專利名稱：一種利用佐普立茲阻抗進行儲層預測的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明專利涉及地震反演領域，用于利用地震勘探資料進行儲層預測，具體涉及一種利用佐普立茲(Zc^ppritZ)阻抗進行儲層預測的方法。
背景技術(shù)：
英國的BP公司的I^atrick Connolly在1999年把波阻抗反演技術(shù)和AVO技術(shù)結(jié)合在一起率先提出了彈性阻抗EI (Elastic Impedance)反演概念(Connolly，1999)， 從而把地震反演技術(shù)帶入到了一個新的領域。但是隨著彈性阻抗的深入的研究和逐漸應用，人們發(fā)現(xiàn)EI本身存在者諸多缺點和不足(Whitcombe&CormollyJOOl ；馬勁風，2003 ； Jinfeng Ma, 2003, 2004 ；Santosand Tygel，2004)。在 Patrick Connolly 的彈性阻抗理論基礎中，假設整個地震剖面上縱、橫波速度比為常數(shù)，假設地震波入射角為常數(shù)。這種假設造成彈性阻抗反演公式誤差大，因此限制了 EI的應用及反演結(jié)果的精度。對此， 不同學者對于I^atrick Connolly的彈性阻抗進行了諸多改進，而相繼提出了 Extended elastic impedance (Whitcombe 禾口 Connolly, 2001)、Generalizedelastic impedance (馬 5 )Μ 2003 Jinfeng Ma, 2003, 2004) > Ray-pathelastic impedance (Jinfeng Ma and Igor Morozov，2004)、ReflectionImpedance (Santos and Tygel，2004)。同時轉(zhuǎn)換波彈性阻抗的反演也隨著多分量地震技術(shù)的普及和轉(zhuǎn)換波解釋的需要而逐漸開展起來(Gonzalez etal.，2000)，其中挪威 NTNU (Norwegian University of Science andTechnology)的 Martin Landro i^Hj T Shear-wave elastic impedance 白勺才既$ (Duffaut et al, 2000), || 各向異性介質(zhì)中的Elastic impedance (JorgeL. Martins, 2006)從理論和適用范圍等不同的方面對彈性阻抗進行了不斷的修正和改進。但是這些技術(shù)改進，仍然基于Aki與Richards (1980)對于^^ppritz方程的簡化。Aki與Richards的近似公式假定兩層介質(zhì)分界面上下巖性差異不大，即縱、橫波速度、 密度差異不大。這僅適合第二類含油、含氣砂巖的特例。這對于碳酸鹽巖、火山巖儲層、煤層等上下層巖性差異大的儲層，及第一、三類含氣砂巖，基于Aki和Richards的公式彈性阻抗反演不能得到合理的結(jié)果。對于第一、三類含油氣砂巖，公式的誤差較大。Aki與Richards 的近似公式隨入射角增大，誤差增大。馬勁風與加拿大Univ. of Saskatchewan大學地球科學系教授IgorMorozov 一起提出了 Zc^ppritz彈性阻抗的概念和正、反演方法(Jinfengma&Igor Morozov, 2005, 2006)。這一方法克服了 Aki與Richards近似公式基礎上彈性阻抗概念的問題。佐普立茲彈性阻抗的提出主要基于下列文章1.Jinfeng Ma and Igor B. Morozov. 2007, The exact elastic impedance for P-SV wave,77th AnnualInternational Meeting，SEG，Expanded Abstracts，AV0，288—292， San Antonio，Texas, USA2. Jinfeng Ma and Igor B. Morozov,2006, A fluid detection study from Zoeppritz Elastic Impedance，76thAnnual International Meeting，SEG, ExpandedAbstracts，284-288，New Orleans，Louisiana，USA3. Jinfeng Ma and Igor B. Morozov，2006，Attributes of Zoeppritz Elastic Impedance，2006 CanadianSociety of Exploration Geophysicists CSEG/CSPG/CWLS Joint Convention, AVO, Calgary, Canada4.Jinfeng Ma and Igor B. Morozov,2005, The Exact Elastic Impedance as a Ray-path and Angle ofIncidence Function，75th Annual International Meeting，SEG， Expanded Abstracts，269 272. Houston，Texas, USA5. Jinfeng Ma and Igor B. Morozov,2005, The Exact Elastic Impedance，2005 Canadian Society ofExploration Geophysicists National Convention, AV0, Calgary, Canada

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種利用佐普立茲(Zc^ppritz)彈性阻抗進行儲層預測的方法。其改進之處是將基于^^ppritz方程簡化關系的Aki與Richards近似公式基礎上的I^atrick Connolly (1999)提出的彈性阻抗、廣義彈性阻抗(馬勁風，2003 Jinfeng Ma，2003，2004)、射線彈性阻抗中(JinfengMa and Igor Morozov，2004)，反射阻抗(Santos and Tygel，2004)、弱各向異性介質(zhì)中的彈性阻抗(Jorge L. Martins，2006)，以及橫波彈性阻抗(Duffaut and Martin Landro，2000)，P-to_S彈性阻抗(Gonzalez et al·，2000)等， 改進成為直接采用精確公式，即^^ppritz方程來構(gòu)建彈性阻抗。以便解決Aki與Richards 近似公式帶來的諸多彈性阻抗誤差。具體如下一種基于佐普立茲(Zc^ppritz)阻抗進行儲層預測的方法，包括以下步驟將佐普立茲彈性阻抗與其它類型的彈性阻抗對比采用選擇初始佐普立茲 (Zoeppritz)彈性阻抗為其它需要對比的波阻抗、彈性阻抗的初值，選擇為1或任意常數(shù)；其中佐普立茲反射系數(shù)的精確公式表示為 ΖΕΙ(αΙ+ι, β1+ι, , P) — ZEIia1, β,, Pl, P)
Λ!/ 1
_ 61 R'{θ) ZEI(aI+l, βι+ι, A+1, P) + ZEIial, β,, Pl, P)其反演公式為
^! + Rpi(O)ΖΕΙ(αη ,βη,ρη,ρη) = ZEI(a0 ,β0,ρ0,ρ0)[[ -~——
幼 1 - Kp,r Ψ)(2)ΖΕΙ即為佐普立茲( 印pritz)彈性阻抗；公式中α、β、P分別為縱波速度、橫波速度、巖層密度；i為巖層序號；P為波傳播的射線參數(shù)；α ^，β ^，P ^，Ptl分別為初始巖層的縱波速度、橫波速度、巖層密度和波傳播的射線參數(shù)；α η，β η，P η，ρη分別為第η個巖層的縱波速度、橫波速度、巖層密度和波傳播的射線參數(shù)；θ為波傳播的入射角度；Rp, J θ ) 為第i個巖層的波傳播的射線參數(shù)為P的佐普立茲反射系數(shù)；N為大于等于1的整數(shù)；在實際井資料計算佐普立茲( 印pritz)彈性阻抗時，計算沿射線或共角度的佐普立茲(heppritz)彈性阻抗；對井資料進行精細解釋與方波化，以便消除利用井資料和公式( 計算佐普立茲(heppritz)彈性阻抗的累積誤差；利用低通濾波器獲得佐普立茲(Zoeppritz)彈性阻抗的低頻分量和高頻部分；低頻部分作為初始模型進行迭代反演，或累加到反演出來的高頻成分中；高頻部分用于約束地震資料反演時的高頻成分；利用精確反射系數(shù)計算人工合成地震記錄、標定層位；對于地震資料，采用小角度范圍或者射線范圍內(nèi)疊加的方式，提高地震資料的信噪比。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明借助波阻抗與Connolly彈性阻抗同樣的思路，就是將反射系數(shù)寫成遞推公式的形式。但是，將反射系數(shù)用精確的平面波條件下^eppritz方程代替，而波阻抗或彈性阻抗則表示成為新的佐普立茲( 印pritz)彈性阻抗。這樣以佐普立茲( 印pritz)彈性阻抗計算反射系數(shù)時，就是精確的反射系數(shù)，而非Aki和Richards近似公式的近似反射系數(shù)。從精確的反射系數(shù)按照遞推公式獲得的彈性阻抗，即為佐普立茲(Zc^ppritz)彈性阻抗。本發(fā)明克服了基于Aki和Richards近似公式的彈性阻抗中的諸多假設，提高了彈性阻抗正、反演的精度。也解釋清楚了地震反演中低頻分量與高頻之間的匹配關系。


圖1是第二類含氣(油、水)砂巖由彈性阻抗觀I、EI計算的反射系數(shù)正演模型圖。圖2是第二類含水與含氣砂巖波阻抗(Al)、彈性阻抗EI與h^pritz彈性阻抗 ZEI對于氣、水識別的比較圖。圖3采用ZEI識別流體的交會圖。圖4是基于表1的射線理論的含油砂巖正演CMP道集圖。圖5是對圖4動校正后加入10%噪聲的CMP角度道集圖。圖6是對圖4動校正后加入20%噪聲的CMP角度道集圖。圖7是對圖5進行EI (虛線)反演與ZEI (實線)模型的對比圖。圖8是對圖6進行EI (虛線)反演與觀1(實線)模型的對比圖。圖9是EI (虛線)反演與ZEI (實線)模型的低頻分量為0-5HZ的圖。圖10是對圖6進行ZEI (虛線)反演和精確的ZEI (實線)模型的對比圖。圖11是基于巖石物理理論的含油、氣、水層狀模型圖。圖12是基于模型圖11的反射率法人工合成CMP地震記錄與動校正后CMP道集圖。圖13是對圖12抽取角度和射線道集圖。圖14是含水砂巖的^^ppritz彈性阻抗(ZEI)和其反演結(jié)果圖。圖15是含氣與含油砂巖的h^pritz彈性阻抗(ZEI)反演結(jié)果圖。圖16是含氣砂巖的^^ppritz彈性阻抗(ZEI)與EI反演結(jié)果圖。圖17是陜西高家堡煤田二維地震資料^^ppritz彈性阻抗(ZEI)反演結(jié)果圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細描述。本發(fā)明借助波阻抗與Connolly彈性阻抗同樣的思路，就是將反射系數(shù)寫成遞推公式的形式。但是，將反射系數(shù)用精確的平面波條件下heppritz方程代替，這樣以佐普立茲( 印pritz)彈性阻抗計算反射系數(shù)時，就是精確的反射系數(shù)，而非Aki和Richards近似公式的近似反射系數(shù)。從精確的反射系數(shù)按照遞推公式獲得的彈性阻抗，即為佐普立茲 (Zoeppritz)彈性阻抗(Jinfeng Ma&Igor Morozov，2005，2006，2007)。
其中反射系數(shù)的精確公式(Zc^ppritz方程)可以表示為 R φ) = ΖΕΙ(αΙ+ι, β1+ι, Α+1, P) - ZEIja1, β,, Α, P) ΖΕΙ(αΙ+ι, β1+ι, , P) + ZEIia1, βι, Ρι, P)
其反演公式為
權(quán)利要求
1. 一種基于佐普立茲(Zc^ppritz)阻抗進行儲層預測的方法，其特征在于，包括以下步驟1)將佐普立茲彈性阻抗與其它類型的彈性阻抗對比采用選擇初始佐普立茲 (Zoeppritz)彈性阻抗為其它需要對比的波阻抗、彈性阻抗的初值，選擇為1或任意常數(shù)；其中佐普立茲反射系數(shù)的精確公式表示為 R (沒)=ΖΕΙ(α1+ι, β1+ι, / +1, P) - ZEIjal, βι, px, P) ' ZEI(a1+1, βι+ι, p1+1, P) + ZEIial, βι ,P1, P、(1)其反演公式為ΖΕΙ(αη,βη,ρη,ρη) = ΖΕΙ(α0,β0,ρ0,ρ0)[[-~——幼 1 - Kp,r Ψ)(2)ZEI即為佐普立茲(Zc^ppritz)彈性阻抗；公式中α、β、P分別為縱波速度、橫波速度、巖層密度；i為巖層序號；P為波傳播的射線參數(shù)；α ^，β ^，P ^，P(l分別為初始巖層的縱波速度、橫波速度、巖層密度和波傳播的射線參數(shù)；α η，β n，Pn, ρη分別為第η個巖層的縱波速度、橫波速度、巖層密度和波傳播的射線參數(shù)；θ為波傳播的入射角度；Rp>i( θ )為第i 個巖層的波傳播的射線參數(shù)為P的佐普立茲反射系數(shù)；N為大于等于1的整數(shù)；在實際井資料計算佐普立茲(Zc^ppritz)彈性阻抗時，計算沿射線或共角度的佐普立茲(Zc^ppritz)彈性阻抗；2)對井資料進行精細解釋與方波化，以便消除利用井資料和公式(2)計算佐普立茲 (Zoeppritz)彈性阻抗的累積誤差；3)利用低通濾波器獲得佐普立茲(heppritz)彈性阻抗的低頻分量和高頻部分；低頻部分作為初始模型進行迭代反演，或累加到反演出來的高頻成分中；高頻部分用于約束地震資料反演時的高頻成分；4)利用精確反射系數(shù)計算人工合成地震記錄、標定層位；5)對于地震資料，采用小角度范圍或者射線范圍內(nèi)疊加的方式，提高地震資料的信噪比。
全文摘要
一種基于佐普立茲(Zoeppritz)阻抗進行儲層預測的方法，將佐普立茲佐普立茲與其它類型的彈性阻抗對比，佐普立茲反射系數(shù)的精確公式，計算沿射線或共角度的佐普立茲(Zoeppritz)彈性阻抗；對井資料進行精細解釋與方波化，以便消除利用井資料和計算佐普立茲(Zoeppritz)彈性阻抗的累積誤差；利用精確反射系數(shù)計算人工合成地震記錄、標定層位；對于地震資料，采用小角度范圍或者射線范圍內(nèi)疊加的方式，提高地震資料的信噪比。本發(fā)明克服了基于Aki和Richards近似公式的彈性阻抗中的諸多假設，提高了彈性阻抗正、反演的精度。也解釋清楚了地震反演中低頻分量與高頻之間的匹配關系。
文檔編號G01V1/28GK102495424SQ20111032092
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者馬勁風 申請人:西北大學