基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法和装置与流程

本发明属于地震资料解释领域，具体涉及一种基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法和装置。
背景技术：
：在地层中广泛分布着充满流体的裂缝，这些裂缝有着良好的渗透性，它们不但是油气的储集空间，而且是油气的运移通道，也就是说，地层中裂缝的发育程度和连通性决定了油气富集程度，因而，对裂缝属性的研究具有重要意义。在拥有定向垂直(或近似直立)裂缝的区域内，横波穿过裂缝介质时，即会发生分裂现象。由此产生快速横波和慢速横波，前者平行裂缝走向偏振，以岩石介质的速度传播；后者垂直裂缝走向偏振，传播速度受裂缝充填物的影响。因此快速横波和慢速横波本身携带了裂缝的信息，如果对快速横波和慢速横波进行研究，就可以有效的得到地下裂缝介质的属性特征。目前通过快速横波和慢速横波的信息提取裂缝属性因子的主流方法是Alford旋转法和偏振分析法。Alford在1986年提出了Alford旋转，首次提出了通过估算快速横波和慢速横波的时延谱来估计裂缝属性因子的方法。Crampin在1997年提出了偏振分析法，该方法利用数字地震记录的东西分量和南北分量的质点运动图来估计裂缝属性因子。这两种方法理论推导精确，但是在精度上和使用范围上十分局限，很大程度上制约了其应用。裂缝属性因子是重要的裂缝介质特征参数，它反映地下介质中裂缝的发育方向和发育密度，这对判断储层性质及储层规模十分有帮助。传统的利用快速横波和慢速横波特征提取裂缝属性因子的方法往往要使用纯横波勘探，也就是双源四分量数据。这样做有较大的局限性，首先，纯横波勘探所需的横波震源 的激发需要一系列特殊的要求，在野外工区数据采集时很难达到；其次，横波勘探所需要的采集成本远远高于通常的纵波震源激发的采集方式。这就导致在实际的地震勘探中，很难获得双源四分量数据。在另一方面，快速横波和慢速横波往往是混叠在一起呈椭圆偏振，传统的偏振分析法要求分析时窗内只有一个同相轴的要求就难以满足。技术实现要素：本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法，使输入数据减少为两分量数据，避免了横波勘探造成的成本和技术问题，并且通过快速横波和慢速横波的波形相关关系，绕开分析时窗同相轴难以选择的问题，提高方法的可行性。一方面提出了一种基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法，包括：获得由多分量检波器接收到的水平分量数据体，所述水平分量数据体包括径向分量数据体R(t)和切向分量数据体T(t)；得到使以下公式中的标准化互相关和函数的值σ(θ,δ)最大的θ和δ，作为裂缝属性因子：σ(θ,δ)=∫-π2π2∫-L2L2X(t,φ)B(t,φ,θ,δ)dtdφ[∫-π2π2∫-L2L2X2(t,φ)dtdφ][∫-π2π2∫-L2L2B2(t,φ,θ,δ)dtdφ]]]>其中θ为自然坐标系与观测坐标系之间的夹角，其指示裂缝发育方向，δ为分裂后的快速横波与慢速横波之间的延迟时间，其指示裂缝发育密度，L为分析时窗长度，其中，X(t,φ)的表达式如下：X(t,φ)=[Rφ⊗Tφ](t)]]>其中符号表示相关，Rφ(t)表示径向分量R(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转径向分量，Tφ(t)表示切向分量T(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转切向分量，其中，B(t,φ,θ,δ)的表达式如下：B(t,φ,θ,δ)=-A(t)cos2θsin2ϵ2+[A(t+δ)cos2ϵ-A(t-δ)sin2ϵ]sin2θ2]]>A(t)为水平分量数据体的自相关函数的和，ε＝θ-φ。另一方面提出了一种基于横波双折射的裂缝属性因子提取装置，包括：用于获得由多分量检波器接收到的水平分量数据体的部件，所述水平分量数据体包括径向分量数据体R(t)和切向分量数据体T(t)；用于得到使以下公式中的标准化互相关和函数的值σ(θ,δ)最大的θ和δ，作为裂缝属性因子的部件：σ(θ,δ)=∫-π2π2∫-L2L2X(t,φ)B(t,φ,θ,δ)dtdφ[∫-π2π2∫-L2L2X2(t,φ)dtdφ][∫-π2π2∫-L2L2B2(t,φ,θ,δ)dtdφ]]]>其中θ为自然坐标系与观测坐标系之间的夹角，其指示裂缝发育方向，δ为分裂后的快速横波与慢速横波之间的延迟时间，其指示裂缝发育密度，L为分析时窗长度，其中，X(t,φ)的表达式如下：X(t,φ)=[Rφ⊗Tφ](t)]]>其中符号表示相关，Rφ(t)表示径向分量R(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转径向分量，Tφ(t)表示切向分量T(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转切向分量，其中，B(t,φ,θ,δ)的表达式如下：B(t,φ,θ,δ)=-A(t)cos2θsin2ϵ2+[A(t+δ)cos2ϵ-A(t-δ)sin2ϵ]sin2θ2]]>A(t)为水平分量数据体的自相关函数的和，ε＝θ-φ。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方法利用水平分量数据体进行横波双折射裂缝反演，最终获得裂缝属性因子，较之传统的快、慢横波裂缝属性提取方法有易实现，鲁棒性强，适应广泛的特点，例如适宜于裂缝型储层预测。附图说明通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述 以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1为根据本发明的一个实施例的基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法的流程图。图2为根据本发明的另一个实施例的基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法的流程图。图3为根据一个示例的水平层状含裂缝介质二维模型的模型参数。图4为对图3模型进行正演得到的数据径向分量。图5为对图3模型进行正演得到的数据切向分量。图6为对图4及图5数据进行横波双折射裂缝反演得到的裂缝属性因子。图7为对图4及图5数据进行横波双折射裂缝反演得到的下层裂缝属性因子。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。本发明根据横波在裂缝介质(例如含垂直裂缝系统的裂缝介质)中传播时产生的分裂规律(即横波分裂，ShearWaveSplitting)，通过对含有分裂后的快速横波以及慢速横波的地震数据实施横波双折射反演来提取裂缝属性因子。实施例1图1示出了根据本发明的一个实施例的一种基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法，该方法包括：步骤101，获得由多分量检波器接收到的水平分量数据体，所述水平分量数据体包括径向分量数据体R(t)和切向分量数据体T(t)；步骤102，得到使以下公式(1)中的标准化互相关和函数的值σ(θ,δ)最大的θ和δ，其中θ为自然坐标系与观测坐标系之间的夹角，即裂缝发育方向方位角，其指示裂缝发育方向，δ为分裂后的快速横波与慢速横波之间的延迟时间，其指示裂缝发育密度：σ(θ,δ)=∫-π2π2∫-L2L2X(t,φ)B(t,φ,θ,δ)dtdφ[∫-π2π2∫-L2L2X2(t,φ)dtdφ][∫-π2π2∫-L2L2B2(t,φ,θ,δ)dtdφ]---(1)]]>其中，L为分析时窗长度，X(t,φ)的表达式如下，这里符号表示相关：X(t,φ)=[Rφ⊗Tφ](t)---(2)]]>Rφ(t)表示径向分量R(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转径向分量，Tφ(t)表示切向分量T(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转切向分量，旋转的一个示例例如参见以下公式(3)：Rφ(t)Tφ(t)=cosφ-sinφsinφcosφR(t)T(t)---(3)]]>公式(1)中B(t,φ,θ,δ)的表达式如下：B(t,φ,θ,δ)=-A(t)cos2θsin2ϵ2+[A(t+δ)cos2ϵ-A(t-δ)sin2ϵ]sin2θ2---(4)]]>其中A(t)为水平分量数据体的自相关函数的和。其可以是使用多分量检波器接收到的水平分量数据体进行自相关计算得到的，即通过将R(t)和T(t)分别求自相关后再求和得到，并且其与旋转角度φ无关；ε＝θ-φ。该实施例提供了一种基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法，通过以上步骤101和102得到了裂缝属性因子，即裂缝发育方向和裂缝发育密度，使输入数据减少为两分量数据，避免了横波勘探造成的成本和技术问题，并且通过快速横波和慢速横波的波形相关关系，绕开分析时窗同相轴难以选择的问题，提高方法的可行性。在一个示例中，得到使公式(1)中标准化互相关和函数的值最大的裂缝发育方向方位角θ和延迟时间δ，可通过对θ和δ在给定范围内以给定间隔进行扫 描来获得。例如对θ可从0到180度并以10度为间隔进行扫描，对δ可从0到10以1为间隔进行扫描。本领域技术人员应理解，以上范围和间隔仅为示例，并非意在限制本发明。事实上，θ和δ的扫描范围和间隔可以根据需要任意选取。大量测试表明，对θ,δ在给定范围内以给定间隔进行扫描，从中选取使σ(θ,δ)最大的θ,δ，即可计算出自然坐标系与观测坐标系的夹角θ以及快速横波与慢速横波之间的时间延迟δ，确定裂缝发育方向以及发育密度，即θ指示裂缝发育方向，δ指示裂缝发育密度，δ值越大表明裂缝越密集。本领域技术人员应理解，以上扫描方法仅为示例。本领域技术人员可根据需要利用本领域任何已知方法来得到使最大的σ(θ,δ)最大的θ和δ。实施例2图2示出了根据本发明的一个实施例的一种基于横波双折射的裂缝属性因子提取方法。该实施例在实施例1的基础上，还包括以下步骤：步骤103，判断是否存在下层裂缝层，该判断可以从地震记录中观察得到，如果存在，进入步骤104，如果不存在，则该方法结束。步骤104，按照以下公式(5)进行校正；Rdown(t)＝R(t)cosθ-T(t)sinθ(5)Tdown(t)＝R(t)sinθ+T(t)cosθ其中Rdown(t)和Tdown(t)表示下层径向分量数据体和下层切向分量数据体，这里的下层指的是相对于R(t)和T(t)所在的当前层的下层，然后使用步骤104校正后的Rdown(t)和Tdown(t)替代步骤102中的R(t)和T(t)，重新执行步骤102以获得该下层的裂缝发育方向和裂缝发育密度。在一个示例中，可以重复步骤102至步骤105，直至计算完所有裂缝层的裂缝发育方向和裂缝发育密度。该实施例进一步考虑地下存在多层裂缝介质的情况下，利用当前层裂缝介质的属性因子信息对下层进行修正，消去各向异性的影响，进而准确有效地求取下层裂缝介质的属性因子。实施例3根据本发明的另一实施例，提出了一种基于横波双折射的裂缝属性因子提取装置，包括：用于获得由多分量检波器接收到的水平分量数据体的部件，所述水平分量数据体包括径向分量数据体R(t)和切向分量数据体T(t)；用于得到使以下公式中的标准化互相关和函数的值σ(θ,δ)最大的θ和δ，作为裂缝属性因子的部件：σ(θ,δ)=∫-π2π2∫-L2L2X(t,φ)B(t,φ,θ,δ)dtdφ[∫-π2π2∫-L2L2X2(t,φ)dtdφ][∫-π2π2∫-L2L2B2(t,φ,θ,δ)dtdφ]]]>其中θ为自然坐标系与观测坐标系之间的夹角，其指示裂缝发育方向，δ为分裂后的快速横波与慢速横波之间的延迟时间，其指示裂缝发育密度，L为分析时窗长度，其中，X(t,φ)的表达式如下：X(t,φ)=[Rφ⊗Tφ](t)]]>其中符号表示相关，Rφ(t)表示径向分量R(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转径向分量，Tφ(t)表示切向分量T(t)经逆时针旋转角度φ后得到的旋转切向分量，其中，B(t,φ,θ,δ)的表达式如下：B(t,φ,θ,δ)=-A(t)cos2θsin2ϵ2+[A(t+δ)cos2ϵ-A(t-δ)sin2ϵ]sin2θ2]]>A(t)为水平分量数据体的自相关函数的和，ε＝θ-φ。在一个示例中，R(t)、T(t)与Rφ(t)、Tφ(t)可满足以下关系式：Rφ(t)Tφ(t)=cosφ-sinφsinφcosφR(t)T(t)]]>在一个示例中，可通过对θ和δ在给定范围内以给定间隔进行扫描来得到使σ(θ,δ)最大的夹角θ和延迟时间δ。在一个示例中，所述装置还可包括：用于判断是否存在下层裂缝层，如果存在，则按照以下公式进行校正的部 件；Rdown(t)＝R(t)cosθ-T(t)sinθTdown(t)＝R(t)sinθ+T(t)cosθ其中Rdown(t)和Tdown(t)表示下层径向分量数据体和下层切向分量数据体，用于使用校正后的Rdown(t)和Tdown(t)替代R(t)和T(t)，重新执行得到使标准化互相关和函数的值σ(θ,δ)最大的θ和δ，作为裂缝属性因子的部件。图3示出了一个水平层状含裂缝介质二维模型的模型参数。以该模型作为的一个正演道集，通过以下实验数据来说明本发明实施例的效果。(1)对图3所示模型进行正演，设计地面纵波震源激发，纵波震源井源距为700m。井中多分量检波器接收，检波器从井口开始安置，每隔7m安插一个，共放置380个检波器。采样间隔为2ms，记录长度为800ms。得到的VSP模型记录数据径向分量如图4所示，切向分量如图5所示。(2)对图4及图5所示数据进行横波双折射裂缝反演，得到上层裂缝属性因子如图6所示，横坐标表示裂缝发育方向，纵坐标表示裂缝发育密度，图中能量聚焦团的中心点指示裂缝发育方向及裂缝发育密度。通过与模型设定的裂缝属性因子对比，反演得到上层裂缝发育方向为正70°，裂缝发育密度为5，与模型参数完全吻合。(3)对图4及图5所示数据利用(2)得到的上层裂缝属性因子进行层剥离修正，对修正后的数据进行横波双折射裂缝反演，得到下层裂缝属性因子如图7所示，横坐标表示裂缝发育方向，纵坐标表示裂缝发育密度，图中能量聚焦团的中心点指示裂缝发育方向及裂缝发育密度。通过与模型设定的裂缝属性因子对比，反演得到下层裂缝发育方向为负55°，裂缝发育密度为9，与模型参数完全吻合。本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令 的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外 部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺 序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本
技术领域：
的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。当前第1页1 2 3