碳酸盐岩断溶体轮廓检测方法与流程

本发明涉及碳酸盐岩缝洞型储集体预测领域，尤其涉及一种碳酸盐岩断溶体轮廓检测方法。

背景技术：

断溶体是一种碳酸盐岩特有的圈闭类型，其定义为：受多期次构造挤压作用影响，沿深断裂带发育的局部脆性灰岩破碎带，多期岩溶水沿断裂下渗或局部热液上涌致在破碎带内发生溶蚀而形成的缝洞系统，在上覆泥灰岩、泥岩等盖层封堵以及侧向致密灰岩遮挡下，形成的一种不规则断控岩溶圈闭类型，简称断溶体圈闭。现有的碳酸盐岩断溶体检测技术主要以不连续性检测属性为主，其中以精细相干技术与蚂蚁体追踪断裂检测技术为代表的技术应用效果较好。

精细相干算法相干断裂检测技术是由第一代基于互相关计算的相干、第二代基于相似性的倾斜叠加计算的相似以及发展到第三代基于数据协方差矩阵本征结构的不连续检测的结构分析技术。精细相干体技术利用多道相似性将三维数据体经计算转化为相关系数数据体，通过精细相干处理来比较局部地震波形的相似性(相干值较低的点与反射波波形不连续性相关较好)，可以比较直观的辨别出与断裂、裂缝、沉积相、岩性变化、甚至流体变化等有关的地质现象。精细相干技术作为最新的相干算法，能把多道地震数据组成协方差矩阵，应用多道特征分解技术求得多道数据之间的相关性。其计算特点是基于三维地震数据体相干计算，分辨率高，是一种带倾角+方位角的相干算法。在相干数据体作水平切片图上可揭示断层、岩性体边缘、不整合等地质现象，为解决油气开发中的特殊问题提供有利依据。

蚂蚁体追踪断裂检测技术的基础是一种随机优化算法。该算法具有分布式计算、易于与其它方法相结合、灵活性强等优点，在动态环境下也表现出高度的灵活性和健壮性，目前已逐渐推广延伸至连续优化等领域。该算法是模拟自然界中真实蚁群的觅食行为而产生的一种新型仿生类优化算法，该算法主要通过人工蚂蚁智能群体间的信息传递达到寻优目的，是一种正反馈机制(即蚂蚁总是偏向于选择信息素浓的路径)，通过信息量的不断更新而达到最终收敛于最优路径的目的。研究表明，蚂蚁算法具有大规模并行处理、自学习、自组织、自适应性和通用性强的优点。在用于解决组合优化问题和复杂非线性动态问题方面，具有很强的解释能力。

蚂蚁追踪技术和精细相干技术有相同的目的性，其异常带和相干技术对断裂带的反映断裂异常带位置整体对应关系较好，主要分布在相干条带的边缘，对断裂位置和范围刻画更为精确。但对地震资料的品质要求较高，通过高品质的资料可以获得很好的检测效果，对细小断裂的精细刻画要比精细相干精度高，但对规模较大的断层轮廓刻画不如精细相干。

现有的碳酸盐岩断溶体检测技术还存在以下问题：前期断裂检测技术的属性异常主要体现断溶体与基岩的边界，以线状特征为主，但碳酸盐岩断溶体具有一定宽度的破碎带，依据塔河油田多口水平井实钻分析，其发育宽度可达到100m--1000m以上，因此前期检测结果与断溶体中“体”的概念相去甚远；精细相干技术与蚂蚁体追踪断裂检测技术受三维地震数据同相轴影响严重，同相轴能量强的层段属性异常更为明显，不符合奥陶系断裂的发育规律，在空间上不能体现断溶体的特征；另外，因属性的检测形态与实际地质体差异较大，属性值不具有可标定性。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的碳酸盐岩断溶体轮廓检测方法。

本发明提供了一种碳酸盐岩断溶体轮廓检测方法，包括：

基于三维地震数据体，构建梯度结构张量并计算梯度结构张量的特征值；

根据实际断溶体的特征确定所述梯度结构张量的特征值的平滑参数，并利用所述平滑参数平滑所述梯度结构张量的特征值；及

利用与所述碳酸盐岩断溶体相关的区域的水平井钻时曲线标定所述特征值，从而得到碳酸盐岩断溶体的轮廓。

可选地，根据实际断溶体的特征确定所述梯度结构张量的特征值的平滑参数进一步包括：根据特征最明显的断溶体部位的人工解释成果确定所述梯度结构张量的特征值的平滑参数。

可选地，利用与所述断溶体相关地区的水平井钻时曲线标定特征值进一步包括：对于断裂横向破碎范围，利用侧钻水平井的钻时曲线标定特征值。

可选地，基于三维地震数据体，构建梯度结构张量并计算梯度结构张量的特征值进一步包括：

基于三维地震体素的线、道位置及双程旅行时间方向，计算三维地震数据体的每一点的梯度矢量；

通过所述梯度矢量，构建所述梯度结构张量；及

计算所述梯度结构张量的特征值。

可选地，计算三维地震数据体的每一点的梯度矢量进一步包括：利用高斯窗对所述梯度矢量进行平滑。

可选地，在计算所述梯度结构张量的特征值之前还包括：利用高斯窗对所构建的梯度结构张量的每一个成分进行平滑，以得到平均的梯度结构张量。

可选地，所述特征值中的一个特征值的高值异常反应水平同相轴；所述特征值中的另一个特征值反应杂乱反射特征。

本发明提供的碳酸盐岩断溶体轮廓检测方法和精细相干技术、蚂蚁体追踪断裂检测技术相比，检测结果为实心体，与断溶体地质形态相符，属性值可标定，边界可信度高。而且横向信噪比高，纵向连续性强，能够在空间上体现断溶体的轮廓特征，如横向分段性、纵向发育深度的差异性，为塔河油田和相似背景油田的断溶体地质研究及油藏高效开发提供了技术支撑。

附图说明

图1示出了本发明一个实施例提供的碳酸盐岩断溶体空间轮廓检测方法的流程图；

图2a-图2c示出了塔河油田垂直托甫台区tp12cx断裂地震及属性剖面图；

图3示出了塔河油田工区典型井的钻时曲线与梯度结构张量属性对应关系标定示意图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

本发明针对现有碳酸盐岩断溶体轮廓检测存在的问题，提出了一种碳酸盐岩断溶体轮廓检测方法。本发明创新性地提出了应用梯度结构张量属性检测碳酸盐岩断溶体，根据断溶体的规模特征确定计算参数，结合实钻资料进行值域标定，最终确定断溶体的空间轮廓。本发明提供的方法能够在空间上体现断溶体的轮廓特征，如横向分段性、纵向发育深度的差异性，为塔河油田和相似背景油田的断溶体地质研究及油藏高效开发提供了技术支撑。

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了本发明一个实施例提供的碳酸盐岩缝洞空间位置预测方法的流程图。如图1所示，方法包括如下步骤：

步骤s110，基于三维地震数据体，构建梯度结构张量并计算梯度结构张量的特征值。

基于三维地震数据体，构建梯度结构张量并计算梯度结构张量的特征值进一步包括：

基于三维地震体素的线、道位置及双程旅行时间方向，计算三维地震数据体的每一点的梯度矢量。

具体地，以三维地震体素的线为x、道位置为y、双程旅行时间方向为z计算三维地震数据体的每一点的梯度矢量。计算公式如下：

计算三维地震数据体的每一点的梯度矢量可以进一步包括：利用高斯窗对上述梯度矢量进行平滑。具体公式如下：

其中，g为高斯核函数，g为振幅梯度场，g1、g2、g3分别为沿x、y、z方向的方向导数。

通过上述梯度矢量，构建得出梯度结构张量t，计算公式如下：

计算上述结构张量t的特征值。具体计算公式如下：

|tv-λv|＝0

其中λ和ν分别是特征值和特征向量。由于矩阵t为实对称矩阵，所以满足三个特征值λ1≥λ2≥λ3>0。由实对称矩阵的性质可知，三个特征向量v1,v2,v3两两正交。

针对特征值的应用有多种方法，以组合应用为主，如randen和bakker分别构建了“混沌”和“各向异性参数”，但其对断溶体的刻画效果均不理想。通过分析发现上述λ1高值异常主要反应水平同相轴，为能量变化最为剧烈部位；λ2主要体现杂乱反射特征，吻合断溶体的剖面特征。

在计算上述梯度结构张量的特征值之前还可以包括：利用高斯窗对所构建的梯度结构张量的每一个成分进行平滑，以得到平均的梯度结构张量。平均的梯度结构张量可以用于表征一定区域内的纹理特征，并且通过求取平均的梯度结构张量可压制由于噪音引起的结构张量的突变。求取平均的梯度结构张量的公式如下：

步骤s120，根据实际断溶体的特征确定梯度结构张量的特征值的平滑参数，并利用平滑参数平滑梯度结构张量的特征值。

其中，由于实际断溶体的反射特征较为杂乱，信噪比较低，因此λ2数据体需要一定的空间平滑。并且根据特征最为明显的断溶体部位人工解释成果确定平滑参数，一般平面窗口参数取值较纵向窗口小。

步骤s130，利用与碳酸盐岩断溶体相关的区域的水平井钻时曲线标定特征值，从而得到碳酸盐岩断溶体的轮廓。

可以根据实钻井资料对特征值进行标定。对于断裂横向破碎范围，利用侧钻水平井的钻时曲线标定特征值。比如以奥陶系缝洞储集体为目标的钻井，当钻遇缝洞发育位置时会发生放空漏失，一般没有测井曲线，可利用侧钻水平井的钻时曲线标定断裂横向破碎范围。基岩的钻时曲线一般较为平稳，当进入破碎范围时，表现为低钻时，以10min/m为界限，标定特征值的阈值。

本发明提供的碳酸盐岩断溶体轮廓检测方法能够较好的在空间上体现断溶体的轮廓特征，如横向分段性、纵向发育深度的差异性，为塔河油田和相似背景油田的断溶体地质研究及油藏高效开发提供了技术支撑。

以塔河油田托甫台地区的tp12cx主干断裂为例，对本发明提供的碳酸盐岩断溶体轮廓检测方法和其现场应用效果进一步地进行说明。

图2a-图2c示出了三组塔河油田垂直托甫台区tp12cx断裂地震及属性剖面图。如图2a所示，在原始逆时偏移剖面上断裂破碎特征明显。当基于地震保幅数据体进行梯度结构张量求取后，得到结果如图2b所示。由图2b可以看出整体的异常范围与破碎带范围基本一致，但内部细节差异较大。通过空间平滑处理后，得到结果如图2c所示，其效果与剖面异常更加吻合。

图3示出了塔河油田工区典型井的钻时曲线与梯度结构张量属性对应关系标定示意图。如图3所示，通过工区内典型水平井tp243ch、tp276h标定平滑处理后的属性，由于奥陶系钻井钻遇储集体后放空漏失缺失测井曲线，故应用钻时曲线进行标定，以10min/m为界限划定破碎带范围内的属性值大于15。

综上所述，本发明提供的碳酸盐岩断溶体轮廓检测方法检测结果为实心体，与断溶体地质形态相符，属性值可标定，边界可信度高。而且横向信噪比高，纵向连续性强，能够在空间上体现断溶体的轮廓特征，如横向分段性、纵向发育深度的差异性，为塔河油田和相似背景油田的断溶体地质研究及油藏高效开发提供了技术支撑。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应该被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明实施操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，或者将一个步骤分成多个步骤执行。

以上对本发明的方法和具体实施方法进行了详细的介绍，并给出了相应的实施例。当然，除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要保护的范围之内。