一种利用叠前地震资料及井信息的多尺度裂缝预测方法
【专利摘要】本发明提供一种利用叠前地震资料及井信息的多尺度裂缝预测方法，包括：将叠前地震数据分选为分方位道集；利用每一方位上计算的衰减品质因子形成新的道集；利用每一新的道集拟合椭圆，根据椭圆的长轴方向、长轴与短轴之比确定裂缝的预测裂缝方位和预测裂缝密度；对勘探目标区域进行成像测井解释，得到测井井点处各裂缝的实际裂缝密度；将实际裂缝密度投影到裂缝尺度--理论裂缝密度--平均裂缝孔隙度对应关系图中，根据投影的结果确定裂缝密度的有效分布范围，进而对预测裂缝密度进行优化，得到勘探目标区域的有效裂缝密度。本发明能够实现对不同尺度裂缝的密度和方位信息的分辨，在裂缝预测中利用井信息实现裂缝密度、方位和尺度的综合预测。
【专利说明】一种利用叠前地震资料及井信息的多尺度裂缝预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油勘探【技术领域】，具体地，涉及一种利用叠前地震资料及井信息的 多尺度裂缝预测方法。
【背景技术】
[0002] 地下岩石中广泛存在裂缝，裂缝型油藏是重要的油气勘探目标。在油气勘探中的 主要技术是地震勘探，Ruger等研究了众多方法可以通过反射地震预测地下裂缝分布，这些 方法被实际应用证明能够对地下裂缝分布进行预测。但是，实际上地下裂缝分布是呈现多 组、多尺度分布特征，而现有技术只能体现所有裂缝的综合信息，不能有效的区分不同尺度 裂缝。因此，现有技术预测裂缝实际上并不是地下裂缝的真实分布特征，而是一种对地下裂 缝特征的等效显示。
[0003]目前，常用的裂缝预测技术分为横波分裂、微地震和纵波裂缝预测技术，由于横波 采集成本高，微地震监测范围有限等问题，目前最为常用的技术是纵波裂缝预测技术，该技 术通常根据地震资料类型分为叠前和叠后两类，叠后主要通过相干、曲率等几何属性研究 地震道横向不连续性，通过相干等不连续属性研究由于断层、小断裂等大裂缝特征。另外我 们可以通过叠前地震资料方位特征进行裂缝预测，叠前纵波方位各向异性裂缝预测方法主 要通过计算不同方位属性，然后对不同方位属性进行椭圆拟合，椭圆长轴对应裂缝方位，椭 圆短长轴比对应裂缝密度的方式进行裂缝预测，根据方位属性的不同，可以将叠前裂缝预 测方法分为速度各向异性技术（VVAZ)，振幅各向异性技术（AVAZ)以及衰减各向异性技术 (QVAZ)，这三类技术分别通过研究不同方位的速度、振幅和衰减属性（品质因子Q)的差异 来预测裂缝方位和密度。但是目前所有这些技术的实现都只是将井信息（如成像测井得到 裂缝方位等）作为最终验证结果正确性的参考，而没有将井信息加入到实际裂缝预测中进 行有效利用，另外没有区分出所预测的裂缝究竟尺度为多大（延伸长度），因此我们有必要 在现有技术基础上做进一步的发展。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的主要目的在于提供一种利用叠前地震资料及井信息的多尺度裂 缝预测方法，以解决现有的叠前裂缝预测技术所预测裂缝信息不能分辨尺度的问题，以及 井信息无法参与裂缝预测的问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明实施例提供一种利用叠前地震资料及井信息的多尺度 裂缝预测方法，包括：
[0006] 获取勘探目标区域的叠前地震数据，并将所述叠前地震数据分选为分方位道集；
[0007] 在每一方位上计算共中心点道集的衰减品质因子，所有方位执行之后，将同一中 心反射点在不同方位的衰减品质因子形成新的道集；
[0008] 利用所述每一新的道集拟合椭圆，将拟合得到的椭圆的长轴方向确定为该新的道 集所对应的中心反射点处裂缝的预测裂缝方位，将椭圆的长轴与短轴之比确定为该新的道 集所对应的中心反射点处裂缝的预测裂缝密度，利用所有新的道集拟合椭圆之后，得到勘 探目标区域中各个中心反射点处裂缝的预测裂缝方位和预测裂缝密度；
[0009] 获取勘探目标区域所有井的成像测井资料，针对每一测井井点，对其成像测井资 料进行成像测井解释，得到该测井井点处各裂缝的实际裂缝密度；将每一测井井点处裂缝 的实际裂缝密度投影到该勘探目标区域的裂缝尺度一理论裂缝密度一平均裂缝孔隙度对 应关系图中，根据投影结果，确定该勘探目标区域中裂缝密度的有效分布范围，进而，利用 该有效分布范围对该勘探目标区域中各个中心反射点处裂缝的预测裂缝密度进行优化，得 到勘探目标区域的有效裂缝密度；
[0010] 其中，所述勘探目标区域的裂缝尺度一理论裂缝密度一平均裂缝孔隙度对应关 系图是按照如下步骤确定：
[0011] 获取勘探目标区域所有井的成像测井资料；针对每一测井井点，对其成像测井资 料进行成像测井解释，得到该测井井点处各裂缝的孔隙度，求取该测井井点所有裂缝的孔 隙度的平均值，得到平均裂缝孔隙度；
[0012] 针对每一测井井点，利用其成像测井资料，采用多尺度裂缝岩石物理模型，计算每 一尺度的裂缝在平行裂缝方位的衰减系数和垂直裂缝方位的衰减系数；然后将每一尺度的 裂缝在平行裂缝方位的衰减系数和垂直裂缝方位的衰减系数的比值，确定为该尺度裂缝的 理论裂缝密度；
[0013] 将勘探目标区域所有测井井点中裂缝的各种尺度、每种尺度裂缝的理论裂缝密 度、平均裂缝孔隙度记录至以裂缝尺度、裂缝密度和裂缝孔隙度为坐标的图系中，得到该勘 探目标区域的裂缝尺度--理论裂缝密度--平均裂缝孔隙度对应关系图。
[0014] 借助于上述技术方案，本发明能够实现对不同尺度裂缝的密度和方位信息的分 辨，可以在裂缝预测中综合利用井信息，实现裂缝密度、方位和尺度信息的综合预测，提高 了裂缝预测的精度和可靠度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。
[0016] 图1是本发明提供的多尺度裂缝预测方法流程图；
[0017] 图2是本发明实施例提供的分方位道集；
[0018] 图3是本发明实施例提供的椭圆拟合用新道集；
[0019] 图4(a)、4(b)是本发明实施例提供的勘探目标区域中各个中心反射点处裂缝的 预测裂缝密度和预测裂缝方位图；
[0020] 图5是本发明实施例提供的某油田Η区块成像测井解释成果统计的裂缝孔隙度 值；
[0021] 图6是本发明实施例提供的采用实际地震数据Η区块Ha601-4井平均裂缝孔隙度 计算得到裂缝尺度从0. 4m时的理论裂缝密度；
[0022] 图7是本发明实施例提供的裂缝尺度一理论裂缝密度一平均裂缝孔隙度对应关 系图；
[0023] 图8是本发明实施例提供的各个成像测井井点位置处的实际裂缝密度；
[0024] 图9是本发明实施例提供的优化后的预测裂缝密度；
[0025] 图10是本发明实施例提供的预测裂缝密度与裂缝尺度的交会图；
[0026] 图11是本发明实施例提供的根据有效裂缝密度与裂缝尺度的关系函数转换得到 的裂缝尺度分布图；
[0027] 图12(a)、12(b)、12(c)是本发明提供的纵波振幅、速度及衰减随方位角变化的示 意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 在研究本发明的过程中，为了利用叠前地震资料进行多尺度裂缝预测，需要选择 合适的纵波属性以区分不同尺度裂缝的响应特征。如图1所示，研究人员设计了一组模型 实验进行对比分析，图12中固定入射角30°，定向排列的方位为50°裂缝，分别得到如图 12 (a)、(b)、（c)所示的纵波振幅、速度及衰减随方位角变化的情况。根据图1可知，振幅、速 度极大值与衰减极小值都可指示裂缝方位，这说明利用振幅、速度和衰减的各向异性来分 析裂缝方位是可靠的；此外，图1还显示出衰减随方位变化的特征随着裂缝尺度增大而逐 渐增强，而且衰减的各向异性强度随尺度增加也逐渐增强，相对而言裂缝尺度越大，衰减的 各向异性越强，裂缝尺度越小，衰减的各向异性特征越不明显，但是对于不同尺度的裂缝， 振幅、速度的各向异性差异很小。这说明衰减各向异性对不同尺度裂缝所体现出的差异更 加明显，也就是说，如果在叠前计算衰减属性，然后通过椭圆拟合得到裂缝的各向异性强度 (裂缝密度），不同尺度裂缝所表征出的各向异性强度值差异是比较明显的，如果通过确定 不同各向异性强度所对应的裂缝尺度，就可以进一步的得到裂缝尺度的分布范围。
[0030] 研究表明，不同尺度的裂缝会表现出不同的波场特征，大于波长尺度的裂缝更多 的表现为反射特征，尺度小于或者接近波长的裂缝更多的表现为散射特征。因此，通过偏 移和叠加可能会消除尺度小于或者接近波长裂缝引起的波场变化，也就是说叠后地震资料 预测更多的是大尺度裂缝特征，而叠前地震资料包含了不同尺度裂缝的信息，采用叠前地 震资料进行裂缝预测会得到更丰富的预测结果。另外，现有裂缝预测技术更多的只是采用 了地震资料本身所提取的属性进行预测，并没有井信息的参与，而井的分辨率和精确度要 明显高于地震资料，但是井信息覆盖面积小，地震信息虽然精度不如井资料，但是覆盖面积 大。因此，通过井信息与地震资料联合可以综合两者的优势，提高地震预测的精度和可靠 性。岩石物理技术是连接岩石物理属性和地震波属性的桥梁，井信息能够直接对岩石的物 理属性进行测量，可以通过岩石物理分析，将井信息转化为地震预测可用的信息，对地震预 测结果进行精细化标定，明确地震预测信息更深层次的含义。
[0031] 基于以上研究，本发明提供一种利用叠前地震资料和井信息，综合预测裂缝尺度、 裂缝密度以及裂缝方位的方法。以下结合附图与实例，对本发明提供的利用叠前地震资料 及井信息的多尺度裂缝预测方法进行说明。
[0032] 本发明提供的利用叠前地震资料及井信息的多尺度裂缝预测方法，如图1所示， 包括如下步骤：
[0033] 步骤S1，获取勘探目标区域的叠前地震数据，并将这些叠前地震数据分选为分方 位道集。如附图2所示为实际地震数据Inline990原始振幅方位角道集。
[0034] 步骤S2,在每一方位上计算共中心点道集的衰减品质因子，所有方位执行之后，将 同一中心反射点在不同方位的衰减品质因子形成新的道集，即，每一新的道集为对应中心 反射点在不同方位的衰减品质因子。
[0035] 衰减品质因子是地震勘探中用于表征地震波衰减属性的一个指标，衰减品质因子 与衰减系数呈反比，衰减品质因子越大，地震波衰减越小，衰减品质因子越小，地震波衰减 越大。最初衰减品质因子计算主要通过VSP和叠后地震记录实现，Clark在1999年提出在 叠前计算衰减品质因子的方法，称为QV0方法，该方法考虑到品质因子随偏移距的变化，通 过分析不同偏移距处品质因子与偏移距平方呈线性关系去计算每一层某一固定方位的衰 减品质因子，这样得到每一方位的衰减品质因子就可以用于分析各向异性特征。
[0036] 步骤S2即采用QV0方法计算衰减品质因子，具体过程如下：
[0037] 针对每一方位，在每一共中心点道集中，选择目标层及其对应的参照道，较佳的， 选择目标层顶部反射波能量强、波形好的道（通常为第一道）作为参照道。
[0038] 步骤S21，计算目标层顶界面以上介质的衰减品质因子平均值，包括如下三步：
[0039] (1)将目标层顶界面反射波的频谱与参照道的频谱进行比值运算，频谱比与衰减 品质因子具有如下关系式：
[0040]
【权利要求】
1. 一种利用叠前地震资料及井信息的多尺度裂缝预测方法，其特征在于，包括： 获取勘探目标区域的叠前地震数据，并将所述叠前地震数据分选为分方位道集； 在每一方位上计算共中心点道集的衰减品质因子，所有方位执行之后，将同一中心反 射点在不同方位的衰减品质因子形成新的道集； 利用所述每一新的道集拟合椭圆，将拟合得到的椭圆的长轴方向确定为该新的道集所 对应的中心反射点处裂缝的预测裂缝方位，将椭圆的长轴与短轴之比确定为该新的道集所 对应的中心反射点处裂缝的预测裂缝密度，利用所有新的道集拟合椭圆之后，得到勘探目 标区域中各个中心反射点处裂缝的预测裂缝方位和预测裂缝密度； 获取勘探目标区域所有井的成像测井资料，针对每一测井井点，对其成像测井资料进 行成像测井解释，得到该测井井点处各裂缝的实际裂缝密度；将每一测井井点处裂缝的实 际裂缝密度投影到该勘探目标区域的裂缝尺度--理论裂缝密度--平均裂缝孔隙度对应关 系图中，根据投影结果，确定该勘探目标区域中裂缝密度的有效分布范围，进而，利用该有 效分布范围对该勘探目标区域中各个中心反射点处裂缝的预测裂缝密度进行优化，得到勘 探目标区域的有效裂缝密度； 其中，所述勘探目标区域的裂缝尺度--理论裂缝密度--平均裂缝孔隙度对应关系图 是按照如下步骤确定： 获取勘探目标区域所有井的成像测井资料；针对每一测井井点，对其成像测井资料进 行成像测井解释，得到该测井井点处各裂缝的孔隙度，求取该测井井点所有裂缝的孔隙度 的平均值，得到平均裂缝孔隙度； 针对每一测井井点，利用其成像测井资料，采用多尺度裂缝岩石物理模型，计算每一尺 度的裂缝在平行裂缝方位的衰减系数和垂直裂缝方位的衰减系数；然后将每一尺度的裂缝 在平行裂缝方位的衰减系数和垂直裂缝方位的衰减系数的比值，确定为该尺度裂缝的理论 裂缝密度； 将勘探目标区域所有测井井点中裂缝的各种尺度、每种尺度裂缝的理论裂缝密度、平 均裂缝孔隙度记录至以裂缝尺度、裂缝密度和裂缝孔隙度为坐标的图系中，得到该勘探目 标区域的裂缝尺度--理论裂缝密度--平均裂缝孔隙度对应关系图。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 根据裂缝尺度一理论裂缝密度一平均裂缝孔隙度对应关系图，确定勘探目标区域的 有效裂缝密度与裂缝尺度的对应关系，对该对应关系进行曲线拟合得到有效裂缝密度与裂 缝尺度的关系函数；根据该关系函数将所述预测裂缝密度转换为预测裂缝尺度，进而确定 该勘探目标区域的裂缝尺度分布范围。
【文档编号】G01V11/00GK104155701SQ201410315202
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】陈双全, 王峣钧, 李向阳 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油大学(北京)