一种碳酸盐岩储层地震波响应特征分析方法与流程

本发明属于油气勘探工程领域，特别涉及一种碳酸盐岩储层地震波响应特征分析方法。

背景技术：

据统计，全球碳酸盐岩储层蕴含储量占总储量的47％，是目前油气勘探中探寻油气藏的重要储集类型之一。碳酸盐岩储层地震波响应特征分析是碳酸盐岩储层研究的基础工作，为储层开展建模、反演、预测等工作打下基础，是储层研究工作的关键一环。

目前要完成碳酸盐岩储层地震波响应特征分析通常从以下两个方面进行开展：储层井震标定和储层地震响应分析。针对储层井震标定，普遍采用模型正演的方法，即通过已钻井声波速度、密度等测井资料求取反射系数，与地震子波褶积得到人工合成地震记录，根据储层的位置将其标定到地震剖面对应位置上，开展后续储层研究工作；从业人员根据自己的经验针对储层地震响应分析，采用先假设储层地震响应模式后进行正演分析。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

由于碳酸盐岩其声学特征具备非均质性强、传播速度快、速度差异小等特性，现有技术并未考虑到钻测井的分辨率与地震分辨率不匹配问题，使得高精度测井资料正演的人工合成地震记录道与实际地震道不符，不利于储层位置的确定，且储层地震响应分析过程因为测井的分辨率过高，通常未考虑到地震反射波实质上是薄层的组合效应，计算过程中同一个振幅点可能由测井的几十个甚至上百个波阻抗界面所形成，影响因素过多，无法分析实际地震反射波的影响因素；同时，现有技术中往往忽略不同岩性之间的波阻抗差异的影响，仅推测储层对地震记录道的影响因素，然后正演验证，实质上是一个推测过程，结论的可靠性主要取决于从业人员的经验，缺乏严谨性，不能实现精细分析碳酸盐岩储层地震反射波响应特征。

技术实现要素：

为了解决钻测井的分辨率与地震分辨率不匹配而影响储层标定准确度的问题并分析储层对地震反射波的影响，本发明提供一种碳酸盐岩储层地震波响应特征分析方法。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种碳酸盐岩储层地震波响应特征分析方法，所述方法包括：

获取测井数据中碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层的声波速度；

获取井旁道碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层及上覆地层顶底地震主频；

根据所述地震主频，得到时变子波；

在测井曲线上将所述碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层划分宏观层，得到宏观层数据；

根据所述宏观层数据，得到所述宏观层的反射系数序列；

根据所述反射系数序列和所述时变子波，得到所述碳酸盐岩储层的人工合成地震记录；

根据所述人工合成地震记录，得到储层位置标定；

利用原岩声波速度和密度替换所述宏观层的反射系数序列中所述碳酸盐岩储层的声波速度和密度，得到不含有所述碳酸盐岩储层的宏观层数据和人工合成地震记录；

根据所述宏观层反射系数序列和所述不含有所述碳酸盐岩的宏观层反射系数序列，计算储层反射畸变指数。

进一步地，根据所述地震主频和所述声波速度获得地震可分辨地层厚度和时变子波之前，还包括根据岩性-岩相-沉积相与测井曲线的结合校正所述声波速度。

进一步地，所述获取井旁道储层所在地层及上覆地层顶底地震主频，包括获取地震反射一个周期所对应的地震波旅行时间，得到地震反射波周期。

进一步地，所述在测井曲线上将所述储层所在地层及上覆地层划分宏观层，得到宏观层数据之前，还包括：根据所述地震主频和所述声波速度获得地震可分辨地层厚度。

进一步地，所述在测井曲线上将所述储层所在地层及上覆地层划分宏观层的同时，还包括使得每个所述宏观层的厚度与所述地震可分辨地层厚度相近。

进一步地，所述宏观层中每个层的声波速度和密度计算公式为：

x1＝[x_i(h)-x_i]＞0，x2＝[x_i(h)-x_i]＜0

式中：h_i为宏观层的厚度；

x1为大于第i个宏观层的声波速度或密度偏移宏观层i声波速度或密度的函数；

x2为小于第i个宏观层的声波速度或密度偏移宏观层i声波速度或密度的函数；

x_i(h)为第i个宏观层的声波速度或密度曲线函数。

进一步地，所述反射系数序列的计算公式为：

式中，R_i为第i个宏观层与第i+1个宏观层之间界面的反射系数；

ρ_i、v_i和ρ_i+1、v_i+1分别为第i个宏观层和第i+1个宏观层的密度和声波速度。

进一步地，根据所述反射系数序列和所述时变子波，得到所述碳酸盐岩储层的人工合成地震记录之后，根据所述人工合成地震记录，得到储层位置标定之前，还包括：测试所述人工合成地震记录与截取的地震剖面是否对应。

进一步地，如果所述测试所述人工合成地震记录与截取的地震剖面对应，进行所述储层位置标定；如果所述测试所述人工合成地震记录与截取的地震剖面不对应，重新划分所述宏观层。

进一步地，所述计算储层反射畸变指数的计算公式为：

K_i(t)＝S(t)-S_原岩(t)＝[R_i(t)-R_原岩i(t)]A_i(t)+[R_i+1(t)-R_原岩i+1(t)]A_i+1(t)

式中：S(t)为人工合成地震记录；

S_原岩(t)为原岩地震记录；

R_i(t)为第i个宏观层与第i+1个宏观层之间界面的反射系数；

R_原岩i(t)为第i个原岩层与第i+1个原岩层之间界面的反射系数；

A_i(t)为理论子波模型。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

通过获取储层所在地层及上覆地层中的声波速度和井旁地震对应顶底地震主频，获得地震可分辨地层厚度和时变子波，在测井曲线上碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层划分宏观层，得到宏观层的反射系数数列；根据反射系数数列和时变子波，得到碳酸盐岩储层的人工合成地震记录，进行储层位置标定，利用原岩声波速度和密度替换所述宏观层数据中所述碳酸盐岩储层的声波速度和密度，得到不含有所述碳酸盐岩储层的人工合成地震记录，计算储层反射畸变指数。本发明通过提出一种碳酸盐岩储层地震波响应特征分析方法，实现测井分辨率与地震分辨率匹配，提高碳酸盐岩储层地震标定准确度；同时，通过计算储层反射畸变指数，定量分析上下围岩和储层对井旁记录道的贡献作用，实现对碳酸盐岩储层地震反射波响应特征的精细分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明一实施例提供的一种碳酸盐岩储层地震波响应特征分析方法的方法流程图；

图2是根据本发明一实施例提供的宏观层划分及宏观层速度计算示意图；

图3是根据本发明一实施例提供的人工合成地震记录与截取的地震剖面对比图；

图4是根据本发明一实施例提供的储层地震波响应特征综合分析图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明一实施例提供了一种碳酸盐岩储层地震波响应特征分析方法，如图1所示，该方法流程具体如下：

步骤101：获取测井数据中碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层的声波速度；

具体地，该声波速度指的是纵波。在本实施例中以四川盆地川中高石梯地区为例，研究井碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层深度范围为4848.1～5125.7m，获取该井测井数据中的碳酸盐岩储层的声波速度。

进一步地，根据岩性-岩相-沉积相与测井曲线的结合校正获取测井数据中碳酸盐岩储层的声波速度。首先，在深入理解四川盆地川中高石梯地区沉积背景的前提下，利用钻井资料、录井资料、沉积格架剖面，建立研究区沉积岩性地层序列及模式；其次，总结岩性、岩相组合与测井资料的对应关系，建立岩性、岩相与测井资料图版；最后，利用图版与沉积序列变化，剔除井壁泥浆、饱和流体减压等造成的声波速度和密度数据的误差，得到校正后的声波速度。

步骤102：获取井旁道碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层顶底地震主频；

该步骤具体可以这样进行，先利用常规井震标定的方法粗略标定目标层地震剖面上顶底界位置，读出目标层顶底的地震反射一个周期所对应的地震波旅行时间，得到地震反射波周期T，进而求取地震主频。

地震主频的计算公式如下：

步骤103：根据地震主频，得到时变子波；

具体地，首先对井旁地震记录道目标层由顶至底，读取波形在单周期内的旅行时间，求取对应位置波频率，综合后建立反射波时变频率方程式f(t)或与宏观层对应的频率序列f_i；其次，根据目标地层埋藏深度选择理论子波模型，具体选择准则为：

浅埋地层，地震波能量较集中，选择雷克子波，计算公式如下：

深埋地层，地震波能量衰减较多，相对分散，选择阻尼余弦子波，计算公式如下：

式中：A_i(t)为第i个反射界面的雷克子波振幅；

f_i为第i个反射界面点的频率；

t为扫描时窗内相对中心点的时间；

k为阻尼衰减系数。

步骤104：在测井曲线上将碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层划分宏观层，得到宏观层数据；

在测井曲线上将碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层划分宏观层，得到宏观层数据之前，还包括：根据地震主频和声波速度获得地震可分辨地层厚度。根据获取的测井数据中碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层的声波速度v，结合地震主频f，利用公式求取地震可分辨地层厚度。地震可分辨地层厚度的计算公式为：

该步骤具体可以这样进行，如图2(a)所示，将已校正的声波速度、密度等与岩相、伽马曲线相对比，把测井曲线按照反映沉积环境的箱形、钟形、漏斗形等形态特征及齿化程度划分成一系列小段(每个小段称为宏观层)，同时，在划分过程中考虑速度递变地层(是指因为沉积基准面升降、埋藏压实(碳酸盐岩和碎屑岩)或差异喀斯特(碳酸盐岩)等所形成的声波速度在纵向上呈一定梯度向上变化的岩层，在声波速度测井中常表现为钟形和漏斗形)和地震可分辨厚度的影响；针对储层宏观层单独精细划分，尽量保证储层落在独立的宏观层之中，便于以后分析；将划分出来的宏观层进行编号为i(i＝0,1,2,…,n-1)。

需要注意的是，在测井曲线上将碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层划分宏观层的同时，还包括使得每个宏观层的厚度与地震可分辨地层厚度相近。具体地，此处的厚度相近是指在保证约一个地震可分辨地层厚度的范围内不能存在连续厚度占比在10％～30％且声波速度与其余部分声波速度均线差超15％的岩层，否则将范围内具备差异岩层单独划分为一个宏观层。

进一步地，以宏观层顶底为界，求取每个宏观层的声波速度v_i，密度ρ_i，得到宏观层数据，宏观层中每个层的声波速度和密度计算公式为：

x1＝[x_i(h)-x_i]＞0，x2＝[x_i(h)-x_i]＜0

式中：h_i为宏观层的厚度；

x1为大于第i个宏观层的声波速度或密度偏移宏观层i声波速度或密度的函数；

x2为小于第i个宏观层的声波速度或密度偏移宏观层i声波速度或密度的函数；

x_i(h)为第i个宏观层的声波速度或密度曲线函数。

如图2(b)所示，宏观层3的声波速度V₃是在0～h₃范围内运用宏观层3内的声波速度曲线由上述式计算得到，其它层也是采用该方法进行计算。

步骤105：根据宏观层数据，得到宏观层的反射系数序列；

具体地，根据宏观层数据，求取宏观层之间界面的反射系数序列，反射系数序列的计算公式为：

式中，R_i为第i个宏观层与第i+1个宏观层之间界面的反射系数；

ρ_i、v_i和ρ_i+1、v_i+1分别为第i个宏观层和第i+1个宏观层的密度和声波速度。

步骤106：根据反射系数序列和时变子波，得到碳酸盐岩储层的人工合成地震记录；

具体地，首先根据宏观层数据，进行时深转换，求取合适的时间窗口大小设定为研究最大时间窗口，继而根据反射系数序列与时变子波，求取其在对应的时间域范围内褶积，在最大时间窗口范围内叠加，得到人工合成地震记录数据S(t)。

进一步地，测试人工合成地震记录与截取的地震剖面是否对应。对应的标准是井旁道能量、相位及波形态组合的一致性；如果一致性好，则人工合成地震记录与截取的地震剖面对应；如果一致性不好，则人工合成地震记录与截取的地震剖面不对应。具体方式是，首先截取包含井旁地震记录道在内的地震剖面，一般要求截取的剖面尽可能与构造走向垂直，穿过研究沉积体内部；其次，根据人工合成地震记录的数据，绘制人工合成记录曲线，调整绘制的人工合成记录曲线最大振幅能量、纵向时间比例与截取的井旁地震记录道一致，方便对比分析；将人工合成地震记录曲线叠置在截取的地震剖面上，与井旁道能量、相位及波形态组合进行一致性对比，确定是否对应。如果测试人工合成地震记录与截取的地震剖面对应，进行储层位置标定；如果测试人工合成地震记录与截取的地震剖面不对应，重新划分宏观层。结合实施例而言，如图3所示，由于人工合成地震记录在相位、能量及波形组合方面与井旁地震道是一致的，使其可以用来分析储层对地震记录道的影响作用和程度大小。

步骤107：根据人工合成地震记录，得到储层位置标定；

具体地，将深度域宏观层顶底界面深度值标定在人工合成记录曲线对应的时间域宏观层的顶底界面之上，按深度值查找储层对应宏观层的位置，标定储层段，得到储层位置标定。

步骤108：利用原岩声波速度和密度替换宏观层数据中碳酸盐岩储层的声波速度和密度，得到不含有碳酸盐岩储层的人工合成地震记录；

具体而言，利用原岩声波速度和密度替换掉宏观层数据中碳酸盐岩储层的声波速度和密度之后，根据原岩层数据，得到原岩层的反射系数序列，根据反射系数序列和时变子波，得到不含有碳酸盐岩储层的人工合成地震记录。在本实施例四川盆地川中高石梯地区多口井的基础上，寻找与储层i具备相同岩性非储层原岩声波速度与密度替换储层段相应的数值，例如储层第7个宏观层中的声波速度和密度，即6147.3m/s，2.76g/cm³，替换成非储层的6455.6m/s，2.81g/cm³，重新计算反射系数R_原岩i和R_原岩i+1，替换已得到的宏观层的反射系数序列，得到反射系数序列中R_i和R_i+1；其次，利用替换后的宏观层反射系数序列再次计算人工合成地震记录数据，得到剔除储层影响的原岩(无储层)的人工合成地震记录数据S_原岩(t)。

需要注意的是，原岩指的是不具备有效储层条件，非有效储层的岩层。一般地，采用研究区相临井同一层段的同一沉积环境或本井指示相同沉积环境未发生成岩后期改造形成有效储层的岩层。

步骤109：根据宏观层反射系数序列和不含有碳酸盐岩的宏观层反射系数序列，计算储层反射畸变指数。

在碳酸盐岩储层的宏观层i顶底界面反射波影响长度范围内，求出储层对指定时间点t最终形成的反射波的与无储层影响反射波之差，称储层反射畸变指数，其大小可反映储层影响地震反射记录的能力，直观上正值表示正向加强，负值表示负向增强，更进一步地，储层反射畸变指数数值可以作为利用地震振幅属性厘定储层的依据。

计算储层反射畸变指数的计算公式为：

K_i(t)＝S(t)-S_原岩(t)＝[R_i(t)-R_原岩i(t)]A_i(t)+[R_i+1(t)-R_原岩i+1(t)]A_i+1(t)

式中：S(t)为人工合成地震记录；

S_原岩(t)为原岩地震记录；

R_i(t)为第i个宏观层与第i+1个宏观层之间界面的反射系数；

R_原岩i(t)为第i个原岩层与第i+1个原岩层之间界面的反射系数；

A_i(t)为理论子波模型。

具体结合实施例而言，如图4所示，由储层反射畸变指数可以看出，储层对反射波造成了在深度～5010.8米处波谷和～5046.4米处波峰能量加强。当岩石不具备储集性能，为非有效储层时，即为原岩，其地震反射特征表现为低频中强振幅波谷和弱波峰反射，地震记录道的形态主要由～4952.4米处的反射系数形成；当形成储层后会形成相对高频强振幅波谷和中振幅波峰反射。以上改变的出现是储层造成的，其中区分储层与非储层的中振幅波峰的响应，是用肉眼直接可以明确的区别，影响作用范围可以由相应的储层反射畸变指数量化表达，可以通过采用提取振幅、频率等属性的形式来显示其区别。分析储层和上下围岩对储层位置的影响，不仅实现了明确的指出地震记录道的反射特征的形成因素的能力，而且除调整储层单因素影响外均采用真实井资料，避免了常规做法中通过推测而造成多解性的发生。

本实施例提供的方法，通过获取储层所在地层及上覆地层中的声波速度和井道旁储层所在地层顶底地震主频，获得地震可分辨地层厚度和时变子波，在测井曲线上碳酸盐岩储层所在地层及上覆地层划分宏观层，得到宏观层的反射系数数列；根据反射系数数列和时变子波，得到碳酸盐岩储层的人工合成地震记录，进行储层位置标定，利用原岩声波速度和密度替换宏观层数据中碳酸盐岩储层的声波速度和密度，得到不含有碳酸盐岩储层的人工合成地震记录，计算储层反射畸变指数。本发明通过提出一种碳酸盐岩储层地震波响应特征分析方法，实现测井分辨率与地震分辨率匹配，提高碳酸盐岩储层地震标定准确度；同时，通过计算储层反射畸变指数，定量分析上下围岩和储层对井旁记录道的贡献作用，实现对碳酸盐岩储层地震反射波响应特征的精细分析。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。