一种基于叠前谱反演优化的高分辨率中深层储层预测方法与流程

本发明属于石油勘探地震数据处理与解释技术领域，尤其涉及一种基于叠前谱反演优化的高分辨率中深层储层预测方法。

背景技术：

中深层储层预测一直是地球物理研究的难点及热点，其沉积体系具有类型多样化，埋藏深度大，砂体横向变化快等特点(徐长贵等，2005[1]；周心怀等，2007[2])，同时又有特殊岩性如火成岩、碳酸岩等发育。目前常规的储层描述方法有：属性类(如振幅、频率、波形等)(毛俊莉等，2001)[3])、叠后波阻抗反演等(吴奎，2013)[4])，但中深层由于地震响应机理复杂，叠后属性类方法存在较大的人为控制因素及多解性。常规叠前反演方法能够实现多参数的反演，但对中深层的分辨率却难以提升。

叠前弹性阻抗反演是在叠后波阻抗反演与avo反演基础上发展而来的一种方法，它是获取储层敏感参数的重要手段(王保丽等，2005[5]；桂金咏等，2011[6]；)，在储层预测和流体识别方面发挥着极其重要的作用。传统的avo反演是基于zoeppritz方程或其近似式的反演，国内外诸多学者对不同的介质类型进行了复杂而深入的研究(刘晓晶等，2015[7])，但avo反演是利用叠前道集进行直接反演，它容易对噪声敏感，而弹性阻抗反演使用角度部分叠加资料，相对avo反演具有较快的实现方式，同时稳定性更高，并且针对低信噪比资料在抗噪能力上比avo反演更具有优势(印兴耀等，2014[8])。弹性阻抗的概念是由connolly[9]在1999年提出，一经提出便受到广泛的重视。人们对弹性阻抗反演进行了大量的研究，并从弹性阻抗中提取弹性参数获取储层弹性信息(杨培杰等，2008[10]；宗兆云等，2011[11])。然而，弹性阻抗反演并不能解决中深层分辨率较低的问题，对薄储层的识别并不理想，因此，如何解决中深层分辨率较低的问题，是该领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于叠前谱反演优化的高分辨率中深层储层预测方法，以解决背景技术的问题。

为实现上述目的，本发明的一种基于叠前谱反演优化的高分辨率中深层储层预测方法的具体技术方案如下：

一种基于叠前谱反演优化的高分辨率中深层储层预测方法，包括以下步骤：

s1：对靶区内中深层所钻遇的储层及非储层的测井曲线进行岩石物理分析，确定能够用于识别储层的敏感弹性参数；

s2：地震叠前角度道集预处理，包括根据井中实测的纵横波速度和密度曲线进行的avo正演模拟，分析井旁地震的avo与正演的avo趋势变化的差异性，对实际道集进行角度域转化，选取吻合度高的角度段进行分角度叠加，得到小、中、大三个角度的部分叠加数据体；

s3：对步骤s2中三个数据体的部分角度叠加分别进行子波提取，应用提取的子波进行谱反演，提高角度叠加地震资料的分辨率；

s4：对步骤s3得到的反射率体进行宽频带俞氏子波滤波整形，得到高分辨率的角度叠加数据体，并对三个角度的数据体与原始数据体进行质控，确保振幅变化的稳定性；

s5：将步骤s4所做的结果作为输入，进行三个角度的叠后反演，目标曲线为对应的弹性阻抗曲线，得到三个角度的弹性阻抗体；

s6：根据connoly提出的弹性阻抗与弹性参数的关系，构建已知量和未知量的参数矩阵，采用奇异值分解方式最终得到稳定的弹性参数数据体。

进一步的，所述步骤s1中，分别对储层和非储层的测井曲线进行岩石物理分析，得到能够区分泥岩与其他岩性的纵波阻抗参数，进一步对其他岩性中的砂岩和特殊岩性进行分析，得到区分二者的纵横波速度比参数，确立了采用纵波阻抗和纵横比双参数进行优质储层预测的前提条件。

进一步的，所述步骤s3中，通过对部分角度叠加的地震资料提取相对应的子波，并在子波约束下进行谱反演，提高叠前反演的纵向分辨率。

在无噪声情况下，叠后地震资料在时间域可以表示为反射系数与地震子波的褶积形式：

s(t)＝w(t)×r(t)(1)

在水平层状介质的假设下，我们认为入射角在θ1:θ2度范围内的地震资料的叠加可以看做是平均角度位置的反射系数谱，任意角度的偏移后剖面可以表示为该角度的反射系数与该角度对应的地震子波的褶积形式：

sθ(t)＝wθ(t)×rθ(t)(2)

这里采用的是弹性阻抗反演方法，采用三个角度的部分角度叠加剖面进行弹性参数反演的方式，对地震数据进行角度域的道集划分及部分角度的叠加处理，得到三个角度的地震资料，可以表示为三个角度的反射系数与地震子波的褶积形式，通过传统的谱反演方法理论，将公式(2)变换到频率域：

sθ(f)＝wθ(f)×rθ(f)(3)

对公式(2)采用复数表示，任意角度对应的谱反演目标泛函可以表示为：

进一步的，所述步骤s4中，是一种宽频带子波，俞氏子波是由俞寿朋提出的一种宽频带子波，它具有较窄的主瓣，旁瓣幅度小，波形简单，振幅谱连续光滑的特点，其时间域可以写为如下形式:

俞氏子波在高分辨率地震资料处理中具有广泛的应用价值。

进一步的，所述步骤s5中，对三个角度的宽频带数据进行弹性阻抗反演，得到各个角度对应的绝对弹性阻抗。弹性阻抗的概念是由connoly提出。本发明采用标准化后的弹性阻抗形式，将其写成矩阵的形式，输入三个角度的弹性波阻抗，得到储层的敏感参数：

相比较现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

1、在中深层已钻井岩石物理分析的基础上，选取能够进行复杂储层识别的敏感参数，为提高叠前反演的分辨率，创新将叠后传统的谱反演方法推广至叠前，通过对部分角度叠加数据进行分别谱反演得到反射率体，并采用俞氏子波宽频滤波得到较高分辨率的地震数据；

2、采用谱反演优化后的部分角度叠加数据进行叠前弹性阻抗反演，建立弹性阻抗与弹性参数关系矩阵并进行奇异值分解求取得到稳定的敏感参数体。有效的提高了中深层储层反演的分辨率，同时对复杂岩性的识别具有较好的效果。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为已钻井的岩石物理参数纵波阻抗与纵横波速度比的交会分析图；

图3为井中正演道集的avo趋势与实际道集的avo趋势对比分析图；

图4为俞氏子波滤波前后三个角度反射率体的频谱图；

图5为中角度资料经过提高分辨率处理前后的剖面对比图；

图6为反演的纵波阻抗及纵横波速度比连井剖面。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的理解。

如图1-6,一种基于叠前谱反演优化的高分辨率中深层储层预测方法，包括以下步骤：

s1：对靶区内中深层所钻遇的储层及非储层的测井曲线进行岩石物理分析，确定能够用于识别储层的敏感弹性参数,分别对储层和非储层的测井曲线进行岩石物理分析，得到能够区分泥岩与其他岩性的纵波阻抗参数，进一步对其他岩性中的砂岩和特殊岩性进行分析，得到区分二者的纵横波速度比参数，确立了采用纵波阻抗和纵横比双参数进行优质储层预测的前提条件；

s2：地震叠前角度道集预处理，包括根据井中实测的纵横波速度和密度曲线进行的avo正演模拟，分析井旁地震的avo与正演的avo趋势变化的差异性，对实际道集进行角度域转化，选取吻合度高的角度段进行分角度叠加，得到小、中、大三个角度的部分叠加数据体；

s3：对步骤s2中三个数据体的部分角度叠加分别进行子波提取，应用提取的子波进行谱反演，提高角度叠加地震资料的分辨率,通过对部分角度叠加的地震资料提取相对应的子波，并在子波约束下进行谱反演，提高叠前反演的纵向分辨率。

在无噪声情况下，叠后地震资料在时间域可以表示为反射系数与地震子波的褶积形式：

s(t)＝w(t)×r(t)(1)

在水平层状介质的假设下，我们认为入射角在θ1:θ2度范围内的地震资料的叠加可以看做是平均角度位置的反射系数谱，任意角度的偏移后剖面可以表示为该角度的反射系数与该角度对应的地震子波的褶积形式：

sθ(t)＝wθ(t)×rθ(t)(2)

这里采用的是弹性阻抗反演方法，采用三个角度的部分角度叠加剖面进行弹性参数反演的方式，对地震数据进行角度域的道集划分及部分角度的叠加处理，得到三个角度的地震资料，可以表示为三个角度的反射系数与地震子波的褶积形式，通过传统的谱反演方法理论，将公式(2)变换到频率域：

sθ(f)＝wθ(f)×rθ(f)(3)

对公式(2)采用复数表示，任意角度对应的谱反演目标泛函可以表示为：

s4：对步骤s3得到的反射率体进行宽频带俞氏子波滤波整形，得到高分辨率的角度叠加数据体，并对三个角度的数据体与原始数据体进行质控，确保振幅变化的稳定性,所述步骤s4中，是一种宽频带子波，俞氏子波是由俞寿朋提出的一种宽频带子波，它具有较窄的主瓣，旁瓣幅度小，波形简单，振幅谱连续光滑的特点，其时间域可以写为如下形式:

俞氏子波在高分辨率地震资料处理中具有广泛的应用价值；

s5：将步骤s4所做的结果作为输入，进行三个角度的叠后反演，目标曲线为对应的弹性阻抗曲线，得到三个角度的弹性阻抗体,对三个角度的宽频带数据进行弹性阻抗反演，得到各个角度对应的绝对弹性阻抗。弹性阻抗的概念是由connoly(1999)提出。本发明采用标准化后的弹性阻抗形式，将其写成矩阵的形式，输入三个角度的弹性波阻抗，得到储层的敏感参数：

s6：根据connoly提出的弹性阻抗与弹性参数的关系，构建已知量和未知量的参数矩阵，采用奇异值分解方式最终得到稳定的弹性参数数据体。

工作原理：

1)本方法改进了传统叠前反演方法的流程，针对中深层分辨率较低的问题提出了基于谱反演的叠前优化方法，其流程如图1所示，分别从井和地震资料出发，借鉴叠前弹性阻抗反演的方法进行敏感参数提取。在反演过程中，对部分角度叠加地震资料进行分别谱反演，采用宽频带俞氏子波对反射率体进行谱整形，进而进行叠前弹性阻抗反演得到高分辨率的敏感参数体，达到提高中深层复杂储层预测分辨率的要求。

2)测井资料分析，对工区内已钻井进行大量的岩石物理分析，包括纵波速度和密度、纵波速度与横波速度、拉梅参数等，最终发现纵波阻抗与纵横波速度比的交会分析能够较好的区分砂泥岩及特殊岩性，如图2所示。其中颜色代表不同岩性，可以看出泥岩呈现低阻抗的特征，而砂岩和特殊岩性虽均呈现高阻抗的特征，但二者在纵横波速度比呈现一定的差异性，砂岩具有较低的纵横比，而特殊岩性具有较高的纵横比。

3)接下来为了进行叠前反演，需要对工区角度域叠前道集进行分析。图3展示了a-1井的正演道集与实际道集，并提取了t4轴振幅，从图3中可以看出，实际道集在30°以内具有较好的质量，同时avo趋势也在30°以内与正演道集保持良好的一致性，对工区内其他井进行分析基本符合该现象。因此本文选取30°以内的4-30°有效角度范围作为反演数据，对该角度范围的数据进行均分并叠加得到三个角度的部分叠加数据体，分别作为入射角为8°、17°、26°的结果。

4)为了提高中深层反演的分辨率，本文采用谱反演方法对三个角度的部分叠加数据进行统一处理。在谱反演过程中分别提取目的层段不同的子波对三个数据体进行分别谱反演，并对结果的振幅变化进行指控，确保avo变化规律的一致性。为了更好的保留薄层的分辨能力，采用频带较宽的俞氏子波对反射系数体进行滤波，由于俞氏子波为宽频子波，具有较多的低频成分，能够有效的压制旁瓣的影响，去除陷波，提高薄层的分辨率。对反射率体进行俞氏子波宽频滤波之后，与处理之前的原始叠加剖面进行对比，可以发现该方法能够较好的恢复砂体的叠置形态，如图4所示。对处理前后资料的频谱特征进行提取并对比可以发现，处理之后能够有效的将三个角度的叠加数据频谱形态调整为趋于一致，如图5所示，有利于提高反演结果的稳定性。本方法在俞氏子波滤波过程中，采用了同样的子波参数，有效的保留了原始振幅的变化规律。

5)对三个角度的地震数据体分别进行波阻抗反演得到各个角度对应的弹性阻抗体(反演过程中需要利用已钻井建立弹性阻抗的低频模型)，结合公式(6)提取对储层敏感的岩石物理从参数，得到结果如图6所示。可以看出，图6(a)砂岩和特殊岩性在纵波阻抗剖面呈现高值的特征，泥岩为低值特征，通过取高值部分排除泥岩部分，而在图6(b)纵横波速度比剖面上砂岩呈现低值特征，特殊岩性呈现高值特征，两者结合，具备双亮特征的考虑为有效储层。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。