具有倾斜裂缝的碳酸盐岩储层裂缝弱度高精度反演方法与流程

本发明涉及油气勘探地震资料反演，特别是涉及到一种具有倾斜裂缝的碳酸盐岩储层裂缝弱度高精度反演方法。

背景技术：

1、油气、裂缝的运移通道和储集空间是油气藏勘探开发研究的重点。当地下介质存在裂缝时，地震反射幅度特征与不存在裂缝的介质有较大差异。thomsen提出的弱各向异性(wa)模型，简化了各种各向异性介质条件下地震波反射/透射系数的推导。在此基础上，两层水平横向各向同性(hti)、垂直横向各向同性(vti)和正交各向异性介质分离界面的pp波反射系数方程被进一步推导。随后，许多学者研究了不同裂缝介质条件下的反射系数方程，并将导出的反射系数方程应用于实际数据中的裂缝参数反演。基于地震振幅各向异性理论的地下裂缝表征技术取得了良好的应用效果。

2、一般认为碳酸盐岩和火成岩裂缝性储集层是hti介质，即具有一组垂直排列的裂缝的各向同性背景介质。但这种假设在沉积储层裂缝预测中存在较大误差。除了垂直排列的裂缝外，许多研究已经证明了地下介质中存在倾斜裂缝。这种具有倾斜对称轴的ti介质被定义为倾斜横向各向同性(tti)介质，其反射系数方程可以通过变换从hti或vti介质的刚度矩阵中进行变换推导。然而常规的倾斜裂缝反演方法忽略了vti介质中的背景裂缝信息，一定程度上降低了裂缝弱度的反演精度。因此需要一种方法反演倾斜裂缝下的背景裂缝参数，以提高反演结果精度。

3、在申请号：cn202111039423.0的中国专利申请中，涉及到一种vti等效介质裂缝弱度参数地震反演方法及系统，获取待研究工区的地震数据；获取待研究工区的实际测井曲线；所述实际测井曲线，为弹性特征参数和裂缝弱度的测井曲线；对所述待研究工区的实际测井曲线进行平滑处理，得到弹性参数和裂缝弱度参数反演的初始模型；根据所述弹性参数和裂缝弱度参数反演的初始模型，利用散射理论以及弱各向异性近似假设条件，得到待估计新属性参数；根据待研究工区的地震数据，基于贝叶斯反演理论，对所述待估计新属性参数进行地震反演，得到页岩气储层的弹性模量和裂缝参数。该方法能够合理可靠地从叠前地震数据中获取储层弹性模量和裂缝弱度参数，以实现页岩气储层特征的精细描述与刻画。

4、在申请号：cn202110844999.8的中国专利申请中，涉及到一种tti介质裂缝倾角的反演方法，属于油气地球物理技术领域。该方法包括如下过程：建立tti介质纵波反射系数与裂缝弱度、裂缝倾角以及方位角的关系通过裂缝弱度与倾斜裂缝弱度的关系对所述进行简化；在tti介质内选取两个不同方位角，并在这两个不同方位角之间建立反射系数差值对所述反射系数差值采用阻尼最小二乘方法反演得到裂缝弱度和倾斜裂缝弱度；根据所述裂缝弱度和倾斜裂缝弱度得到裂缝倾角。

5、在申请号：cn201710892661.3的中国专利申请中，涉及到一种各向异性岩石物理模型的反演方法及系统，该反演方法包括：建立具有横向各向同性弹性特征的岩石物理模型；基于贝叶斯理论，获取后验概率分布；基于岩石物理模型和后验概率分布，建立反演的目标函数；基于目标函数获取裂缝密度参数的最优解。该发明的优点在于：提出一种各向异性岩石物理建模方法，能够综合考虑各向异性粘土和定向排列的微裂缝对页岩各向异性的影响，并且基于贝叶斯框架以先验信息和测井参数为约束进行岩石物理反演，得到粘土矿物的弹性参数和定向排列裂缝的密度，从而进一步讨论其各向异性特征。

6、以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的具有倾斜裂缝的碳酸盐岩储层裂缝弱度高精度反演方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种解决了现有裂缝预测方法忽略vti介质中背景裂缝信息的问题，达到了提高裂缝参数反演结果精度的效果的具有倾斜裂缝的碳酸盐岩储层裂缝弱度高精度反演方法。

2、本发明的目的可通过如下技术措施来实现：具有倾斜裂缝的碳酸盐岩储层裂缝弱度高精度反演方法，该具有倾斜裂缝的碳酸盐岩储层裂缝弱度高精度反演方法包括：

3、步骤1：对地震资料进行预处理并获取vti背景的裂缝弱度、杨氏模量、泊松比、密度的初始模型，进一步构建初始模型约束项；

4、步骤2：构建裂缝弱度正演模型；

5、步骤3：计算常规裂缝弱度，并引入初始模型约束项和柯西cauchy约束项，构建背景的裂缝弱度目标函数；

6、步骤4：采用迭代加权最小二乘优化算法反演得到背景裂缝弱度反演结果，并将背景裂缝弱度与常规裂缝弱度相加，得到最终的储层裂缝弱度。

7、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

8、所述步骤1包括如下步骤：

9、步骤1.1：输入碳酸盐岩的宽方位地震记录s0、子波数据w和测井数据；

10、步骤1.2：提取层位信息并对测井数据进行插值滤波得到背景裂缝弱度以及杨氏模量，泊松比，密度的初始模型，并根据插值结果，进一步计算初始模型约束项r0。

11、在步骤1.2，计算初始模型约束项的公式为：

12、

13、其中，e0、σ0、ρ0分别表示杨氏模量、泊松比、密度的初始模型，表示背景裂缝弱度初始模型。

14、步骤2包括：

15、步骤2.1：从地震记录s0提取入射角信息θ和裂缝倾角信息β，从测井数据中提取横、纵波速度vs和vp，并计算纵横波速度比g。

16、步骤2.2：计算裂缝参数矩阵c(θ)、d(θ)、e(θ)、f(θ)、g(θ)。

17、步骤2.3：从地震记录提取方位角信息φ1，φ2，根据裂缝参数矩阵、宽方位地震记录、子波构建正演模型。

18、在步骤2.1中，计算纵横波速度比g的公式为：

19、g＝(vs/vp)2  公式(2)

20、在步骤2.2中，通过公式(2)计算裂缝参数矩阵c(θ)、d(θ)、e(θ)、f(θ)、g(θ)：

21、

22、在步骤2.3中，构建的正演模型为：

23、d＝gr  公式(4)

24、

25、其中s(θi，φi，β)表示入射角为θi、方位角为φi、裂缝倾角为β的地震记录；e表示待反演的杨氏模量；σ表示待反演的泊松比；ρ表示待反演的密度；表示待反演的横向裂缝弱度；表示待反演的纵向裂缝弱度；符号“δ”表示差值；符号“-”表示平均值；t表示矩阵的转置；m表示入射角信息总数；n表示地震记录采用点；表示常规裂缝密度的差；w表示子波矩阵，a、b表示常规裂缝密度参数矩阵，如下。

26、

27、

28、步骤3包括：

29、步骤3.1：根据碳酸盐岩的宽方位叠前地震数据计算常规裂缝弱度；

30、步骤3.2：输入测井数据的背景裂缝弱度r0，通过正演模型得到dwell，进一步计算井上地震记录swell；并引入s0计算噪声n，并进一步计算噪声的方差

31、步骤3.3：根据裂缝弱度和噪声的方差，构建cauchy约束c和初始模型约束项γmod。

32、步骤3.4：根据正演模型以及约束项构建目标函数f(r)。

33、在步骤3.1中，计算常规裂缝弱度的公式如下：

34、m＝g1-1d1  公式(8)

35、其中

36、

37、在步骤3.2中，计算噪声的方差

38、n＝swell-s0  公式(10)

39、

40、其中n表示噪声，表示噪声的均值，swell表示井上地震记录，表示l2范数，同时通过测井数据的裂缝弱度m0计算对应的方差

41、

42、在步骤3.3中，构建的cauchy约束c和初始模型约束项γmod为：

43、

44、

45、其中ln表示对数，表示初始模型约束的正则化系数，

46、在步骤3.4中，根据正演模型以及约束项构建的目标函数f(r)为：

47、

48、步骤4包括：

49、步骤4.1：目标函数化简得到如下：

50、

51、其中μ表示权重系数，对角矩阵q表示为

52、

53、步骤4.2：采用迭代加权最小二乘优化算法反演得到反演结果rinv。

54、步骤4还包括，在步骤4.2之后：

55、步骤4.3：根据反演结果得到背景裂缝弱度并根据公式(8)计算常规裂缝弱度通过求和得到最终的储层裂缝弱度。

56、本发明中的具有倾斜裂缝的碳酸盐岩储层裂缝弱度高精度反演方法，该方法在原有裂缝检测技术的基础上，进一步考虑到了背景环境中所具有的裂缝，提高了裂缝反演结果的精度，解决了现有裂缝预测方法忽略vti介质中背景裂缝信息的问题，同时在求解背景裂缝中引入弹性参数，通过裂缝与弹性参数的耦合关系，提高了裂缝反演结果的稳定性。最后，在正演模型的基础上，引入初始模型约束项和柯西cauchy约束项，提高反演结果的抗噪能力，达到了提高裂缝参数反演结果精度的效果。