粗面岩分布的确定方法及装置与流程

本发明涉及石油勘探开发技术领域，特别涉及一种粗面岩分布的确定方法及装置。

背景技术：

20世纪70年代中国首次在辽河盆地发现了大规模粗面岩，并在粗面岩中发现了大量的油气资源，引起了油气勘探领域的广泛重视。粗面岩形成于火山活动的溢流相和爆发相，属于中性火山喷出岩。具体的，粗面岩是指以粗面岩为主要成分(含量)的岩石，成分相当于正长岩，基质为隐晶质，主要矿物是粗面结构的长石。其中，长石中含有大量新生钾长石和钠长石系的斜长石；具有斑状结构，块状构造、角砾状构造、气孔构造；多呈灰色、灰绿色，它的显著特点是斑晶发育。

粗面岩作为中性火山岩的一个重要种属，不仅可以作为储层赋存油气，而且影响着砂岩储层的分布。准确刻画粗面岩的分布范围对于油气勘探与开发而言具有重要的实际意义。然而由于粗面岩具有岩性特殊，地球物理响应特征复杂，横向变化快，分布规律性差等特点，粗面岩分布预测依旧是世界性难题。

从国内外研究现状来看，火山岩预测常采用重磁勘探、微地震技术和地震剖面的直接解释等方法，而对于粗面岩来讲，这些方法不具有针对性。此外，国内有些学者尝试以岩相分析结合地震反演技术进行预测，但是由于单一地震技术的局限性，预测效果并不十分理想。

综上所述，目前有必要提出一种粗面岩分布的确定方法，以准确预测粗面岩的分布，从而指导粗面岩油气藏的勘探与开发。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种粗面岩分布的确定方法及装置，以准确预测粗面岩的分布，从而指导粗面岩油气藏的勘探与开发。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种粗面岩分布的确定方法，包括：

通过对目标油藏的岩心测井分析，选取指定电性参数；其中，所述指定电性参数包括：自然伽马、密度、声波时差；

将所述声波时差与密度转换为纵波阻抗，再将所述纵波阻抗与所述自然伽马交会处理，获得粗面岩地球物理响应的阈值；

基于所述粗面岩地球物理响应的阈值，根据所述自然伽马响应特征和纵波阻抗特征，基于纯波保幅地震数据，联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演，获得粗面岩分布的第一预测结果。

在优选的实施方式中，所述方法还包括：

进行地震属性分析处理，获得粗面岩分布的第二预测结果；

进行频谱分解分析处理，获得粗面岩分布的第三预测结果；

对所述粗面岩分布的第一预测结果、第二预测结果、第三预测结果求交集，确定粗面岩分布的最终预测结果。

在优选的实施方式中，所述地震属性分析处理，获得粗面岩分布的第二预测结果的步骤包括：

从具有平均算法的振幅统计类属性和复地震道统计类地震属性中选取指定地震属性；

根据所述指定地震属性的变化特征，获得所述粗面岩分布的第二预测结果。

在优选的实施方式中，所述指定地震属性包括：平均波峰振幅和平均反射强度。

在优选的实施方式中，所述频谱分解分析处理，获得粗面岩分布的第三预测结果的步骤包括：

对地震数据进行频谱分解；

根据所述频谱分解结果，获取预定频率的振幅调谐体；

根据所述振幅调谐体频率切片特征，获得所述粗面岩分布的第三预测结果。

在优选的实施方式中，所述对地震数据进行频谱分解包括：

通过短时窗离散傅里叶变换将时间域的地震数据转换到频率域，获得转换后的数据体；其中，所述转换后的数据体垂向上是连续变化的频率，平面上是归一化后的调谐振幅。

在优选的实施方式中，所述预定频率为5赫兹至125赫兹。

在优选的实施方式中，所述预定频率为21赫兹。

在优选的实施方式中，阈值为自然伽马大于95API，纵波阻抗大于10000克/立方厘米×米/秒。

一种粗面岩分布的确定装置，包括：

电性参数选取模块，用于通过对目标油藏的岩心测井分析，选取指定电性参数；其中，所述指定电性参数包括：自然伽马、密度、声波时差；

阈值获取模块，用于将所述声波时差与密度转换为纵波阻抗，再将所述纵波阻抗与所述自然伽马交会处理，获得粗面岩地球物理响应的阈值；

第一预测结果获取模块，用于基于所述粗面岩地球物理响应的阈值，根据所述自然伽马响应特征和纵波阻抗特征，基于纯波保幅地震数据，联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演，获得粗面岩分布的第一预测结果。

在优选的实施方式中，所述装置还包括：

第二预测结果获取模块，用于进行地震属性分析处理，获得粗面岩分布的第二预测结果；

第三预测结果获取模块，用于进行频谱分解分析处理，获得粗面岩分布的第三预测结果；

最终预测结果获取模块，用于对所述粗面岩分布的第一预测结果、第二预测结果、第三预测结果求交集，确定粗面岩分布的最终预测结果。

本发明的特点和优点是：通过对目标油藏的岩心测井分析，选取指定电性参数；然后根据指定电性参数获得粗面岩地球物理响应的阈值；进一步基于所述粗面岩地球物理响应的阈值，根据所述自然伽马响应特征和纵波阻抗特征，基于纯波保幅地震数据，联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演，获得粗面岩分布的第一预测结果。由于所述第一预测结果为根据所述粗面岩地球物理响应的阈值，并联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演联合获得，能够将粗面岩和围岩中的干扰岩石种类进行明显区分，因此，能够较为准确地预测粗面岩的分布，从而指导粗面岩油气藏的勘探与开发。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种粗面岩分布的确定方法的流程图；

图2是本申请实施方式中一种自然伽马与纵波阻抗(GR-IMP)交会图；

图3a是本申请实施方式中一种纵波阻抗反演平面图，虚线范围为预测粗面岩分布区；

图3b是本申请实施方式中一种自然伽马反演平面图，虚线范围为预测粗面岩分布区；

图4是本申请实施方式中一种粗面岩分布的确定方法的流程图；

图5是本申请实施方式中一种粗面岩分布的确定方法的流程图；

图6a是本申请实施方式中一种平均反射强度平面图，虚线范围为预测粗面岩分布区；

图6b是本申请实施方式中一种平均波峰振幅平面图，虚线范围为预测粗面岩分布区；

图7是本申请实施方式中一种粗面岩分布的确定方法的流程图；

图8是本申请实施方式中一种振幅调谐体频率切片，虚线范围为预测粗面岩分布区；

图9是本申请实施方式中一种最终预测粗面岩分布图；

图10是本申请实施方式中一种粗面岩分布的确定装置的模块示意图；

图11是本申请实施方式中一种粗面岩分布的确定装置的模块示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

本发明的目的是提供一种粗面岩分布的确定方法及装置，以准确预测粗面岩的分布，从而指导粗面岩油气藏的勘探与开发。

请参阅图1，本申请实施方式中提供的粗面岩分布的确定方法可以包括如下步骤。

步骤S10：通过对目标油藏的岩心测井分析，选取指定电性参数；其中，所述指定电性参数包括：自然伽马、密度、声波时差。

在本实施方式中，可以对目标油藏进行地球物理响应特征分析。具体的，可以根据目标油藏井内获取的岩心和测井资料，通过岩心刻度测井分析岩心的电性响应特征，从而选取对粗面岩比较敏感的电性参数。例如，可以选取对粗面岩比较敏感的自然伽马、密度和声波时差三个电性参数作为指定电性参数。

当然，指定电性参数均不限于上述描述，所属领域技术人员在本申请的技术精髓启示下，还可能做出其他的变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。

步骤S12：将所述声波时差与密度转换为纵波阻抗，再将所述纵波阻抗与所述自然伽马交会处理，获得粗面岩地球物理响应的阈值。

在本实施方式中，可以将获取的指定电性参数中的声波时差和密度参数转换为纵波阻抗，然后将所述纵波阻抗与所述自然伽马交会处理，获取粗面岩地球物理响应的阈值。

其中，所述纵波阻抗是岩石中的纵波速度与岩石密度的乘积。具体的，可以将声波时差取倒数，之后与密度相乘，再乘以10⁶从而转换为纵波阻抗。

所述纵波阻抗可以表明应力波在岩体中传播时，运动着的岩石质点产生单位速度所需要的扰动力，其能反映岩石对能量传递的抵抗能力。

当获取所述纵波阻抗之后，可以将所述纵波阻抗与所述自然伽马交会处理，获得粗面岩地球物理响应的阈值。所述阈值为所述粗面岩地球物理响应的门槛值。其中，所述将所述纵波阻抗与所述自然伽马交会处理具体可以为获取所述纵波阻抗与所述自然伽马交会图。

具体的，请参阅图2，本申请实施方式中提供了一种自然伽马与纵波阻抗(GR-IMP)交会图。其中，横坐标IMP(impedance)表示纵波阻抗，单位为克/立方厘米×米/秒(g/cm³×m/s)；纵坐标GR(gamma-ray)表示自然伽马，单位为(API)。从所述自然伽马与纵波阻抗的交会图中，可以获取粗面岩地球物理响应的阈值。其中，自然伽马的阈值为95API，纵波阻抗的阈值为10000g/cm³×m/s。

步骤S14：基于所述粗面岩地球物理响应的阈值，根据所述自然伽马响应特征和纵波阻抗特征，基于纯波保幅地震数据，联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演，获得粗面岩分布的第一预测结果。

在本实施方式中，根据自然伽马响应特征及纵波阻抗特征，基于纯波保幅地震数据联合开展自然伽马反演以及纵波阻抗反演，再结合粗面岩地球物理响应特征的阈值可以确定粗面岩的分布，并生成初步预测结果。

其中，所述纯波保幅地震数据是指未做振幅剪切、滤波以及动平衡等叠后修饰性处理的地震数据。由于纯波保幅地震数据未做上述处理，从而保留了更多关于岩性、孔隙度、流体成分等方面的信息，进而有利于获取准确的预测结果。

其中，所述自然伽马反演是指在分析储层的岩性、电性特征的基础上，选取多个对岩性区分敏感的储层参数，与地震建立联系，通过非线性函数映射和神经网络技术计算岩性参数数据体，以达到岩性识别和储层预测的目的一种反演方法。具体的，所述自然伽马反演主要包含合成记录制作和层位标定、主组分分析和模型估算等几个步骤。

其中，所述纵波阻抗反演是指应用地震数据基于褶积模型，根据反射系数推算地层波阻抗的地震反演方法。具体的，所述纵波阻抗反演过程可以包括：层位标定，低频模型建立，反演运算等。

通过对目标油藏进行自然伽马反演和纵波阻抗反演联合分析，获得的粗面岩分布的第一预测结果，具体的，请参阅图3a至图3b。其中，图3a是本申请实施方式中一种纵波阻抗反演平面图，虚线范围为预测粗面岩分布区；图3b是本申请实施方式中一种自然伽马反演平面图，虚线范围为预测粗面岩分布区。

由于围设在粗面岩周围的围岩包括纵波阻抗大于10000g/cm³×m/s的玄武岩。如若简单地通过纵波阻抗对应的阈值来判断，可能将玄武岩包括在了预测结果中。在本实施方式中，通过所述纵波阻抗反演可以将纵波阻抗中阈值中大于10000g/cm³×m/s的玄武岩从粗面岩中排除。

由于围设在粗面岩周围的围岩包括自然伽马大于95API的泥岩。如若简单地通过自然伽马对应的阈值来判断，可能将泥岩包括在了预测结果中。在本实施方式中，通过所述自然伽马反演可以将自然伽马阈值中大于95API的泥岩从粗面岩中排除。

也就是说，通过联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演，可以根据门槛值将反演结果中纵波阻抗大于10000g/cm³×m/s和自然伽马大于95API的提取出来，较为准确地获得所述第一预测结果。

在本申请实施方式中，通过对目标油藏的岩心测井分析，选取指定电性参数；然后根据指定电性参数获得粗面岩地球物理响应的阈值；进一步基于所述粗面岩地球物理响应的阈值，根据所述自然伽马响应特征和纵波阻抗特征，基于纯波保幅地震数据，联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演，获得粗面岩分布的第一预测结果。由于所述第一预测结果为根据所述粗面岩地球物理响应的阈值，并联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演联合获得，能够将粗面岩和围岩中的干扰岩石种类进行明显区分，因此，能够较为准确地预测粗面岩的分布，从而指导粗面岩油气藏的勘探与开发。

请参阅图4，在一个实施方式中，所述粗面岩分布的确定方法还可以包括如下步骤。

步骤S16：进行地震属性分析处理，获得粗面岩分布的第二预测结果；

步骤S18：进行频谱分解分析处理，获得粗面岩分布的第三预测结果；

步骤S20：对所述粗面岩分布的第一预测结果、第二预测结果、第三预测结果求交集，确定粗面岩分布的最终预测结果。

在本实施方式中，可以基于获取的地震数据，进行地震属性分析处理和频谱分解分析处理，获得粗面岩分布第二预测结果和第三预测结果，然后将所述第一预测结果、第二预测结果、第三预测结果求交集，从而确定粗面岩分布的最终预测结果。上述将所述第一预测结果、第二预测结果、第三预测结果求交集也可以理解为通过所述第二预测结果和第三预测结果对所述第一预测结果进行修正，从而有利于获得更为精确的预测结果。

当然，对所述第一预测结果的修正方式均不限于上述描述，所属领域技术人员在本申请的技术精髓启示下，还可能做出其他的变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。

请参阅图5，在一个实施方式中，所述地震属性分析处理，获得粗面岩分布的第二预测结果的步骤可以包括下述子步骤：

步骤S161：从具有平均算法的振幅统计类属性和复地震道统计类地震属性中选取指定地震属性；

步骤S162：根据所述指定地震属性的变化特征，获得所述粗面岩分布的第二预测结果。

由于粗面岩的波阻抗远远大于围设在其周围的围岩，在粗面岩与围岩界面处反射系数会增加，进而会导致产生较大的属性异常。其中，反射系数是指反射波与入射波的振幅比。反射系数的作用可以用于描述地下反射界面的物理性质，反射系数越大，说明相邻地层的波阻抗差异越大，反射波的反射作用越强。具体的，所述反射系数的计算公式如下：

$Ri=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{i+1}{v}_{i+1}-{\mathrm{\ρ}}_i{v}_i}{{\mathrm{\ρ}}_{i+1}{v}_{i+1}+{\mathrm{\ρ}}_i{v}_i}$

其中，Ri是反射系数，ρ_i是各层的密度，v_i是各层的速度。

利用上述原理，在进行地震属性分析处理时，可以首先提取具有平均算法的振幅统计类属性和复地震道统计类地震属性。然后，从上述属性中优选对粗面岩反映敏感和能模糊小异常(如砂泥岩变化引起)的指定地震属性，如平均波峰振幅和平均反射强度等。再根据粗面岩与围岩阻抗差异大，反射系数突然增大的特征带判断产生大的属性异常区域。该异常区域可能为粗面岩与围岩的交界面，据此预测粗面岩的分布，生成第二预测结果。

在一个实施方式中，对粗面岩反映敏感和能模糊小异常的指定地震属性可以包括：平均波峰振幅和平均反射强度。

所述振幅是指振动的物理量可能达到的最大值，通常以A表示，它能表示振动的范围和强度的物理量。

所述反射强度：其中h(t)是虚地震道，f(t)是实地震道。

其中，所述平均波峰振幅是指时窗内波峰振幅的平均数。

其中，所述平均反射强度是指对反射强度进行时窗内平均。

上述平均波峰振幅和平均反射强度不仅对粗面岩反映敏感，而且能模糊小异常(如砂泥岩变化引起的异常波动)。

具体的，请参阅图6a和图6b。其中，图6a是本申请实施方式中一种平均反射强度平面图，虚线范围为预测粗面岩分布区；图6b是本申请实施方式中一种平均波峰振幅平面图，虚线范围为预测粗面岩分布区。当图6a和图6b中预测的区域相叠加可以获得所述粗面岩分布的第二预测结果。

请参阅图7，在一个实施方式中，所述频谱分解分析处理，获得粗面岩分布的第三预测结果的步骤可以包括如下子步骤：

步骤S181：对地震数据进行频谱分解；

步骤S182：根据所述频谱分解结果，获取预定频率的振幅调谐体；

步骤S183：根据所述振幅调谐体频率切片特征，获得所述粗面岩分布的第三预测结果。

对于粗面岩而言，其相对于围岩，岩层厚度大，密度大，地震波在岩层中传播速度大，反射系数也较大，对应的地震波的频率较低。其中，所述频率是指单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常用符号f或ν表示，单位为秒分之一，符号为s^-1。其中，所述频谱是指一个复杂振幅信号，可以看成是由许多简谐分量叠加而成，各简谐分量各自的振幅、频率和初相就是该复杂信号的频谱。

在本实施方式中，对地震数据进行频谱分解，可以通过短时窗离散傅里叶变换将时间域的地震数据转换到频率域，获得转换后的数据体。其中，所述转换后的数据体垂向上是连续变化的频率，平面上是归一化后的调谐振幅。

其中，所述短时窗离散傅里叶变换是指以时间为自变量的信号和以频率为自变量的频谱函数之间的一种变换关系，其公式为：

$X\left(k\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}x\left(n\right)e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N}kn}$

其中，0≤k≤N-1,X(k)为变换后的频率域函数，x(n)原时间域函数；

其中，所述数据体具体为振幅调谐体，其是指通过对地震数据进行离散傅里叶变换得到一种新的三维数据体，其垂向是连续变化的频率，平面是归一化之后的调谐振幅。所述振幅调谐体是频谱分解技术的成果数据之一，能用于确定粗面岩频率异常，预测粗面岩分布。其中，所述振幅调谐体频率切片为沿着某一频率提取的振幅调谐体的切片。

基于上述获得的地震数据的频谱分解结果，根据粗面岩低频率域特征，可以制作预定频率范围的振幅调谐体进行预测，生成第三预测结果。具体的，如图8所示，为本申请实施方式中一种振幅调谐体频率切片，虚线范围为预测粗面岩分布区。

在一个实施方式中，所述预定频率可以为5赫兹(Hz)至125赫兹。

根据地震资料采样间隔△t，可以确定可恢复的最高频率是1/2△t，称为尼奎斯特频率。本地震数据的采样间隔是4ms，最高频率就是125Hz。而模拟检波器无法接受到9Hz以下的低频成分，所以选择5-125Hz的频率范围。由于粗面岩具有低频率域特征，因此在制作振幅调谐体时，可以选择5Hz至125Hz范围制作，以获得能敏感反映粗面岩的振幅调谐体频率切片。

进一步的，当频率为21Hz时，振幅调谐体频率切片能最为敏感的反映粗面岩。

所述频率21Hz为优选的频率，其可以根据振幅调谐体频率切片上的异常分布确定。当异常规律性较强，与测井资料符合较好，与反演结果相对接近的时候可以确定为优选的频率。当然，所述优选的频率并不限定为21Hz，其也可以包括在21Hz左右波动的数值，例如20Hz等，本申请在此并不作具体的限定。

在本实施方式中，通过对所述粗面岩分布的第一预测结果、第二预测结果、第三预测结果求交集，确定粗面岩分布的最终预测结果。

具体的，请参阅图9，将所述第一预测结果、第二预测结果、第三预测的预测区域进行叠加，获得所述最终的粗面岩的分布，并生成最终预测结果。

在本申请实施方式中，通过对目标油藏的岩心测井分析，选取指定电性参数；然后根据指定电性参数获得粗面岩地球物理响应的阈值；进一步基于所述粗面岩地球物理响应的阈值，根据所述自然伽马响应特征和纵波阻抗特征，基于纯波保幅地震数据，联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演，获得粗面岩分布的第一预测结果。由于所述第一预测结果为根据所述粗面岩地球物理响应的阈值，并联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演联合获得，能够将粗面岩和围岩中的干扰岩石种类进行明显区分，因此，能够较为准确地预测粗面岩的分布，从而指导粗面岩油气藏的勘探与开发。

进一步的，通过分别进行地震属性分析处理和频谱分解分析处理，获得粗面岩分布的第二预测结果和第三预测结果；然后对所述粗面岩分布的第一预测结果、第二预测结果、第三预测结果求交集，可以获得更为准确的粗面岩分布预测结果，从而确定粗面岩的分布位置，以指导粗面岩油气藏的勘探与开发。

请参阅图10，本申请实施方式中还提供了一种粗面岩分布的确定装置，其可以包括：

电性参数选取模块10，用于通过对目标油藏的岩心测井分析，选取指定电性参数；其中，所述指定电性参数包括：自然伽马、密度、声波时差；

阈值获取模块12，用于将所述声波时差与密度转换为纵波阻抗，再将所述纵波阻抗与所述自然伽马交会处理，获得粗面岩地球物理响应的阈值；

第一预测结果获取模块14，用于基于所述粗面岩地球物理响应的阈值，根据所述自然伽马响应特征和纵波阻抗特征，基于纯波保幅地震数据，联合进行自然伽马反演和纵波阻抗反演，获得粗面岩分布的第一预测结果。

请参阅图11，所述粗面岩分布的确定装置的另一种实施方式中，所述装置还可以包括：

第二预测结果获取模块16，用于进行地震属性分析处理，获得粗面岩分布的第二预测结果；

第三预测结果获取模块18，用于进行频谱分解分析处理，获得粗面岩分布的第三预测结果；

最终预测结果获取模块20，用于对所述粗面岩分布的第一预测结果、第二预测结果、第三预测结果求交集，确定粗面岩分布的最终预测结果。

上述实施方式公开的粗面岩分布的确定装置与本申请粗面岩分布的确定方法实施方式相对应，可以实现本申请的粗面岩分布的确定方法实施方式并达到方法实施方式的技术效果。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。