本發(fā)明涉及一種基于正振幅求和屬性的煤巖厚度預(yù)測(cè)方法及裝置，屬于地震地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

煤本身不僅是一種重要的化石能源，在油氣地質(zhì)中，煤系地層也是重要的烴源巖和區(qū)域蓋層，與油氣的生成和演化也具有一定的聯(lián)系，對(duì)化石能源的勘探開(kāi)發(fā)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要的意義。

煤巖形成于廣泛的湖沼沉積環(huán)境，分布一般較為穩(wěn)定。煤巖發(fā)育的相帶，沉積環(huán)境一般較為穩(wěn)定，砂體不發(fā)育。通過(guò)分析煤巖發(fā)育特征，對(duì)該時(shí)期的沉積、儲(chǔ)層以及物源方向的研究都具有一定的幫助，進(jìn)一步可以評(píng)價(jià)煤系地層的資源潛力，為油氣勘探開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。此外，地震資料采集中，煤巖與頂?shù)捉缑娲嬖谳^大的波阻抗差異，甚至可以達(dá)到0.3以上，往往能夠形成強(qiáng)的反射界面，同時(shí)也影響了能量的下傳，深層地震反射信息的采集，還容易產(chǎn)生長(zhǎng)程多次波、短程多次波等多種多次波類型，使得原始地震資料的信噪比降低，影響目的層的解釋。

因此，開(kāi)展煤巖厚度的預(yù)測(cè)就具備了較大的現(xiàn)實(shí)意義。通常對(duì)測(cè)井曲線的分析，可以統(tǒng)計(jì)獲取單點(diǎn)處主要煤巖發(fā)育層段所有單層煤巖厚度之和，對(duì)于勘探初期來(lái)說(shuō)，探井少，預(yù)測(cè)結(jié)果太粗放,可信度較低。相比來(lái)說(shuō)，二維地震資料成本較低，通常全區(qū)覆蓋，測(cè)網(wǎng)密度也較高(多數(shù)地區(qū)可達(dá)到8×8km，局部甚至可以達(dá)到1×1km)，可以充分發(fā)揮地震資料控制面積大，橫向分辨率高的特點(diǎn)。但是，煤巖厚度差異性一般較大,可以從不足1m到100m以上，相應(yīng)的在地震剖面上也會(huì)存在不同的反射特征，因此,利用地震資料預(yù)測(cè)煤巖厚度,不同的方法也就會(huì)有其適用性和局限性。

一方面，對(duì)于大于二分之一個(gè)波長(zhǎng)的厚煤層來(lái)說(shuō)，在地震剖面上煤層的頂?shù)椎卣痦憫?yīng)可以區(qū)分開(kāi)來(lái)，通過(guò)標(biāo)定和單煤層頂?shù)捉缑娴淖粉檶?duì)比，獲得煤層頂?shù)捉缑娴膯纬虝r(shí)差，再乘以煤層的聲波速度，就可以獲得煤層厚度；對(duì)于多套煤層發(fā)育的區(qū)塊，該方法解釋工作量較大，且單套厚煤層中夾矸的存在與否，往往地震反射特征相似，不容易區(qū)分，也降低了煤層預(yù)測(cè)的精度。

另一方面，通過(guò)地震反演來(lái)預(yù)測(cè)煤巖厚度也是常見(jiàn)的方法，但該方法對(duì)于二維地震工區(qū)而言，僅有少部分測(cè)線可以利用測(cè)井曲線控制來(lái)進(jìn)行約束稀疏脈沖等地震反演，大部分測(cè)線利用速度譜和無(wú)井約束的方法來(lái)反演，不僅精度不高，且制作低頻模型中對(duì)反演人員的技術(shù)水平要求較高。

上述常見(jiàn)煤巖厚度預(yù)測(cè)的方式，工作量較大，不論是資料解釋還是地震反演對(duì)物探人員的技術(shù)水平依賴較大，且預(yù)測(cè)精度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于正振幅求和屬性的煤巖厚度預(yù)測(cè)方法及裝置，以解決目前煤巖厚度預(yù)測(cè)精度低、工作量大的問(wèn)題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題提供了一種基于正振幅求和屬性的煤巖厚度預(yù)測(cè)方法，該預(yù)測(cè)方法包括以下步驟：

1)對(duì)全區(qū)煤巖發(fā)育層段的頂?shù)捉缑孢M(jìn)行精細(xì)追蹤對(duì)比和構(gòu)造解釋，并對(duì)不同時(shí)期的二維地震剖面進(jìn)行振幅歸一化處理；

2)從歸一化處理后的地震資料中提取正振幅求和屬性；

3)建立井點(diǎn)處正振幅求和屬性與煤層厚度的關(guān)系，并根據(jù)所建立的關(guān)系計(jì)算煤巖厚度。

所述的步驟2)正振幅求和屬性的提取是在煤巖發(fā)育層段選取的時(shí)窗范圍內(nèi)進(jìn)行的，所選取時(shí)窗范圍能將煤巖發(fā)育層段的頂?shù)讖?qiáng)反射包含在內(nèi)。

所述步驟3)是通過(guò)線性回歸分析的方式建立正振幅求和屬性與煤層厚度的關(guān)系，所建立的正振幅求和屬性與煤層厚度關(guān)系為：

y＝a+bx

其中y為正振幅求和屬性，x為煤層厚度，a、b為回歸系數(shù)。

所述的回歸系數(shù)a、b是通過(guò)最小二乘法估計(jì)得到。

所述步驟3)建立的線性回歸方程需經(jīng)過(guò)顯著性檢驗(yàn)，并在顯著性檢驗(yàn)滿足設(shè)定條件時(shí)將其用于煤巖厚度的預(yù)測(cè)。

本發(fā)明還提供了一種基于正振幅求和屬性的煤巖厚度預(yù)測(cè)裝置，該預(yù)測(cè)方裝置包括：

用于對(duì)全區(qū)煤巖發(fā)育層段的頂?shù)捉缑孢M(jìn)行精細(xì)追蹤對(duì)比和構(gòu)造解釋，并對(duì)不同時(shí)期的二維地震剖面進(jìn)行振幅歸一化處理的模塊；

用于從歸一化處理后的地震資料中提取正振幅求和屬性的模塊；

用于建立井點(diǎn)處正振幅求和屬性與煤層厚度的關(guān)系，并根據(jù)所建立的關(guān)系計(jì)算煤巖厚度的模塊。

所述正振幅求和屬性的提取是在煤巖發(fā)育層段選取的時(shí)窗范圍內(nèi)進(jìn)行的，所選取時(shí)窗范圍能將煤巖發(fā)育層段的頂?shù)讖?qiáng)反射包含在內(nèi)。

正振幅求和屬性與煤層厚度的關(guān)系是通過(guò)線性回歸分析的方式建立，所建立的正振幅求和屬性與煤層厚度關(guān)系為：

y＝a+bx

其中y為正振幅求和屬性，x為煤層厚度，a、b為回歸系數(shù)。

所述的回歸系數(shù)a、b是通過(guò)最小二乘法估計(jì)得到。

線性回歸方程需經(jīng)過(guò)顯著性檢驗(yàn)，并在顯著性檢驗(yàn)滿足設(shè)定條件時(shí)將其用于煤巖厚度的預(yù)測(cè)。

本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明結(jié)合測(cè)井資料連續(xù)性好、縱向分辨率高的特點(diǎn)和地震資料控制面積大、橫向分辨率廣的特點(diǎn)，在地震資料處理和主要含煤層段精細(xì)解釋的基礎(chǔ)上，選擇合適的時(shí)窗提取正振幅求和屬性，并建立井點(diǎn)處正振幅求和屬性與煤巖厚度的關(guān)系，利用線性擬合函數(shù)，實(shí)現(xiàn)地震屬性與煤巖厚度的轉(zhuǎn)換，最終完成煤巖分布的預(yù)測(cè)。該方法適用于煤巖發(fā)育、分布廣、薄煤層為主，且僅有少量鉆孔和全區(qū)二維地震基本覆蓋，勘探程度相對(duì)較低的地區(qū)。該方法克服了傳統(tǒng)適用于厚煤層的地震響應(yīng)頂?shù)捉缑孀粉櫧忉?，容易將夾矸包含在內(nèi)的缺點(diǎn)，更加快捷，精度獲得了提高；也避免了地震反演中建立低頻地質(zhì)模型，特別是無(wú)井控制的低頻地質(zhì)模型時(shí)人為因素的影響。該方法充分發(fā)掘了地震資料中所包含的各種地質(zhì)信息，使得煤巖厚度預(yù)測(cè)結(jié)果更加符合客觀地質(zhì)規(guī)律，更加合理、可信。且操作簡(jiǎn)單快捷，可靠性高，具有良好的推廣使用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是正振幅求和屬性提取的原理示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組層間提取正振幅求和屬性圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組層間提取均方根振幅屬性圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組層間提取最大振幅屬性圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組層間提取平均強(qiáng)度屬性圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組層間提取瞬時(shí)頻率屬性圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組層間提取瞬時(shí)相位屬性圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組正振幅求和屬性與煤層厚度交會(huì)圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組均方根振幅屬性與煤層厚度交會(huì)圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組最大振幅屬性與煤層厚度交會(huì)圖；

圖11是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組平均強(qiáng)度屬性與煤層厚度交會(huì)圖；

圖12是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組瞬時(shí)頻率屬性與煤層厚度交會(huì)圖；

圖13是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組瞬時(shí)相位屬性與煤層厚度交會(huì)圖；

圖14是本發(fā)明實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組正振幅求和屬性預(yù)測(cè)煤層厚度圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。

1.對(duì)全區(qū)煤巖主要發(fā)育層段頂?shù)捉缑孢M(jìn)行精細(xì)追蹤對(duì)比和構(gòu)造解釋。

本實(shí)施例是在聲波以及VSP合成地震記錄標(biāo)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行煤層主要發(fā)育層段頂?shù)捉缑嫒珔^(qū)的精細(xì)追蹤對(duì)比和解釋。一般來(lái)說(shuō)地震界面和地質(zhì)界面不是嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的，地震界面往往考慮全區(qū)分布穩(wěn)定、波組特征明顯的同相軸，相應(yīng)的主要煤巖發(fā)育層段頂?shù)捉缑孀钊菀仔纬蓮?qiáng)反射，且常作為全區(qū)的標(biāo)志層，容易進(jìn)行追蹤對(duì)比和解釋。

2、對(duì)區(qū)內(nèi)不同時(shí)間、不同批次采集、處理的新老二維地震資料進(jìn)行振幅歸一化處理。

儲(chǔ)層預(yù)測(cè)需要利用不同時(shí)間、不同批次的地震數(shù)據(jù)，但是這些地震數(shù)據(jù)振幅可能不一致，差異能達(dá)到幾百，甚至上千萬(wàn)，在如geoframe或landmark等地震綜合解釋平臺(tái)中顯示會(huì)有問(wèn)題，經(jīng)常是一個(gè)顏色，原因是由于地震振幅值范圍太大，而color map即色標(biāo)的顏色有限，它不能表征所有的振幅值，所以為了使這些地震數(shù)據(jù)都能夠正常顯示和定性觀察，且能夠定量的對(duì)比分析，在使用前本發(fā)明需要對(duì)全區(qū)所有地震數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。

為了在對(duì)地震屬性參數(shù)進(jìn)行模式識(shí)別時(shí)，來(lái)自不同數(shù)據(jù)體的同一地震屬性參數(shù)具有相同的變化范圍，在應(yīng)用中有等量貢獻(xiàn)，首先對(duì)所有新、老二維地震資料進(jìn)行歸一化振幅處理，其數(shù)學(xué)模型是：

$y_j\left(i\right)=\frac{A\left(x_j\right(i)-B)}{x_{\max j}}$

其中x_j(i)為歸一化前第j種i道地震屬性參數(shù)值；y_j(i)為歸一化后第j種i道地震屬性參數(shù)值；x_maxj為第j種地震屬性參數(shù)的最大值；B、A為幅度控制參數(shù)。

3.在步驟1和2的基礎(chǔ)上，對(duì)煤巖發(fā)育層段選取合適的時(shí)窗范圍，將煤巖頂?shù)讖?qiáng)反射包含在時(shí)窗范圍內(nèi)，并對(duì)其進(jìn)行正振幅求和屬性的提取。

按照SEG年會(huì)規(guī)定，野外記錄統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為負(fù)極性，通過(guò)巖石地球物理正演，在負(fù)極性剖面上，單套煤層底界面對(duì)應(yīng)強(qiáng)反射波峰，頂界面對(duì)應(yīng)波谷；多套煤層與單套煤層具有相似的響應(yīng)特征；一般來(lái)說(shuō)，隨著煤層厚度和巖性結(jié)構(gòu)的變化，地震剖面上同相軸的個(gè)數(shù)和能量、頻率等屬性的強(qiáng)弱也會(huì)存在差異。

正振幅求和屬性的提取,顧名思義，是對(duì)每一道在分析時(shí)窗里的正振幅值相加，如圖1所示，公式如下:

$SumofPos.Amplitudes=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Ai$

其中，Ai、Bi，i從1到n，分別為時(shí)窗范圍內(nèi)采樣點(diǎn)處的正、負(fù)振幅值。

本實(shí)施例沿目的層的頂?shù)捉缑骈_(kāi)時(shí)窗，并上沿或下沿一定的時(shí)間，將煤巖頂?shù)捉缑娴牡卣鸱瓷渫噍S包括進(jìn)來(lái)，對(duì)該時(shí)窗提取全區(qū)的正振幅求和屬性，結(jié)果如圖2所示。

不同屬性之間有時(shí)存在一定的關(guān)聯(lián)性，實(shí)際操作中可根據(jù)不同的解釋需求、地質(zhì)體的特點(diǎn)以及可視化效果，選擇使用不同的地震屬性，可獲得更直觀和更高分辨率的地質(zhì)解釋成果。因此，圖3-圖7對(duì)相同的時(shí)窗提取了均方根振幅、最大振幅、平均反射強(qiáng)度等另外三種振幅類屬性，以及瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位，與正振幅求和屬性預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、分析，為了優(yōu)選出更符合實(shí)際地質(zhì)情況的參數(shù)。

4、利用線性擬合的方式，建立井孔處的正振幅求和屬性與煤層厚度的函數(shù)關(guān)系。

本實(shí)施例通過(guò)線性回歸分析的方式，建立井點(diǎn)處正振幅求和屬性與煤巖厚度的關(guān)系。回歸分析是通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算，建立一個(gè)變量(因變量)與若干個(gè)變量(自變量)間的一元或多元線性回歸方程。根據(jù)Widness原理，小于λ/4的地層，地震屬性與地層厚度之間存在著線性相關(guān)關(guān)系，因此可以用下面一元線性回歸方程來(lái)表示：

y＝a+bx

其中y為正振幅求和屬性，x為煤層厚度，a、b為回歸系數(shù)，可以通過(guò)最小二乘法等估算得到。

經(jīng)過(guò)顯著性檢驗(yàn)，若回歸效果顯著，則可將所建立的回歸方程用于預(yù)測(cè)。

薄層厚度與振幅、頻率等屬性存在某種變化關(guān)系，因此，當(dāng)煤層厚度較薄時(shí)，可以將井孔處煤層厚度與該點(diǎn)的正振幅求和屬性以散點(diǎn)的方式投在平面直角坐標(biāo)系中，然后利用線性回歸方法，回歸兩者之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，同時(shí)，可以得出其相關(guān)系數(shù)(R)，R²——為相關(guān)系數(shù)的平方，其值越大，相關(guān)性越好。

本實(shí)施例中伊寧凹陷侏羅系下統(tǒng)八道灣組正振幅求和屬性與煤層厚度交匯如圖8所示，均方根振幅、最大振幅、反射強(qiáng)度、瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位等五種其它地震屬性類型分別與煤層厚度交匯圖的結(jié)果如圖9-圖13所示，從正振幅求和屬性與其它幾種屬性對(duì)比可以看出：

(1)侏羅系八道灣組地震屬性與煤層厚度相關(guān)程度R²從大到小依次為：正振幅求和0.94＞瞬時(shí)相位0.3＞平均反射強(qiáng)度0.26＞均方根振幅0.26＞最大振幅0.02＞瞬時(shí)頻率0.002。

(2)正振幅求和屬性與其它多種無(wú)論是振幅還是頻率和相位屬性相比，其與侏羅系八道灣組煤層厚度反映最敏感，兩者的相關(guān)性可以達(dá)到0.94，表明正振幅求和屬性可以更好的反映煤層厚度的變化，值越大，能量越強(qiáng)，代表該地區(qū)煤巖也就更發(fā)育。

5.利用正振幅求和屬性與煤層厚度線性擬合函數(shù)，完成全區(qū)正振幅求和屬性與煤層厚度的轉(zhuǎn)換，得到全區(qū)煤層厚度的分布圖。

利用線性回歸方程，基于正振幅求和屬性完成了伊寧凹陷侏羅系八道灣組煤層厚度預(yù)測(cè)(圖14)，得到全區(qū)侏羅系八道灣組煤層厚度預(yù)測(cè)圖。為了了解伊寧凹陷侏羅系煤層厚度預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠程度，進(jìn)行了正振幅求和屬性預(yù)測(cè)煤層厚度與井點(diǎn)處煤層厚度的誤差值對(duì)比，從表1可以看出，兩者之間具有較好的一致性，八道灣組相對(duì)誤差在1-34％，平均為16％。由于井點(diǎn)處煤層厚度與正振幅求和屬性之間相關(guān)性比較高，且預(yù)測(cè)的結(jié)果與區(qū)域地質(zhì)情況較為相符，因此預(yù)測(cè)結(jié)果不僅起到了定量估算伊寧凹陷侏羅系煤層厚度的目的，還可以用于分析侏羅系煤層發(fā)育時(shí)期的構(gòu)造和沉積等背景。

表1

本發(fā)明利用地震勘探成本遠(yuǎn)低于鉆井，且地震資料覆蓋范圍更廣的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮地震資料中所蘊(yùn)含的、可多方利用的、能夠表達(dá)各種地質(zhì)特點(diǎn)的地震反射波波組響應(yīng)信息，充分挖掘地震反射波組特征與煤層厚度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)煤層厚度平面分布預(yù)測(cè)，從而分析其分布煤層分布與油氣勘探目的層系沉積、儲(chǔ)層等要素的關(guān)系等奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該方法適用于勘探早期階段，探井較少但擁有一定數(shù)量地震資料的工區(qū)，可以克服煤層厚度預(yù)測(cè)中單井控制點(diǎn)少、控制面積不大的弱點(diǎn)。本方法能夠充分利用地震屬性，分析不同類別的屬性參數(shù)所代表的地質(zhì)含義，以及與煤巖之間的關(guān)系區(qū)；通過(guò)對(duì)煤巖的平面預(yù)測(cè)，以及煤巖與常規(guī)泥巖、砂巖的沉積關(guān)系，來(lái)分析該時(shí)期沉積、儲(chǔ)層特征，為油氣勘探潛力評(píng)價(jià)提供依據(jù)。該方法快速、高效、經(jīng)濟(jì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景和良好的推廣使用價(jià)值。