裂缝参数预测方法及相关设备

1.本公开涉及油气勘探开发中的裂缝参数预测技术领域，尤其涉及一种裂缝参数预测方法及相关设备。


背景技术：

2.裂缝型储层是目前油气勘探开发的重点目标之一，裂缝的存在有利于油气的运移以及储存。因此，稳定的裂缝预测能够有效指导裂缝型储层的开发，提高裂缝型油气藏的勘探效果和油田产量。
3.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

4.本公开提供一种裂缝参数预测方法及相关设备，至少在一定程度上克服由于相关技术中直接利用地震数据全频分量来预测裂缝参数，缺乏稳定性的问题。
5.本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
6.根据本公开的一个方面，提供了一种裂缝参数预测方法，包括：
7.获取地震数据；
8.将地震数据进行变分模态分解，得到不同尺度的内涵模态分量imf数据；
9.基于imf数据，利用交替乘子法逐步进行裂缝弱度反演，得到目标裂缝参数。
10.在本公开的一个实施例中，基于imf数据，利用交替乘子法逐步进行裂缝弱度反演，得到目标裂缝参数，包括：
11.构建目标泛函；
12.利用交替乘子法，基于imf数据，对目标泛函进行求解，得到目标裂缝参数。
13.在本公开的一个实施例中，利用交替乘子法，基于imf数据，对目标泛函进行求解，得到目标裂缝参数，包括：
14.第一次反演使用测井曲线滤波得到的低频成分作为初始约束模型；
15.将每一次反演得到的预测结果作为下一次的约束模型，逐步反演，直至完成所有尺度的反演，得到目标裂缝参数。
16.根据本公开的另一个方面，提供一种裂缝参数预测装置，包括：
17.数据获取模块，用于获取地震数据；
18.数据分解模块，用于将地震数据进行变分模态分解，得到不同尺度的内涵模态分量imf数据；
19.预测模块，用于基于imf数据，利用交替乘子法逐步进行裂缝弱度反演，得到目标裂缝参数。
20.根据本公开的又一个方面，提供一种电子设备，包括：存储器，用于存储指令；处理
azimuth，振幅随方位变化)反演等。
42.此外，常规的时间域裂缝弱度反演综合利用地震数据的全频分量，在地震数据含噪时会导致预测结果的稳定性和准确度不够。频率域多尺度裂缝预测首先将地震数据通过傅里叶变换转换到频率域并取特定频带范围，这种方法只能去除在有效信号频带范围之外的噪声，且需人为划定频带范围，自适应性不足。
43.为解决上述问题，本公开实施例提供了一种裂缝参数预测方法，可以自适应地将地震数据进行尺度划分，且对有效波频带范围之内的噪声也有一定的压制效果，最终在时间域实现多尺度裂缝弱度反演，实现稳定的裂缝预测。
44.还需要说明的是，本公开实施例的裂缝参数预测方法可应用于电子设备，该裂缝参数预测方法的执行主体，可以是手机、平板电脑、可穿戴设备等能够被配置为执行本公开实施例提供的裂缝参数预测方法的用户终端中的至少一种，或者，该方法的执行主体，还可以是能够执行该方法的客户端本身。
45.下面结合附图及实施例对本示例实施方式进行详细说明。
46.图1示出本公开实施例中一种裂缝参数预测方法流程图，如图1所示，本公开实施例中提供的裂缝参数预测方法，包括步骤s110-s130。
47.在s110中，获取地震数据。
48.这里获取的地震数据，可以是不同入射角及方位角的地震数据。
49.在一个实施例中，本公开所提供的裂缝参数预测方法，可以应用于针对 hti介质的裂缝预测。
50.在s120中，将地震数据进行变分模态分解，得到不同尺度的内涵模态分量imf数据。
51.变分模态分解(variational mode decomposition，vmd)，通过迭代的方式搜寻最优变分模型确定每个模态分量的中心频率和频带宽度，实现信号的频域及每个模态分量的自适应部分。
52.imf(intrinsic mode function，内涵模态分量)，原始信号被emd分解之后得到的各层信号分量，也就是地震数据被emd分解之后得到的各层信号分量。
53.本公开中在s120中对不同入射角及方位角的地震数据进行变分模态分解，得到n个主频递减的imf。对地震数据进行变分模态分解的方式可以有多种，在此不做限定。
54.在一个实施例中，可以基于如下公式进行变分模态分解：
[0055][0056]
其中，s表示地震记录，θ表示地震波入射角，φ表示方位角，imfm表示第m个imf，residual表示残差。
[0057]
如图2所示为加噪地震记录经过变分模态分解得到的imf与残差波形图，图3为其频谱，可以看出，变分模态分解可以将加噪地震记录较好地分解为主频不同的多尺度数据，且得到主频不明显的残差，即随机噪声。
[0058]
仅保留imf而舍去残差，可得到重构地震记录：
[0059][0060]
其中，c代表经舍去残差去噪后得到的的重构地震数据。
[0061]
图4示出了加噪地震记录和去噪后重构地震记录与无噪记录的波形对比和相关系数，可以看出，经过基于变分模态分解的去噪后，噪声得到了较好的压制，重构地震记录与无噪记录的相关系数显著提高。
[0062]
在s130中，基于imf数据，利用交替乘子法逐步进行裂缝弱度反演，得到目标裂缝参数。
[0063]
在一些实施例中，s130，可以包括如下步骤：
[0064]
构建目标泛函；
[0065]
利用交替乘子法(the alternating direction method of multipliers， admm)，基于imf数据，对目标泛函进行求解，得到目标裂缝参数。
[0066]
其中，利用交替乘子法，基于imf数据，对目标泛函进行求解，得到目标裂缝参数，可以包括第一次反演使用测井曲线滤波得到的低频成分作为初始约束模型；将每一次反演得到的预测结果作为下一次的约束模型，逐步反演，直至完成所有尺度的反演，得到目标裂缝参数。
[0067]
本公开实施例所提供的裂缝参数预测方法，将地震数据进行变分模态分解，可以自适应地将地震数据进行尺度划分，且对有效波频带范围之内的噪声也有一定的压制效果；基于分解得到的imf数据，利用交替乘子法逐步进行裂缝弱度反演，得到目标裂缝参数，实现稳定的裂缝预测。
[0068]
下面结合以一个具体示例，详细说明上述s130的实现过程。
[0069]
首先，构建目标泛函。
[0070]
hti介质正演模型可以表示为：
[0071][0072]
其中，s为各个方位和入射角下的地震记录矩阵，g为正演矩阵，由各个方位下的子波矩阵w、hti反射近似方程系数矩阵c以及差分矩阵d组成， m＝[ln(v
p
) ln(vs) ln(ρ) δ
n δ
t
]
t
为反演参数。
[0073]
上述公式(3)可简写为下面的等式：
[0074]
s＝gm
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0075]
基于稀疏假设理论，对反演参数的反射率采用l1范数约束，相当于假设地层呈稀疏块状化分布，反演目标泛函可表示为：
[0076][0077]
其中，i5为5
×
5的单位矩阵，λ》0，μ》0为正则化参数，m
mod
为初始模型。
[0078]
利用交替乘子法(the alternating direction method of multipliers，admm) 对目标泛函即上述公式(5)进行求解。首先将目标泛函写成admm形式：
[0079][0080]
其中各参数更新规则如下：
[0081][0082]
其中，u和v为对偶变量，h为软阀门算子：
[0083][0084]
地震记录经过变分模态分解后，将第n-i+1至n个imf之和作为第i次反演的数据：
[0085][0086]
si代表用于第i次反演的数据。
[0087]
第一次反演使用测井曲线滤波得到的低频成分作为初始约束模型，每一次反演得到的预测结果都作为下一次的约束模型，逐步反演，直至完成所有尺度的反演，最终得到稳定准确的裂缝参数。
[0088]
图5示出了裂缝弱度真实值与反演结果，如图5所示，本公开实施例所提供的裂缝参数预测方法的自适应性更高，具有较好的抗噪性。
[0089]
图6示出本公开实施例中一种裂缝参数预测方法流程图，如图6所示，本公开实施例中提供的裂缝参数预测方法，包括步骤s601-s609。
[0090]
在s601中，将地震数据进行变分模态分解(variational modedecomposition，vmd)，得到s602中不同尺度的内涵模态分量imf数据，也就是得到用于第i次反演的数据si。
[0091]
第一次反演使用测井曲线滤波得到的低频成分作为初始约束模型，也就是图6中的s603-s604。
[0092]
然后，每一次反演得到的预测结果都作为下一次的约束模型，逐步反演，直至完成所有尺度的反演，最终得到稳定准确的裂缝参数，也就是图6中的步骤s605-s609。
[0093]
本公开实施例借助变分模态分解将地震数据分解为不同尺度的数据，逐步反演得到稳定的裂缝参数，自适应性更高，且具有较好的抗噪性。
[0094]
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，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步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。
[0095]
在一些实施例中，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
[0096]
基于同一发明构思，本公开实施例中还提供了一种裂缝参数预测装置，如下面的实施例所述。由于该装置实施例解决问题的原理与上述方法实施例相似，因此该装置实施例的实施可以参见上述方法实施例的实施，重复之处不再赘述。
[0097]
图7示出本公开实施例中一种裂缝参数预测装置示意图，如图7所示，该裂缝参数预测装置700，包括：
[0098]
数据获取模块702，用于获取地震数据；
[0099]
数据分解模块704，用于将所述地震数据进行变分模态分解，得到不同尺度的内涵模态分量imf数据；
[0100]
预测模块706，用于基于所述imf数据，利用交替乘子法逐步进行裂缝弱度反演，得到目标裂缝参数。
[0101]
在一些实施例中，数据获取模块702，可以用于获取不同入射角及方位角的地震数据。
[0102]
在一些实施例中，数据分解模块704，可以用于对不同入射角及方位角的地震数据进行变分模态分解，得到n个主频递减的imf。
[0103]
在一些实施例中，数据分解模块704，可以基于上文中的公式(1)进行变分模态分解。
[0104]
在一些实施例中，预测模块706，可以包括：
[0105]
目标泛函构建单元，用于构建目标泛函；
[0106]
预测单元，用于利用交替乘子法，基于imf数据，对目标泛函进行求解，得到目标裂缝参数。
[0107]
在一些实施例中，预测单元，可以实现如下：
[0108]
第一次反演使用测井曲线滤波得到的低频成分作为初始约束模型；
[0109]
将每一次反演得到的预测结果作为下一次的约束模型，逐步反演，直至完成所有尺度的反演，得到目标裂缝参数。
[0110]
本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
[0111]
关于上述实施例中的裂缝参数预测装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该裂缝参数预测方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0112]
综上所述，在本技术实施例提供的裂缝参数预测装置中，将地震数据进行变分模态分解，可以自适应地将地震数据进行尺度划分，且对有效波频带范围之内的噪声也有一定的压制效果；基于分解得到的imf数据，利用交替乘子法逐步进行裂缝弱度反演，得到目标裂缝参数，实现稳定的裂缝预测。
[0113]
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。
[0114]
实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和
功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
[0115]
附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/ 或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0116]
下面参照图8来描述本公开实施例提供的电子设备。图8显示的电子设备800仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0117]
图8示出本本公实施例提供的一种电子设备800的架构示意图。如图8 所示，该电子设备800包括但不限于：至少一个处理器810、至少一个存储器820。
[0118]
存储器820，用于存储指令。
[0119]
在一些实施例中，存储器820可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)8201和/或高速缓存存储单元8202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)8203。
[0120]
在一些实施例中，存储器820还可以包括具有一组(至少一个)程序模块8205的程序/实用工具8204，这样的程序模块8205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
[0121]
在一些实施例中，存储器820可存储操作系统。该操作系统可以是实时操作系统(real time executive，rtx)、linux、unix、windows或os x 之类的操作系统。
[0122]
在一些实施例中，存储器820中还可以存储有数据。
[0123]
作为一个示例，处理器810可以读取存储器820中存储的数据，该数据可以与指令存储在相同的存储地址，该数据也可以与指令存储在不同的存储地址。
[0124]
处理器810，用于调用存储器820中存储的指令，实现本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理器810可以执行上述方法实施例的如下步骤：
[0125]
获取地震数据；
[0126]
将所述地震数据进行变分模态分解，得到不同尺度的内涵模态分量imf 数据；
[0127]
基于所述imf数据，利用交替乘子法逐步进行裂缝弱度反演，得到目标裂缝参数。
[0128]
需要说明的是，上述处理器810可以是通用处理器或者专用处理器。处理器810可以包括一个或者一个以上处理核心，处理器810通过运行指令执行各种功能应用以及数据处理。
[0129]
在一些实施例中，处理器810可以包括中央处理器(central processing unit， cpu)和/或基带处理器。
[0130]
在一些实施例中，处理器810可以根据各个控制指令中携带的优先级标识和/或功能类别信息确定一个指令。
[0131]
本公开中，处理器810和存储器820可以单独设置，也可以集成在一起。
[0132]
作为一个示例，处理器810和存储器820可以集成在单板或者系统级芯片(system on chip，soc)上。
[0133]
如图8所示，电子设备800以通用计算设备的形式表现。电子设备800 还可以包括总线830。
[0134]
总线830可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
[0135]
电子设备800也可以与一个或多个外部设备840(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备800交互的设备通信，和/或与使得该电子设备800能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口850进行。
[0136]
并且，电子设备800还可以通过网络适配器860与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。
[0137]
如图8所示，网络适配器860通过总线830与电子设备800的其它模块通信。
[0138]
应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备800使用其它硬件和/ 或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0139]
可以理解的是，本公开实施例示意的结构并不构成对电子设备800的具体限定。在本公开另一些实施例中，电子设备800可以包括比图8所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图8所示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。
[0140]
本公开还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时实现上述方法实施例描述的裂缝参数预测方法。
[0141]
本公开实施例中计算机可读存储介质，为可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的计算机指令。
[0142]
作为一个示例，计算机可读存储介质是非易失性存储介质。
[0143]
在一些实施例中，本公开中的计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器 (eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、u盘、移动硬盘或者上述的任意合适的组合。
[0144]
本公开实施例中，计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机指令(可读程序代码)。
[0145]
这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。
[0146]
在一些示例中，计算机可读存储介质上包含的计算指令可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0147]
本公开实施例还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品存储有指令，指令在由计算机执行时，使得计算机实施上述方法实施例描述的裂缝参数预测方法。
[0148]
上述指令可以是程序代码。在具体实施时，程序代码可以由一种或多种程序设计语言的任意组合来编写。
[0149]
程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如java、c++等，还包括常规的过
程式程序设计语言-诸如“c”语言或类似的程序设计语言。
[0150]
程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
[0151]
在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0152]
本公开实施例还提供了一种芯片，包括至少一个处理器和接口；
[0153]
接口，用于为至少一个处理器提供程序指令或者数据；
[0154]
至少一个处理器用于执行程序指令，以实现上述方法实施例描述的裂缝参数预测方法。
[0155]
在一些实施例中，该芯片还可以包括存储器，该存储器，用于保存程序指令和数据，存储器位于处理器之内或处理器之外。
[0156]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
[0157]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。
[0158]
本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。