隔参数，建立速度模型，提取深度域子波。
[0024] 在时间域，双程时间正弦衰减子波的离散式可以表式为：
[0026]式中：^为时间域子波，Ao为初始振幅值，△ t为时间梯度，匕和匕分别表示子波的 起始主频、频率衰减值;α为时间域衰减指数;N为子波点数。
[0027]同理，我们可以推导出深度域正弦衰减子波的离散表达式为：
[0029]式中：>为深度域子波，Ah为深度梯度，kjPkn分别表示子波的起始主波数、波数 衰减值;β为空间域衰减指数，为一致起见，取β △!! = €[△ t。由于时间域记录的是双程时间， 而深度域记录的是单程深度，因此f_k转换关系式应写成
[0031]其中：f为子波波长，k为子波的起始主波数或波数衰减值，v是波通过介质的层速 度。所以式(2)也可以写成
[0033] 其中：匕和匕分别表示子波的起始主波长、波长衰减值。
[0034] 因此，只要时间域及深度域采样间隔关系满足
[0035] Δ t = 2 Δ h/v (5)
[0036] 单从数学运算方面来讲，给定时间域子波频率后，时间域子波与深度域子波在数 值上相等，即
[0037] χω( i Δ t) =γω( i Δ h) (6)
[0038] 提取子波时与时间域中对反射系数作深时转换不同，在深度域中并不改变测井得 到的反射系数，而是对时间域的子波利用声波时差值来进行时一深转换，转换成深度域的 子波。流程进入104。
[0039] 在步骤104,制作深度域合成记录，进行层位标定。需在保证层间旅行时不变的情 况下，对速度和深度进行变换，以提取深度域地震子波的介质速度为标准速度，把其他各层 的速度都调整到这个标准速度上来，层间厚度也做相应的调整，然后制作相应的深度域合 成记录。
[0040] 时间域由声波测井数据制作一维合成地震记录时，由声波时差得到的反射系数序 列原本就是深度的函数，为了和时间域的地震记录对比，才把这个深度域函数转换为时间 域函数，然后再与子波褶积，得到时间域合成地震记录。深度域合成记录制作时，由于平均 速度的影响，不同深度采样数是不相等的。因此应首先研究在时间域与空间域相互转换的 过程中的采样间隔影响，采样是时间与深度之间保真转换的重要参数。在褶积过程中，时间 域的采样间隔实际上是确定的，但深度域采样间隔是变化的，这种变化能更准确地反映深 层反射波的变化。
[0041] 深度域中的速度、深度参数不符合线性时不变的条件，制作深度域合成记录需在 保证层间旅行时不变的情况下，对速度和深度进行变换，以提取深度域地震子波的介质速 度为标准速度，把其他各层的速度都调整到这个标准速度上来，层间厚度也做相应的调整。 另外，为提高合成地震记录的精度，对深度差异较大的不同层位，采用不同的速度值来将子 波转换成深度域的子波，分别制作合成地震记录。
[0042] 设有N个反射面的模型，各层的速度、厚度是(Vi，di)，…，（vn+1，dN+i)，对应的反射系
数序列是r(hi) 其中i = l，2,3，···，N。第m层中的深度域子波定义为s(h)，Km彡 ，. N+1，以^为标准对深度进行变换，使变换后各层的速度都等于^，厚度以cU表示，称伪厚度。
[0043] 深度变换后的反射系数序列值不变，只是对应的深度坐标值改变
[0044] r' (h7 i) =r(h) (7)
[0045] 为伪深度;r'表示伪反射系数序列。变换后深度域中各界面的 ， 深度是"伪深度"，而"伪速度"都一样，保证了深度域各层中子波形态一致，满足"线性时不 变"的条件。在"伪深度"域中可直接用褶积的方法计算，得到"伪深度"域中的地震记录，即
[0046] x，（h，）=s(h，）*r，（h，） (8)
[0047] 其中：X表示地震记录;可以利用前面的时、深、速度关系，将"伪深度"域中的褶积 结果反变换回真实的深度域中，BP
[0048] (//') (9)
[0049] 得到深度域中的地震记录。
[0050] 实际地震资料处理中，速度、深度模型往往来自测井资料，深度采样间隔是常数cU =d，应对深度变换后的"伪深度"模型以常数采样间隔重采样。深度域中的子波也以d '重采 样。在真速度、"伪深度"模型中计算反射系数序列rWd。褶积结果反变换到真实深度域 后再按原来的不大于d的常数采样间隔重采样，得到深度域的地震记录。流程进入到步骤 105〇
[0051]在步骤105，依据层位标定结果，在深度域地震资料精细解释基础上，构建合理的 构造框架地质模型。基于深度域合成记录进行精确的层位标定，确保解释层位合理准确，构 建的构造框架地质模型合理。流程进入到步骤106。
[0052]在步骤106,以地质模型为基础，把井点处各层系统计得到的井震深度误差应用克 里金等空间相控插值方法将统计误差进行空间插值，并通过设置井点控制、井点影响范围/ 半径等，利用地质统计学等三维生成模式/方法进而推广到整个三维数据体，建立基于地质 模型的深度偏差约束体。流程进入到步骤107。
[0053]在步骤107,采用快速阈值收敛迭代算法，实现基于地质信息映射的基追踪地层结 构反演。
[0054]在深度偏差约束体的控制下，通过快速阈值收敛迭代算法，实现基于地质信息映 射的基追踪地层结构反演。该方法不依靠褶积模型，避开了深度域子波提取的问题，有效的 解决了深度域中子波随深度变化的问题。反演结果从叠前深度偏移数据直接得到，避免了 深度到时间的多次转换，提高了反演精度。深度域地震反演剖面分辨薄层的能力将得到明 显的改善，砂层厚度也不再需要利用速度进行时深转换，能够与测井曲线直接进行对比。流 程结束。
[0055]本发明中的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，通过提取深度域子波 并制作深度域合成记录进行层位标定，在深度域地震资料精细解释基础上，构建合理的构 造框架地质模型，建立基于地质信息映射的深度偏差约束体，采用快速阈值收敛迭代算法， 实现基于地质信息映射的基追踪地层结构反演，一方面可以充分利用已钻井资料、地质信 息及深度域地震信息，另一方面建立完备的基信号数据字典，通过基信号匹配追踪来建立 地质信息与深度域地震信号之间的关系，从而反演得到一个深度域的地质信息体，即得到 可以直接刻画地质体纵横向产状、厚度等变化特征的空间地质信息体，实现了利用深度域 资料直接预测储层岩性、物性及含油气性的目标。
【主权项】
1. 基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，其特征在于，该基于地质信息映射 的深度域地层结构反演方法包括： 步骤1，输入叠前深度偏移地震数据体； 步骤2，输入测井数据及解释层位； 步骤3，建立速度模型，提取深度域子波； 步骤4，制作深度域合成记录，进行层位标定； 步骤5，构建合理的构造框架地质模型； 步骤6，以地质模型为基础，建立基于地质模型的深度偏差约束体； 步骤7,采用快速阈值收敛迭代算法，实现基于地质信息映射的基追踪地层结构反演。2. 根据权利要求1所述的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，其特征在于， 在步骤1中，输入的叠前深度偏移地震数据体为标准segy格式文件。3. 根据权利要求1所述的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，其特征在于， 在步骤2中，输入的解释层位数据的数据格式为横坐标、纵坐标和时间值。4. 根据权利要求1所述的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，其特征在于， 在步骤3中，通过对研究区深度域测井数据及地震数据分析，选取合适的速度及重采样间隔 参数，建立速度模型，提取深度域子波。5. 根据权利要求1所述的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，其特征在于， 在步骤4中，在保证层间旅行时不变的情况下，对速度和深度进行变换，以提取深度域地震 子波的介质速度为标准速度，把其它各层的速度都调整到这个标准速度上来，层间厚度也 做相应的调整，然后制作相应的深度域合成记录。6. 根据权利要求1所述的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，其特征在于， 在步骤5中，基于深度域合成记录进行精确的层位标定，确保解释层位合理准确，构建的构 造框架地质模型合理。7. 根据权利要求1所述的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，其特征在于， 在步骤6中，以地质模型为基础，把井点处各层系统计得到的井震深度误差应用克里金等空 间相控插值方法将统计误差进行空间插值，并通过设置井点控制、井点影响范围/半径，利 用地质统计学三维生成模式/方法进而推广到整个三维数据体，建立基于地质模型的深度 偏差约束体。8. 根据权利要求1所述的基于地质信息映射的深度域地层结构反演方法，其特征在于， 在步骤7中，在深度偏差约束体的控制下，通过快速阈值收敛迭代算法，实现基于地质信息 映射的基追踪地层结构反演。
【文档编号】G01V1/28GK106094019SQ201610223974
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月12日 公开号201610223974.5, CN 106094019 A, CN 106094019A, CN 201610223974, CN-A-106094019, CN106094019 A, CN106094019A, CN201610223974, CN201610223974.5
【发明人】郑文召, 罗红梅, 刘书会, 穆星, 王长江, 刘昌毅, 屈冰, 管晓燕, 王庆华, 李敏, 董立生, 贾玉茹, 张娟, 颜世翠, 张志敬, 周伟
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院