一种地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法及系统与流程

1.本发明涉及石油天然气勘探技术领域，特别是关于一种地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法及系统。


背景技术：

2.在油气勘探程度低、没有钻井或只有少量钻井的地区，对地下地质体的定量描述是油气勘探面临的难点问题，例如对地下火山岩、烃源岩和厚层河道砂体等地质体的定量描述，对于烃源岩、储集层和盖层分布评价，对油气资源量的评价，相关圈闭能否成藏及规模油气田寻找等具有重要意义。
3.现有的方法中，对于有少量钻井的地区，利用钻井对应地震响应特征，拟合地质体在钻井和地震上的对应关系，从而预测地下地质体的空间分布；对于没有钻井的地区，有学者采用类比法对不同地区的地震数据进行定性比较，通过地震振幅、频率、连续性的定性描述判断地质体的分布，然而，这种方法只能定性描述地下地质体存在的大概范围，无法回答地质体的平面分布面积和空间体积；有学者直接采用地震数据开展“无监督”的地震属性聚类，这种方法不用带入地质家的主观想法，但是比较依赖对地震属性的选择，同时也没有摆脱地震多解性问题；有学者采用层序地层学方法和地震速度岩性分析法综合评价地质体空间分布，这种方法结合了地球物理方法和地质家对层序地层格架的认识，但是，由于层序地层格架空间范围大、地震速度对岩性解释存在多解性以及对地震数据品质要求高，从而只能实现定性-半定量地对地质体空间分布进行描述。
4.综上所述，现有的方法主要是单独的利用地质方法、单独的采用地球物理方法描述地下地质体的分布，或是将地质分析与地球物理相结合来描述地下地质体分布，均存在对研究数据挖掘不够充分或是对地震数据品质要求较高的问题，总体上，缺乏一种在地震数据中定量计算地质体体积和水平投影面积的地震地质体定量雕刻方法。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的是提供一种地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法及系统，能够在地震数据中定量计算地质体体积和水平投影面积。
6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：第一方面，提供一种地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法，包括：
7.针对三维地震数据体中存在地质体的区域，构建完全覆盖目标地质体的地震剖面网格；
8.根据构建的地震剖面网格，提取若干地震剖面，并设置每一地震剖面对应的矩形框；
9.基于设置的各矩形框中目标地质体可能存在的范围，计算目标地质体的地震能量属性；
10.根据目标地质体的地震能量属性和各矩形框的地震速度平均值，确定目标地质体
的水平投影面积和体积，完成目标地质体的定量雕刻。
11.进一步地，所述三维地震数据体中存在地质体的区域由地质分析确定，地质分析包括构造作用期次、地层产状、断层活动速率、钻井的岩心或岩屑特征、钻井的测试结果和测井曲线特征。
12.进一步地，所述在设置的各矩形框中，分别确定目标地质体可能存在的范围，并计算目标地质体的地震能量属性，包括：
13.根据设置的各矩形框，分别确定目标地质体可能存在的范围；
14.在设置的各矩形框中，分别测量地震同相轴的连续性长度，并确定地震同相轴连续性长度大于三分之一矩形框边长的区域为第一区域；
15.在设置的各矩形框中，基于各矩形框对应的地震剖面的长度和宽度，设置网格，并确定每一矩形框中地震主频值属于地震主频最小值和地震主频中值之间的区域为第二区域，以及地震主频值属于地震主频中值和地震主频最大值的区域为第三区域；
16.对确定的第一区域以及对应的第二区域或第三区域二者取交集，得到对应的第四区域，并确定各矩形框中第四区域以外的区域为第五区域；
17.在各第四区域内分别设置若干第一节点，在各第五区域内设置分别若干第二节点，并确定所有地震剖面上所有第一节点和第二节点位置处的地震属性；
18.根据所有地震剖面上所有第一节点和第二节点位置处的地震属性，计算目标地质体的地震能量属性。
19.进一步地，所述矩形框的边长为三分之一对应地震剖面的长度，矩形框的宽度为三分之一对应地震剖面的宽度。
20.进一步地，所述在设置的各矩形框中，基于各矩形框对应的地震剖面的长度和宽度，设置网格，并确定每一矩形框中地震主频值属于地震主频最小值和地震主频中值之间的区域为第二区域，以及地震主频值属于地震主频中值和地震主频最大值的区域为第三区域，包括：
21.在设置的各矩形框中，根据十分之一对应地震剖面的长度和十分之一对应地震剖面的宽度，设置网格，并确定设置的每一网格内的地震主频值；
22.根据确定的各地震主频值，找出地震主频值的最大值和最小值，并确定地震主频中值；
23.确定各矩形框中的每一网格中心点为节点，并确定每一矩形框中地震主频值属于地震主频最小值和地震主频中值之间的区域为第二区域，以及地震主频值属于地震主频中值和地震主频最大值之间的区域为第三区域。
24.进一步地，所述在各第四区域内分别设置若干第一节点，在各第五区域内设置分别若干第二节点，并确定所有地震剖面上所有第一节点和第二节点位置处的地震属性，包括：
25.计算第四区域的周长k，在第四区域内，周向间距设置若干第一节点，并在第四区域内随机设置若干第一节点；
26.在第五区域内以二十分之一矩形框的边长和二十分之一矩形框的宽度设置第二节点；
27.确定所有地震剖面上所有第一节点和第二节点位置处的地震属性。
28.进一步地，所述根据目标地质体的地震能量属性和各矩形框的地震速度平均值，确定目标地质体的水平投影面积和体积，完成目标地质体的定量雕刻，包括：
29.根据目标地质体的地震能量属性，建立地震能量属性的三维地质模型；
30.计算三维地质模型的水平投影面积和体积；
31.根据三维地质模型的体积和各矩形框的地震速度平均值，确定目标地质体的体积。
32.第二方面，提供一种地质认识约束下的地震地质体定量雕刻系统，包括：
33.网格构建模块，用于针对三维地震数据体中存在地质体的区域，构建完全覆盖目标地质体的地震剖面网格；
34.矩形框设置模块，用于根据构建的地震剖面网格，提取若干地震剖面，并设置每一地震剖面对应的矩形框；
35.地震能量属性计算模块，用于基于设置的各矩形框中目标地质体可能存在的范围，计算目标地质体的地震能量属性；
36.定量雕刻模块，用于根据目标地质体的地震能量属性和各矩形框的地震速度平均值，确定目标地质体的水平投影面积和体积，完成目标地质体的定量雕刻。
37.第三方面，提供一种处理设备，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理设备执行时用于实现上述地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法对应的步骤。
38.第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时用于实现上述地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法对应的步骤。
39.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
40.1、本发明在三维地震数据体中设置网格剖面，并在每一地震剖面中设置矩形框，圈出目标地质体可能存在的大致范围，在圈定范围中开展地震连续性分析、地震主频分析，能够进一步缩小目标地质体存在的范围。
41.2、本发明在限制的范围内，进行地震属性分析，计算能够反映目标地质体的综合地震属性，并结合三维地质建模和时深转换，实现地下目标地质体体积和平面展布面积的定量描述。
42.3、本发明充分利用地质分析成果，挖掘出蕴含地质体信息的地球物理信息，对地震数据品质要求降低，能够实现地质体空间分布的准确估算。
43.4、在没有钻井或只有少量钻井的地区，本发明可以快速构建地下地质体空间模型，对于烃源岩、储集层和盖层分布评价，油气资源量评价，相关圈闭能否成藏及规模油气田寻找等具有重要意义。
44.综上所述，本发明可以广泛应用于地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法及系统中。
附图说明
45.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
46.图1是本发明一实施例提供的方法流程示意图；
47.图2是本发明一实施例提供的三维地震数据体地震剖面网格示意图；
48.图3是本发明一实施例提供的第一区域a1的地震剖面示意图；
49.图4是本发明一实施例提供的第二区域a2与第一区域a1的交集第四区域a4的地震剖面示意图；
50.图5是本发明一实施例提供的第一节点object和第二节点no-object的地震剖面示意图；
51.图6是本发明一实施例提供的地质体地震能量属性的地震剖面示意图；
52.图7是本发明一实施例提供的建立的地质体三维实体模型示意图。
具体实施方式
53.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明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能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
54.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
55.本发明实施例提供的地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法及系统，能够避免仅靠地质认识定性描述地质体，降低地震数据的多解性，实现地下地质体体积和平面分布面积的定量描述目的，为地下地质体空间分布研究及油气勘探提供有效的依据。
56.实施例1
57.如图1所示，本实施例提供一种地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法，包括以下步骤：
58.1)针对三维地震数据体中存在地质体的区域，采用40道
×
40道构建地震剖面网格，使得构建的网格完全覆盖目标地质体。
59.具体地，三维地震数据体为时间域地震数据，道间距为12.5m，三维地震数据体的面积大于等于10km2。
60.具体地，三维地震数据体中存在地质体的区域由地质分析确定，地质分析包括构造作用期次、地层产状、断层活动速率、钻井的岩心或岩屑特征、钻井的测试结果和测井曲线特征。
61.具体地，40道
×
40道的地震剖面网格是指以40倍道间距为间隔构建的平面网格。
62.2)根据构建的地震剖面网格，提取若干地震剖面，并设置每一地震剖面对应的矩形框g。
63.具体地，在每一地震剖面上，设定该地震剖面的长度为l1、宽度为w1，设定矩形框g
的边长l2为三分之一对应地震剖面的长度l1，矩形框g的宽度w2为三分之一对应地震剖面的宽度w1。
64.具体地，地震剖面的长度l1是指地震剖面水平测量的长度，地震剖面的宽度w1是指地震剖面垂向上测量的深度。
65.3)根据设置的各矩形框g，分别确定目标地质体可能存在的范围。
66.具体地，根据各矩形框g对应的地震剖面上的振幅差异和连续性差异，以及上述地质分析结果，确定目标地质体可能存在的范围。
67.4)在设置的各矩形框g中，分别测量地震同相轴的连续性长度l3，并确定地震同相轴连续性长度l3大于三分之一矩形框边长l2的区域，得到第一区域a1。
68.具体地，地震同相轴是指地震数据上各地震道振动相位相同的极值(俗称波峰或波谷)的连线。连续性是指地震同相轴在地震剖面中，以相同或相近颜色横向上的延伸状况。
69.具体地，连续性长度的测量需要在矩形框g中对能见到的地震同相轴开展。
70.具体地，采用多边形结构圈出第一区域a1。
71.5)在设置的各矩形框g中，基于各矩形框g对应的地震剖面的长度l1和宽度w1，设置网格，并确定每一矩形框g中地震主频值属于地震主频最小值fmin和地震主频中值fr之间的区域为第二区域a2，以及地震主频值属于地震主频中值fr和地震主频最大值fmax的区域为第三区域a3，具体为：
72.5.1)在设置的各矩形框g中，根据十分之一对应地震剖面的长度l1和十分之一对应地震剖面的宽度w1，设置网格，并确定设置的每一网格内的地震主频值fi(i＝1～100)。
73.具体地，每一网格内的地震主频值fi为该网格内任意5个点地震主频值的平均值。
74.5.2)根据确定的各地震主频值，找出地震主频值的最大值fmax和最小值fmin，并确定地震主频中值fr，其中，fr＝(fmax+fmin)/2。
75.5.3)确定各矩形框g中的每一网格中心点为节点，并确定每一矩形框g中地震主频值属于地震主频最小值fmin和地震主频中值fr之间的区域为第二区域a2，以及地震主频值属于地震主频中值fr和地震主频最大值fmax之间的区域为第三区域a3。
76.具体地，每一第二区域a2与对应第三区域a3的面积之和均等于对应矩形框g的面积。
77.6)对步骤4)确定的第一区域a1以及步骤5)确定的对应的第二区域a2或第三区域a3二者取交集，得到对应的第四区域a4，并确定各矩形框g中第四区域a4以外的区域为第五区域a5。
78.具体地，第二区域a2或第三区域a3的选取根据地质类比确定。
79.具体地，地质类比是指同一盆地其他位置中，目标地质体与非目标地质体地震主频的类比；如果目标地质体的地震主频低于非目标地质体的地震主频，则选择第二区域a2；反之，则选择第三区域a3。
80.7)在各第四区域a4内分别设置若干第一节点，在各第五区域a5内分别设置若干第二节点，并确定所有地震剖面上所有第一节点和第二节点位置处的地震属性，具体为：
81.7.1)计算第四区域a4的周长k，在第四区域a4内，周向间距设置20个第一节点，这些第一节点距离边界的长度为a＝k/60(假设以第四区域a4为圆形进行计算，周长为k，半径
则约等于k/(2π)，即k/6.28，此处取距离a≈半径/10，即为k/60)，并在第四区域a4内随机设置80个第一节点。
82.具体地，随机设置的80个第一节点不能重叠，80个第一节点散布的面积大于等于第四区域a4面积的4/5。
83.7.2)在第五区域a5内以二十分之一矩形框g的边长l2和二十分之一矩形框g的宽度w2设置第二节点。
84.7.3)确定所有地震剖面上所有第一节点和第二节点位置处的地震属性。
85.具体地，地震属性包括均方根振幅、瞬时频率、频率面积、瞬时相位、方差和噪声属性。
86.8)采用神经网络模型，根据所有地震剖面上所有第一节点和第二节点位置处的地震属性，计算目标地质体的地震能量属性x，具体为：
87.8.1)采用神经网络模型，设置第一节点为计算对象，将所有第一节点第二节点数量的30％作为验证集，计算目标地质体的地震能量属性x，其中，神经网络模型可以采用opendtect软件中的神经网络模块，具体过程为现有技术公开的内容，在此不多做赘述。
88.具体地，目标地质体的地震能量属性x为时间域计算结果，包括地震主频、频率面积、方差、相位和振幅属性。
89.8.2)若神经网络模型中的拟合吻合率r满足预先设定的阈值例如大于等于75％，则停止计算，进入步骤9)；否则，进入步骤7.1)，重新设定第一节点距离边界的长度a＝1.5
×
k/60，直至神经网络模型中的拟合吻合率r满足预先设定的阈值。
90.9)根据目标地质体的地震能量属性x和各矩形框g的地震速度平均值vp，确定目标地质体的水平投影面积s1和体积v2，完成目标地质体的定量雕刻，具体为：
91.9.1)采用geobody(地质体雕刻)和geometrical modeling(几何地质建模)方式，根据目标地质体的地震能量属性x，建立地震能量属性x的三维地质模型。
92.具体地，可以采用petrel软件中的geobody模型和geometrical modeling模型，根据目标地质体的地震能量属性x，建立地震能量属性x的三维地质模型。
93.9.2)计算三维地质模型的水平投影面积s1(单位m2)和体积v1(单位m2·
s)，得到的水平投影面积s1能够用于定量给出目标地质体的平面分布范围。
94.9.3)根据三维地质模型的体积v1和各矩形框g的地震速度平均值vp(单位m/ms)，确定目标地质体的体积v2(单位m3)。
95.具体地，地震速度为矩形框g中钻井与地震标定得到的深度与时间的比值。
96.具体地，各矩形框g的地震速度平均值vp为：
[0097][0098]
其中，vpi为矩形框i对应的地震速度；n为矩形框的数量。
[0099]
更具体地，目标地质体的体积v2为：
[0100]
v2＝v1
×
vp(2)
[0101]
下面以中国珠江口盆地开平凹陷始新统文昌组半深湖相烃源岩为具体实施例详细说明本发明的地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法：
[0102]
1)选取开平凹陷覆盖主洼和东洼的三维地震数据体，该三维地震数据体道间距精
度为12.5m
×
12.5m，三维地震数据体的面积为2400km2，采用40道
×
40道构建地震剖面网格，使得构建的网格完全覆盖主洼和东洼目标地质体范围，如图2所示。
[0103]
2)根据构建的地震剖面网格，提取若干地震剖面，并设定对应的矩形框g：
[0104]
根据构建的地震剖面网格，提取若干地震剖面，在每一地震剖面上，设定该地震剖面的长度为l1＝36000m，宽度为w1＝3000ms，设定矩形框g的边长l2＝1/3l1＝12000m，宽度w2＝1/3w1＝1000ms。
[0105]
3)根据设置的各矩形框g，分别确定目标地质体可能存在的范围。
[0106]
4)在设置的各矩形框g中，分别测量地震同相轴的连续性长度l3(≥4000m)，并确定地震同相轴连续性长度l3大于三分之一矩形框边长l2(等于12000m)的区域为第一区域a1，如图3所示。
[0107]
5)在设置的各矩形框g中，基于各矩形框g对应的地震剖面的长度l1(等于36000m)和宽度w1(等于3000m)，设置网格，并确定每一矩形框g中地震主频值属于地震主频最小值fmin(等于11hz)和地震主频中值fr(等于23hz)之间的区域为第二区域a2，以及地震主频值属于地震主频中值fr(等于23hz)和地震主频最大值fmax(等于35hz)之间的区域为第三区域a3。
[0108]
6)对步骤4)确定的第一区域a1以及步骤5)确定的对应的第二区域a2或第三区域a3二者取交集，得到对应的第四区域a4，如图4所示，并确定各矩形框g中第四区域a4以外的区域为第五区域a5。
[0109]
7)如图5所示，在各第四区域a4内分别设置若干第一节点object，在各第五区域a5内分别设置若干第二节点no-object，并确定所有第一节点和第二节点位置处的地震属性。
[0110]
8)采用神经网络模型，根据所有第一节点和第二节点位置处的地震属性，计算目标地质体的地震能量属性x即综合属性x，如图6所示。
[0111]
本实施例中神经网络模型中的拟合吻合率r＝81％，因此进入步骤9)。
[0112]
9)根据各矩形框的目标地质体的地震能量属性x和各矩形框g的地震速度平均值vp，确定目标地质体的水平投影面积s1和体积v2，完成目标地质体的定量雕刻：
[0113]
采用geobody(地质体雕刻)和geometrical modeling(几何地质建模)方式，根据各矩形框的目标地质体的地震能量属性x，建立各矩形框的地震能量属性x的模型，如图7所示。
[0114]
分别计算各模型的水平投影面积s1＝2.16
×
108(单位m2)和体积v1＝3.8
×
10
10
(单位m2·
s)。
[0115]
根据各模型的体积v1和各矩形框g的地震速度平均值vp(3500m/ms)，确定目标地质体的体积v2＝1.32
×
10
11
(单位m3)。
[0116]
根据本实施例能够更全面地认识珠江口盆地开平凹陷始新统文昌组半深湖相烃源岩的平面分布面积和三维空间分布体积，进而能够指导开平凹陷油气勘探。
[0117]
实施例2
[0118]
本实施例提供一种地质认识约束下的地震地质体定量雕刻系统，包括：
[0119]
网格构建模块，用于针对三维地震数据体中存在地质体的区域，构建完全覆盖目标地质体的地震剖面网格。
[0120]
矩形框设置模块，用于根据构建的地震剖面网格，提取若干地震剖面，并设置对应
的矩形框。
[0121]
地震能量属性计算模块，用于基于设置的各矩形框中目标地质体可能存在的范围，计算目标地质体的地震能量属性。
[0122]
定量雕刻模块，用于根据目标地质体的地震能量属性和各矩形框的地震速度平均值，确定目标地质体的水平投影面积和体积，完成目标地质体的定量雕刻。
[0123]
实施例3
[0124]
本实施例提供一种与本实施例1所提供的地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法对应的处理设备，处理设备可以是用于客户端的处理设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等，以执行实施例1的方法。
[0125]
所述处理设备包括处理器、存储器、通信接口和总线，处理器、存储器和通信接口通过总线连接，以完成相互间的通信。存储器中存储有可在处理设备上运行的计算机程序，处理设备运行计算机程序时执行本实施例1所提供的地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法。
[0126]
在一些实现中，存储器可以是高速随机存取存储器(ram：random access memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0127]
在另一些实现中，处理器可以为中央处理器(cpu)、数字信号处理器(dsp)等各种类型通用处理器，在此不做限定。
[0128]
实施例4
[0129]
本实施例提供一种与本实施例1所提供的地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法对应的计算机程序产品，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本实施例1所述的地质认识约束下的地震地质体定量雕刻方法的计算机可读程序指令。
[0130]
计算机可读存储介质可以是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组合。
[0131]
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。