基于流體體積模量avo反演的流體識別的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方法及系統(tǒng)，所述方法包括：采集目的儲層的疊前地震資料、測井資料以及地質(zhì)成果資料；構(gòu)建表征流體體積模量的AVO近似公式；根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果資料以及所述的表征流體體積模量的AVO近似公式方程提取子波；根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果資料以及子波確定流體體積模量數(shù)據(jù)體；根據(jù)所述的流體體積模量數(shù)據(jù)體識別當前儲層孔隙中流體的類型。利用表征流體體積模量的AVO近似公式進行AVO反演可以估算出流體體積模量參數(shù)，避免流體識別假象，提高儲層孔隙流體類型預(yù)測的可靠性。
【專利說明】基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于石油地球物理勘探領(lǐng)域，特別是關(guān)于疊前地震的反演技術(shù)，具體的講 是一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 從20世紀70年代開始，由于地震技術(shù)數(shù)字化和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，利用地震 波動力學(xué)問題進行儲層預(yù)測和流體識別成為石油工業(yè)界的研究熱點。其中，AVCKAmplitude Versus Offset，振幅隨偏移距的變化）反演技術(shù)作為一項根據(jù)振幅隨偏移距的變化規(guī)律預(yù) 測地下巖性及含流體性質(zhì)的主流技術(shù)，其核心思想是通過研究反射系數(shù)隨入射角度的變化 規(guī)律提取需求的彈性參數(shù)，理論基礎(chǔ)是描述平面波在水平分界面反射和透射的Zoeppritz 方程。由于基于Zoeppritz方程的參數(shù)提取屬非線性反問題，計算效率低和受噪音影響大 等問題制約了其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。
[0003] 為了克服由Zo印pritz方程導(dǎo)出的反射系數(shù)形式復(fù)雜及不易進行數(shù)值計算的困 難，許多學(xué)者對Zoeppritz方程進行了簡化。Koefoed將原來7個獨立變量簡化為5個獨立 變量；Bortfeld詳細論述了垂直入射的平面縱波反射系數(shù)近似計算方法，并給出了區(qū)分流 體和固體的簡化方程；Aki和Richards在假設(shè)相鄰地層介質(zhì)彈性參數(shù)變化較小的情況下， 給出了包含縱橫波速度和密度相對變化量的縱波反射系數(shù)線性近似公式。在此基礎(chǔ)上，許 多學(xué)者對Aki-Richards方程進行了重新推導(dǎo)、歸納，分別提出了以不同彈性參數(shù)表示的縱 波反射系數(shù)。其中，Shuey給出了突出泊松比的相對反射系數(shù)近似表達形式；Fatti等人給 出了以相對波阻抗變化表示的反射系數(shù)近似公式；Mallick給出了用射線參數(shù)表示的反射 系數(shù)近似形式；Goodway推導(dǎo)了以拉梅參數(shù)相對變化量表示的反射系數(shù)近似公式。
[0004] 隨著石油勘探開發(fā)的深入，地下儲層的含流體識別問題成為研究的熱點，迫切需 要從地震資料中提取更多可以反映地下介質(zhì)中的流體特征的參數(shù)。Russell等人結(jié)合飽和 流體多孔彈性介質(zhì)理論對Aki-Richards近似進行重組，提出了包含Gassmann流體項f的 Russell反射系數(shù)近似公式，突出體現(xiàn)了巖石孔隙流體效應(yīng)對反射系數(shù)的影響，推動了基于 AVO反演的流體識別技術(shù)的發(fā)展。但是由于地下巖石的固液耦合特性，現(xiàn)階段基于AVO反 演方法估算的彈性參數(shù)（如波阻抗，拉梅常數(shù)，Gassmann流體項等）均會受巖石固體效應(yīng) (巖石基質(zhì)，孔隙度等）影響產(chǎn)生流體識別假象，降低了地質(zhì)情況復(fù)雜地區(qū)儲層含油氣預(yù)測 的可靠性。
[0005] 因此，為了有效的提高地質(zhì)情況復(fù)雜地區(qū)的儲層流體表征敏感性和流體識別可靠 性，現(xiàn)有技術(shù)中急需一種包含對孔隙流體信息更為敏感彈性參數(shù)的反射系數(shù)近似公式以及 相應(yīng)的AVO反演方法來識別儲層流體。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的基于常規(guī)AVO近似估算的巖石彈性參數(shù)受固液耦合特 性影響易產(chǎn)生儲層含流體判識假象的問題，本發(fā)明提供了一種基于流體體積模量AVO反演 的流體識別的方法及系統(tǒng)，在反射系數(shù)近似中實現(xiàn)流體體積模量參數(shù)分離，流體體積模量 對儲層流體信息更為敏感，利用表征流體體積模量的AVO近似公式進行AVO反演可以估算 出流體體積模量參數(shù)，避免流體識別假象，提高儲層孔隙流體類型預(yù)測的可靠性。
[0007] 本發(fā)明的目的之一是，提供一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方法， 包括：采集目的儲層的疊前地震資料、測井資料以及地質(zhì)成果資料；構(gòu)建表征流體體積模 量的AVO近似公式；根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果資料以及所述的表征流 體體積模量的AVO近似公式方程提取子波；根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果 資料以及子波確定流體體積模量數(shù)據(jù)體；根據(jù)所述的流體體積模量數(shù)據(jù)體識別當前儲層孔 隙中流體的類型。
[0008] 本發(fā)明的目的之一是，提供了一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的系 統(tǒng)，包括：資料采集裝置，用于采集目的儲層的疊前地震資料、測井資料以及地質(zhì)成果資料； 近似公式構(gòu)建裝置，用于構(gòu)建表征流體體積模量的AVO近似公式；子波提取裝置，用于根據(jù) 所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果資料以及所述的表征流體體積模量的AVO近似 公式方程提取子波；流體體積模量數(shù)據(jù)體確定裝置，用于根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資 料、地質(zhì)成果資料以及子波確定流體體積模量數(shù)據(jù)體；流體類型識別裝置，用于根據(jù)所述的 流體體積模量數(shù)據(jù)體識別當前儲層孔隙中流體的類型。
[0009] 本發(fā)明的有益效果在于，提供了一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方 法及系統(tǒng)，基于常規(guī)AVO近似估算的巖石彈性參數(shù)受固液耦合特性影響易產(chǎn)生儲層含流體 判識假象，本發(fā)明基于孔隙彈性介質(zhì)理論以及臨界孔隙度模型，在反射系數(shù)近似中實現(xiàn)流 體體積模量參數(shù)分離，流體體積模量對儲層流體信息更為敏感，且最大限度的消除了儲層 巖石孔隙度等固體效應(yīng)造成的流體識別假象，利用表征流體體積模量的AVO近似公式進行 AVO反演可以估算出流體體積模量參數(shù)，避免流體識別假象，提高儲層孔隙流體類型預(yù)測的 可靠性。
[0010] 為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合所附圖式，作詳細說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方法的 實施方式一的流程圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方法的 實施方式二的流程圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明實施例提供的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方法的 實施方式三的流程圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明實施例提供的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方法的 實施方式四的流程圖；
[0016] 圖5為圖1中的步驟S103的具體流程圖；
[0017] 圖6為圖1中的步驟S104的具體流程圖；
[0018]圖7為本發(fā)明實施例提供的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的系統(tǒng)的 實施方式一的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019] 圖8為本發(fā)明實施例提供的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的系統(tǒng)的 實施方式二的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020] 圖9為本發(fā)明實施例提供的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的系統(tǒng)的 實施方式三的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021] 圖10為本發(fā)明實施例提供的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的系統(tǒng) 的實施方式四的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022] 圖11為本發(fā)明實施例提供的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的系統(tǒng) 中的子波提取裝置300的具體結(jié)構(gòu)框圖；
[0023] 圖12為本發(fā)明實施例提供的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的系統(tǒng) 中的流體體積模量數(shù)據(jù)體確定裝置400的具體結(jié)構(gòu)框圖；
[0024] 圖13為孔隙流體類型為水和氣情況下，縱波速度隨孔隙度與含水飽和度的變化 趨勢圖；
[0025] 圖14為孔隙流體類型為水和氣情況下，Gassmann流體項隨孔隙度與含水飽和度 的變化趨勢圖；
[0026] 圖15為孔隙流體類型為水和氣情況下，流體體積模量隨孔隙度與含水飽和度的 變化趨勢圖；
[0027] 圖16為一維地層模型曲線示意圖；
[0028] 圖17為未加噪聲時的疊前CMP道集示意圖；
[0029] 圖18為利用未加噪聲時的疊前CMP道集進行反演得到的反演結(jié)果示意圖；
[0030] 圖19為信噪比為1:1的疊前CMP道集示意圖；
[0031] 圖20為利用信噪比為1:1的疊前CMP道集進行反演得到的反演結(jié)果示意圖；
[0032] 圖21為研究測線的疊加地震剖面示意圖；
[0033] 圖22為估算的流體體積模量Kf的剖面示意圖。

【具體實施方式】
[0034] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0035] 由于地下巖石的固液耦合特性，現(xiàn)階段基于AVO反演方法估算的彈性參數(shù)（如波 阻抗，Gassmann流體項等）均會受巖石固體效應(yīng)（巖石基質(zhì)，孔隙度等）影響產(chǎn)生流體識 別假象，降低了地質(zhì)情況復(fù)雜地區(qū)儲層含油氣預(yù)測的可靠性。本發(fā)明基于孔隙彈性介質(zhì)理 論以及臨界孔隙度模型推導(dǎo)新的AVO近似公式，在反射系數(shù)近似中實現(xiàn)流體體積模量參數(shù) 分離，基于新的近似公式進行AVO反演可以得到對儲層流體信息更為敏感的彈性參數(shù)-- 流體體積模量。
[0036] 圖1為本發(fā)明提出的一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方法的實施方 式一的具體流程圖，為了提高流體體積模量估算的穩(wěn)定性，本發(fā)明基于貝葉斯理論建立反 演目標函數(shù)，利用重加權(quán)最小二乘迭代算法循環(huán)迭代求解目標函數(shù)，實現(xiàn)地震尺度流體體 積模量的定量估算。由圖1可知，在實施方式一中，所述的方法包括：
[0037] SlOl :采集目的儲層的疊前地震資料、測井資料以及地質(zhì)成果資料。
[0038] 疊前地震資料的采集在具體的實施方式中可通過如下方式：在勘探工區(qū)中，根據(jù) 目的層的深度和地質(zhì)特點，考慮動校正拉伸、干擾波、多次波等因素來設(shè)計寬方位角的三維 觀測系統(tǒng)，保證有足夠的偏移距、方位角。經(jīng)過激發(fā)、接收，得到可以滿足AVO分析需求的寬 方位大角度的疊前地震資料。
[0039] 測井資料的采集在具體的實施方式中可通過如下方式：在勘探工區(qū)中進行全波列 測井，得到測井資料，主要包含縱波速度、橫波速度、密度等全波列測井曲線，孔隙度等解釋 成果曲線，測井層位，錄井資料等。
[0040] S102 :構(gòu)建表征流體體積模量的AVO近似公式。
[0041] AVO (Amplitude Versus Offset,振幅隨偏移距的變化）近似公式是進行AVO反演 的基礎(chǔ)，本發(fā)明基于孔隙彈性介質(zhì)理論以及臨界孔隙度模型，推導(dǎo)得到的表征流體體積模 量的AVO近似公式，其為基于AVO反演的流體識別提供了理論基礎(chǔ)。
[0042] Russell等人從Aki-Richards近似公式出發(fā)，推導(dǎo)了突出儲層流體特征的反射特 征近似公式：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的方法，其特征是，所述的方法具體包 括： 采集目的儲層的疊前地震資料、測井資料以及地質(zhì)成果資料； 構(gòu)建表征流體體積模量的振幅隨偏移距的變化AVO近似公式； 根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果資料以及所述的表征流體體積模量的AVO近似公式提取子波； 根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果資料以及子波確定流體體積模量數(shù)據(jù) 體； 根據(jù)所述的流體體積模量數(shù)據(jù)體識別當前儲層孔隙中流體的類型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的方法在構(gòu)建表征流體體積模量的AVO 近似公式之前還包括： 對所述的疊前地震資料進行保幅處理，得到共中心點CMP道集資料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是，所述的方法在構(gòu)建表征流體體積模量的AVO 近似公式之前還包括： 對所述的測井資料進行環(huán)境校正； 對經(jīng)過環(huán)境校正后的測井資料進行奇異值消除； 根據(jù)經(jīng)過奇異值消除后的測井資料確定所述目的儲層的干巖石縱橫波速度比、飽和巖 石縱橫波速度比； 根據(jù)所述的目的儲層的干巖樣縱橫波速度比以及所述的測井資料確定與所述測井資 料對應(yīng)的流體體積模量曲線以及剪切模量曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，所述的方法在構(gòu)建表征流體體積模量的AVO 近似公式之前還包括： 根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果資料對目的儲層進行精細層位追蹤，得 到地震層位數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是，所述的表征流體體積模量的AVO近似公式 為：
其中，fm =φμ為地下巖石的固體項，Θ為入射角度，Kf為地下巖石的流體體積模量， 乙為地下巖石的固體項，Φ為地下巖石的孔隙度，P為地下巖石的密度，μ為地下巖石的 剪切模量，ΛKf為界面兩側(cè)的流體體積模量的差值，Λfm為界面兩側(cè)固體項的差值，ΛP 為界面兩側(cè)的密度的差值，ΛΦ為界面兩側(cè)的孔隙度的差值，= 為干巖石縱 橫波速度比的平方，為飽和巖石縱橫波速度比的平方。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是，根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì) 成果資料以及表征流體體積模量的AVO近似公式提取子波具體包括： 從所述的測井資料中提取出地下巖石的密度以及孔隙度； 根據(jù)所述的剪切模量曲線以及所述的孔隙度確定地下巖石的固體項； 根據(jù)所述地下巖石的密度、固體項、孔隙度、流體體積模量曲線、表征流體體積模量的AVO近似公式、疊前CMP道集以及地震層位數(shù)據(jù)提取子波。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是，根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì) 成果資料以及子波確定流體體積模量數(shù)據(jù)體具體包括： 利用所述的疊前CMP道集、測井資料、地質(zhì)成果資料以及子波，基于貝葉斯理論，使用 高斯分布函數(shù)為似然函數(shù)、柯西分布為先驗約束建立AVO反演目標函數(shù)； 利用重加權(quán)最小二乘迭代算法求解所述的AVO反演目標函數(shù)，得到流體體積模量的相 對變化量； 利用道積分思想將所述的相對變化量轉(zhuǎn)化為流體體積模量數(shù)據(jù)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征是，建立的AVO反演目標函數(shù)為： (GtG+nQ+αCTC)m=GTd+aCtξ
其中，巧為CMP道集資料中噪音的方差，σ〗為彈性參數(shù)相對變化量的方差，λ、α為 加權(quán)系數(shù)，m為待反演的彈性參數(shù)相對變化量矩陣，G為正演算子矩陣，C為積分矩陣，d為CMP道集矩陣，Q為斜對角加權(quán)矩陣，M為模型約束矩陣，Mtl為M的均值。
9. 一種基于流體體積模量AVO反演的流體識別的系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)具體包 括： 資料采集裝置，用于采集目的儲層的疊前地震資料、測井資料以及地質(zhì)成果資料； 近似公式構(gòu)建裝置，用于構(gòu)建表征流體體積模量的振幅隨偏移距的變化AVO近似公 式； 子波提取裝置，用于根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果資料以及所述的表 征流體體積模量的AVO近似公式提取子波； 流體體積模量數(shù)據(jù)體確定裝置，用于根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果資 料以及子波確定流體體積模量數(shù)據(jù)體； 流體類型識別裝置，用于根據(jù)所述的流體體積模量數(shù)據(jù)體識別當前儲層孔隙中流體的 類型。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)還包括： 保幅處理裝置，用于對所述的疊前地震資料進行保幅處理，得到共中心點CMP道集資 料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)還包括： 環(huán)境校正裝置，用于對所述的測井資料進行環(huán)境校正； 奇異值消除裝置，用于對經(jīng)過環(huán)境校正后的測井資料進行奇異值消除； 縱橫速度比確定裝置，用于根據(jù)經(jīng)過奇異值消除后的測井資料確定所述目的儲層的干 巖石縱橫波速度比、飽和巖石縱橫波速度比； 剪切模量曲線確定裝置，用于根據(jù)所述的目的儲層的干巖樣縱橫波速度比以及所述的 測井資料確定與所述測井資料對應(yīng)的流體體積模量曲線以及剪切模量曲線。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)還包括： 層位追蹤裝置，用于根據(jù)所述的疊前地震資料、測井資料、地質(zhì)成果資料對目的儲層進 行精細層位追蹤，得到地震層位數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的表征流體體積模量的AVO近似公式 為： \ - -/
其中，fm= φμ為地下巖石的固體項，Θ為入射角度，Kf為地下巖石的流體體積模量， 乙為地下巖石的固體項，Φ為地下巖石的孔隙度，P為地下巖石的密度，μ為地下巖石的 剪切模量，ΛKf為界面兩側(cè)的流體體積模量的差值，Λfm為界面兩側(cè)固體項的差值，ΛP 為界面兩側(cè)的密度的差值，ΛΦ為界面兩側(cè)的孔隙度的差值，ri=[匕/C]2為干巖石縱 」drv 橫波速度比的平方，匕/C]2為飽和巖石縱橫波速度比的平方。 L -1Sat
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的子波提取裝置具體包括： 孔隙度提取模塊，用于從所述的測井資料中提取出地下巖石的密度以及孔隙度； 固體項確定模塊，用于根據(jù)所述的剪切模量曲線以及所述的孔隙度確定地下巖石的固 體項； 子波提取模塊，用于根據(jù)所述地下巖石的密度、固體項、孔隙度、流體體積模量曲線、表 征流體體積模量的AVO近似公式、疊前CMP道集以及地震層位數(shù)據(jù)提取子波。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的流體體積模量數(shù)據(jù)體確定裝置具 體包括： 反演目標函數(shù)建立模塊，用于利用所述的疊前CMP道集、測井資料、地質(zhì)成果資料以及 子波，基于貝葉斯理論，使用高斯分布函數(shù)為似然函數(shù)、柯西分布為先驗約束建立AVO反演 目標函數(shù)； 相對變化量確定模塊，用于利用重加權(quán)最小二乘迭代算法求解所述的AVO反演目標函 數(shù)，得到流體體積模量的相對變化量； 轉(zhuǎn)化模塊，用于利用道積分思想將所述的相對變化量轉(zhuǎn)化為流體體積模量數(shù)據(jù)體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征是，建立的AVO反演目標函數(shù)為：

其中，< 為CMP道集資料中噪音的方差，σ·〗為彈性參數(shù)相對變化量的方差，λ、α為 加權(quán)系數(shù)，m為待反演的彈性參數(shù)相對變化量矩陣，G為正演算子矩陣，C為積分矩陣，d為CMP道集矩陣，Q為斜對角加權(quán)矩陣，M為模型約束矩陣，Mtl為M的均值。
【文檔編號】G01V1/30GK104459777SQ201410725562
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】曹丹平, 李超, 印興耀, 張世鑫, 吳國忱, 宗兆云 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 中國石油大學(xué)(華東)