一种角度弹性参数岩性识别方法和装置与流程

本发明涉及一种识别方法与装置，尤其涉及一种角度弹性参数岩性识别方法及装置，属于石油地球勘探技术领域。

背景技术：

近年来我国油气勘探的重点逐渐向岩性油气藏勘探转移。不同于构造油气藏，这些新型储层受构造和储层非均质性的影响，成藏条件复杂，识别难度大，投资风险高。因此，开发一套高精度的岩性识别地球物理解决方案显得尤为迫切。

常规利用叠前地震资料进行岩性识别的技术主要有叠前地震弹性参数反演方法。弹性参数反演基于叠前共偏移距道集或角度部分叠加道集，采用最大似然估计、约束稀疏脉冲等反演算法，反演出包含岩性信息的弹性参数体。

由于弹性参数本身物理意义的限制，其对岩性的敏感性具有一定限度，岩性区分能力并不能满足如今精细化油气勘探的要求且常规方法并没有充分利用地震数据的角度信息以及多波地震中的转换横波地震信息。事实上，地震数据的角度信息以及转换横波地震信息均包含有丰富的岩性信息。因此，造成了目前的弹性参数岩性识别方法普遍存在敏感性不强的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种角度弹性参数岩性识别方法及装置，以克服常规岩性识别方法采用的弹性参数敏感性不足，造成岩性难以区分的问题。

为了实现上述技术目的，本发明提供了角度弹性参数岩性识别方法，该角度弹性参数岩性识别方法包括以下步骤：

在常规转换横波弹性阻抗方程的基础上，得到与纵波弹性阻抗同量级的转换横波弹性阻抗方程；

根据所述转换横波弹性阻抗方程以及纵波弹性阻抗方程，得到转换横波弹性阻抗伪测井曲线和纵波弹性阻抗伪测井曲线；

利用转换横波弹性阻抗伪井曲线替代横波阻抗测井曲线、纵波弹性阻抗伪井曲线替代纵波阻抗测井曲线，带入常规弹性参数计算公式，得到某一角度范围内弹性参数伪测井曲线；

利用所述弹性参数伪测井曲线结合岩性测井曲线进行敏感性对比，选取敏感性最强的角度弹性参数对应的弹性参数为目标角度弹性参数，对应的角度为最佳角度；

输入常规多波角度部分叠加地震道集；

对地震道集进行层位进行解释；

采用常规约束稀疏脉冲反演算法进行转换横波弹性阻抗反演，得到带有角度信息的转换横波弹性阻抗数据体、纵波弹性阻抗数据体；

根据测井曲线目标角度弹性参数及最佳角度分析结果，带入转换横波弹性阻抗、纵波弹性阻抗反演数据体到相应弹性参数计算公式中，得到角度弹性参数数据体；

根据角度弹性参数数据体岩性取值范围，进行岩性识别，完成所述角度弹性参数岩性的识别。

在本发明的角度弹性参数岩性识别方法中，优选地，与纵波弹性阻抗同量级的转换横波弹性阻抗方程按照如下步骤获得：

引入目的层平均横波速度、密度，对常规转换横波弹性阻抗方程进行标准化，得到标准化后的转换横波弹性阻抗方程：

其中：

θ表示入射角，单位为度；

V_p为纵波速度，单位为米/秒；

V_s为横波速度，单位为米/秒；

ρ为密度，单位为千克/立方米；

V_s0为目的层段横波速度，单位为米/秒；

ρ₀为密度的平均值，单位为千克/立方米。

在本发明的角度弹性参数岩性识别方法中，优选地，常规多波角度部分叠加地震道集包括纵波角度部分叠加地震道集、转换横波角度部分叠加地震道集，其中，要求叠加道集角度与所述最佳角度相同。

在本发明的角度弹性参数岩性识别方法中，优选地，转换横波弹性阻抗数据体SEI(θ)，与常规纵波弹性阻抗数据体EI(θ)，通过组合得到角度弹性参数数据体：P_ang(θ)＝f(SEI(θ),EI(θ))。

在本发明的角度弹性参数岩性识别方法中，优选地，P_ang(θ)＝f(SEI(θ),EI(θ))中，常规弹性参数P的构建关系表述为纵波阻抗I_p与横波阻抗I_s的函数P＝f(I_p,I_s)。

在本发明的角度弹性参数岩性识别方法中，优选地，最佳角度按照如下步骤确定：

利用纵波、横波、密度测井曲线，根据转换横波弹性阻抗方程以及常规纵波弹性阻抗方程，分别采用不同角度计算角度弹性参数伪井曲线，结合岩性测井曲线进行敏感性对比，选取敏感性最强的角度弹性参数对应的角度为最佳角度。

在本发明的角度弹性参数岩性识别方法中，函数表达式P_ang(θ)＝f(SEI(θ),EI(θ))中的函数关系按照常规弹性参数的构建关系来建立。常规弹性参数P的构建关系可表述为纵波阻抗I_p与横波阻抗I_s的函数P＝f(I_p,I_s)。角度弹性参数的求取采用同样的函数关系，用带有角度信息的纵波弹性阻抗EI(θ)代替纵波阻抗I_p、转换横波阻抗SEI(θ)替代横波阻抗I_s。

例如，常规弹性参数中对砂岩和泥岩较为敏感的泊松比参数可表述为则角度泊松比参数为

在本发明的角度弹性参数岩性识别方法中，获得某一角度范围内弹性参数伪测井曲线时，本领域技术人员可以根据需要确定具体的角度范围。

本发明还提供了一种角度弹性参数岩性识别装置，该角度弹性参数岩性识别装置包括：

转换模块，用于将常规转换横波弹性阻抗方程转换为与纵波弹性阻抗同量级的转换横波弹性阻抗方程；

测井曲线输入模块，用于根据本发明提出的转换横波弹性阻抗方程以及纵波弹性阻抗方程，得到转换横波弹性阻抗伪测井曲线和纵波弹性阻抗伪测井曲线；

角度弹性参数伪测井曲线计算模块，用于利用转换横波弹性阻抗伪井曲线替代横波阻抗测井曲线、纵波弹性阻抗伪井曲线替代纵波阻抗测井曲线，带入常规弹性参数计算公式，得到某一角度范围内弹性参数伪测井曲线；

最佳角度模块，用于结合岩性测井曲线进行敏感性对比，选取敏感性最强的角度弹性参数对应的弹性参数为目标角度弹性参数，对应的角度为最佳角度；

多波地震数据输入模块，用于输入常规多波角度部分叠加地震道集；

解释模块，用于对地震道集进行层位进行解释；

反演模块，用于采用常规约束稀疏脉冲反演算法进行转换横波弹性阻抗反演，得到带有角度信息的转换横波弹性阻抗数据体、纵波弹性阻抗数据体；

角度弹性参数数据体模块，用于根据测井曲线目标角度弹性参数及最佳角度分析结果，将转换横波弹性阻抗、纵波弹性阻抗反演数据体带入到相应弹性参数计算公式中，得到角度弹性参数数据体；

识别模块，用于根据角度弹性参数数据体岩性取值范围，进行岩性识别。

根据本发明的具体实施方式，输入的测井曲线需要利用常规测井校正技术进行校正，确保所有曲线能准确地反映地层信息。

在本发明的角度弹性参数岩性识别装置中，优选地，与纵波弹性阻抗同量级的转换横波弹性阻抗方程按照如下步骤获得：

引入目的层平均横波速度、密度，对常规转换横波弹性阻抗方程进行标准化，得到标准化后的转换横波弹性阻抗方程：

其中：

θ表示入射角，单位为度；

V_p为纵波速度，单位为米/秒；

V_s为横波速度，单位为米/秒；

ρ为密度，单位为千克/立方米；

V_s0为目的层段横波速度，单位为米/秒；

ρ₀为密度的平均值，单位为千克/立方米。

在本发明的角度弹性参数岩性识别装置中，优选地，常规多波角度部分叠加地震道集包括纵波角度部分叠加地震道集、转换横波角度部分叠加地震道集，其中，要求叠加道集角度与所述最佳角度相同。

在本发明的角度弹性参数岩性识别装置中，优选地，转换横波弹性阻抗数据体SEI(θ)，与常规纵波弹性阻抗数据体EI(θ)，通过组合得到角度弹性参数数据体：P_ang(θ)＝f(SEI(θ),EI(θ))。

在本发明的角度弹性参数岩性识别装置中，优选地，P_ang(θ)＝f(SEI(θ),EI(θ))中，常规弹性参数P的构建关系表述为纵波阻抗I_p与横波阻抗I_s的函数P＝f(I_p,I_s)。

在本发明的角度弹性参数岩性识别装置中，优选地，最佳角度按照如下步骤进行：

利用纵波、横波、密度测井曲线，根据转换横波弹性阻抗方程以及常规纵波弹性阻抗方程，分别采用不同角度计算角度弹性参数伪井曲线，结合岩性测井曲线进行敏感性对比，选取敏感性最强的角度弹性参数对应的角度为最佳角度。

本发明提供的角度弹性参数岩性识别方法和装置，针对常规弹性参数受本身物理意义的限制且岩性区分能力并不能满足现如今精细化油气勘探的要求的问题，考虑到地震数据的角度信息以及转换横波地震信息均包含有丰富的岩性信息。

本发明提供的角度弹性参数岩性识别方法和装置，利用多波地震资料岩性信息丰富的特点，提出新的转换横波弹性阻抗方程，从多波地震弹性阻抗反演出发，利用纵波、转换横波弹性阻抗构建新的岩性识别参数，具有较高的提取精度与易用性。

附图说明

图1为实施例中的角度弹性参数岩性识别装置图；

图2为实施例的角度弹性参数岩性识别方法的流程图；

图3为实施例灰岩盖成、泥岩储层的纵波速度、横波速度、密度曲线；

图4为得到的纵波阻抗、横波阻抗曲线；

图5为得到的常规10°、20°、30°转换横波弹性阻抗曲线；

图6为得到的本发明10°、20°、30°转换横波弹性阻抗曲线；

图7为实施例转换横波弹性阻抗敏感性随入射角变化情况；

图8为常规弹性参数与角度弹性参数敏感性对比曲线；

图9为某工区实际测井曲线与角度弹性参数敏感性对比曲线；

图10为某实际工区角度弹性参数反演剖面。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种角度弹性参数岩性识别装置，该装置的结构如图1所示，该装置具体包括：

转换模块，用于将常规转换横波弹性阻抗方程转换为与纵波弹性阻抗同量级的转换横波弹性阻抗方程；

测井曲线输入模块，用于根据本发明提出的转换横波弹性阻抗方程以及纵波弹性阻抗方程，得到转换横波弹性阻抗伪测井曲线和纵波弹性阻抗伪测井曲线；

角度弹性参数伪测井曲线计算模块，用于利用转换横波弹性阻抗伪井曲线替代横波阻抗测井曲线、纵波弹性阻抗伪井曲线替代纵波阻抗测井曲线，带入常规弹性参数计算公式，得到某一角度范围内弹性参数伪测井曲线；

最佳角度模块，用于结合岩性测井曲线进行敏感性对比，选取敏感性最强的角度弹性参数对应的弹性参数为目标角度弹性参数，对应的角度为最佳角度；

多波地震数据输入模块，用于输入常规多波角度部分叠加地震道集；

解释模块，用于对地震道集进行层位进行解释；

反演模块，用于采用常规约束稀疏脉冲反演算法进行转换横波弹性阻抗反演，得到带有角度信息的转换横波弹性阻抗数据体、纵波弹性阻抗数据体；

角度弹性参数数据体模块，用于根据测井曲线目标角度弹性参数及最佳角度分析结果，将转换横波弹性阻抗、纵波弹性阻抗反演数据体带入到相应弹性参数计算公式中，得到角度弹性参数数据体；

识别模块，用于根据角度弹性参数数据体岩性取值范围，进行岩性识别。

本实施例提供了一种角度弹性参数岩性识别方法，该识别方法的工艺流程如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤101，在常规转换横波弹性阻抗方程的基础上，通过数学推导，得到与纵波弹性阻抗相同量级的新转换横波弹性阻抗方程；

常规转换横波弹性阻抗方程的一般形式为：

SEI(θ)＝V_s^m(θ)ρ^n(θ)

其中：

其中，θ表示入射角、V_p为纵波速度、V_s为横波速度、ρ为密度。

该方程的不足在于转换横波弹性阻抗值的数量级随着入射角度的变化非常巨大，不利于不同角度转换横波弹性阻抗间的比较，尤其是不利于同纵波弹性阻抗间的组合使用。图3所示为灰岩、白云岩组成的三层模型的纵波速度、横波速度、密度曲线，计算的纵波阻抗、横波阻抗曲线如图4所示。根据图3中所示模型曲线，利用常规转换横波弹性阻抗方程分别计算入射角度为10°、20°、30°时的转换横波弹性阻抗曲线，如图5所示。由图5可以看到，10°、20°、30°的数量级分别为10的2次方、4次方、5次方，不同入射角度转换横波弹性阻抗间数量级差别较大，且与横波阻抗数量级不同，不利于组合利用。

本发明引入目的层平均横波速度、密度，对常规转换横波弹性阻抗方程进行标准化，得到标准化后的转换横波弹性阻抗方程：

其中V_s0、ρ₀分别表示目的层段横波速度以及密度的平均值。

利用转换横波弹性阻抗方程，采用图3所示三层模型曲线，计算转换横波弹性阻抗曲线如图6所示。由图6可以看到，不同入射角度转换横波弹性阻抗在与横波阻抗在同一数量级，利于组合利用。

本实施例中，纵波弹性阻抗方程采用常规弹性阻抗反演技术所采用的方程。

步骤102，输入纵波速度、横波速度、密度测井曲线。输入的测井曲线需要利用常规测井校正技术进行校正，确保所有曲线能准确地反映地层信息。

步骤103，根据步骤101所述的转换横波、纵波弹性阻抗方程以及步骤102输入的测井曲线计算转换横波、纵波弹性阻抗伪测井曲线。

步骤104，利用转换横波弹性阻抗伪井曲线替代横波阻抗测井曲线、纵波弹性阻抗伪井曲线替代纵波阻抗测井曲线，带入常规弹性参数计算公式，得到某一角度范围内的弹性参数伪井曲线。结合岩性测井解释结果进行敏感性对比，选取敏感性最强的角度弹性参数为目标角度弹性参数，对应的角度为最佳角度θ。

本实施例利用目标岩性与围岩间弹性参数取值的相对差异作为岩性敏感性评价参数，选取敏感性最强对应的入射角为最佳角度。如图7所示为图3中模型白云岩和灰岩的转换横波弹性阻抗相对差异随入射角的变化情况。可以看到转换横波弹性阻抗对岩性的敏感性并不是随着入射角度的增加而单调递增的，当入射角大于一定角度时(本实施例中为35°)，敏感性反而降低，因此实际操作过程中需要根据实际测井曲线分析多波角度弹性参数敏感性随入射角的情况，选取最佳的入射角度。

本发明实施例选取敏感性最强对应的多波角度弹性参数为最佳的岩性识别参数。如图8所示为图3模型常规弹性参数与角度弹性参数敏感性对比情况。可以看到白云岩层段常规纵波速/横波速度参数、泊松比参数以及拉梅参数/剪切摸量相对灰岩的差异均小于相应的35°多波角度弹性参数，而其中35°多波角度拉梅参数/剪切模量的敏感性又最强。

本实施例利用不同岩性间弹性参数取值的相对差异作为岩性敏感性评价参数，选取敏感性最强对应的入射角为最佳角度。

步骤105，本实施例要求输入常规多波角度部分叠加地震道集，包括纵波角度部分叠加地震道集、转换横波角度部分叠加地震道集。要求叠加道集角度与步骤104选取的最佳角度相同。

步骤106，对地震道集进行层位进行解释，精细的地层信息解释结果能有效保证后续约束稀疏脉冲反演的精度。

步骤107，结合上述步骤，采用常规约束稀疏脉冲反演算法进行弹性阻抗反演。本步骤中除了采用的转换横波弹性阻抗方程与常规方法不同外，其他均相同。

步骤108，根据步骤107约束稀疏脉冲反演结果，得到带有角度信息的转换横波弹性阻抗以及纵波弹性阻抗数据体。

步骤109，根据步骤104中岩性敏感性分析结果，带入转换横波弹性阻抗SEI(θ)、纵波弹性阻抗反演数据体到相应弹性参数计算公式P_ang(θ)＝f(SEI(θ),EI(θ))中，得到角度弹性参数数据体P_ang(θ)。

步骤110，根据步骤109的计算结果，按照不同岩性地层的角度弹性参数取值范围，进行岩性识别。

图9所示为某地区实际测井曲线、计算得到的常规及角度拉梅参数/剪切模量曲线。由图9可以看到，在白云岩储层段(图中方框所示)角度拉梅参数/剪切模量(虚线所示)较常规纵波速度、横波速度、密度以及拉梅参数/剪切模量(实线)幅度较大，与灰岩围岩区分明显，白云岩储层的角度拉梅参数/剪切模量值均小于1。因此可以利用角度拉梅参数/剪切模量来进行岩性识别。

图10为某地区角度拉梅参数/剪切模量值反演结果，可以看到反演剖面中值低于1的层段与测井岩性解释结果(椭圆框所示为白云岩储层)吻合较好，因此可以利用拉梅参数/剪切模量值来识别有利岩性。

以上实施例说明，本发明的角度弹性参数岩性识别方法和装置具有较高的提取精度与易用性。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。该计算机软件产品可以包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。该计算机软件产品可以存储在内存中，内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括短暂电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。