专利名称：基于方位保真角度域成像的裂缝型油气储层地震探测方法
技术领域：
本发明涉及一种裂缝型油气储层地震探测方法，尤其是涉及基于方位保真角度域成像的裂缝型油气储层地震探测方法。
背景技术：
窄方位观测不能完整地记录三维地震波场及夹杂着的噪声，降低了地震成像能力，也影响噪声的压制。为了提高复杂地质体成像精度，改善裂缝系统的预测与描述，提高储层及其含油气性预测，宽方位三维地震采集技术越来越受到工业界的重视(凌云， 2007)。当地震波传播经过定向排列的裂缝系统时，会诱导波场的方位各向异性，表现为速度或走时随方位的变化，也可能引起振幅乃至衰减随方位角的变化。在地震勘探中，利用正常时差(NMO)速度、走时、振幅等的方位各向异性分析，可以推断裂缝系统的走向与发育密度(Lynn et al.，1996 ；Li, 1997 ；Ruger, 1998) 0当前，无论是陆地还是海洋油气勘探中，三维宽方位地震数据越来越多。然而传统考虑方位的地震资料处理(包括偏移成像)存在诸多不足。比如，常规地震数据处理与解释方法还不能充分地利用这些高代价获得的方位信息丰富的波场数据(Manning et al.，2008)。通过地震偏移获得的成像数据体被用于构造解释与层序分析、声阻抗反演与属性提取等过程中，但该数据体是不同传播方向波场成像值的某种平均。虽然人们也意识到分方位成像有助于对复杂断层、裂缝系统等的描述，但这些应用通常都是以地面炮点-接收点的方位角(即采集方位)分选的叠前数据子集(俗称限制方位数据体)为出发点，独立进行正常时差(NMO)校正或叠前偏移等，然后分析成像结果随采集方位的变化特征。这种做法理论上假设各个限制方位子数据体在波场传播过程中是独立的，并认为采集方位代表了波路径的方位特征，不利于侧向散射、平面外反射能量的归位与聚焦，影响三维复杂地质结构、不规则界面、裂缝系统以及一些特殊散射体的成像与描述(Perez and Marfurt，2008)。在方位保真成像时，除了区分观测地震数据采集方位的差异，还应当区分成像点处地震波局部传播方位的差异。近年美国Paradigm地球物理公司根据国际上的角度域叠前深度偏移理论研究成果，正在研制与测试一种基于叠前深度偏移的全方位角度域成像软件。不过，受该技术的复杂的理论与高昂的计算成本的制约，近期仅在其公司内部试验性使用，尚未被业界认可，也与我国油气资源勘探需求不太吻合。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种针对裂缝型油气储层地震探测的方位保真角度域成像数据处理方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种针对裂缝型油气储层地震探测的方位保真角度域成像数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤1)模拟地面三维地震，数据采集器采集地震波信号，按振幅相对保真处理流程进行预处理；
2)输入设备根据地质任务确定局部目标及其成像范围，并对分方位成像数组和方位/角度域成像数组进行初始化；3)数据采集器将步骤1)预处理后的地震波数据逐道输入到处理器中，处理器根据中心点位置与偏移孔径限制，确定该道地震波对应的最大成像范围，判断该道地震波对应的最大成像范围是否在选定的局部目标成像范围内，若为是，执行步骤4)，若为否，输入下一道；4)处理器对该道地震波进行每个成像时间孔径内所有点的角度域成像处理，判断该道地震波所有的成像时间的角度域成像处理是否完成，若为是，执行步骤幻，若为否，继续执行步骤4)；5)处理器判断所有的地震波数据是否都理处完成，若为是，执行步骤6)，若为否， 返回步骤3)；6)输出脉冲响应叠加后的局部入射角度域成像结果，包括局部入射方位角域多方位成像数据体Imagein。_azimuth(X，y，Φ，τ)、入射方位与入射角域共成像道集ADCIGine (x，y, Φ, Y, τ )，同时也得到了局部照明角度域成像结果，包括局部照明方位角域多方位成像数据体Image,〃_— (x，φ, τ)、局部照明方位与倾角域共成像道集ADCIG, (χ, 乂 φ, τ)；7)输出多方位成像数据体 Imageinc_azifflUth(x, y，Φ，τ )与Image^zi-(χ,少,外，
基于分方位成像数据体，多视角描述复杂地质体，全面地分析沉积现象与沉积过程，并可提取随方位变化的叠后属性；8)输出方位保真的入射方位与入射角域共成像道集ADCIGine (X，y，φ，Υ，τ )，可由ADCIGine (x，y，Φ，Y, τ)实施方位时差分析、振幅随入射角与方位角变化AVAZ分析或反演，如果判断不存方位振幅变化，通过进一步叠加得到入射角域共成像点道集ADCIGin。(X， 1，Y, τ)，可由 ADCIGinc(X，y，Y, τ)实施三维 AVA 分析或反演，也可由 ADCIGinc (x，y，Φ, Y, τ)与ADCIGine (x，y，γ, τ)获得部分角度叠加剖面，实施弹性阻抗EI反演，通过AVAZ 分析或反演可获得裂缝走向与密度的参数信息，通过AVA或EI反演可获得反映储层及其含油气性的属性数据与图表，通过显示器显示。所述的步骤4)中的对该道地震波进行成像时间的角度域成像处理过程如下1)从角度域成像空间开始时刻，根据当前成像时间(τ )的偏移孔径范围以及中心点坐标，确定当前成像时间成像点横向分布区间；2)在局部一维各向同性或具有垂直对称轴的横向各向同性VTI介质中，判定下行射线始终位于垂直平面内，上行射线始终位于另一垂直平面，成像点横向分布区间内，针对每个成像点(X，1，τ)，根据非双曲时差方程计算炮点-成像点单程射线走时％以及成像点-接收点单程射线走时、，总的双程走时为t = ts+tr,再利用公式ρ = 计算入射与散射射线参数Ps与Py它们相当于入射与散射慢度矢量的水平分量，根据上述共平面假设，计算入射射线X方向与y方向的水平慢度分量&与4，以及散射射线χ方向与y方向的水平慢度分量Av与Av，同时基于非双曲时差方程计算入射和散射射线垂直慢度分量qs与l·，得到入射慢度矢与散射慢度矢量^ =OV^VA)‘3)根据矢量运算规则，计算入射慢度矢量与散射慢度矢量的夹角θ，若假设y轴与正北方向平行，则按下式计算局部入射平面与正北方向所呈的方位角Φ ；4)入射慢度矢量与散射慢度矢量之和称为照明慢度矢量，它可按下式计算二 (八+八，4+八，仏+1)，再根据矢量运算规则，计算照明满度矢量与垂向的夹角θ 以及照明矢量的方位角识；5)将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到入射角度域成像空间(x，y，Φ，Y，1)，其中乂，又，τ为时间域成像坐标，Φ为局部入射方位角，Y为局部入射角(Y = Θ/2)；将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到照明角度域成像空间(X,L釣·9,Γ )，其中ρ为局部照明方位角，θ为局部照明倾角；6)为了实现多方位成像，将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到局部入射方位角域成像空间(x，y，Φ，τ)；将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到局部照明方位角域成像空间(Χ,γ,φ,τ )，完成当前成像时间孔径内所有点的角度域成像后，进入下一个成像时间，返回步骤1)。所述的步骤8)中的部分角度包括小角度、中角度与大角度。所述的步骤2)中的局部目标及其成像范围包括成像空间起止iLine号与xLine 号，起止自激自收时间范围。所述的步骤1)中的预处理包括叠前去噪、静校正、地表一致性校正。与现有技术相比，本发明具有以下优点1)根据地震波局部方向特征实现的方位保真叠前时间偏移成像，考虑了目前针对裂缝系统的方位各向异性分析主要基于叠前时间偏移成果数据的现状，以及叠前时间偏移相对于叠前深度偏移的成本优势，可以为复杂地质体高精度成像与描述、面向裂缝储层的方位各向异性分析与参数提取产生高保真的多方位成像数据体与方位共成像点道集；2)技术流程实用性强，国内外尚无同类方法技术公开发表，它使得油气勘探开发中能够以可承受的成本投入提升地震波成像对碳氢化合物储层(尤其是裂缝系统)的预测与描述能力，尤其是有助于生物礁、碳酸盐岩溶洞、火成岩侵入体、盐丘等地质体的成像与描述，提高致密砂岩、碳酸盐岩、页岩、火成岩和变质岩油气藏中裂缝系统的预测与描述精度；3)遵循地震传播规律实现方位保真成像，恢复储层“原位”的波形(时差、振幅、频率等)随入射方位与照明方位的变化信息；4)获得的分方位或多方位成像数据体支持复杂地质体(如边缘不规则地质体、复杂断裂与裂缝系统等)的多视角精细描述；5)为裂缝储层预测与描述提供方位/角度域共成像点道集，有力地支撑方位时差分析、方位速度分析、方位振幅与衰减分析等；6)为三维AVA分析与反演提供入射角度域共成像点道集。
图1为本发明的流程图；图2为本发明的硬件结构示意图；图3为常规叠前偏移提供的成像切片图；图4为本发明提供的四个地面采集方位的成像切片图；图5为本发明提供的四个地下照明方位的成像切片图；图6为本发明提供的第1个照明方位角面元、入射角6-10°与16-20°成像剖面
6图；图7为本发明提供的第2个照明方位角面元、入射角6-10°与16_20°成像剖面图；图8为本发明提供的第3个照明方位角面元、入射角6-10°与16_20°成像剖面图；图9为本发明提供的第4个照明方位角面元、入射角6-10°与16_20°成像剖面图·
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例针对复杂地质体(如断裂与裂缝系统、碳酸盐岩生物礁与溶蚀孔洞、火成岩侵入体等特殊地质体)的精细成像与描述、方位各向异性分析与裂缝储层预测和描述的需要， 在方位与振幅相对保真前处理基础上实施方位保真局部角度域叠前时间偏移成像，获得多种常规方法无法获得的成果数据体，有助于在解释阶段充分挖掘宽方位地震资料的潜力。实施角度域叠前时间偏移处理之前，在常规处理流程中对叠前地震资料做到振幅相对保真的噪音压制、静校正以及地表一致性校正等准备工作。先由常规叠前时间偏移处理获得合理的速度模型供偏移使用，并转换生成相对准确的层速度供角度计算使用。如图 1、图2所示，具体实施方式
如下1)模拟地面三维地震，数据采集器1采集地震波信号，按振幅相对保真处理流程进行预处理；2)输入设备4根据地质任务确定局部目标及其成像范围，并对分方位成像数组和方位/角度域成像数组进行初始化；3)数据采集器1将步骤1)预处理后的地震波数据逐道输入到处理器2中，处理器 2根据中心点位置与偏移孔径限制，确定该道地震波对应的最大成像范围，判断该道地震波对应的最大成像范围是否在选定的局部目标成像范围内，若为是，执行步骤4)，若为否，输入下一道；4)处理器2对该道地震波进行每个成像时间孔径内所有点的角度域成像处理，判断该道地震波所有的成像时间的角度域成像处理是否完成，若为是，执行步骤幻，若为否， 继续执行步骤4)；5)处理器2判断所有的地震波数据是否都理处完成，若为是，执行步骤6)，若为否，返回步骤3)；6)输出脉冲响应叠加后的局部入射角度域成像结果，包括局部入射方位角域多方位成像数据体Imagein。_azimuth(X，y，Φ，τ)、入射方位与入射角域共成像道集ADCIGine (x，y, Φ, Y, τ )，同时也得到了局部照明角度域成像结果，包括局部照明方位角域多方位成像数据体Image,(χ,乂 φ, τ)、局部照明方位与倾角域共成像道集ADCIGw (χ,乂 φ, 3, τ)；7)输出多方位成像数据体Image
inc-azimuth
(X，y，φ，τ )与Image,"
-azimuth
(χ,γ, φ, τ),
基于分方位成像数据体，多视角描述复杂地质体，通过显示器3显示，全面地分析沉积现象与沉积过程，并可提取随方位变化的叠后属性(如图3、图4与图5)；
8)输出方位保真的入射方位与入射角域共成像道集ADCIGinc (X，y，φ，Y，τ )，可由ADCIGine (x，y，Φ，Y, τ)实施方位时差分析、振幅随入射角与方位角变化AVAZ分析或反演，如果判断不存方位振幅变化，通过进一步叠加得到入射角域共成像点道集ADCIGin。(X， 1，Y, τ)，可由 ADCIGinc(X，y，Y, τ)实施三维 AVA 分析或反演，也可由 ADCIGinc (x，y，Φ, Y, τ)与ADCIGine (x，y，γ, τ)获得部分角度叠加剖面，实施弹性阻抗EI反演，通过AVAZ 分析或反演可获得裂缝走向与密度的参数信息，通过AVA或EI反演可获得反映储层及其含油气性的属性数据与图表，通过显示器3显示(如图6、图7、图8与图9)。所述的步骤4)中的对该道地震波进行成像时间的角度域成像处理过程如下1)从角度域成像空间开始时刻，根据当前成像时间(τ )的偏移孔径范围以及中心点坐标，确定当前成像时间成像点横向分布区间；2)在局部一维各向同性或具有垂直对称轴的横向各向同性VTI介质中，判定下行射线始终位于垂直平面内，上行射线始终位于另一垂直平面，成像点横向分布区间内，针对每个成像点(X，1，τ)，根据非双曲时差方程计算炮点-成像点单程射线走时％以及成像点-接收点单程射线走时、，总的双程走时为t = ts+tr,再利用公式P = 计算入射与散射射线参数Ps与Py它们相当于入射与散射慢度矢量的水平分量，根据上述共平面假设，计算入射射线X方向与y方向的水平慢度分量与，以及散射射线X方向与y方向的水平慢度分，同时基于非双曲时差方程计算入射和散射射线垂直慢度分量qs与l·，得到入射慢度矢量^ =(ZV^Vl)与散射慢度矢量、=(/VA，；3)根据矢量运算规则，计算入射慢度矢量与散射慢度矢量的夹角θ，若假设y轴与正北方向平行，则按下式计算局部入射平面与正北方向所呈的方位角φ ；4)入射慢度矢量与散射慢度矢量之和称为照明慢度矢量，它可按下式计算 λ, =(i\+/v;\+iVi + ^·)，再根据矢量运算规则，计算照明满度矢量与垂向的夹角θ 以及照明矢量的方位角识；5)将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到入射角度域成像空间(x，y，Φ，Y，1)，其中乂，又，τ为时间域成像坐标，Φ为局部入射方位角，Y为局部入射角(Y = Θ/2)；将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到照明角度域成像空间外·9,r )，其中ρ为局部照明方位角，θ为局部照明倾角；6)为了实现多方位成像，将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到局部入射方位角域成像空间(x，y，Φ，τ)；将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到局部照明方位角域成像空间(Χ,ν,φ,τ )，完成当前成像时间孔径内所有点的角度域成像后，进入下一个成像时间，返回步骤1)。
权利要求
1.一种针对裂缝型油气储层地震探测的方位保真角度域成像数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤1)模拟地面三维地震，数据采集器采集地震波信号，按振幅相对保真处理流程进行预处理；2)输入设备根据地质任务确定局部目标及其成像范围，并对分方位成像数组和方位/ 角度域成像数组进行初始化；3)数据采集器将步骤1)预处理后的地震波数据逐道输入到处理器中，处理器根据中心点位置与偏移孔径限制，确定该道地震波对应的最大成像范围，判断该道地震波对应的最大成像范围是否在选定的局部目标成像范围内，若为是，执行步骤4)，若为否，输入下一道；4)处理器对该道地震波进行每个成像时间孔径内所有点的角度域成像处理，判断该道地震波所有的成像时间的角度域成像处理是否完成，若为是，执行步骤幻，若为否，继续执行步骤4)；5)处理器判断所有的地震波数据是否都理处完成，若为是，执行步骤6)，若为否，返回步骤3)；6)输出脉冲响应叠加后的局部入射角度域成像结果，包括局部入射方位角域多方位成像数据体Imagein。‘muth(x，y，Φ, τ )、入射方位与入射角域共成像道集ADCIGinc (x，y，Φ, Y, τ),同时也得到了局部照明角度域成像结果，包括局部照明方位角域多方位成像数据体Image,,,,— (χ, φ, τ)、局部照明方位与倾角域共成像道集ADCIG,,, (x, φ, 3, τ)；7)输出多方位成像数据体Imagein。_azimuth(X，y，Φ, τ)与 Image,〃_■_(>,}系 r)，基于分方位成像数据体，多视角描述复杂地质体，全面地分析沉积现象与沉积过程，并可提取随方位变化的叠后属性；8)输出方位保真的入射方位与入射角域共成像道集ADCIGin。(x，y，Φ,γ, τ)，可由 ADCIGinc (χ, y, Φ, γ, τ )实施方位时差分析、振幅随入射角与方位角变化AVAZ分析或反演，如果判断不存方位振幅变化，通过进一步叠加得到入射角域共成像点道集ADCIGin。(X， 1，Y, τ)，可由 ADCIGinc(X，y，Y, τ)实施三维 AVA 分析或反演，也可由 ADCIGinc (x，y，Φ, Y, τ)与ADCIGine (x，y，γ, τ)获得部分角度叠加剖面，实施弹性阻抗EI反演，通过AVAZ 分析或反演可获得裂缝走向与密度的参数信息，通过AVA或EI反演可获得反映储层及其含油气性的属性数据与图表，通过显示器显示。
2.根据权利要求1所述的一种针对裂缝型油气储层地震探测的方位保真角度域成像数据处理方法，其特征在于，所述的步骤4)中的对该道地震波进行成像时间的角度域成像处理过程如下1)从角度域成像空间开始时刻，根据当前成像时间(τ)的偏移孔径范围以及中心点坐标，确定当前成像时间成像点横向分布区间；2)在局部一维各向同性或具有垂直对称轴的横向各向同性VTI介质中，判定下行射线始终位于垂直平面内，上行射线始终位于另一垂直平面，成像点横向分布区间内，针对每个成像点(x，y，τ )，根据非双曲时差方程计算炮点-成像点单程射线走时％以及成像点-接收点单程射线走时、，总的双程走时为t = ts+tr,再利用公式ρ = 计算入射与散射射线参数Ps与Py它们相当于入射与散射慢度矢量的水平分量，根据上述共平面假设，计算入射射线χ方向与y方向的水平慢度分量&与八，以及散射射线χ方向与y方向的水平慢度分量，同时基于非双曲时差方程计算入射和散射射线垂直慢度分量qs与l·，得到入射慢度矢量^ =(凡,，圪，仏)与散射慢度矢量、=OVjPvI)；3)根据矢量运算规则，计算入射慢度矢量与散射慢度矢量的夹角θ，若假设y轴与正北方向平行，则按下式计算局部入射平面与正北方向所呈的方位角Φ ；4)入射慢度矢量与散射慢度矢量之和称为照明慢度矢量，它可按下式计算 λ , =(/\+iVA+iV&+l)，再根据矢量运算规则，计算照明满度矢量与垂向的夹角θ 以及照明矢量的方位角炉；5)将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到入射角度域成像空间(X，y，φ，Υ，1)，其中乂，7，τ为时间域成像坐标，Φ为局部入射方位角，Y为局部入射角(Y = Θ/2)；将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到照明角度域成像空间(X，乂约<9,r)，其中炉为局部照明方位角，θ为局部照明倾角；6)为了实现多方位成像，将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到局部入射方位角域成像空间(x，y，Φ，τ)；将输入地震道对应走时的振幅乘以几何扩散校正权系数后叠加到局部照明方位角域成像空间(外r )，完成当前成像时间孔径内所有点的角度域成像后，进入下一个成像时间，返回步骤1)。
3.根据权利要求1所述的一种针对裂缝型油气储层地震探测的方位保真角度域成像数据处理方法，其特征在于，所述的步骤8)中的部分角度包括小角度、中角度与大角度。
4.根据权利要求1所述的一种针对裂缝型油气储层地震探测的方位保真角度域成像数据处理方法，其特征在于，所述的步骤2、中的局部目标及其成像范围包括成像空间起止 iLine号与xLine号，起止自激自收时间范围。
5.根据权利要求1所述的一种针对裂缝型油气储层地震探测的方位保真角度域成像数据处理方法，其特征在于，所述的步骤1)中的预处理包括叠前去噪、静校正、地表一致性校正。
全文摘要
本发明涉及一种针对裂缝型油气储层地震探测的方位保真角度域成像数据处理方法，包括以下步骤1)模拟地面三维地震，数据采集器采集地震波信号，按振幅相对保真处理流程进行预处理；2)输入设备根据地质任务确定局部目标及其成像范围，并对分方位成像数组和方位/角度域成像数组进行初始化；3)数据采集器将步骤1)预处理后的地震波数据逐道输入到处理器中，处理器根据中心点位置与偏移孔径限制，确定该道地震波对应的最大成像范围等。与现有技术相比，本发明具有复杂地质体高精度成像与描述、面向裂缝储层的方位各向异性分析与参数提取产生高保真的多方位成像数据体与方位共成像点道集等优点。
文档编号G01V1/36GK102540250SQ20101057949
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者程玖兵, 马在田 申请人:同济大学