一种基于电磁与地震结合的流体识别方法及系统与流程

1.本发明涉及油气勘探与开发领域，特别涉及一种基于电磁与地震结合的流体识别方法及系统。


背景技术：

2.油气田勘探阶段主要采用地震方法，辅以电磁、重力等非地震方法。油气田开发阶段的地球物物理技术研发主要基于地震方法。通常地震方法对弹性参数敏感，在识别地层和构造上优势明显，但对储层流体识别度低；而电磁方法对电性参数敏感，对储层内油气的敏感性相比地震方法具有量级别的优势，储层流体识别度高，但在识别地层和构造上分辨率较低。因此采用单一地震或者电磁勘探方法，均难以实现储层流体的精准识别。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，提出了一种基于电磁与地震结合的流体识别方法，解决了采用当前技术下的油气田勘探方法，会导致地层结构与储层流体在识别过程中区分度低，识别精准度不足的问题。
4.同时，本发明还提出了一种基于电磁与地震结合的流体识别系统。
5.根据本发明第一方面实施例的基于电磁与地震结合的流体识别方法，包括以下步骤：
6.获取待识别区域的地震数据，并根据所述地震数据建立地质结构模型，所述地震数据包括延垂直深度方向上的多层物理地层的结构特征，所述地质结构模型包括与多层所述物理地层一一对应的多层虚拟地层；
7.对所述地质结构模型进行有限元划分，以使得所述地质结构模型中每层所述虚拟地层划分为多个电性区域；
8.获取待识别区域内每层所述物理地层的电阻率参数，根据每层所述物理地层对应的所述电阻率参数以及有限元划分后的所述地质结构模型，建立地质电性模型，其中，每层所述物理地层对应的所述电阻率参数用于表征对应所述物理地层在垂直深度域上的电性特征；
9.将所述地质电性模型为剖分约束条件进行电磁法反演，得到反演电阻率剖面数据，所述反演电阻率剖面数据包括多层所述虚拟地层中各地层的反演结果；
10.提取所述各地层的反演结果中储层的流体电阻率分布数据，并结合电阻率解释模板进行流体识别，以确定所述储层中的流体区域以及与所述流体区域对应的流体类型；其中，所述电阻率解释模板包括多种流体类型和与多种所述流体类型一一对应的电阻率信息。
11.根据本发明的基于电磁与地震结合的流体识别方法，至少具有如下技术效果：利用地震数据建立地质结构模型，并结合待识别区域内每层物理地层的电阻率参数进行有限元划分，来建立地质电性模型，从而获得更细化的地层分布特征；根据建立的地质电性模型
为约束条件进行约束反演，从而可提取更突出的储层流体的分布特征。相较于当前现有的油气田勘探识别方法，本发明的基于电磁与地震结合的流体识别方法，其通过电震结合的方式来形成地层结构和储层流体均敏感的勘测方法，从而能够提高储层流体识别的精度，确定油气分布规律，为划定油藏有利区提供依据，可以有效指导勘探开发过程中油气有位置的圈定，提高油田开发水平。
12.根据本发明的一些实施例，所述结构特征包括物理地层层序，物理地层厚度分布、以及沿剖面方向的物理地层展布形态。
13.根据本发明的一些实施例，所述获取待识别区域内每层所述物理地层的电阻率参数，包括以下步骤：
14.对于每层所述物理地层，皆通过多种地质勘探方式获取多组电阻率数据；
15.根据预设的加权平均参数对每层所述物理地层对应的多组所述电阻率数据进行加权平均计算，以获得与每层所述物理地层对应的所述电阻率参数，其中，所述加权平均参数根据待识别区域的地质环境影响来获得。
16.根据本发明的一些实施例，多组所述电阻率数据包括测井统计数据、地层露头测量统计数据、钻井取芯测量统计数据；所述对于每层所述物理地层，皆通过多种地质勘探方式获取多组电阻率数据，包括以下步骤：
17.利用测井技术获取所述测井统计数据；
18.利用露头小四极测量方法获取所述地层露头测量统计数据；
19.利用岩心测量方法获取所述钻井取芯测量统计数据。
20.根据本发明的一些实施例，所述加权平均参数包括所述测井统计数据的权重占比为70％，所述地层露头测量统计数据的权重占比为15％，所述钻井取芯测量统计数据的权重占比为15％。
21.根据本发明的一些实施例，所述将所述地质电性模型为剖分约束条件进行电磁法反演，得到反演电阻率剖面数据，包括以下步骤：
22.将所述结构特征和所述电性特征作为反演约束条件，将勘测获得的所述物理地层的平均电阻率与所述物理地层的理论计算的平均电阻率对比，得到拟合误差，并通过反演算法，进行迭代计算，直至所述拟合误差处于预设的拟合误差范围内后，输出所述反演电阻率剖面数据。
23.根据本发明的一些实施例，获取所述电阻率解释模板，包括以下步骤：
24.利用录井技术、岩心测量、试油工艺来确定多层所述物理地层中所述储层的流体类型，并利用测井技术来获取对应流体类型下的所述储层的流体电阻率，所述流体类型包括油层、气层、水层；
25.通过进行多组勘测，来获取所述流体类型与所述流体电阻率一一对应的电阻率解释统计数据；
26.根据所述电阻率解释统计数据，获得用于解释所述流体类型的电阻率分布特征。
27.根据本发明的一些实施例，所述电阻率分布特征包括水层电阻率小于150ω
·
m，油层电阻率大于等于150ω
·
m且小于等于350ω
·
m，气层电阻率大于350ω
·
m。
28.根据本发明的一些实施例，所述提取所述各地层的反演结果中储层的流体电阻率分布数据，包括以下步骤：
29.基于开窗处理，将所述储层的反演结果从所述反演电阻率剖面数据中提取出来；
30.从所述储层的反演结果中提取所述储层的流体电阻率。
31.根据本发明第二方面实施例的基于电磁与地震结合的流体识别系统，包括：
32.地震数据采集单元，用于采集待识别区域的地震数据，所述地震数据包括延垂直深度方向上的多层物理地层的结构特征；
33.电阻率采集单元，用于采集待识别区域内每层所述物理地层的电阻率参数；
34.数据处理单元，用于执行如本发明第一方面实施例任一所述的基于电磁与地震结合的流体识别方法。
35.根据本发明的基于电磁与地震结合的流体识别系统，至少具有如下技术效果：通过利用地震数据采集单元和电阻率采集单元来分别采集得到数据处理单元所需要的相关初始数据；通过利用数据处理单元，对地震数据进行处理来建立地质结构模型，并结合待识别区域内每层物理地层的电阻率参数进行有限元划分，来建立地质电性模型，从而获得更细化的地层分布特征；根据建立的地质电性模型为约束条件进行约束反演，从而可提取更突出的储层流体的分布特征。相较于当前现有的油气田勘探识别系统，本发明的基于电磁与地震结合的流体识别系统，其通过电震结合的方式来形成地层结构和储层流体均敏感的勘测系统，从而能够提高储层流体识别的精度，确定油气分布规律，为划定油藏有利区提供依据，可以有效指导勘探开发过程中油气有位置的圈定，提高油田开发水平。
36.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
37.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
38.图1是本发明实施例的基于电磁与地震结合的流体识别方法的流程图；
39.图2是本发明实施例的地质结构模型的示意图；
40.图3是本发明实施例的地质电性模型的示意图；
41.图4是本发明实施例的常规电磁法反演的结果示意图；
42.图5是本发明实施例的约束反演的结果示意图；
43.图6是本发明实施例的开窗处理后的结果示意图。
具体实施方式
44.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
46.在本发明的描述中，多个的含义是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区
分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
47.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接、断开等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
48.下面参考图1至图6描述根据本发明第一方面实施例的基于电磁与地震结合的流体识别方法。
49.获取待识别区域的地震数据，并根据地震数据建立地质结构模型，地震数据包括延垂直深度方向上的多层物理地层的结构特征，地质结构模型包括与多层物理地层一一对应的多层虚拟地层；
50.对地质结构模型进行有限元划分，以使得地质结构模型中每层虚拟地层划分为多个电性区域；
51.获取待识别区域内每层物理地层的电阻率参数，根据每层物理地层对应的电阻率参数以及有限元划分后的地质结构模型，建立地质电性模型，其中，每层物理地层对应的电阻率参数用于表征对应物理地层在垂直深度域上的电性特征；
52.将地质电性模型为剖分约束条件进行电磁法反演，得到反演电阻率剖面数据，反演电阻率剖面数据包括多层虚拟地层中各地层的反演结果；
53.提取各地层的反演结果中储层的流体电阻率分布数据，并结合电阻率解释模板进行流体识别，以确定储层中的流体区域以及与流体区域对应的流体类型；其中，电阻率解释模板包括多种流体类型和与多种流体类型一一对应的电阻率信息。
54.参考图1至图6，图2表示根据地震数据所建立的地质结构模型，并以地层剖切面显示出来，从地层剖切面中可以看出，地质结构模型由与多层物理地层一一对应的多层虚拟地层构成。图3表示根据电阻率参数和地质结构模型所建立的地质电性模型，其建模的具体过程为：对地质结构模型进行有限元分析，其地层剖切面被划分为若干个网格，然后通过数据插值方法，对每一个网格赋予相应的电阻率参数，从而建立地质电性模型。在一些实施例，有限元分析和数据插值方法具体采用有限元非结构化网络插值方法。图4为对地质结构模型进行反演后的结果，图5为对地质电性模型进行约束反演后的结果，对比图4和图5，可以看出，通过对地质电性模型进行约束反演，可以得到更精细化的地层划分，从而来为后续流体识别提供更好的识别效果。图6为对储层进行流体类型识别的示意图，根据电阻率解释模板，对示意图进行对比判断，得到流体区域的位置以及相对应的流体类型。
55.根据本发明的基于电磁与地震结合的流体识别方法，利用地震数据建立地质结构模型，并结合待识别区域内每层物理地层的电阻率参数进行有限元划分，来建立地质电性模型，从而获得更细化的地层分布特征；根据建立的地质电性模型为约束条件进行约束反演，从而可提取更突出的储层流体的分布特征。相较于当前现有的油气田勘探识别方法，本发明的基于电磁与地震结合的流体识别方法，其通过电震结合的方式来形成地层结构和储层流体均敏感的勘测方法，从而能够提高储层流体识别的精度，确定油气分布规律，为划定油藏有利区提供依据，可以有效指导勘探开发过程中油气有位置的圈定，提高油田开发水平。
56.在本发明的一些实施例中，如图2所示，结构特征包括物理地层层序，物理地层厚
度分布、以及沿剖面方向的物理地层展布形态。参考图2，延垂直深度方向上的多层物理地层的结构特征由图中的多层虚拟地层所表征，具体体现在：图中标记的地层1至地层5表示物理地层层序；图中坐标系的纵坐标标记了多层虚拟地层的各层厚度，从而来表示物理地层厚度分布；图中坐标系的横坐标标记了多层虚拟地层的地理位置范围，从而来表示沿剖面方向的物理地层展布形态。
57.通过对地质结构模型的地层剖切面建立坐标系，从而可以将多层物理地层的结构特征由多层虚拟地层所可视化表征出来，从而便于本发明实施例方法的后续步骤在此基础上进行处理。
58.在本发明的一些实施例中，获取待识别区域内每层物理地层的电阻率参数，包括以下步骤：
59.对于每层物理地层，皆通过多种地质勘探方式获取多组电阻率数据；
60.根据预设的加权平均参数对每层物理地层对应的多组电阻率数据进行加权平均计算，以获得与每层物理地层对应的电阻率参数，其中，加权平均参数根据待识别区域的地质环境影响来获得。
61.对于现有的各类地质勘探方式，由于其测得的地层电阻率存在不同程度上的精度误差，因此通过获取不同地质勘探方式下的多组电阻率数据，根据待识别区域的地质环境的影响，来对多组电阻率数据进行加权平均计算，从而消除电阻率勘探结果的误差，使得在建立地质电性模型时，降低模型中虚拟地层的分布情况与实际中物理地层的分布情况的差异，保证建模的精确性。
62.在本发明的一些实施例中，多组电阻率数据包括测井统计数据、地层露头测量统计数据、钻井取芯测量统计数据；对于每层物理地层，皆通过多种地质勘探方式获取多组电阻率数据，包括以下步骤：
63.利用测井技术获取测井统计数据；
64.利用露头小四极测量方法获取地层露头测量统计数据；
65.利用岩心测量方法获取钻井取芯测量统计数据。
66.如表1所示，表1为实际中通过不同方式在不同地层中所采集的电阻率的统计数据，以及对电阻率的统计数据进行加权平均计算后的结果。
67.表1
[0068][0069]
具体地，测井技术测量的是深度上地层的电阻率值，露头小四极测量的是野外地层露头的电阻率值，岩心测量是通过钻井取芯获得的样品，通过对不同地层的岩心进行测试来获得地层的电阻率值。在一些实施例中，多组地质勘探方式不限于采用测井技术、露头小四极测量方法和岩心测量方法，可以根据实际情况来增加更多的获取地层电阻率的方法。
[0070]
在本发明的一些实施例中，加权平均参数包括测井统计数据的权重占比为70％，地层露头测量统计数据的权重占比为15％，钻井取芯测量统计数据的权重占比为15％。
[0071]
具体地，在一些实施例中，可以根据实际情况下的不同场景，来对权重进行调整，从而保证最终得到的地层电阻率参数的精确性。
[0072]
在本发明的一些实施例中，如图4和图5所示，将地质电性模型为剖分约束条件进行电磁法反演，得到反演电阻率剖面数据，包括以下步骤：
[0073]
将结构特征和电性特征作为反演约束条件，将勘测获得的物理地层的平均电阻率与物理地层的理论计算的平均电阻率对比，得到拟合误差，并通过反演算法，进行迭代计算，直至拟合误差处于预设的拟合误差范围内后，输出反演电阻率剖面数据。
[0074]
具体地，对于采用反演算法迭代计算拟合误差，其通过采用反演目标函数，反演目标函数包括两部分，由以下数学模型所约束：
[0075]
p
α
(m)＝||wd×
(d(m)－d
obs
)||2+α
×
||wm×
(m－m
ref
)||2，
[0076]
其中，wd，wm分别表示数据和模型的权重；d
obs
为通过采集的电场数据所计算得到的电阻率数据，具体为视电阻率；d(m)为正演理论值；m为模型参数；m
ref
为地质电性模型的电阻率数值；α是正则化因子，其用来控制数据目标函数和模型目标函数的相对权重。根据建立的地质电性模型，将地质电性模型具有的地层深度、厚度、分层信息、电阻率信息作为反演约束条件，并通过反演算法，在噪声和模型协方差估计值的约束下，迭代计算，直到获得一个合理的拟合误差，进而输出反演电阻率剖面数据。
[0077]
参考图4和图5，图4为采用现有的地震反演技术所得到的反演结果，图5为本发明实施例的基于电磁与地震结合的流体识别放方法，在进行电磁法反演后得到的反演结果，反演结果中的电阻率大小由图中虚拟地层的不同颜色深度来表示。通过对比可以看出，本
发明实施例采用了电磁地震结合的反演技术，获得了储层特征更明显的反演电阻率剖面数据，从而提升了储层流体识别的准确度。此外，将结构特征和电性特征作为反演约束条件，以使得反演结果在框架约束范围内扰动，在减小反演多解性的同时，还保留了层内的电性变化信息。
[0078]
在本发明的一些实施例中，获取电阻率解释模板，包括以下步骤：
[0079]
利用录井技术、岩心测量、试油工艺来确定多层物理地层中储层的流体类型，并利用测井技术来获取对应流体类型下的储层的流体电阻率，流体类型包括油层、气层、水层；
[0080]
通过进行多组勘测，来获取流体类型与流体电阻率一一对应的电阻率解释统计数据；
[0081]
根据电阻率解释统计数据，获得用于解释流体类型的电阻率分布特征。
[0082]
参考表2，通过开设的多个井口，并利用录井技术、岩心测量、试油工艺，来确定多层物理地层中储层的流体类型。在确定了流体类型后，利用测井技术，对多个储层流体一一对应地采集多个储层的流体电阻率，从而获取多组储层的流体类型与储层的流体电阻率一一对应的统计结果。对统计结果进行分析，来确定不同储层的流体类型所对应的电阻率范围，从而获得电阻率解释模板。
[0083]
表2
[0084][0085]
在本发明的一些实施例中，如图5所示，电阻率分布特征包括水层电阻率小于150ω
·
m，油层电阻率大于等于150ω
·
m且小于等于350ω
·
m，气层电阻率大于350ω
·
m。
[0086]
参考图5，对于电阻率解释模板中的电阻率分布特征，由图中不同颜色深度的分隔
长条所体现，这里简称为色域条，色域条中的每一块分别表示对应的电阻率值范围。通过将虚拟地层中突出颜色深度的区域进行提取，从而确定为储层中的流体，然后将该区域的颜色同色域条中的相同颜色进行比对，从而获得对应的电阻率大小，最后根据电阻率解释模板，便能解释出该区域的具体流体类型，从而实现流体识别。需要说明的是，本发明的附图仅用于方便对发明内容进行理解，对于通过颜色比对来判断流体类型，其具体由计算机运行算法来实现。
[0087]
在本发明的一些实施例中，如图6所示，提取各地层的反演结果中储层的流体电阻率分布数据，包括以下步骤：
[0088]
基于开窗处理，将储层的反演结果从反演电阻率剖面数据中提取出来；
[0089]
从储层的反演结果中提取储层的流体电阻率。
[0090]
参考图6，图中虚线框对虚拟地层中储层的流体进行框定，来体现开窗处理的过程。经流体识别后，四处开窗位置的流体类型从左至右依次分别为：水、油、水、气。通过开窗处理，虚拟地层的储层流体从反演结果中单独提取出来，因此在进行流体识别时，可以减少不相干地层的干扰，从而提升流体识别的效率。
[0091]
根据本发明第二方面实施例的基于电磁与地震结合的流体识别系统，包括：地震数据采集单元、电阻率采集单元、数据处理单元。
[0092]
地震数据采集单元，用于采集待识别区域的地震数据，地震数据包括延垂直深度方向上的多层物理地层的结构特征；
[0093]
电阻率采集单元，用于采集待识别区域内每层物理地层的电阻率参数；
[0094]
数据处理单元，用于执行如本发明第一方面实施例任一的基于电磁与地震结合的流体识别方法。
[0095]
在一些实施例中，地震数据采集单元包括地震检波器和地震勘探仪器，地震检波器用于传感地震信号，地震勘探仪器用于采集并记录地震信号。电阻率采集单元包括测井仪、小四极装置、岩心测量仪，测井仪用于采集深度上地层的电阻率值，小四极装置用于采集野外地层露头的电阻率值，岩心测量仪用于通过对不同地层的岩心进行测试来采集地层的电阻率值。数据处理单元可采用计算机，来执行由本发明第一方面实施例的基于电磁与地震结合的流体识别方法所编写的代码，并处理采集的地震数据和电阻率参数。
[0096]
根据本发明实施例的基于电磁与地震结合的流体识别系统，通过利用地震数据采集单元和电阻率采集单元来分别采集得到数据处理单元所需要的相关初始数据；通过利用数据处理单元，对地震数据进行处理来建立地质结构模型，并结合待识别区域内每层物理地层的电阻率参数进行有限元划分，来建立地质电性模型，从而获得更细化的地层分布特征；根据建立的地质电性模型为约束条件进行约束反演，从而可提取更突出的储层流体的分布特征。相较于当前现有的油气田勘探识别系统，本发明的基于电磁与地震结合的流体识别系统，其通过电震结合的方式来形成地层结构和储层流体均敏感的勘测系统，从而能够提高储层流体识别的精度，确定油气分布规律，为划定油藏有利区提供依据，可以有效指导勘探开发过程中油气有位置的圈定，提高油田开发水平。
[0097]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0098]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。