專(zhuān)利名稱(chēng)::地震-測(cè)井多信息儲(chǔ)層參數(shù)反演方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及一種預(yù)測(cè)地層結(jié)構(gòu)中地下地質(zhì)體的儲(chǔ)層信息的方法,特別是一種地震—測(cè)井多信息儲(chǔ)層參數(shù)反演方法(SEIMPAR)。目前疊后地震反演是一種最常見(jiàn)的反演方法,我國(guó)進(jìn)行了大量的研究工作,并在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等工作上見(jiàn)到了一些成效。早期主要是普通的遞歸法,要受頻帶的限制,因此分辨率較低;80年代中、末期出現(xiàn)了稀疏脈沖法,適合于反射系數(shù)變化大,有一些突出反射面的地區(qū);模型法則需要嚴(yán)格的約束,以克服多解性問(wèn)題。在國(guó)內(nèi),較早引進(jìn)的方法有Velog、Seislog,近年來(lái)引進(jìn)和研制的slim、Delog,這些方法在反演過(guò)程中沒(méi)有充分利用測(cè)井資料的高頻信息,因此分辨率較低。所以疊后地震道反演技術(shù)存在的問(wèn)題有縱、橫向辨率低;反演結(jié)果的多解性嚴(yán)重;橫向外推精度不高;多井處理難于閉合;三維反演實(shí)現(xiàn)困難;多參數(shù)綜合反演方法尚未成熟。本發(fā)明的目的是提供一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)目前疊后地震道反演技術(shù)存在的問(wèn)題,采用“局部最優(yōu)化算法”和WFBR方法,充分利用地震、測(cè)井和地質(zhì)概念進(jìn)行綜合反演的地震—測(cè)井多信息儲(chǔ)層參數(shù)反演方法。本發(fā)明是最優(yōu)化算法和WFBR方法的結(jié)合,首次提出地震波場(chǎng)是地下地質(zhì)體微觀波動(dòng)的結(jié)果總和。地震波場(chǎng)是對(duì)地下地質(zhì)體特征的總體反映,測(cè)井是對(duì)地下地質(zhì)體特征的局部反映,地震和測(cè)井都包含地下地質(zhì)體的儲(chǔ)層信息。其特點(diǎn)是利用地震、測(cè)井、地質(zhì)資料,采用信息優(yōu)化和WFBR方法,反演出各種測(cè)井曲線剖面,然后將多種信息綜合,得到儲(chǔ)層參數(shù)剖面。有別于傳統(tǒng)反演方法。傳統(tǒng)方法是利用地震、測(cè)井、地質(zhì)資料以褶積模型為基礎(chǔ),采用優(yōu)化相關(guān)外推方法反演出波阻抗剖面,然后利用經(jīng)驗(yàn)公式或量板,計(jì)算出儲(chǔ)層參數(shù)剖面。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是采用滑動(dòng)小時(shí)窗,首先計(jì)算地震剖面上空間距離為△X的數(shù)值差的期望值E|BH(X+△X)-BH(X)|2;然后確定尺度極限參數(shù)|△X|min,|△X|max;最后計(jì)算參數(shù)H和地震數(shù)據(jù)正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差σ。分?jǐn)?shù)Brown運(yùn)動(dòng)BH(t)是一非平穩(wěn)的具有均值為零的Gauss隨機(jī)函數(shù),其定義如下{BH(t)=1Γ(H+12)·Φ(t,s)BH(0)=0]]>Φ(t,s)={∫-∞0[(t-s)H-12-(-s)H-12]dB(s)+∫0t(t-s)H-12dB(s)}---(1)]]>式中BH(t)是通常的Brown運(yùn)動(dòng),0<H<1,當(dāng)時(shí),F(xiàn)BM就是Brown運(yùn)動(dòng),Pentland把FBM擴(kuò)展到高維情況,給出了分?jǐn)?shù)布郎隨機(jī)場(chǎng)定義,設(shè)X,△X∈R2,0≤H<1,F(xiàn)(y)是均值為零的高斯隨機(jī)函數(shù),Pr(·)表示概率密度,||·||表示范數(shù),若隨機(jī)場(chǎng)BH(X)滿(mǎn)足Pr[BH(X+ΔX)-BH(X)||ΔX||H<y]=F(y)---(2)]]>則,BH(X)為分?jǐn)?shù)布郎隨機(jī)場(chǎng)(FBR),H參數(shù)反映了地震剖面的粗糙度,由H參數(shù)值可得地震剖面的分形維數(shù)D為D=DT+1-H(3)式中,DT為地震剖面的拓?fù)渚S數(shù)。BH(X)具有如下性質(zhì)E|BH(X+△X)-BH(X)|2=E|BH(X+1)-BH(X)|2·||△X||2H(4)利用公式4即可方便地計(jì)算H參數(shù)。確定尺度極限參數(shù)|△X|min,|ΔX|max;如果地震剖面是完全理想分形的,則在任何尺度下分維均保持為常數(shù),但實(shí)際地震剖面并不是完全理想分形的,所以要確定一個(gè)尺度范圍,在此范圍分維保持常數(shù);確定方法為畫(huà)出分維圖,即logE|BH(X+△X)-BH(X)|2相對(duì)log|△X|的曲線,由圖中可見(jiàn)在一段范圍內(nèi)保持為直線,該范圍的上下限,即為|△X|min,|△X|max。計(jì)算參數(shù)H和地震數(shù)據(jù)正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差σ,根據(jù)公式(4),可以得到關(guān)系logE|BH(X+△X)-BH(X)|2-2Hlog|△X|=logσ2(5)式中σ2=E|BH(X+1)-BH(X)|2,采用最小二乘法解上述方程,即可計(jì)算出參數(shù)H和σ。這種類(lèi)似二維分形內(nèi)插,實(shí)質(zhì)上是一種遞歸中點(diǎn)位移的過(guò)程,其遞推公式按如下方式進(jìn)行,對(duì)點(diǎn)(i,j),假定當(dāng)i,j均為奇數(shù)時(shí),它的灰度值BH已經(jīng)確定,則對(duì)i,j均為偶數(shù)時(shí)BH(i,j)=14{BH(i-1,j-1)+BH(i+1,j-1)+BH(i+1,j+1)]]>+BH(i-1,j+1)}+1-22H-2·||ΔX||·H·σ·G---(6)]]>而當(dāng)i,j中有且僅有一個(gè)偶數(shù)時(shí),BH(i,j)=14{BH(i,j-1)+BH(i-1,j)+BH(i+1,j)+BH(i,j+1)}]]>+2-H21-22H-2·||ΔX||·H·σ·G---(7)]]>其中G是Gauss隨機(jī)變量,服從N(0,1)分布,||△X||是樣本的間距。由此可見(jiàn),插值點(diǎn)的亮度完全由描述原始數(shù)據(jù)的分?jǐn)?shù)布郎函數(shù)的H和σ決定。上述步驟可以重復(fù)迭代直到所需的空間分辨率為止。本發(fā)明利用地下唯一的地質(zhì)體,把地震與測(cè)井有機(jī)的結(jié)合起來(lái),從而使測(cè)井曲線延拓到二維,并且采用“局部最優(yōu)化算法”和WFBR結(jié)合的方法,將地震信息和測(cè)井信息進(jìn)行分解、提取、合成、重建等手段,反演出多種質(zhì)量高,實(shí)用性強(qiáng)的儲(chǔ)層信息,為油氣預(yù)測(cè)找到了一條新的途徑。而且分辨率高,計(jì)算精度好,能實(shí)現(xiàn)多井閉合,可實(shí)現(xiàn)三維反演,更重要的是建立各種測(cè)井曲線剖面,用于劃分地層巖性、油水界面等。使測(cè)井的一孔之見(jiàn)擴(kuò)展到一個(gè)面上,從而為下一步的工作,如提取砂泥巖百分含量、孔隙度、滲透率、飽和度等空間分布提供了依據(jù),也為進(jìn)一步綜合地質(zhì)解釋和儲(chǔ)層橫向預(yù)測(cè)工作創(chuàng)造了良好的條件。使解釋專(zhuān)家從繁重的計(jì)算、推導(dǎo)、繪圖中解脫出來(lái),更好的將精力投入到綜合分析中去。附圖給出了本發(fā)明實(shí)施例的有關(guān)圖示。圖1是地震剖面;圖2是測(cè)線聯(lián)井剖面;圖3是SEIMPAR深度域波阻抗剖面;圖4是SEIMPAR深度域自然電位剖面;圖5是SEIMPAR深度域電阻率剖面;圖6是SEIMPAR自然伽碼剖面;圖7是SEIMPAR補(bǔ)償中子剖面;圖8是A測(cè)線地震測(cè)面;圖9是A測(cè)線SEIMPAR處理波阻抗剖面;圖10是B測(cè)線地震剖面;圖11是B測(cè)線SEIMPAR處理波阻抗剖面;圖12是本發(fā)明處理流程框圖。下面結(jié)合實(shí)施例與附圖,對(duì)本發(fā)明SEISMPAR作進(jìn)一步說(shuō)明。圖12描述了本發(fā)明在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)的流程1.輸入地震、測(cè)井、地質(zhì)資料數(shù)據(jù);2.計(jì)算地震剖面上空間距離為△X的數(shù)值差的期望值E|BH(X+△X)-BH(X)|2;3.確定尺度極限參數(shù),計(jì)算|△X|min、|△X|max;畫(huà)出分維圖,即logE|BH(X+△X)-BH(X)|2相對(duì)log|△X|的曲線;4.計(jì)算參數(shù)H和地震數(shù)據(jù)正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差σ;5.得到各種測(cè)井曲線剖面有波阻抗剖面,自然電位剖面,電阻率剖面,自然伽瑪剖面,補(bǔ)償中子剖面。實(shí)施例1該方法首次在新疆吐魯番—哈密地區(qū)某油田實(shí)際資料上應(yīng)用,取得了可喜的成果。圖1是該油田一條地震測(cè)線,由于受野外采集條件的限制,該資料在信噪比和分辨率方面均不理想,若采用傳統(tǒng)反演方法進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè),其前提條件都不能滿(mǎn)足。而本技術(shù)是以“信息優(yōu)化論”為基礎(chǔ),能夠從復(fù)雜的地震資料中提取其共性參數(shù)。圖2是利用該測(cè)線上的九口實(shí)際測(cè)井資料所得的連井剖面,它反映了地下地層中的砂體分布情況,它是檢驗(yàn)我們?cè)摷夹g(shù)反演結(jié)果正確性的標(biāo)準(zhǔn),其砂層數(shù)目和砂層厚度將做為主要的考查對(duì)象。圖3是采用該技術(shù)反演的波阻抗剖面,其分辨率高,可用于儲(chǔ)層評(píng)價(jià)階段是儲(chǔ)層巖性參數(shù)反演的基礎(chǔ),僅靠波阻抗反演還不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)儲(chǔ)層,理由就是波阻抗不能唯一地確定巖性。圖4是自然電位剖面,該剖面是在波阻抗基礎(chǔ)上,采用本技術(shù)反演所得,它非常清楚地反映了砂體的空間分布情況,是地質(zhì)家解釋的可靠性資料,經(jīng)與圖2對(duì)比,其符合率達(dá)91%。見(jiàn)附表1,2。表1兩口井反演對(duì)比結(jié)果</tables>表2三口井反演對(duì)比結(jié)果</tables>圖5是在波阻抗基礎(chǔ)上采用該技術(shù)反演所得到的電阻率剖面,該剖面主要反映油氣水情況,與自然電位剖面聯(lián)合可用于解釋油水界面。在砂層中,低值區(qū)說(shuō)明可能為含水區(qū),砂質(zhì)較純,高值區(qū)說(shuō)明可能為含油氣區(qū)。如圖中2420米深度處,正好與圖2中的油水界面相符。圖6是該技術(shù)所得到的自然伽瑪剖面,反映泥質(zhì)含量情況,負(fù)異常為砂巖。圖7是該技術(shù)所得到的補(bǔ)償中子剖面,該信息與孔隙度、密度有關(guān),高值可能對(duì)應(yīng)孔隙度大。總之,該技術(shù)可反演得到各種測(cè)井曲線參數(shù)剖面,從而將一孔之見(jiàn)擴(kuò)展到一個(gè)面上,為解釋專(zhuān)家提供了一種有效的油藏描述手段。實(shí)施例2,是甘肅酒東地區(qū)某油田的兩條十字相交測(cè)線的反演結(jié)果。圖8是測(cè)線A的地震剖面。圖9是該技術(shù)所得到的測(cè)線A的波阻抗剖面,從圖中可以看出,砂體橫向連續(xù),預(yù)測(cè)可知為沿河道走向。圖10是測(cè)線B的地震剖面,剖面信噪比較低,連續(xù)性差。圖11是該技術(shù)所得到的測(cè)線B的波阻抗剖面。該剖面砂體橫向不連續(xù),且表現(xiàn)為透鏡狀,因此可預(yù)測(cè)為垂直河道走向,正好與測(cè)線A相對(duì)應(yīng),從而證明了該預(yù)測(cè)結(jié)果的正確性。權(quán)利要求1.一種地震—測(cè)井多信息儲(chǔ)層參數(shù)反演方法包括局部最優(yōu)化算法和WF-BR方法,用于從地震、測(cè)井資料中提取儲(chǔ)層多種信息,其特征在于采用滑動(dòng)小時(shí)窗,按下列步驟進(jìn)行a.計(jì)算地震剖面上空間距離為△X的數(shù)值差的期望值E|BH(X+△X)-BH(X)|2;b.確定尺度極限參數(shù)|△X|min,|△X|max;c.計(jì)算參數(shù)H和地震數(shù)據(jù)正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差σ。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于計(jì)算地震剖面上空間距離為△X的數(shù)值差的期望值E|BH(X+△X)-BH(X)|2。分?jǐn)?shù)Brown運(yùn)動(dòng)BH(t)是一非平穩(wěn)的具有均值為零的Gauss隨機(jī)函數(shù),其定義如下{BH(t)=1Γ(H+12)·Φ(t,s)BH(0)=0]]>Φ(t,s)={∫-∞0[(t-s)H-12-(-s)H-12]dB(s)+∫0t(t-s)H-12dB(s)}---(1)]]>式中BH(t)是通常的Brown運(yùn)動(dòng),0<H<1,當(dāng)H=12]]>時(shí),F(xiàn)BM就是Brown運(yùn)動(dòng),Pentland把FBM擴(kuò)展到高維情況,給出了分?jǐn)?shù)布郎隨機(jī)場(chǎng)定義設(shè)X,△X∈R2,0≤H<1,F(xiàn)(y)是均值為零的高斯隨機(jī)函數(shù),Pr(·)表示概率密度,||·||表示范數(shù),若隨機(jī)場(chǎng)BH(X)滿(mǎn)足Pr[BH(X+ΔX)-BH(X)||ΔX||H<y]=F(y)---(2)]]>則,BH(X)為分?jǐn)?shù)布郎隨機(jī)場(chǎng)(FBR),H參數(shù)反映了地震剖面的粗糙度,由H參數(shù)值可得地震剖面的分形維數(shù)D為D=DT+1-H(3)式中,DT為地震剖面的拓?fù)渚S數(shù)。BH(X)具有如下性質(zhì)E|BH(X+△X)-BH(X)|2=E|BH(X+1)-BH(X)|2·||△X||2H(4)3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于確定尺度極限參數(shù)|△X|min,|△X|max;確定方法為畫(huà)出分維圖,即logE|BH(X+△X)-BH(X)|2相對(duì)log|△X|的曲線,由圖中可見(jiàn)在一段范圍內(nèi)保持為直線,該范圍的上下限即為|△X|min,|△X|max。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于計(jì)算參數(shù)H和地震數(shù)據(jù)正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差σ,根據(jù)公式(4),可以得到關(guān)系logE|BH(X+△X)-BH(X)|2-2Hlog|△X|=logσ2(5)式中σ2=E|BH(X+1)-BH(X)|2,計(jì)算出參數(shù)H和σ。這種類(lèi)似二維分形內(nèi)插是一種遞歸中點(diǎn)位移的過(guò)程,其遞推公式按如下方式進(jìn)行,對(duì)點(diǎn)(i,j),假定當(dāng)i,j均為奇數(shù)時(shí),它的灰度值BH已經(jīng)確定,則對(duì)i,j均為偶數(shù)時(shí)BH(i,j)=14{BH(i-1,j-1)+BH(i+1,j-1)+BH(i+1,j+1)]]>+BH(i-1,j+1)}+1-22H-2·||ΔX||·H·σ·G---(6)]]>而當(dāng)i,j中有且僅有一個(gè)偶數(shù)時(shí),BH(i,j)=14{BH(i,j-1)+BH(i-1,j)+BH(i+1,j)+BH(i,j+1)}]]>+2-H21-22H-2·||ΔX||·H·σ·G----(7)]]>其中G是Gauss隨機(jī)變量,服從N(0,1)分布,||△X||是樣本的間距。上述步驟可以重復(fù)迭代直到所需的空間分辨率為止。全文摘要本發(fā)明屬于預(yù)測(cè)地層結(jié)構(gòu)中地下地質(zhì)體的儲(chǔ)層信息的方法,是最優(yōu)化算法和WFBR方法的結(jié)合。將地震信息和測(cè)井信息進(jìn)行分解、提取、合成、重建等手段,反演出多種質(zhì)量高,實(shí)用性強(qiáng)的儲(chǔ)層信息,為油氣預(yù)測(cè)找到了一條新的途徑。而且分辨率高,計(jì)算精度好,能實(shí)現(xiàn)多井閉合,可實(shí)現(xiàn)三維反演,現(xiàn)重要的是建立各種測(cè)井曲線剖面,用于劃分地層巖性、油水界面等。使測(cè)井的一孔之見(jiàn)擴(kuò)展到一個(gè)面上,從而為下一步的工作,如提取砂泥巖百分含量、孔隙度、滲透率、飽和度等空間分布提供了依據(jù)。文檔編號(hào)G01V1/28GK1164651SQ96118790公開(kāi)日1997年11月12日申請(qǐng)日期1996年10月29日優(yōu)先權(quán)日1996年10月29日發(fā)明者梁秀文,撒利明,晁吉俊,張志讓,高建虎,張金玲,雍學(xué)善,石蘭亭,許云澤申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣總公司西北地質(zhì)研究所